可燃性气体的系统设计优化比较

　　1 系统设计优化比较

　　目前可燃性气体泄漏报警器的实现技术分为两大类，一类是以单片机为核心的智能型报警器，包括信号调理、A/D采样和输入输出电路等，相对复杂。另一类完全用硬件实现，电路非常复杂。这两类技术都采用较复杂的电路解决可燃气传感器的初始报警问题。而初始报警的原因是由于传感器在开始加电时，其电导率尚未达稳态值，从而导致误报警，约3 min后，传感器的电导率达稳态值，报警才停止。

　　为了解决初始报警问题，可采用以下两种方案：

　　1)采用二次报警方案，该方案是将传感器的初始电导率的当量可燃气浓度作为第一阶段报警浓度，这一阶段只让报警灯亮，喇叭不响。第二阶段报警是当可燃气泄露浓度达到一个临界危险浓度时再开启声音报警。这类方案需要较复杂的两阶段比较报警电路，提醒力不强且不可靠，报警灵敏度不可调;

　　2)采用比较或反馈延时的报警方案，但电路非常复杂，成本较高。因此，采用硬件设计降低成本是关键。这里提出一种采用数字和模拟集成电路相结合的设计方案，解决报警和二次报警的问题，并取得很好效果。

　　2 器件选择与工作原理

　　气敏传感器种类繁多，性能各异。这里选用MQ-KC型传感器，它是一种新型的电阻型气敏型元件，可用于天然气、煤气、石油气等检漏报警。具有灵敏度高，长期稳定性好，寿命长，价格低，功耗小，可方便使用电池等特点。MQ-KC型传感器原理：将该传感器接至规定负载，在加电的初始阶段，传感器的电导率呈现一个较高的值，约3 min左右达到稳态值。若将其置于具有一定浓度的可燃气体中，其电导率将升高，在一定范围内，可燃气体浓度越高，传感器电导率也越高，如果将传感器与负载串联，负载即引起电压变化，读取这一变化电压，经比较、放大即可实现报警与控制等功能。

　　本装置采用一块数字控制的集成模拟开关和阻容充电电路解决了可燃性气体报警装置的初始误报警问题，用一个单电源供电的双集成运放实现信号取出、比较和报警驱动，并使装置报警灵敏度在传感器性能范围内任意可调。实现如下性能：功耗小于0.3W;灵敏度V1/V0>2;响应时间小于lO s：恢复时间小于30 s。该可燃性气体报警装置采用数字和模拟集成电路相结合的技术，大大减少了元器件数量，从而提高了装置的稳定性和可靠性，且使得主电路的元件成本不到3元。使其具有较高的性价比，还可以根据用户需要和具体情况进一步改进该报警装置。加一级控制电路，只要在比较器B的输出加一级继电器驱动即可实现。