楼宇自动化课程总结(火灾报警传感器) - 图文(2)

2019-03-11 15:24

排气装置可直接利用厨房内已安装好的抽油烟机或排气扇。当火灾探测器探测到火灾险情时,可以通过电路设计,使该排气设置工作,将烟雾、有毒气体等排出室外,尽量减小危害。

七、结构框图

图1基于气敏传感器的厨房火灾报警系统

八、器件选择及其原理

器件选择主要是气敏传感器的选择。

(1)器件选择

气敏器件种类很多,下表列出了部分气敏器件的主要参数,其外形、引脚及符号都是一样的,不同的是原材料和工艺条件不一样。

表2 气敏器件类型表

参数型号 灵洁净敏空气度K 中的电压电压响应增量 时间 回复分辨时间 率 测试条件 KQ VH RL 适用气体 V0 MQ?2 MQ?3 MQ?4 MQ?5 MQ?6 MQ?7 ?2.5 ?2 ?10s ?30s ?5 10V ?1 ?1 ?1 5V 5V 5V 2k? 可燃气体 ?3 ?5 ?10s ?30s ?5 10V ?10s ?30s ?5 10V 2k? 乙醇 2k? 天然气 ?5 ?5 ?10s ?30s ?5 10V 2V/5V 2k? CO ?10s ?30s ?5 10V 5V 2k? LPG气体 ?1 ?1 ?5 ?10s ?30s ?5 10V 5V 2k? CO

我们选用的是MQ-2型气敏传感器。它对于可燃气体及烟雾等有较好的探测作用,且成本较低。

(2)检测原理

气敏元件(如SnO2)阻值随气体浓度变化关系为指数变化关系。因此,非常适用于微量低浓度气体的检测。利用这种半导体气敏元件可以制成半导体气敏传感器。

半导体气敏元件有N型和P型之分。N型在检测时阻值随气体浓度的增大而减小;P型阻值随气体浓度的增大而增大。像SnO2金属氧化物半导体气敏材料,属于N型半导体,在200~300℃温度它吸附空气中的氧,形成氧的负离子吸附,使半导体中的电子密度减少,从而使其电阻值增加。当遇到有能供给电子的可燃气体(如CO等)时,原来吸附的氧脱附,而由可燃气体以正离子状态吸附在金属氧化物半导体表面;氧脱附放出电子,可燃行气体以正离子状态吸附也要放出电子,从而使氧化物半导体导带电子密度增加,电阻值下降。可燃性气体不存在了,金属氧化物半导体又会自动恢复氧的负离子吸附,使电阻值升高到初始状态。 MQ-2型气敏传感器所使用的气敏材料是在清洁空气中电导率较低的二氧化锡(SnO2)。气体在半导体SnO2表面发生氧化和还原反应导致敏感元件阻值变化:若气浓度发生,其阻值又将变化,根据这一特性,可以从阻值的变化得知,吸附气体的种类和浓度。使用简单的电路即可将电导率的变化转换为与该气体浓度相对应的输出信号。

(3)技术参数

A. 标准工作条件

表3 标准工作条件参数表 符号 Vc 参数名称 回路电压 技术条件 ≤15V 备注 AC or DC VH RL RH PH 加热电压 负载电阻 加热电阻 加热功耗

5.0V±0.2V 可调 31Ω±3Ω ≤900mW AC or DC 室温 B. 环境条件

表4 环境条件参数表 符号 Tao Tas RH O2 参数名称 使用温度 存储温度 相对湿度 氧气浓度

技术条件 -10℃-50℃ -20℃-70℃ 小于95%RH 21%(标准条件) 最大值小于2% 备注

C. 灵敏度特性

表5 灵敏度参数表 符号 Rs α(3000/1000) 标准工作条件 预热时间 参数名称 敏感体表面电阻 浓度斜率 技术参数 3kΩ-30kΩ (1000ppm 异丁烷) ≤0.6 备注 探测浓度范围 100ppm-10000ppm 液化气和丙烷 300ppm-5000ppm丁烷 5000ppm-20000ppm甲烷 300ppm-5000ppm氢气 100ppm-2000ppm酒精 温度:20℃±2℃ Vc:5.0V±0.1V 相对湿度:65%±5% Vh:5.0V±0.1V 不超过1小时

(4)器件介绍

MQ-2气敏元件的结构和外形如图所示, 由微型AL2O3陶瓷管、SnO2 敏感层,测量电极和加热器构成的敏感元件固定在塑料或不锈钢制成的腔体内,加热器为气敏元件提供了必要的工作条件。封装好的气敏元件有6只针状管脚,其中4个用于信号取出,2个用于提供加热电流。

图2 MQ-2气敏元件的结构和外形图

九、参考资料:

1.陈尔绍.《传感器是用装置制作集锦》.人民邮电出版社.2000 2.丁镇生.《传感器及传感技术应用》.电子工业出版社.1998

3.方佩敏.《新编传感器原理.应用.电路详解》.电子工业出版社.1994 4.赵继文.《传感器与应用电路设计》.科学出版社.2002


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