專利名稱：煤礦用氣敏式煙霧傳感器的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明屬于煤礦安全設(shè)施技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及一種煤礦用氣敏式煙霧傳感器。
背景技術(shù)：
煙霧傳感器主要用于煤礦井下有瓦斯和煤塵爆炸危險(xiǎn)及火災(zāi)危險(xiǎn)的場所，能對橡膠、塑料、煤等燃燒產(chǎn)生的煙霧進(jìn)行檢測、遙測和集中監(jiān)視。具有抗腐蝕能力強(qiáng)、高靈敏度、結(jié)構(gòu)簡單、功耗小、成本低和維護(hù)簡便等特點(diǎn)?，F(xiàn)在市場上存在的煙霧傳感器主要有利用物理化學(xué)性質(zhì)的煙霧傳感器、利用物理性質(zhì)的煙霧傳感器和利用電化學(xué)性質(zhì)的煙霧傳感器三種，其中以電化學(xué)性質(zhì)的煙霧傳感器最為廣泛，例如電流型煙霧傳感器和電勢型氣體傳感器等。所述的電化學(xué)性質(zhì)的煙霧傳感器一般都設(shè)有電源模塊電路，傳統(tǒng)地是利用三端穩(wěn)壓塊穩(wěn)壓后為其他電路供電，如中國實(shí)用新型專利授權(quán)公告號為CN201837576U公開的“礦用 煙霧傳感器”，三端穩(wěn)壓塊的發(fā)熱量大、功率損耗高、穩(wěn)定性較差，容易損壞，增加了使用成本。因此，有必要對現(xiàn)有的煤礦用氣敏式煙霧傳感器進(jìn)行改進(jìn)，降低電源模塊電路的發(fā)熱量，下面將要介紹的技術(shù)方案便是在這種背景下產(chǎn)生的。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的在于提供一種電路結(jié)構(gòu)簡單、發(fā)熱量小、工作可靠性好的煤礦用氣敏式煙霧傳感器。本發(fā)明的目的是這樣來達(dá)到的，一種煤礦用氣敏式煙霧傳感器，包括電源模塊電路、用于輸出報(bào)警電壓Vout的加熱延時(shí)與報(bào)警輸出電路和用于輸出信號電壓Voutl的煙霧傳感器模塊電路，加熱延時(shí)與報(bào)警輸出電路與煙霧傳感器模塊電路連接，電源模塊電路與加熱延時(shí)與報(bào)警輸出電路以及煙霧傳感器模塊電路連接，并且對加熱延時(shí)與報(bào)警輸出電路以及煙霧傳感器模塊電路進(jìn)行供電，所述的加熱延時(shí)與報(bào)警輸出電路包括電阻R3 R13、R16 R18、變阻器R19、電容C3 C5、二極管Dl D6、運(yùn)算放大器U1A、U1B、U2A、U2B、U3A、U3B、三極管Ql和雙色發(fā)光二極管LEDl，電阻R3的一端接雙色發(fā)光二極管LEDl的I腳，雙色發(fā)光二極管LEDl的2腳接電阻R16的一端，電阻R16的另一端接運(yùn)算放大器UlB的7腳和二極管Dl的負(fù)極，運(yùn)算放大器UlB的6腳與運(yùn)算放大器UlA的2腳、電阻R5的一端、運(yùn)算放大器U2B的6腳、運(yùn)算放大器U2A的2腳以及電阻R6的一端連接，運(yùn)算放大器UlA的I腳接電阻R18的一端和雙色發(fā)光二極管LEDl的3腳，電阻R18的另一端接三極管Ql的基極，三極管Ql的集電極接電阻R17的一端并輸出所述報(bào)警電壓Vout，用于連接下一級控制裝置，運(yùn)算放大器UlA的3腳與電容C3的一端、電阻R4的一端、電阻R9的一端以及二極管Dl的正極連接，電阻R9的另一端接二極管D2的負(fù)極，二極管D2的正極接運(yùn)算放大器U3B的7腳，運(yùn)算放大器U3B的6腳接電阻R13的一端和電阻R12的一端，電阻R13的另一端與變阻器R19的1、2腳以及運(yùn)算放大器U3A的3腳連接，運(yùn)算放大器U3A的I腳接二極管D5的負(fù)極，二極管D5的正極與電阻R8的一端、電阻R7的一端以及二極管D4的正極連接，電阻R8的另一端接二極管D3的負(fù)極和運(yùn)算放大器U2B的5腳，二極管D3的正極接運(yùn)算放大器UlB的5腳和運(yùn)算放大器U2B的7腳，二極管D4的負(fù)極接運(yùn)算放大器U2A的I腳，運(yùn)算放大器U2A的3腳與電阻RlO的一端、二極管D6的正極以及電容C4的正極連接，運(yùn)算放大器U3A的2腳與運(yùn)算放大器U3B的5腳、電容C5的一端以及電阻Rll的一端連接，電阻Rll的另一端接所述的煙霧傳感器模塊電路3輸出的信號電壓Voutl，電阻R17的另一端、運(yùn)算放大器UlA的8腳、電阻R5的另一端、電阻R7的另一端、運(yùn)算放大器U3A的8腳、運(yùn)算放大器U2A的8腳、電阻RlO的另一端、二極管D6的負(fù)極和電阻R12的另一端共同接直流電源VCC,電阻R3的另一端、三極管Ql的發(fā)射極、運(yùn)算放大器UlA的4腳、電容C3的另一端、電阻R4的另一端、電阻R6的另一端、運(yùn)算放大器U3A的4腳、電容C5的另一端、電容C4的負(fù)極、變阻器R19的3腳和運(yùn)算放大器U2A的4腳共同接地，所述的煙霧傳感器模塊電路包括電阻R14、R15、輕觸開關(guān)SI和煙霧探頭B，電阻R14的一端連接輕觸開關(guān)SI的一端和煙霧探頭B的4、6腳并輸出所述信號電壓Voutl，煙霧探頭B的5腳接電阻R15的一端，煙霧探頭B的1、2、3腳、輕觸開關(guān)SI的另一端共同接直流電源VCC，電阻R14的另一端和電阻R15的另一端共同接地。
本發(fā)明由于采用了上述結(jié)構(gòu)，具有的優(yōu)點(diǎn)是電源模塊電路中采用了開關(guān)型降壓穩(wěn)壓器，相對于傳統(tǒng)的三端穩(wěn)壓集成電路具有損耗功率小、發(fā)熱量低等特點(diǎn)，從而增加了煙霧傳感器的使用穩(wěn)定性。


圖I為本發(fā)明的原理框圖。圖2為圖I所示的電源模塊電路的電原理圖。圖3為圖I所示的加熱延時(shí)與報(bào)警輸出電路的電原理圖。圖4為圖I所示的煙霧傳感器模塊電路的電原理圖。
具體實(shí)施例方式為了使公眾能充分了解本發(fā)明的技術(shù)實(shí)質(zhì)和有益效果，申請人將在下面結(jié)合附圖對本發(fā)明的具體實(shí)施方式
詳細(xì)描述，但申請人對實(shí)施例的描述不是對技術(shù)方案的限制，任何依據(jù)本發(fā)明構(gòu)思作形式而非實(shí)質(zhì)的變化都應(yīng)當(dāng)視為本發(fā)明的保護(hù)范圍。請參閱圖1，一種煤礦用氣敏式煙霧傳感器，包括電源模塊電路I、加熱延時(shí)與報(bào)警輸出電路2、煙霧傳感器模塊電路3，加熱延時(shí)與報(bào)警輸出電路2與煙霧傳感器模塊電路3連接。所述的煙霧傳感器模塊電路3用于采集當(dāng)前環(huán)境下的煙霧情況，發(fā)送信號給加熱延時(shí)與報(bào)警輸出電路2。所述的加熱延時(shí)與報(bào)警輸出電路2對煙霧傳感器模塊電路3送達(dá)的信號進(jìn)行比較判斷處理，并輸出報(bào)警信號給下一級控制裝置。電源模塊電路I將主電路提供的直流電源通過變換分別供給加熱延時(shí)與報(bào)警輸出電路2和煙霧傳感器模塊電路3。請參閱圖2，所述的電源模塊電路I包括二極管D7、D8、電容Cl、C2、電感LI和降壓穩(wěn)壓器U8，所述的降壓穩(wěn)壓器U8為開關(guān)型降壓穩(wěn)壓器，具體為LM2576。主電路提供的直流電源通過二極管D7接入降壓穩(wěn)壓器U8后變換為直流電源VCC，電容Cl為輸入端濾波電容，二極管D8為反向續(xù)流二極管，電容C2和電感LI組成LC濾波電路。請參閱圖3，所述的加熱延時(shí)與報(bào)警輸出電路2包括電阻R3 R13、R16 R18、變阻器R19、電容C3 C5、二極管Dl D6、運(yùn)算放大器U1A、U1B、U2A、U2B、U3A、U3B、三極管Ql和雙色發(fā)光二極管LEDl，此處雙色發(fā)光二極管LEDl采用紅綠雙色。主電路通電后，直流電源VCC接入電路，通過電阻R5給運(yùn)算放大器U1A、U1B、U2A、U2B提供反相比較電壓，同時(shí)給電容C4充電。當(dāng)電容C4剛開始充電時(shí)，運(yùn)算放大器U2A的正相電壓小于反相電壓，輸出低電平，從而通過二極管D4下拉電阻R7、R8之間的電壓；當(dāng)電容C4充電一段時(shí)間后，運(yùn)算放大器U2A的正相電壓大于反相電壓，輸出高電平，從而使電阻R7、R8之間的電壓不能通過二極管D4下拉。運(yùn)算放大器U3A的正相電壓由電阻R13與變阻器R19提供，且隨變阻器R19阻值的變化而變化。運(yùn)算放大器U3A的反相電壓由煙霧傳感器模塊電路3輸出的信號電壓Voutl經(jīng)過電阻Rll提供。當(dāng)運(yùn)算放大器U3A的正相電壓小于反相電壓時(shí)，輸出低電平，從而通過二極管D5下拉電阻R7、R8之間的電壓；當(dāng)運(yùn)算放大器U3A的正相電壓大于反相電壓時(shí)，輸出高電平，從而使電阻R7、R8之間的電壓不能通過二極管D5下拉。只有當(dāng)運(yùn)算放大器U2A、U3A的輸出均為高電平時(shí)，才能使加在運(yùn)算放大器U2B的正相電壓高于反相電壓，通過比較輸出高電平，再進(jìn)一步與運(yùn)算放大器UlB比較輸出高電平，使雙色發(fā)光二極管LEDl的1、2腳導(dǎo)通，發(fā)出綠光，表示電路電源接通可正常工作，二極管D3起單向反饋?zhàn)饔?。運(yùn)算放大器U3B的反相電壓由電阻R12、R13提供，且可通過變阻器R19進(jìn)行調(diào) 節(jié)，正相電壓由煙霧傳感器模塊電路3輸出的信號電壓Voutl經(jīng)過電阻Rll提供。當(dāng)運(yùn)算放大器U3B的正相電壓大于反相電壓時(shí)，輸出高電平，觸發(fā)二極管D2導(dǎo)通并將電壓加到運(yùn)算放大器UlA的正相，經(jīng)過比較輸出高電平，使雙色發(fā)光二極管LEDl的1、3腳導(dǎo)通，發(fā)出紅光，同時(shí)觸發(fā)三極管Ql，使報(bào)警輸出電壓Vout由高電平變?yōu)榈碗娖?，下一級控制裝置工作，控制噴霧裝置等啟動。在此過程中，電容C4充電完成后，只要電源供電正常，運(yùn)算放大器U2A的正相電壓一直大于反相電壓，根據(jù)上述分析可知，運(yùn)算放大器UlB就會輸出高電平。如果運(yùn)算放大器UlB輸出低電平，會通過二極管Dl進(jìn)行單向下拉，使運(yùn)算放大器UlA的輸出無變化。請參閱圖4并結(jié)合圖3，所述的煙霧傳感器模塊電路3包括電阻R14、R15、輕觸開關(guān)SI和煙霧探頭B，在本實(shí)施例中，煙霧探頭B采用MQ2氣敏式煙霧探頭。主電路通電后，直流電源VCC接入電路供煙霧探頭B的加熱絲H-H工作，加熱絲H-H預(yù)熱一定時(shí)間后，煙霧探頭B才能正常檢測煙霧。當(dāng)檢測到有煙時(shí)，煙霧探頭B的4、6腳電壓隨煙霧濃度的升高而增大，輸出的信號電壓Voutl升高。此時(shí)，調(diào)節(jié)加熱延時(shí)與報(bào)警輸出電路2中的變阻器R19的阻值，使運(yùn)算放大器U3B的正相電壓大于反相電壓，輸出高電平，觸發(fā)二極管D2導(dǎo)通并將電壓加到運(yùn)算放大器UlA的正相端，運(yùn)算放大器UlA輸出高電平，使雙色發(fā)光二極管LEDl的1、3腳導(dǎo)通，發(fā)出紅光。同時(shí)使報(bào)警輸出電壓Vout由高電平變?yōu)榈碗娖?，啟動下一級控制電路作出相?yīng)指示，例如啟動噴霧裝置等。當(dāng)煙霧逐漸減少，輸出的信號電壓Voutl變小，當(dāng)運(yùn)算放大器U3B的正相電壓小于反相電壓時(shí)，運(yùn)算放大器U3B輸出低電平，二極管D2截止，運(yùn)算放大器UlA的正相電壓小于反相電壓，輸出低電平，使雙色發(fā)光二極管LEDl的1、3腳截止，紅光熄滅只亮綠光。同時(shí)使報(bào)警輸出電壓Vout由低電平變?yōu)楦唠娖?，啟動下一級控制電路作出相?yīng)指示，例如使噴霧裝置停止工作。另外，輕觸開關(guān)SI為試驗(yàn)按鈕，按下輕觸開關(guān)SI，煙霧探頭B的4、6腳電壓升高，輸出的信號電壓Voutl升高，從而可以試驗(yàn)加熱延時(shí)與報(bào)警輸出電路2是否能夠正常工作。本發(fā)明的電源模塊電路I中采用了開關(guān)型降壓穩(wěn)壓器，相對于傳統(tǒng)的三端穩(wěn)壓集成電路具有損耗功率小、發(fā)熱量低等特點(diǎn)；另外，加熱延時(shí)與報(bào)警輸出電路2采用了全比較電路，簡單實(shí)用、性能可靠、故障易于排除 ；煙霧傳感器模塊電路3能針對不同的環(huán)境特性、不同的探測要求采用不同的煙霧探頭，從而使得本電路工作穩(wěn)定性好、抗干擾能力強(qiáng)以及采集數(shù)據(jù)準(zhǔn)確，達(dá)到了發(fā)明目的。
權(quán)利要求
1. 一種煤礦用氣敏式煙霧傳感器，包括電源模塊電路(I)、用于輸出報(bào)警電壓Vout的加熱延時(shí)與報(bào)警輸出電路(2)和用于輸出信號電壓Voutl的煙霧傳感器模塊電路(3)，加熱延時(shí)與報(bào)警輸出電路(2)與煙霧傳感器模塊電路(3)連接，電源模塊電路(I)與加熱延時(shí)與報(bào)警輸出電路(2)以及煙霧傳感器模塊電路(3)連接，并且對加熱延時(shí)與報(bào)警輸出電路(2)以及煙霧傳感器模塊電路(3)進(jìn)行供電，所述的加熱延時(shí)與報(bào)警輸出電路(2)包括電阻R3 R13、R16 R18、變阻器R19、電容C3 C5、二極管Dl D6、運(yùn)算放大器U1A、U1B、U2A、U2B、U3A、U3B、三極管Ql和雙色發(fā)光二極管LED1，電阻R3的一端接雙色發(fā)光二極管LEDl的I腳，雙色發(fā)光二極管LEDl的2腳接電阻R16的一端，電阻R16的另一端接運(yùn)算放大器UlB的7腳和二極管Dl的負(fù)極，運(yùn)算放大器UlB的6腳與運(yùn)算放大器UlA的2腳、電阻R5的一端、運(yùn)算放大器U2B的6腳、運(yùn)算放大器U2A的2腳以及電阻R6的一端連接，運(yùn)算放大器UlA的I腳接電阻R18的一端和雙色發(fā)光二極管LEDl的3腳，電阻R18的另一端接三極管Ql的基極，三極管Ql的集電極接電阻R17的一端并輸出所述報(bào)警電壓Vout，用于連接下一級控制裝置，運(yùn)算放大器UlA的3腳與電容C3的一端、電阻R4的一端、電阻R9的一端以及二極管Dl的正極連接，電阻R9的另一端接二極管D2的負(fù)極，二極管D2的正極接運(yùn)算放大器U3B的7腳，運(yùn)算放大器U3B的6腳接電阻R13的一端和電阻R12的一端，電阻R13的另一端與變阻器R19的1、2腳以及運(yùn)算放大器U3A的3腳連接，運(yùn)算放大器U3A的I腳接二極管D5的負(fù)極，二極管D5的正極與電阻R8的一端、電阻R7的一端以及二極管D4的正極連接，電阻R8的另一端接二極管D3的負(fù)極和運(yùn)算放大器U2B的5腳，二極管D3的正極接運(yùn)算放大器UlB的5腳和運(yùn)算放大器U2B的7腳，二極管D4的負(fù)極接運(yùn)算放大器U2A的I腳，運(yùn)算放大器U2A的3腳與電阻RlO的一端、二極管D6的正極以及電容C4的正極連接，運(yùn)算放大器U3A的2腳與運(yùn)算放大器U3B的5腳、電容C5的一端以及電阻Rll的一端連接，電阻Rll的另一端接所述的煙霧傳感器模塊電路(3)輸出的信號電壓Voutl，電阻R17的另一端、運(yùn)算放大器UlA的8腳、電阻R5的另一端、電阻R7的另一端、運(yùn)算放大器U3A的8腳、運(yùn)算放大器U2A的8腳、電阻RlO的另一端、二極管D6的負(fù)極和電阻R12的另一端共同接直流電源VCC，電阻R3的另一端、三極管Ql的發(fā)射極、運(yùn)算放大器UlA的4腳、電容C3的另一端、電阻R4的另一端、電阻R6的另一端、運(yùn)算放大器U3A的4腳、電容C5的另一端、電容C4的負(fù)極、變阻器R19的3腳和運(yùn)算放大器U2A的4腳共同接地，所述的煙霧傳感器模塊電路(3)包括電阻R14、R15、輕觸開關(guān)SI和煙霧探頭B，電阻R14的一端連接輕觸開關(guān)SI的一端和煙霧探頭B的4、6腳并輸出所述信號電壓Voutl，煙霧探頭B的5腳接電阻R15的一端，煙霧探頭B的1、2、3腳、輕觸開關(guān)SI的另一端共同接直流電源VCC，電阻R14的另一端和電阻R15的另一端共同接地。
全文摘要
一種煤礦用氣敏式煙霧傳感器，屬于煤礦安全設(shè)施技術(shù)領(lǐng)域。包括電源模塊電路、加熱延時(shí)與報(bào)警輸出電路和煙霧傳感器模塊電路，加熱延時(shí)與報(bào)警輸出電路與煙霧傳感器模塊電路連接，電源模塊電路與加熱延時(shí)與報(bào)警輸出電路以及煙霧傳感器模塊電路連接，且對加熱延時(shí)與報(bào)警輸出電路以及煙霧傳感器模塊電路進(jìn)行供電，加熱延時(shí)與報(bào)警輸出電路包括電阻R3～R13、R16～R18、變阻器R19、電容C3～C5、二極管D1～D6、運(yùn)算放大器U1A、U1B、U2A、U2B、U3A、U3B、三極管Q1和雙色發(fā)光二極管LED1，煙霧傳感器模塊電路包括電阻R14、R15、輕觸開關(guān)S1和煙霧探頭B。優(yōu)點(diǎn)損耗功率小、發(fā)熱量低，增加了工作的可靠性。
文檔編號G08B17/10GK102866176SQ20121031695
公開日2013年1月9日 申請日期2012年8月31日 優(yōu)先權(quán)日2012年8月31日
發(fā)明者王雪華, 陳小峰, 陳新鋒 申請人:常熟市德虞礦山機(jī)電有限公司