带传感器过浓度保护的气体检测器制造技术

一种带传感器过浓度保护的气体探测器，包括一气体浓度传感器和一控制电路，所述控制电路包括：一微控制器，其具有一存储单元，用于存储用以控制探测器运行的应用程序；与所述微控制器电性连接的数／模和模／数转换模块；一可控电源，其控制端通过所述数／模转换模块与所述微控制器连接，其输出端和所述气体浓度传感器的输入端电性连接，根据所述微控制器的控制信号给所述微气体浓度传感器提供相应的电力供应；且所述气体浓度传感器的检测输出端通过所述模／数转换模块连接到所述微控制器。当ＭＣＵ检测到超高气体浓度信号时，通过控制环改变或关断传感器的供电电压，降低了传感器的加热能源，使氧化反应的速率降低，进而保护了传感器免受损坏。（*该技术在2019年保护过期，可自由使用*）

【技术实现步骤摘要】

本技术涉及用电、电化学的方法，借助于测定材料的化学或物理性质 来测试或分析材料的装置，特别是涉及一种使用依赖于与流体发生反应的电阻 的气体探测器。
技术介绍
为保证生产和生活的安全，在有可能发生可燃性气体泄漏的场所通常会安 装有气体探测器，以在可燃气体达到一定浓度时进行报警。但是，当有大量可 燃气体泄漏的事件发生时，这种高浓度的可燃气体，会令该范围内的气体探测 器受到损坏，甚至使探测器失灵，从而给周围的人员和设备构成很大威胁。例 如，在煤矿等矿山中使用的瓦斯监测传感器，如果在发生瓦斯严重泄漏时由于CH4浓度过高而使传感器失灵，使监测装置不能发挥正常的作用，则会导致瓦斯 爆炸等严重的后果，给人民生命和财产带来巨大损失。气体浓度过高会导致传感器失灵或性能下降的原因在于，可燃气体探测器 一般为采用催化元件的接触燃烧式传感器，探测器里的气体传感器在高浓度下， 其内含的催化剂加速消耗，使其灵敏度和响应速度等性能急剧恶化，而且这种 现象是不可逆转的。同时，过高的气体浓度，也会产生过高的温度，进而使含 催化剂的敏感材料中的催化剂遭到破坏，使其失去催化作用，造成传感器性能 下降，缩短传感器的使用寿命。因此保护探测器在高浓度下不受损坏，成为了气体检测领域的一个重要而 迫切的课题。但是，数年来现有技术中对于此问题却并无改善。当前市售的可施。例如，申请号为89209343.9,公告号为CN2052902U,名为"接触燃烧式气 敏传感器"的中国技术专利公开了 一种使用恒流源为一气敏元件提供工作 电流，当环境中存在欲报警的气体时，气敏元件的电阻发生变化从而致使其所5在的惠斯通电桥失去平衡并产生输出的气体探测器。其电路原理如附图l所示， 由桥式检测电路、恒流源电路、输出控制电路组成。其中桥式检测电路由气敏 元件Sp温度补偿元件S2 ,电阻R^， R2o组成。温度补偿元件S2用来维持桥路随温度变化的平衡。当有欲报警的气体(如曱烷等)时，气敏元件Si的阻值发生 变化，破坏了桥路的平衡，产生电信号输出；恒流源电路由高精度稳压源WY (W723 )、高频大功率管T！ (3CAIE)、电阻R广Ru、电容(32,稳压管D!,电感 L组成。其输入为直流24V电压，调整电阻R2,使稳压源WY的5脚电位与取 样电阻Rs上的电压降相等，则稳压源WY的输出达到稳定，由此来控制高颇大 功率管T!的输出。而这个输出大小是由气敏元件Si的加热电流决定的，也就是 说，根据所选用的气敏元件Si来调整电阻R2使恒流源达到所需的电流。其中的 电感L和电容Q、 <32构成平滑电路。稳压管D根据输出电压选定。电阻Rp-Ru组成调平衡电路。调整电阻R1(),使桥路在零状态下平衡；输出控制电路由 电容Q、 C4,电阻1112-R18、运算放大器F (F741 )、三极管T2 ( 3CG120C)组 成。由桥式检测电路检测到的信号，经电容C3、 C4，电阻1118滤波，加到运算 放大器F的输入端，运算放大器F的输出端经电阻R13,与三极管丁2的基极相 连，三极管丁2的发射极经电阻R^与直流电压12V正极相连，丁2的发射极与运 算放大器F的负相输入端之间设有可调电阻R14,三极管丁2的集电极为电流输 出端，运算放大器输出的电压信号经三极管T2变换为电流信号，其输出电流信 号的大小通过调整电Rw来实现，输出电流的调整范围在4-20mA。符合工业上 通用的标准。该专利的公告日期为1990年2月14日，但时至今日，业界接触燃烧式气 敏传感器所使用的工作原理和应用技术仍是大体如此。
技术实现思路
本技术的目的在于解决当前使用的气体探测器在环境中待测气体浓度 过高时会导致传感器失灵或受到损坏灵敏度下降的问题。为此，专利技术人提供了一种带传感器过浓度保护的气体探测器，包括一气体 浓度传感器，其特征在于，所述气体探测器还包括一控制电路，所述控制电路 包括一微控制器，其具有一存储单元，用于存储用以控制探测器运行的应用程序；与所述微控制器电性连接的数/模和模/数转换模块；一可控电源，其控制端通过所述数/模转换模块与所述微控制器连接，其输 出端和所述气体浓度传感器的输入端电性连接，根据所述微控制器的控制信号给所述微气体浓度传感器提供相应的电力供应；且所述气体浓度传感器的检测输出端通过所述模/数转换模块连接到所述 微控制器。本实技术的有益效果在于，可通过控制电路控制传感器的输入电压(或 电流)，并且该传感器的输出经模/数转换后反馈到控制电路的微控制器，从而 形成了闭环控制。当MCU检测到超高气体浓度信号时，它可以通过此控制环改 变或关断传感器的供电电压，降低了传感器的加热能源，使氧化反应的速率降 低，进而保护了传感器免受损坏。附图说明图1为现有的使用接触燃烧式气敏传感器的检测器的电路示意图2A、2B为本技术的一实施例所使用的催化燃烧式传感器的原理示意图3为本技术传感器过浓度保护电路的原理示意图4是本技术的控制电路电路信号输出部分的一实施例示意图5是本技术使用恒压式传感器的实施例结构方框图6是本技术使用恒流式传感器的实施例结构方框图7是本技术一实施例控制电路电路信号输出部分电路图8是本技术一实施例恒压式传感器及控制电路图9是本技术另一实施例恒流式传感器及控制电路图IOA、 IOB是本技术的过浓度保护流程示意图。具体实施方式气体检测器包括传感器和外围电路。传感器可使用现有技术中的产品，例 如从市面购买或依据现有技术的原理制造。图2A为本技术的一实施例所使 用的催化燃烧式传感器的结构原理示意图。该传感器为现有技术中的成熟内容， 在此仅加以简要说明。 一般来说，催化燃烧式传感器包括一半封闭的壳体201 及一盖体202,所述盖体和所述壳体以一密封圈203密封。在所述盖体上设有传感头204以令环境中的气体进入， 一端引出两根引线205与外部电路连接，在 两根引线之间是传感球206。所述传感球206如图2B所示，其外层为多孔催化 层207，内部是巻绕的铂丝208构成的电阻。当有带检测气体进入壳体内部并在 多孔催化层207上的催化物质作用下发生催化反应时，会产生热量，从而使铂 丝208的温度升高，电阻变大，通过对铀丝208电阻变化的检测来计算待检测 气体的浓度。图3为本技术带传感器过浓度保护的气体探测器的电路原理示意图。 其中，图2A所示的传感器相当于图3中的测量元件301。在具体实施中，根据 传感器的不同，也可以将补偿元件与测量元件甚至是整个惠斯通电桥均做入传 感器产品之中，而构成以节点A, B作为输出引脚的整体产品。这些变化均是本 领域技术人员根据现有技术很容易想到的，将不会影响本技术的保护范围。 图3仅是为了对本技术的电路原理进行说明，其中，测量元件、补偿元件 和电压检测电路可视为抽象的元件，其可为单独的元件也可为多个元件的组合， 只要是能实现相应的功能的现有技术均可应用于此。该测量元件301可以是如 图2A所示的催化燃烧式传感器，也可以是任何其他现有的催化燃烧式或其它气 体传感器，只要能检测到待测气体的浓度变化，并将之转化为测量元件的等效 电阻值的变化即可。所述补偿元件302用于进行温度补偿，其阻值应具有与测 量元件相同本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种带传感器过浓度保护的气体探测器，包括一气体浓度传感器，其特征在于，所述气体探测器还包括一控制电路，所述控制电路包括：　一微控制器，且其具有一存储单元，用于存储用以控制探测器运行的应用程序；　与所述微控制器电性连接的数／模和模 ／数转换模块；　一可控电源，其控制端通过所述数／模转换模块与所述微控制器连接，其输出端和所述气体浓度传感器的输入端电性连接，根据所述微控制器的控制信号给所述微气体浓度传感器提供相应的电力供应；　且所述气体浓度传感器的检测输出端通 过所述模／数转换模块连接到所述微控制器。

【技术特征摘要】

【专利技术属性】
技术研发人员：李宣南，毛飞，孙绍凯，王伟刚，
申请(专利权)人：哈尔滨东方报警设备开发有限公司，
类型：实用新型
国别省市：93[中国|哈尔滨]