用于甲烷氣體傳感器信號處理的正反饋處理電路的制作方法
【專利摘要】本發(fā)明公開了一種用于甲烷氣體傳感器信號處理的正反饋處理電路，其中，包括參考電壓產(chǎn)生電路、甲烷氣體傳感器信號輸出電路、信號保持及驅(qū)動電路和正反饋放大電路，所述甲烷氣體傳感器信號輸出電路輸出信號V1和參考電壓產(chǎn)生電路輸出的參考電壓信號V2，同時送給信號保持及驅(qū)動電路，經(jīng)過信號保持及驅(qū)動電路的處理，形成驅(qū)動能力強的傳感器信號V4和參考信號V3，V2與V3幅度和相位相同，V1與V4幅度和相位相同，然后將V4、V3送給正反饋放大電路得到調(diào)理信號V9。本發(fā)明實現(xiàn)了對甲烷氣體傳感器信號的參考處理、信號驅(qū)動能力的增強處理、正反饋放大處理，該電路簡單、穩(wěn)定可靠、元器件少、成本低，便于市場推廣利用。
【專利說明】用于甲烷氣體傳感器信號處理的正反饋處理電路

【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明屬于氣體檢測領(lǐng)域，涉及一種氣體信號處理電路，尤其是涉及一種用于甲烷氣體傳感器信號處理的正反饋處理電路。

【背景技術(shù)】
[0002]隨著社會的進步，科技的發(fā)展，人類對能源需求量的增加，使得煤的需求量迅猛增力口，與此同時，國家針對煤礦安全生產(chǎn)，制定了一系列的標準，以此來保證煤礦工人的人身安全及煤礦的安全生產(chǎn)。瓦斯氣體是威脅煤礦安全生產(chǎn)的重要因素之一，瓦斯氣體易燃易爆，對煤礦安全生產(chǎn)及礦工的生命造成嚴重的威脅，瓦斯氣體的主要成分是甲烷，因此，甲烷氣體的檢測成為煤礦安全生產(chǎn)及保護礦工生命的重要因素，甲烷氣體的檢測難點在于對甲烷氣體傳感器輸出信號的處理，為此，國內(nèi)外很多專家學(xué)者提出了不同的處理方法，包括提高氣體傳感器的精度，但是其成本太高，較難在礦上推廣，特別是一些技術(shù)條件及經(jīng)濟狀況比較落后的小礦，也有提出使用高精度處理芯片方案，該方案同樣存在成本高的問題，使得適用其方法的設(shè)備較難在煤礦市場上推廣。


【發(fā)明內(nèi)容】

[0003]有鑒于此，本發(fā)明的目的在于提供一種用于甲烷氣體傳感器信號處理的正反饋處理電路，該處理電路使用較少的分立元器件，實現(xiàn)了對甲烷氣體傳感器信號的參考處理、信號驅(qū)動能力的增強處理、正反饋放大處理，該電路簡單、穩(wěn)定可靠、元器件少、成本低，便于市場推廣利用。
[0004]為達到上述目的，本發(fā)明采用以下技術(shù)方案：
一種用于甲烷氣體傳感器信號處理的正反饋處理電路，其中，包括參考電壓產(chǎn)生電路、甲烷氣體傳感器信號輸出電路、信號保持及驅(qū)動電路和正反饋放大電路，所述甲烷氣體傳感器信號輸出電路輸出信號Vl和參考電壓產(chǎn)生電路輸出的參考電壓信號V2,同時送給信號保持及驅(qū)動電路，經(jīng)過信號保持及驅(qū)動電路的處理，形成驅(qū)動能力強的傳感器信號V4和參考信號V3，V2與V3幅度和相位相同，Vl與V4幅度和相位相同，然后將V4、V3送給正反饋放大電路得到調(diào)理信號V9。
[0005]作為優(yōu)選，所述正反饋放大電路包括電阻R12、R13、R14、R15、R16、R17、R18和集成芯片U3C，電阻R12、R13、R14、R15、R16、R18阻值相等，R17為正反饋電阻；參考信號V3連接電阻R12的一端，電阻R12的另一端分別連接電阻R13和集成芯片U3C的負輸入端9，傳感器信號V4連接電阻R15的一端，電阻R15的另一端分別連接電阻R16和集成芯片U3C的正輸入端10，電阻R13的另一端分別連接電阻R14和電阻R17的一端，集成芯片U3C的輸出端連接電阻R14的另一端，輸出調(diào)理信號V9 ;電阻R16的另一端分別連接電阻R17的另一端和電阻R18的一端，電阻R18的另一端接GND。
[0006]作為優(yōu)選，所述參考電壓產(chǎn)生電路包括電阻R10、R11，及電位器RPl ;電阻RlO—端分別接電源VCC和甲烷氣體傳感器信號輸出電路，另一端分別連接電位器RPl的端定端和滑動端，電位器RPl的滑動端輸出參考電壓信號V2給信號保持及驅(qū)動電路，電位器RPl的另一固定端連接電阻Rll的一端，電阻Rll的另一端接電源負端GND。
[0007]作為優(yōu)選,所述甲燒氣體傳感器信號輸出電路包括氣體傳感器XS6,所述氣體傳感器XS6的I端連接電源VCC和電阻R10，2端輸出信號Vl給信號保持及驅(qū)動電路，3端接電源負端GND。
[0008]作為優(yōu)選，所述信號保持及驅(qū)動電路包括集成芯片U3B、U3D，參考電壓信號V2連接集成芯片U3B的正輸入端5，集成芯片U3B的負輸入端6與其輸出端7連接，輸出參考信號V3 ;信號Vl連接集成芯片U3D的正輸入端12，集成芯片U3D的負輸入端13與其輸出端14連接，輸出傳感器信號V4。
[0009]作為優(yōu)選，所述集成芯片U3B、U3C、U3D采用LM324芯片。
[0010]本發(fā)明的有益效果是：
本發(fā)明利用較少的分立元器件，實現(xiàn)對甲烷氣體傳感器信號的參考電壓的設(shè)置，信號驅(qū)動能力的增強及正反饋放大，可以有效的提高本發(fā)明對甲烷氣體傳感器輸出弱信號的增強處理，且該電路簡單，使得使用本發(fā)明的設(shè)備穩(wěn)定性及可靠性都很高，降低了使用本發(fā)明設(shè)備的成本，便于市場推廣及應(yīng)用。
[0011]本發(fā)明的其他優(yōu)點、目標和特征在某種程度上將在隨后的說明書中進行闡述，并且在某種程度上，基于對下文的考察研究對本領(lǐng)域技術(shù)人員而言將是顯而易見的，或者可以從本發(fā)明的實踐中得到教導(dǎo)。本發(fā)明的目標和其他優(yōu)點可以通過下面的說明書或者附圖中所特別指出的結(jié)構(gòu)來實現(xiàn)和獲得。

【專利附圖】

【附圖說明】
[0012]圖I為本發(fā)明的電路原理圖；
圖2為本發(fā)明的參考電壓產(chǎn)生及甲烷氣體傳感器信號輸出電路圖；
圖3為本發(fā)明的信號保持及驅(qū)動能力增強電路圖；
圖4為本發(fā)明的正反饋放大電路圖；
圖5為本發(fā)明的一種具體實施電路圖。

【具體實施方式】
[0013]下面結(jié)合附圖和實施例對本發(fā)明作進一步描述。
[0014]如圖I所示，本發(fā)明包括參考電壓產(chǎn)生電路、甲烷氣體傳感器信號輸出電路、信號保持及驅(qū)動電路和正反饋放大電路，所述甲烷氣體傳感器信號輸出電路輸出信號Vl和參考電壓產(chǎn)生電路輸出的參考電壓信號V2，同時送給信號保持及驅(qū)動電路，經(jīng)過信號保持及驅(qū)動電路的處理，形成驅(qū)動能力強的傳感器信號V4和參考信號V3，V2與V3幅度和相位相同，Vl與V4幅度和相位相同，然后將V4、V3送給正反饋放大電路，V4、V3經(jīng)過正反饋放大電路處理，形成我們需要的甲烷氣體傳感器調(diào)理信號V9，供后級單片機或AD使用。
[0015]如圖2所示，參考電壓產(chǎn)生電路包括電阻R10、R11，及電位器RPl ;電阻RlO—端分別接電源VCC和甲烷氣體傳感器信號輸出電路，另一端分別連接電位器RPl的端定端和滑動端，電位器RPl的滑動端輸出參考電壓信號V2給信號保持及驅(qū)動電路，電位器RPl的另一固定端連接電阻Rll的一端，電阻Rll的另一端接電源負端GND。
[0016]甲燒氣體傳感器信號輸出電路包括氣體傳感器XS6,所述氣體傳感器XS6的I端連接電源VCC和電阻R10，2端輸出信號Vl給信號保持及驅(qū)動電路，3端接電源負端GND。參考電壓產(chǎn)生電路產(chǎn)生我們需要的參考電壓信號V2，供后級使用，甲烷氣體傳感器信號輸出部分輸出催化氣體傳感器產(chǎn)生的信號VI，供后級使用，其中GND為設(shè)備供電電源負端。
[0017]如圖3所示，信號保持及驅(qū)動電路包括集成芯片U3B、U3D，參考電壓信號V2連接集成芯片U3B的正輸入端5，集成芯片U3B的負輸入端6與其輸出端7連接，輸出參考信號V3 ;信號Vl連接集成芯片U3D的正輸入端12，集成芯片U3D的負輸入端13與其輸出端14連接，輸出傳感器信號V4。由參考電壓產(chǎn)生及甲燒氣體傳感器信號輸出部分輸出的信號V2、Vl經(jīng)過信號保持及驅(qū)動能力增強部分，形成帶載能力很強的驅(qū)動信號V3、V4，供后級正反饋放大部分使用，其中，V2與V3幅度和相位相同，Vl與V4幅度和相位相同。
[0018]如圖4所示，正反饋放大電路包括電阻R12、R13、R14、R15、R16、R17、R18和集成芯片U3C。參考信號V3連接電阻R12的一端，電阻R12的另一端分別連接電阻R13和集成芯片U3C的負輸入端9，傳感器信號V4連接電阻R15的一端，電阻R15的另一端分別連接電阻R16和集成芯片U3C的正輸入端10，電阻R13的另一端分別連接電阻R14和電阻R17的一端，集成芯片U3C的輸出端連接電阻R14的另一端，輸出調(diào)理信號V9 ;電阻R16的另一端分別連接電阻R17的另一端和電阻R18的一端，電阻R18的另一端接GND。
[0019]其中，%ffiR12、R13、R14、R15、R16、R18阻值相等，R17 為正反饋電阻，由 R17、R18來決定放大倍數(shù)，由信號保持及驅(qū)動能力增強部分輸送過來的信號V3、V4，經(jīng)過正反饋放大電路的處理，形成我們需要的調(diào)理信號V9，其中V5、V6、V7、V8供電路分析使用，V9供后級單片機及AD處理使用。
[0020]根據(jù)上面的描述， 并根據(jù)電路基礎(chǔ)知識可以計算V9與VI、V2的關(guān)系，其關(guān)系為

【權(quán)利要求】
1.一種用于甲烷氣體傳感器信號處理的正反饋處理電路，其特征在于：包括參考電壓產(chǎn)生電路、甲烷氣體傳感器信號輸出電路、信號保持及驅(qū)動電路和正反饋放大電路，所述甲燒氣體傳感器信號輸出電路輸出信號Vl和參考電壓產(chǎn)生電路輸出的參考電壓信號V2,同時送給信號保持及驅(qū)動電路，經(jīng)過信號保持及驅(qū)動電路的處理，形成驅(qū)動能力強的傳感器信號V4和參考信號V3，V2與V3幅度和相位相同，Vl與V4幅度和相位相同，然后將V4、V3送給正反饋放大電路得到調(diào)理信號V9。
2.根據(jù)權(quán)利要求I所述的一種用于甲烷氣體傳感器信號處理的正反饋處理電路，其特征在于：所述正反饋放大電路包括電阻R12、R13、R14、R15、R16、R17、R18和集成芯片U3C，電阻R12、R13、R14、R15、R16、R18阻值相等，R17為正反饋電阻；參考信號V3連接電阻R12的一端，電阻R12的另一端分別連接電阻R13和集成芯片U3C的負輸入端9，傳感器信號V4連接電阻R15的一端，電阻R15的另一端分別連接電阻R16和集成芯片U3C的正輸入端10，電阻R13的另一端分別連接電阻R14和電阻R17的一端，集成芯片U3C的輸出端連接電阻R14的另一端，輸出調(diào)理信號V9 ;電阻R16的另一端分別連接電阻R17的另一端和電阻R18的一端，電阻R18的另一端接GND。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的一種用于甲烷氣體傳感器信號處理的正反饋處理電路，其特征在于：所述甲燒氣體傳感器信號輸出電路包括氣體傳感器XS6,所述氣體傳感器XS6的I端連接電源VCC和電阻R10，2端輸出信號Vl給信號保持及驅(qū)動電路，3端接電源負端GND。
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的一種用于甲烷氣體傳感器信號處理的正反饋處理電路，其特征在于：所述信號保持及驅(qū)動電路包括集成芯片U3B、U3D，參考電壓信號V2連接集成芯片U3B的正輸入端5，集成芯片U3B的負輸入端6與其輸出端7連接，輸出參考信號V3 ;信號Vl連接集成芯片U3D的正輸入端12，集成芯片U3D的負輸入端13與其輸出端14連接，輸出傳感器信號V4。
5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的一種用于甲烷氣體傳感器信號處理的正反饋處理電路，其特征在于：所述參考電壓產(chǎn)生電路包括電阻RIO、R11，及電位器RPl ；電阻RlO —端分別接電源VCC和甲烷氣體傳感器信號輸出電路，另一端分別連接電位器RPl的端定端和滑動端，電位器RPl的滑動端輸出參考電壓信號V2給信號保持及驅(qū)動電路，電位器RPl的另一固定端連接電阻Rll的一端，電阻Rll的另一端接電源負端GND。
6.根據(jù)權(quán)利要求5所述的一種用于甲烷氣體傳感器信號處理的正反饋處理電路，其特征在于：所述集成芯片U3B、U3C、U3D采用LM324芯片。
【文檔編號】H03K19/003GK104135264SQ201410319846
【公開日】2014年11月5日 申請日期:2014年7月8日 優(yōu)先權(quán)日:2014年7月8日
【發(fā)明者】任春紅, 步東偉, 李敬波, 李曉輝, 高偉峰, 聶山權(quán), 周鵬 申請人:鄭州創(chuàng)威煤安科技有限公司