气敏传感器QM-N5在矿井中的应用

摘要：通过气敏传感器采集信息，555定时器转化信号来检测矿井中瓦斯的浓度，以避免更多的人员伤亡。用气敏传感器QM-N5采集矿井中信息，通过555定时器转换成数字信号，再通过温湿度补偿电路滤除一些随机干扰，最后进行显示与报警。提出了一套完整的测量矿井中瓦斯浓度的方案。该方案结构简洁可靠，能够测量矿井中瓦斯的浓度。
关键词：QM-N5；555定时器；报警器；瓦斯浓度测量

近年来在煤矿生产过程中由于瓦斯浓度超限而引起重大事故常有发生，而每次事故的发生都会造成人员伤亡，不仅对伤亡人员的家庭带来沉重的灾难，也给国民经济带来巨大损失，所以矿井中瓦斯的防治追在眉睫。本文介绍了一种基于QM-N5气敏传感器检测矿井瓦斯浓度测量的方法。气敏传感器QM-N5是以金属氧化物SO2为主体材料的N型半导体气敏元件，它灵敏度高、响应速度快、输出信号大、稳定可靠；在(5± 0．5)V交直流电源下工作，使用方便，所需外围元器件少；可用于检测甲烷、酒精、氢气、硫化氢等多种气体。

1 设计方案
设计方案如图1所示。它包括传感器及外围电路、555定时器电路、显示报警电路等3部分。传感器及外围电路封装于小型屏蔽容器内，固定于矿井墙壁上。QM-N5气敏传感器采集矿井中气体的浓度，并输出相应的电压信号；经555定时器电路转变成数字信号，经温湿度补偿电路的判断与处理，如果是外界环境温湿度的变化引起阻值变化，继续扫描外界环境气体的浓度，并将气体浓度的值显示于LED。当超过安全范围时给出报警，提醒矿井中的工作人员迅速撤离，并即时通风换气。

2 传感器及外围电路的设计
方案拟采用以金属氧化物SO2为主体材料的N型半导体QM-N5作为气敏传感器。该器件以555定时器电路的复位端进行触发。
2．1 QM-N5的主要技术指标
工作电压AC或DC(5±0．5)V；回路电压最大DC24 V；负载电阻2 kΩ；清洁空气中电阻小于等于4 000 kΩ；灵敏度大于等于4(1 000 ppm C4H10)；响应时间小于等于10 s；恢复时间小于等于30 s；检测范围为50～10 000ppm。