用于天然氣氣體傳感器的信號(hào)處理電路的制作方法
【專利摘要】本實(shí)用新型提供了一種用于天然氣氣體傳感器的信號(hào)處理電路，其中包括氣體傳感器信號(hào)輸出電路、參考電壓產(chǎn)生電路、電平比較及反相電路和振蕩電路，所述參考電壓產(chǎn)生電路輸出的參考電壓V1和所述氣體傳感器的輸出信號(hào)V2同時(shí)送給電平比較及反相電路，經(jīng)電平比較及反相電路處理得到控制信號(hào)V4，最后將所述控制信號(hào)V4送給所述振蕩電路，經(jīng)所述振蕩電路處理后輸出驅(qū)動(dòng)聲音及報(bào)警燈的頻率信號(hào)V5。本實(shí)用新型通過對(duì)天然氣氣體傳感器信號(hào)的參考電壓的設(shè)置、電平反相處理和振蕩處理，將氣體傳感器輸出的小信號(hào)變換為頻率信號(hào)，增強(qiáng)了信號(hào)的驅(qū)動(dòng)能力，也有效的提高了天然氣氣體傳感器輸出信號(hào)的應(yīng)用方式，且該電路簡(jiǎn)單、穩(wěn)定可靠、所用分離元器件少、成本低，便于市場(chǎng)推廣利用。
【專利說明】
用于天然氣氣體傳感器的信號(hào)處理電路
技術(shù)領(lǐng)域
[0001] 本實(shí)用新型屬于氣體檢測(cè)領(lǐng)域，設(shè)及一種氣體信號(hào)處理電路，特別設(shè)及一種用于 天然氣氣體傳感器的信號(hào)處理電路。
【背景技術(shù)】
[0002] 隨著科技的進(jìn)步和社會(huì)的發(fā)展，人類對(duì)能源需求量的增加，使得人們開始尋找新 的優(yōu)質(zhì)能源。天然氣由于自身的優(yōu)勢(shì)特點(diǎn)，目前已經(jīng)成為城鎮(zhèn)生活使用的最主要燃料之一， 需求量迅猛增加。與此同時(shí)，國(guó)家針對(duì)天然氣的安全使用，制定了一系列的標(biāo)準(zhǔn)，W此來保 證人民的人身安全。天然氣氣體主要成分為甲燒，甲燒氣體易燃易爆，在使用過程中，如果 出現(xiàn)泄露等情況將會(huì)對(duì)生命造成嚴(yán)重的威脅，因此，天然氣氣體的檢測(cè)成為生活用氣安全 預(yù)防的重要因素。天然氣氣體傳感器的檢測(cè)難點(diǎn)在于天然氣氣體傳感器輸出信號(hào)很小驅(qū)動(dòng) 能力弱，為此，國(guó)內(nèi)外很多專家學(xué)者提出了不同的處理方法，包括利用冗余W及高可靠性的 MCU，但是其成本較高，較難W低成本實(shí)現(xiàn)，使得使用該方法的設(shè)備較難在日常生活中推廣 使用。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0003] 有鑒于此，本實(shí)用新型的目的是提出一種用于天然氣氣體傳感器的信號(hào)處理電 路。
[0004] 為達(dá)到上述目的，本實(shí)用新型采用W下技術(shù)方案：
[000引一種用于天然氣氣體傳感器的信號(hào)處理電路，其中包括氣體傳感器信號(hào)輸出電 路、參考電壓產(chǎn)生電路、電平比較及反相電路和振蕩電路，所述參考電壓產(chǎn)生電路輸出的參 考電壓VI和所述天然氣氣體傳感器信號(hào)輸出電路的輸出信號(hào)V2同時(shí)送給所述電平比較及 反相電路，經(jīng)所述電平比較及反相電路得到控制信號(hào)V4,最后將所述控制信號(hào)V4送給所述 振蕩電路，經(jīng)所述振蕩電路處理后輸出驅(qū)動(dòng)聲音及報(bào)警燈的頻率信號(hào)V5。
[0006] 作為優(yōu)選，所述振蕩電路包括電阻R3、電阻R6、電阻R9、電阻R10、電容C1和集成忍 片U1A，電阻R6與電阻R9、電阻R10的阻值相等；電源電壓VCC通過電阻R9與集成忍片U1A的正 輸入端相連，控制信號(hào)V4通過電阻R10也與集成忍片U1A的正輸入端相連，同時(shí)集成忍片U1A 的正輸入端通過電阻R6連接集成忍片U1A的輸出端，集成忍片U1A的輸出端通過電阻R3連接 集成忍片U1A的負(fù)輸入端，集成忍片U1A的負(fù)輸入端則通過電容C1連接地，驅(qū)動(dòng)信號(hào)V5由集 成忍片U1A輸出端輸出。
[0007] 作為優(yōu)選，所述參考電壓產(chǎn)生電路包括電位器RV1和電阻R11;電源電壓VCC依次經(jīng) 過電位器RV1和電阻R11連接地，經(jīng)電位器RV1和電阻R11的分壓作用后在電位器RV1和電阻 R11相連的一端輸出參考電壓信號(hào)VI。
[0008] 作為優(yōu)選，所述天然氣氣體傳感器信號(hào)輸出電路包括氣體傳感器MQ-K4、電阻R2、 電阻R4、電阻R7和極性電容C2;所述氣體傳感器MQ-K4的1-3端連接電源電壓VCC，5端與地相 連，同時(shí)5端通過電阻R2與4端相連，6端直接與4端連接，4端依次經(jīng)過電阻R4、電阻R7W及極 性電容C2與地相連，氣體傳感器輸出信號(hào)V2由電阻R4和電阻R7的連接點(diǎn)引出。
[0009] 作為優(yōu)選，所述電平比較及反相電路包括集成忍片υ?Β、Ξ極管Q1、電阻R1和電阻 R5;參考電壓信號(hào)VI連接集成忍片U1B的負(fù)輸入端，天然氣氣體傳感器輸出信號(hào)V2連接集成 忍片U1B的正輸入端，集成忍片U1B的輸出端通過電阻R5連接Ξ極管Q1的基極，Ξ極管Q1的 發(fā)射極接地，Ξ極管Q1的集電極通過電阻R1與電源電壓VCC連接，Ξ極管Q1的集電極引出控 制?目號(hào)V4。
[0010] 作為優(yōu)選，所述Ξ極管Q1為9014;所述U1A、U1B采用LM324忍片。
[0011] 本實(shí)用新型的有益效果是：
[0012] 本實(shí)用新型通過對(duì)天然氣氣體傳感器信號(hào)的采樣、參考電壓的設(shè)置、電平反相處 理和振蕩處理，將氣體傳感器輸出的小信號(hào)變換為頻率信號(hào)，增強(qiáng)了信號(hào)的驅(qū)動(dòng)能力，也有 效的提高了天然氣氣體傳感器輸出信號(hào)的應(yīng)用方式，且該電路簡(jiǎn)單、所用分離元器件少、成 本低、穩(wěn)定可靠，便于市場(chǎng)推廣利用。
【附圖說明】
[0013] 圖1為本實(shí)用新型的整體電路圖。
[0014] 圖2為本實(shí)用新型的參考電壓產(chǎn)生及天然氣氣體傳感器信號(hào)輸出電路圖。
[0015] 圖3為本實(shí)用新型的電平比較及反相電路圖。
[0016] 圖4為本實(shí)用新型的自振蕩電路圖。
[0017] 圖5為本實(shí)用新型的一個(gè)具體實(shí)施電路圖。
【具體實(shí)施方式】
[0018] 下面結(jié)合附圖和實(shí)施例對(duì)本實(shí)用新型作進(jìn)一步描述。
[0019] 如圖1所示，一種用于天然氣氣體傳感器的信號(hào)處理電路，包括參考電壓產(chǎn)生電 路、天然氣氣體傳感器信號(hào)輸出電路、電平比較及反相電路和振蕩電路，所述參考電壓產(chǎn)生 電路輸出的參考信號(hào)VI和所述天然氣氣體傳感器信號(hào)輸出電路的輸出信號(hào)V2,送入到所述 電平比較及反相電路中得到控制信號(hào)V4來控制振蕩電路的振蕩，最后輸出一個(gè)頻率信號(hào)V5 用于驅(qū)動(dòng)聲音W及報(bào)警燈電路。
[0020] 具體的，如圖2-4所示，參考電壓產(chǎn)生電路包括電位器RV1和電阻R11;電源電壓VCC 依次經(jīng)過電位器RV1和電阻R11連接地，經(jīng)電位器RV1和電阻R11的分壓作用后在電位器RV1 和電阻R11的連接點(diǎn)輸出參考電壓信號(hào)VI。
[0021 ]天然氣氣體傳感器信號(hào)輸出電路包括氣體傳感器MQ-K4、電阻R2、電阻R4、電阻R7 和極性電容C2;所述氣體傳感器MQ-K4的1-3端連接電源電壓VCC，5端與地相連，同時(shí)5端通 過電阻R2與4端相連，6端直接與4端連接，4端依次經(jīng)過電阻R4、電阻R7W及極性電容C2與地 相連，氣體傳感器輸出信號(hào)V2由電阻R4和電阻R7的連接點(diǎn)引出。
[0022] 電平比較及反相電路包括集成忍片υ?Β、Ξ極管Q1、電阻R1和電阻R5;參考電壓信 號(hào)VI連接集成忍片U1B的負(fù)輸入端，天然氣氣體傳感器輸出信號(hào)V2連接集成忍片U1B的正輸 入端，集成忍片U1B的輸出端通過電阻R5連接Ξ極管Q1的基極，Ξ極管Q1的發(fā)射極接地，Ξ 極管Q1的集電極通過電阻R1與電源電壓VCC連接，Ξ極管Q1的集電極引出控制信號(hào)V4。
[0023] 振蕩電路包括電阻R3、電阻R6、電阻R9、電阻R10、電容C1和集成忍片U1A，電阻R6與 電阻R9、電阻RIO的阻值相等；電源電壓VCC通過電阻R9與集成忍片UlA的正輸入端相連，控 制信號(hào)V4通過電阻R10也與集成忍片U1A的正輸入端相連，同時(shí)集成忍片U1A的正輸入端還 通過電阻R6連接集成忍片U1A的輸出端，集成忍片U1A的輸出端通過電阻R3連接集成忍片 U1A的負(fù)輸入端，集成忍片U1A的負(fù)輸入端則通過電容C1連接地，驅(qū)動(dòng)信號(hào)V5由集成忍片U1A 輸出端輸出。其中，電阻R6、電阻R9和電阻R10組成的電路決定了電路中兩個(gè)不同的比較電 壓，根據(jù)上面的描述及電路基礎(chǔ)知識(shí)可W計(jì)算出U1A的兩個(gè)不同參考電平分別為：
電阻R3、電容C1、電阻R6、電阻R9 W及電阻R10共同決定了電路的振 蕩頻率，依據(jù)Ξ要素法求得電路的振蕩頻率周期為
V4點(diǎn)的電位 為控制電位，當(dāng)V4為高電平(VCC)時(shí)，振蕩器無法起振;V4為低電平時(shí)(0V)，振蕩器才可W振 蕩輸出。
[0024] 圖5是本實(shí)用新型的一個(gè)具體實(shí)施電路，圖中具體給出了每個(gè)元器件的值，但所有 元器件并不局限于此值。參考電壓產(chǎn)生電路包括阻值為10K的電位器RV1和阻值為化的電阻 R11。天然氣氣體傳感器信號(hào)輸出電路包括MQ-K4天然氣氣體傳感器、阻值為10K的電阻R2、 阻值為10R的電阻R7、阻值為100K的電阻R4和電容值為化7/100V的極性電容C2。電平比較及 反相電路包括LM324低功耗運(yùn)放忍片υ?Β、9014Ξ極管Q1、阻值為5化的電阻R1和阻值為100K 的電阻R5。振蕩電路包括阻值為100Κ的電阻R6、電阻R9和電阻R10，阻值為3Μ的電阻R13，電 容值為l(K)nF的電容C1和LM324低功耗運(yùn)放忍片U1A。電源電壓VCC為5V。該應(yīng)用電路還在U1A 的輸出端和天然氣氣體傳感器信號(hào)輸出電路之間串聯(lián)了阻值為560R的電阻R8和發(fā)光二極 管D1。
[0025] 當(dāng)設(shè)備檢測(cè)到天然氣時(shí)，天然氣氣體傳感器輸出信號(hào)V2的電平將高于參考電壓信 號(hào)VI的電平，此時(shí)U1B將輸出一個(gè)高電平信號(hào)V3，V3經(jīng)Ξ極管Q1的反相后，輸出一個(gè)0V的低 電平信號(hào)V4使得振蕩電路開始振蕩，并在振蕩電路的輸出端輸出頻率信號(hào)V5來驅(qū)動(dòng)聲音報(bào) 警的裝置，同時(shí)發(fā)光二極管D1開始一閃一閃的發(fā)出報(bào)警信號(hào)。同理，當(dāng)未檢測(cè)到天然氣時(shí)， 天然氣氣體傳感器輸出信號(hào)V2的電平將低于參考電壓信號(hào)VI的電平，經(jīng)過電壓比較及反相 電路后輸出一個(gè)5V的高電平信號(hào)，使得振蕩電路無法起振，發(fā)光二極管D1也不亮。
[0026] 根據(jù)圖5所示元器件的值及上面的描述，可得電路振蕩的周期為即反 饋電阻R3的阻值和充電電容C1的電容值決定著振蕩周期T。
[0027] 最后說明的是，W上實(shí)施例僅用W說明本實(shí)用新型的技術(shù)方案而非限制，本領(lǐng)域 普通技術(shù)人員對(duì)本實(shí)用新型的技術(shù)方案所做的其他修改或者等同替換，只要不脫離本實(shí)用 新型技術(shù)方案的精神和范圍，均應(yīng)涵蓋在本實(shí)用新型的權(quán)利要求范圍當(dāng)中。
【主權(quán)項(xiàng)】
1. 一種用于天然氣氣體傳感器的信號(hào)處理電路，其特征在于：該信號(hào)處理電路包括天 然氣氣體傳感器信號(hào)輸出電路、參考電壓產(chǎn)生電路、電平比較及反相電路和振蕩電路，所述 參考電壓產(chǎn)生電路輸出的參考電壓VI和所述天然氣氣體傳感器信號(hào)輸出電路的輸出信號(hào) V2同時(shí)送給所述電平比較及反相電路，經(jīng)所述電平比較及反相電路得到控制信號(hào)V4,最后 將所述控制信號(hào)V4送給所述振蕩電路，經(jīng)所述振蕩電路處理后輸出驅(qū)動(dòng)聲音及報(bào)警燈的頻 率信號(hào)V5。2. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的用于天然氣氣體傳感器的信號(hào)處理電路，其特征在于:所述振 蕩電路包括電阻R3、電阻R6、電阻R9、電阻R10、電容C1和集成芯片U1A，電阻R6與電阻R9、電 阻R10的阻值相等； 電源電壓VCC通過電阻R9與集成芯片U1A的正輸入端相連，控制信號(hào)V4通過電阻R10也 與集成芯片U1A的正輸入端相連，同時(shí)集成芯片U1A的正輸入端還通過電阻R6連接集成芯片 U1A的輸出端，集成芯片U1A的輸出端通過電阻R3連接集成芯片U1A的負(fù)輸入端，集成芯片 U1A的負(fù)輸入端則通過電容C1連接地，驅(qū)動(dòng)信號(hào)V5由集成芯片U1A輸出端輸出。3. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的用于天然氣氣體傳感器的信號(hào)處理電路，其特征在于:所述參 考電壓產(chǎn)生電路包括電位器RV1和電阻R11;電源電壓VCC依次經(jīng)過電位器RV1和電阻R11連 接地，經(jīng)電位器RV1和電阻R11的分壓作用后在電位器RV1和電阻R11相連的一端輸出參考電 壓信號(hào)VI。4. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的用于天然氣氣體傳感器的信號(hào)處理電路，其特征在于:所述天 然氣氣體傳感器信號(hào)輸出電路包括氣體傳感器MQ-K4、電阻R2、電阻R4、電阻R7和極性電容 C2； 所述氣體傳感器MQ-K4的1-3端連接電源電壓VCC，5端與地相連，同時(shí)5端通過電阻R2與 4端相連，6端直接與4端連接，4端依次經(jīng)過電阻R4、電阻R7以及極性電容C2與地相連，氣體 傳感器輸出信號(hào)V2由電阻R4和電阻R7的連接點(diǎn)引出。5. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的用于天然氣氣體傳感器的信號(hào)處理電路，其特征在于:所述電 平比較及反相電路包括集成芯片U1B、三極管Q1、電阻R1和電阻R5;參考電壓信號(hào)VI連接集 成芯片U1B的負(fù)輸入端，天然氣氣體傳感器輸出信號(hào)V2連接集成芯片U1B的正輸入端，集成 芯片U1B的輸出端通過電阻R5連接三極管Q1的基極，三極管Q1的發(fā)射極接地，三極管Q1的集 電極通過電阻R1與電源電壓VCC連接，三極管Q1的集電極引出控制信號(hào)V4。
【文檔編號(hào)】G05B19/042GK205450642SQ201520990718
【公開日】2016年8月10日
【申請(qǐng)日】2015年12月3日
【發(fā)明人】李敬波, 任春紅, 栗建彬, 高偉峰, 沈強(qiáng), 王婷, 郭照鋒
【申請(qǐng)人】河南漢威智慧安全科技有限公司