传感器电路设计的基本思想:电路通过三端稳压管IC7808输出8 V的恒定电压,供给传感器的加热电路和检测电路。加热电路需要5 V的电压才能正常工作,所以在传感器的加热电路上串联一个电阻使加热电路能够得到5 V的正常工作电压。检测电路由气敏传感器TGS813,R1和滑动变阻器R1组成,输出电压进入电压比较器的同相输入端,它是R1和RL电阻两端的压降输出。可燃性气体与传感器相接触并且浓度超标时,检测电路的输出电压将会超过设定的基准电压,这时比较器同相端输出高电平,使后面的三极管起到作用.从而驱动喇叭和继电器线圈进行工作。
气敏传感器种类繁多。这里的通风装置所用的气敏传感器TGS813属N型半导体类气体传感器,其主要成分是二氧化锡烧结体。当吸附还原性气体(例如液化气、天然气、氢气、一氧化碳、有机溶剂蒸气等)时,电导率上升。当恢复到清洁空气中时,电导率恢复。TGS传感器就是将这种电导率变化,以输出电压的方式取出,从而检测出气体的浓度。
TGS传感器最大优点是寿命长,TGS传感器的灵敏度特性只随四季的温湿度变化而呈周期性变化,并没有单调变化的趋势,说明SnO2半导体气体传感器有极长的寿命。因设计是针对家用可燃性气体的,故选择针对天然气、液化气的TGS813型气敏传感器对气体进行监测。TGS813气敏传感器的主要参数:加热电压为DC/AC(5 V土O.2 V),着火温度537℃,爆炸极限为5%~15%,温度为200℃<T≤300℃。传感器设定的警告报警浓度应该为LEL(爆炸下限)的10%,危险报警浓度应该为LEL(爆炸下限)的20%,而TGS813型气敏传感器的爆炸极限是5%(空气中的百分比),也就是50 000 ppm,故报警浓度应为5 000~10 000 ppm。
为了补偿温度和湿度对传感器特性的影响,同时为了获得更高的精度,故使用热敏电阻或湿敏传感器对电路进行补偿。该设计的传感器电路及温度补偿电路如图3所示。
2.3 信号比较放大回路的设计
信号比较放大电路的作用:当气体浓度超标时,传感器将输出比设定电压更大的电压信号。该信号经过电压比较器后正向输出,然后在经过放大三极管进行放大,从而有足够的电流去驱动继电器线圈和音响报警装置。信号比较放大的基本电路图如图4所示。