基于传感器的低成本可燃性气体泄漏报警器设计

3.2 初始报警电路

图1所示的基本报警电路的不足：一开始加电时，传感器尚未达到稳态，其电阻值较小，VR1较大，导致蜂鸣器HA误报警。为了解决这一问题，采用一个数字信号控制的模拟开关，其控制信号采用简单的电容充电延时电路，原理图如图2所示。图1中比较器B的输出V0加到模拟开关4066的输入端，开关的输出端接蜂鸣器HA。初始加电时，电容C上的电压VC为0，4066不导通，无论V0值为多高，HA都不会报警。随着电容充电，VC不断升高，当达到4066的控制门限阈值时，4066才导通，即能进入报警状态。电容充电使其电压达到4066的控制门限阈值时间即为延时时间。电容C和电阻R的取值可根据延时要求确定。为可靠起见，取RC=1/2T，T为传感器初始稳定时间。本装置取R=l MΩ，C=100μF，即能实现可靠的延时。

3.3 整机硬件电路设计及调试

将上述两个电路合起来即构成了整机电路，如图3所示。为了使V-稳定不变，R1、R2应采用精密金属膜电阻。装置开机预热3 min后，用万用表测R1上的电压VR1，测得为1.7 V。若要想让装置的报警浓度为x%，有条件时，可将传感器置于浓度为x%的可燃气体中(可用气体成分分析仪监测)，lO s后再测R1上的电压得到VR1。调整RW，将V-调到略小于VR1。正常使用时，当可燃气体泄漏浓度达到标定浓度x%时，装置就会报警，若增加了控制装置，可控制开启风扇或关闭阀门等。在没有条件时，调整RW，将V-调到略大于VE1，保证在正常空气环境不报警。再将装置于可燃气灶具旁，打开灶具开关，吹熄火焰，有少量可燃气体泄漏，装置应报警。若要提高报警浓度，可调RW加大V-，反之应减小V-。

3.4 电源设计

本装置的电源供电总电流小于20 mA，因此可使用9 V的电池供电。样机选用交流220 V供电，使用一个7809三端稳压器稳压。

4 试用实验及结果

4.1 试用结果

将该装置置于厨房，开机预热3 min，装置无初始报警。关闭厨房门，放出适量煤气，几秒钟后装置开始报警，再将装置移离现场到，约30 s后报警停止。在正常空气的厨房中，将装置开机预热3min后置于可燃气灶边，打开灶具开关，吹熄火焰，几秒钟后装置开始报警，当厨房中仍散有煤气时，它将持续报警，将它置于窗外，它才能较快恢复并停止报警。

4.2 应用与安装

本装置不仅可用于工矿企业的可燃气泄漏报警，由于其成本特低，因此，也可推广到普通家庭，作为燃气洗澡装置和厨房可燃气的泄漏报警器。只要将其安装在燃气装置附近(相距1 m以内效果最好)即可实现自动泄漏报警。安装时，应注意不要将装置安放在通风口处。

5 结束语

本装置采用一块数字控制的集成模拟开关和阻容充电电路解决了可燃性气体报警装置的初始误报警问题，用一个单电源供电的双集成运放实现信号取出、比较和报警驱动，并使装置报警灵敏度在传感器性能范围内任意可调。实现如下性能：功耗小于0.3W;灵敏度V1/V0>2;响应时间小于lO s：恢复时间小于30 s。该可燃性气体报警装置采用数字和模拟集成电路相结合的技术，大大减少了元器件数量，从而提高了装置的稳定性和可靠性，且使得主电路的元件成本不到3元。使其具有较高的性价比，还可以根据用户需要和具体情况进一步改进该报警装置。加一级控制电路，只要在比较器B的输出加一级继电器驱动即可实现。