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1、第二章 传感器原理及应用,项目三 煤气报警器,项目目标,掌握气敏电阻传感器的工作原理，基本特点进一步熟悉电路的设计思路学会电路元器件参数的设置初步认识湿敏电阻传感器,项目任务,设计一个简易煤气报警器，用于对煤气（包括天然气和液化石油气）的泄漏及时发出报警。该报警器在接通电源之后，气感探头指示灯呈绿色长亮，表示已经进入工作状态，当感到有燃气泄漏之后，即发出“嘀、嘀”报警声，同时报警灯呈红色闪烁，换气扇自动开启。报警排除之后自动回复正常工作状态。,电源线,报警器,报警灯,换气扇,气敏元器件,项目分析,分析一需要对气体浓度进行监控，即气体传感器。通过检测气体中含有的特定气体的成分、浓度等信息，通过转
2、换器将信息转换成对应的电信号，是气体报警系统的核心元件。,分析二信号处理，采用单片机控制系统,也可以采用继电器控制系统,单片机控制系统,继电器控制系统,项目知识讲解气敏电阻传感器,气敏电阻是一种半导体敏感器件，它是利用气体的吸附而使半导体本身的电导率发生变化这一机理来进行检测的。人们发现某些氧化物半导体材料如SnO2、ZnO、Fe2O3、MgO、NiO、BaTiO3等都具有气敏效应。,应用：在现代社会的生产和生活中，会接触到各种各样的气体，需要进行检测和控制。比如化工生产中气体成份的检测与控制；煤矿瓦斯浓度的检测与报警；环境污染情况的监测；煤气泄漏；火灾报警；燃烧情况的检测与控制等等。,气敏电
3、阻工作原理：,主要可分为：测量还原性气体和测量氧气浓度的两大类。,气体的成分、浓度等参数变化,电阻发生变化,转换为电流、电压信号,气敏传感器的分类,气敏电阻的气敏特性：以氧化锡为例，加热至200-300C它吸附空气中的氧，是内部游离电子减少，电阻值高；可燃气体能提供电子，使得氧脱离吸附，而且放出电子，氧化锡内部电子增加，电阻减小。直热式气敏电阻，加热丝和测量电极一同烧结在金属氧化物半导体管芯内。,旁热型气敏电阻：气敏电阻以陶瓷管为基地，管内穿加热丝，管外侧有两个测量极，测量极之间为金属氧化物气敏材料，经高温烧结而成。加热丝和电极分立，有好的稳定性自加热型：当工作电压超过一定值时，通过本片激发产
4、生的热奔走现象而实现加热。,MQN型气敏电阻结构及测量电路,1引脚 2塑料底座 3烧结体 4不锈钢网罩5加热电极 6工作电极 7加热回路电源 8测量回路电源,见书本P58 图,其他传感器,NH3(氨气)传感器,甲烷传感器,酒精传感器,其他还原性气体传感器,手持数字酒精测试仪,呼气管,酒精传感器的选择性,防止酒后驾车控制器原理,防止酒后驾车控制器原理电路如图10-16所示。图中QM-J1为酒敏元件。若司机没喝酒，在驾驶室内合上开关S，此时气敏器件的阻值很高，Ua为高电平，U1为低电平，U3为高电平，继电器K2线圈失电，其常闭触点K2-2闭合，发光二极管VD1通，发绿光，能点火启动发动机。,家庭用
5、液化气报警器,一氧化碳检测仪,矿灯瓦斯报警器电路,图为矿灯瓦斯报警器电原理图，它可以直接放置在矿工的工作帽内。瓦斯探头由QM-N5型气敏元件、R1及4V矿灯蓄电池等组成，R1为传感器加热线圈的限流电阻，RP为瓦斯报警设定电位器。当瓦斯超过某一设定点时，RP输出信号通过二极管VD加到V1基极上，V1导通，V2、V3便开始工作。V2、V3为互补式自激多谐振荡器，它们的工作使继电器吸合与释放，信号灯闪光报警。,气敏传感器的应用,QM-N5开始通电工作时,没有接触可燃性气体,其电导率也急剧增加，一段时间（几分钟）后达到稳定,这时方可正常使用.为了避免传感器在每次使用前都要预热十多分钟，并且避免在传感器
6、预热期间会造成的误报警，所以传感器电路不接于矿灯开关回路内。矿工每天下班后将矿灯蓄电池交给电房充电，充电时传感器处于预热状态。当工人们下井前到充电房领取后可不再进行预热。,火灾烟雾报警器电路,109为烧结型SnO2气敏器件，它对烟雾也很敏感，因此用它做成的火灾烟雾报警器可用于在火灾酿成之前或之初进行报警。电路有双重报警装置，当烟雾或可燃性气体达到预定报警浓度时，气敏器件的电阻减小到使V3触发导通，蜂鸣器鸣响报警；另外，在火灾发生初期，因环境温度异常升高，将使热传感器动作，使蜂鸣器鸣响报警。,知识拓展,湿敏电阻传感器,湿度,绝对湿度：指大气中水汽的质量，即每 一立方米大气中所含水汽的 质量（克数
7、）,相对湿度：大气中实有水汽密度与同温条件下饱和水汽密度的百分比（用RH表示）,湿度是空气的干湿程度。空气里水汽少，空气干燥，水汽多，空气潮湿。在空气或其他气体中存在的水蒸气，是水的气态形式，同其他各种气体一样，是透明的。,湿敏电阻的工作原理,湿敏电阻是一种对环境湿度敏感的元件，它的电阻值能随着环境的相对湿度的变化而变化，它是利用湿敏材料吸收空气中的水分而导致本身电阻值发生变化这一原理而制成的。,湿敏电阻外形图,湿敏电阻工作过程：水分子极易吸附于固体表面渗透到固体内部半导体的电阻值降低可以利用多孔陶瓷、三氧化二铝等吸湿材料制作湿敏电阻。,湿敏电阻外形结构示意图,分类：,应用,降低温度会产生结露现象。,露点温度:对气体等压制冷时，水蒸气冷凝从而形成露的温度,测量露点的仪器,露点传感器,电子湿度计模块,封装后的外形,电子式温湿度计,机械式、电子式温湿度计对比,知识测评,填空题：1、气敏电阻、气体、半导体、电阻率2、200-300C、加速被测气体的化学吸附和电离3、N、减小、P4、湿度、湿度5、湿敏材料、电阻值,选择题：1、C、D2、B3、D4、C5、D,
