家庭使用液化氣、煤氣作燃料的越來越多,但是這些氣體有害、易爆炸,隱患事故多,如氣體泄漏時不能及時發現和處理,會給家庭及鄰居帶來災難性危害。本文介紹的這種瓦斯報警器適用于天然氣、煤氣、液化石油氣等泄漏報警。
工作原理
該裝置電路工作原理見圖1(點此下載原理圖)。它是由電源電路、傳感器電路、壓控振蕩器電路及報警電路等組成。220V市電經電源變壓器T1降壓至5.5V左右,不用整流、濾波直接作為氣敏半導體傳感器QM-N10的加熱電壓。控制電路的供電則是由U全橋整流、C1濾波后供給的。QM-N10氣敏半導體傳感器在潔凈空氣中的阻值大約有幾十kΩ,接觸到有害氣體時,電導率增大,電阻值急劇下降,下降幅度與瓦斯濃度在0.5%以下成正比。由與非門IC1A、IC1B構成一個門控電路,IC1C、IC1D組成一個多諧振蕩器。當QM-N10氣敏傳感器未敏感到有害氣體時,由于電導率極小,IC1A②腳處于低電位,IC1A的①腳處于高電位,故IC1A的③腳為高電位,經IC1B反相后其④腳為低電位,多諧振蕩器不起振,三極管VT2處于截止狀態,故報警電路不發聲。
一旦QM-N10敏感到有害氣體時,其電導率增大,阻值急劇下降,在電阻R2、R3上的壓降使IC1A的②腳處于高電位,此時IC1A的③腳變為低電平,經IC1B反相后變為高電平,多諧振蕩器起振工作,三極管VT2周期地導通與截止,于是由VT1、T2、C4、HTD等構成的正反饋振蕩器間歇工作,發出報警聲。與此同時,發光二極管LED1閃爍。從而達到有害氣體泄漏告警的目的。
元器件選擇與制作
元器件清單見下表。
編 號 | 名 稱 | 型 號 | 數 量 |
R1、R2 | 電阻 | 510Ω (需調整) | 2 |
R3 | 電阻 | 1K (需調整) | 1 |
R4 | 電阻 | 2M (可調整延遲時間) | 1 |
R5 | 電阻 | 3.6M | 1 |
R6 | 電阻 | 470Ω | 1 |
R7 | 電阻 | 2.2K | 1 |
R8 | 電阻 | 10K | 1 |
R9 | 電阻 | 150K | 1 |
R10 | 電阻 | 270Ω | 1 |
R11 | 電阻 | 330Ω | 1 |
C1、C2 | 電解電容 | 470u/16V | 2 |
C3 | 滌綸電容 | 0.1u | 1 |
C4 | 滌綸電容 | 0.047u | 1 |
U | 整流全橋 | 1A/50V | 1 |
VD | 開關二極管 | IN4148 | 1 |
DW | 穩壓二極管 | 5.1V | 1 |
LED1、LED2 | 發光二極管 | 紅、綠各1個 | 2 |
VT1、VT2 | 晶體三極管 | 9013 | 2 |
IC1 | 與非門 | CD4011 | 1 |
QM | 氣敏傳感器 | QM-N10 (性能見表后文字) | 1 |
HTD | 壓電轟鳴器 | 加助聲腔 | 1 |
T1 | 電源變壓器 | 5.5V | 1 |
T2 | 脈沖變壓器 | 自制 | 1 |
QM-N10是一種高靈敏度、高穩定性的有害氣體傳感器,其主要技術參數如下:
響應時間:≤10s
恢復時間:≤60s
加熱電壓:5V ± 0.5V
加熱功率:≤0.5W(加熱絲冷態電阻為50Ω ± 2Ω)
抗干擾能力:丁烷報警濃度設在0.3%時在下述條件下不會誤報警:溫度為-10-+50℃;濕度為≤95%RH。
T1采用3-5W、5.5V電源變壓器;T2采用8∶1的半導體收音機輸出變壓器,倒過來用即可。HTD采用Φ=27mm的壓電陶瓷片,要求加裝共振助聲腔。
由于QM-N10氣敏半導體傳感器在開機時,約有10分鐘的預熱期,在這個時間內易產生不穩定因素,導致誤報,因此在電路的設計上有一個開機延時電路,它由R4、C2構成,調整R4,使延時時間在10分鐘左右即可。電阻R2、R3的阻值決定了電路的報警起控點。將氣敏傳感器置于濃度為0.3%的丁烷氣樣中,調整R3的阻值,使電路處于報警臨界點即可。最后可實地試驗,調整R3至所要求的報警濃度點時報警。
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