專利名稱：氣體傳感器模塊的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實(shí)用新涉及氣體傳感器，特別是涉及具有互換性的氣體檢測用氣體傳感器模塊。
氣體傳感器是目前廣泛應(yīng)用于工業(yè)、交通、環(huán)境等行業(yè)氣體檢測、報警、監(jiān)控等的一類重要傳感器，尤其是半導(dǎo)體電阻式氣敏元件，由于靈敏度高、壽命長、使用方便等優(yōu)點(diǎn)而被廣泛使用。然而目前半導(dǎo)體氣敏元件的使用都是以單一元件形式出現(xiàn)，這種單一的氣敏元件存在著熱穩(wěn)定性、線性、互換性較差、抗干擾能力較弱及功能單一的缺陷。因而利用氣敏元件設(shè)計整機(jī)時，往往要求設(shè)計人員對氣敏元件性能有足夠的了解，以便設(shè)計出與所用氣敏元件相適配的電路結(jié)構(gòu)、參數(shù)加以彌補(bǔ)。這種電路往往是與整機(jī)其它電路一起布放在一塊電路基板上。當(dāng)更換了氣敏元件后，整機(jī)電路也應(yīng)作相應(yīng)調(diào)整，因而以單一形式出現(xiàn)的氣敏元件對于整機(jī)的設(shè)計、調(diào)試、生產(chǎn)、維修都帶來了難度及不便。隨著科學(xué)技術(shù)的進(jìn)步與發(fā)展，半導(dǎo)體氣敏元件的應(yīng)用范圍正逐步擴(kuò)大，除對元件的性能(如穩(wěn)定性、線性度等)的要求不斷增多外，還提出了功能化、標(biāo)準(zhǔn)化及使用、維修方便等要求。如設(shè)計有一種具有線性化功能的氣體傳感器，其輸出電壓與氣體濃度成線性關(guān)系，且靈敏度一致，這樣的傳感器就可以直接后配指針或數(shù)字表頭，且可互換。
本實(shí)用新型的目的在于提供一種具有互換性的氣體傳感器模塊。
本實(shí)用新型的目的是這樣實(shí)現(xiàn)的根據(jù)所需功能要求，設(shè)計出相應(yīng)的與所用氣敏元件相適配的優(yōu)化電路及參數(shù)，然后將組成該功能的全部相關(guān)電子元器件與氣敏元件集中布放在一塊電路基板1上，該電路基板1與整機(jī)其它電路的聯(lián)系(如輸入、輸出線、電源、地線等)依靠由電路基片1上引出的相應(yīng)的接插引腳4。然后再用一個外罩2將上述電路基板1和全部部件包圍封住。電路基板1上引出的接插引腳4穿過外罩2露在外部，并應(yīng)使氣敏元件與空氣有良好的接觸，這可通過在外罩2上開有通氣孔或直接將氣敏元件的網(wǎng)罩3露出外罩來實(shí)現(xiàn)。用上述方法即可組成氣體傳感器模塊，電路基板1上引出的接插引腳4也即為模塊與外電路聯(lián)系的接插引腳。
由于本實(shí)用新型不是簡單地由目前氣敏元件應(yīng)用中的部分電路構(gòu)成，而是根據(jù)應(yīng)用、維修、標(biāo)準(zhǔn)化及功能要求等需要制作的既有原氣敏元件特性，又比原氣敏元件的性能(如熱穩(wěn)定性、線性度等)更優(yōu)良、功能更多、更全、更突出的特點(diǎn)，且將氣敏元件與相關(guān)電子元件封裝為一體，構(gòu)成整體模塊元件，因而這種模塊不僅整體性能優(yōu)良，且可成為功能化，互換性元件，其特點(diǎn)類似于目前使用的專用集成電路或厚膜電路，極易與其它顯示、報警電路配用，具有使用方便、互換性強(qiáng)的特點(diǎn)，可滿足不同的要求，應(yīng)用于不同的場合。


圖1是本實(shí)用新型具有1個氣敏元件的結(jié)構(gòu)圖。
圖2是本實(shí)用新型具有2個氣敏元件的結(jié)構(gòu)圖。
圖3是氣體檢測用線性化氣體傳感器模塊電原理圖。
圖4是氣體報警控制用多功能氣體傳感器模塊電原理圖。
以下結(jié)合附圖及實(shí)施例對本實(shí)用新型作進(jìn)一步詳細(xì)的說明。
圖1中，電路基板1上集中布放有滿足所需功能要求的全部相關(guān)電子元器件與1個氣敏元件，模塊與外電路聯(lián)系的接插引腳4由電路基板1排列引出，然后用模塊外罩2將上述基板及部件包圍封住，并使引腳4穿過模塊外罩2露在模塊外部。為使氣敏元件與空氣保持良好接觸，模塊上開有通氣孔或直接將敏感元件網(wǎng)罩3露在模塊外部。
圖2的結(jié)構(gòu)與圖1類似，不同的是在電路基板1上布放有2個氣敏元件。
圖3中，采用了一片多功能轉(zhuǎn)換集成電路4302，4個電阻R1～R4，一個氣敏元件Rx，Vx、Vy、Vz分別為4302的3個電壓輸入端，Vo為輸出端，ma、mb、mc為4302的反饋控制端。由圖可見，在電源Vc與地之間串接有Rx與R4，Rx與R4的相交點(diǎn)與Vz相連，Vc與Vx相連，Vc與Vy之間串有可調(diào)電阻R3，mb與mc相連，其相交點(diǎn)與地之間串有R1、R2，R1與R2的相交點(diǎn)與ma相連。由多功能轉(zhuǎn)換電路的特性決定，改變R1與R2的比值，即可使電路輸出Vo與氣體濃度呈線性關(guān)系，調(diào)節(jié)R3大小，則可改變Vy大小，進(jìn)而滿足靈敏度要求，因而用該電路組成的模塊具有線性化功能，以乙醇線性化模塊為例，該模塊可具有如下性能指標(biāo)1.酒精濃度在100～1000PPm內(nèi)，模塊的輸出電壓為1～10V；2.輸出信號線性化誤差≤±5％。
若將上述電路中的全部元器件及氣敏元件集中布放在一塊電路基板1上后而制成的線性化氣體傳感器模塊，其結(jié)構(gòu)如圖1所示。其中模塊與外電路聯(lián)系的引出插腳4共有4條，即輸入線電源Vc，燈絲電壓VD；輸出線Vo；地線。
圖4以檢測一氧化碳泄漏氣體為例，采用了一個高選擇性一氧化碳?xì)饷粼x1(它只對一氧化碳敏感)，一個廣普型氣敏元件Rx2(它對多種其它氣體如煙、酒、香水等較為敏感)，3個比較器A1～A3，一個負(fù)載電阻RL，其中V1～V3為比較電壓，且V3＞V2＞V1。由圖4可見，在Vc與地之間串接有Rx2與RL，Rx2與RL的相交點(diǎn)(輸出Vi2)與A3的同相端相連，Vc與地之間還接有Rx1，Rx1的輸出Vi1與A1，A2的同相端相連，V1、V2、V3分別接至A1～A3的反相端，則由上述電路組成的多功能氣體傳感器模塊具有以下功能1.當(dāng)空氣中一氧化碳濃度在300～1000PPm內(nèi)時，模塊輸出電壓Vo1為高電平；2.當(dāng)空氣中一氧化碳濃度超過1000PPm時，模塊輸出電壓Vo1、Vo2均為高電平3.當(dāng)空氣中存在著少量煙、酒、香水等其它氣體時，模塊的輸出電壓Vo3為高電平。
若將上述電路中的全部元器件及氣敏元件集中布放在一塊電路基板1上所制成的多功能氣體傳感器模塊具有圖2的結(jié)構(gòu)。其中該模塊的接插引出腳4共有6條，即輸入線電源Vc，燈絲電壓VD；輸出線Vo1，Vo2，Vo3；地線。
權(quán)利要求1.一種氣體傳感器模塊，它包括由氣敏元件及電子元件組成的電路基板1，其特征在于，相關(guān)電子元器件與氣敏元件集中布放在一塊電路基板1上，模塊與外電路聯(lián)系的接插引腳4由基板1排列引出，基板1及元件外包圍有模塊外罩2，引腳4穿過模塊外罩2露在模塊外部。
2.根據(jù)權(quán)利1所述的氣體傳感器模塊，基特征在于所述的布放在電路基板1上的氣敏元件可以是一個或多個。
專利摘要一種氣體傳感器模塊,它包括由氣敏元件及電子元件組成的電路基板1。在電路基板1上,只集中布放了相關(guān)電子元件及氣敏元件,模塊與外電路聯(lián)系的接插引腳4由電路基板1排列引出,然后用模塊外罩2將所述電路基板1與元件包圍封住,并使引腳4及氣敏元件網(wǎng)罩3穿過外罩2露在外部。該氣體傳感器模塊由于具有互換性,因而大大方便了整機(jī)的生產(chǎn)、使用及維修。
文檔編號G01N27/12GK2286524SQ96208519
公開日1998年7月22日 申請日期1996年4月12日 優(yōu)先權(quán)日1996年4月12日
發(fā)明者王彩君, 吳興惠 申請人:云南大學(xué)