鮑幫玉

南昌陸軍學院科文教研室 330103

家用便攜式可燃氣體報警器電路設計

鮑幫玉

南昌陸軍學院科文教研室 330103

基于家庭日常的需要，為防止可燃氣體泄漏，筆者設計了一款靈敏度高、簡單可靠、體積小、價格便宜、方便使用的可燃氣體報警電路。重點闡述了該電路的組成和工作原理。

可燃氣體；比較器；報警器

煤氣等可燃氣體在家庭中的使用已非常廣泛和經(jīng)常，而因可燃氣體的泄漏造成的傷害幾乎每年都在發(fā)生，給人們造成了很多生命和財產(chǎn)損失。基于實際需要，筆者設計了一款針對家用的可燃氣體報警器，此報警器靈敏度高、體積小、價格便宜、方便使用、經(jīng)實際使用安全可靠。

1 工作流程

報警器由可燃氣傳感器、放大器、比較器、聲光報警電路、電源電路五部分組成。其電路框圖如圖1。

燃氣傳感器將探測到的可燃氣體信息變成電信號送到放大器，電信號通過放大后得到一個有較大變化的電壓并輸入到電壓比較器中與設定的參考電壓進行比較，比較器輸出高電平或者低電平，用此變化的高電壓或低平來控制聲光報警電路靜止或工作。

2 工作原理

2.1 工作原理圖如圖2

2.2 MQ-5型可燃氣體傳感器工作原理

MQ-5型可燃氣體傳感器由氣敏元件、測量電極和加熱器構成（見原理圖中虛線框內(nèi)電路）。封裝好的氣敏元件引出6只針狀引腳，其排列如圖3所示。

H.H引腳用于提供加熱電流，A.A和B.B4個引腳用于信號取出。兩個H引腳分別接電源正極和地，兩個A腳相連接，兩個B腳相連接。傳感器預熱完成后，當檢測到可燃氣體時，傳感器的阻值迅速減小。

2.3 報警器電路工作原理

本電路采用集成運放LM358，A1運放于R3、R4、Rp1構成比較器電路。當電路通電，傳感器開始預熱。如果可燃氣體濃度正常時，傳感器阻值大，R1上的分壓小，此時μ-＜μ+，A1輸出高壓平（1腳），V1導通，綠色LED亮，電路處于待測狀態(tài)。如果可燃氣體超標時，傳感器的電阻值下降，R1上的分壓增加，當μ-＞μ+ 時，A1翻轉(zhuǎn)，1腳輸出低電平，V1截止，綠色LED滅，V2導通,紅色LED亮，蜂鳴器加上電壓發(fā)出警報聲。

圖3

圖2

圖1

圖4

A2、R7、C5、R8、R9構成延時電路，防止報警器誤動作。A2與其外圍元件組成的電路實質(zhì)也是個比較器。這是因為傳感器需預5秒左右才能進入穩(wěn)定的工作狀態(tài)，因此需對電路進入正常檢測狀態(tài)作5秒鐘的延時。剛通電時，電容C5上電壓為0，A2的同相輸端（5腳）電壓低于反相輸入端電壓（6腳），A2（7腳）輸出低電平。如果此時無可燃氣體，傳感A、B間呈現(xiàn)很大電阻，R1上的分壓很小，比較器A1反相輸入端為低電平，VD5導通，使A12腳電壓鉗制在1.5V左右,A1不翻轉(zhuǎn)，A11腳仍是高壓。V1仍保持導通，LED繼續(xù)亮。當C5上的電壓達到2.5V時，A2翻轉(zhuǎn)，A27腳輸出高平，黃色LED燈滅，電路進入正常檢測狀態(tài)。S為檢驗按鈕，按下后，報警器報警，說明報警電路工作正常。

2.4 電源電路工作原理

電源電路主要有變壓器、橋式整流電路、LM7805集成塊組成，其原理如圖4。

經(jīng)變壓器將220V市電變換為9V交流電，再通過VD1—VD4整流和C1、C2濾波，送到LM7805（1腳），經(jīng)其變換，從LM7805（3腳）輸出5V直流電，提供給傳感器和報警電路使用。

3 注意事項

作為家庭使用，本報警器主要用于檢測廚房、洗浴間的可燃氣體泄漏。

3.1 在使用時應放置在可燃氣體，易泄漏處。如煤氣灶、燃氣熱水器旁。

3.2 定期按下S按鈕，檢查報警器是否工作正常，以防誤報。

3.4 傳感器使用壽命為3～5年，超過期限應更換。

[1]黃賢武，鄭筱霞.傳感器原理與應用.北京：高等教育出版社.2004

10.3969/j.issn.1001-8972.2011.12.062