氣敏傳感器QM-N5在礦井中的應(yīng)用

摘要：通過氣敏傳感器采集信息，555定時(shí)器轉(zhuǎn)化信號(hào)來檢測礦井中瓦斯的濃度，以避免更多的人員傷亡。用氣敏傳感器QM-N5采集礦井中信息，通過555定時(shí)器轉(zhuǎn)換成數(shù)字信號(hào)，再通過溫濕度補(bǔ)償電路濾除一些隨機(jī)干擾，最后進(jìn)行顯示與報(bào)警。提出了一套完整的測量礦井中瓦斯?jié)舛鹊姆桨浮Ｔ摲桨附Y(jié)構(gòu)簡潔可靠，能夠測量礦井中瓦斯的濃度。
關(guān)鍵詞：QM-N5；555定時(shí)器；報(bào)警器；瓦斯?jié)舛葴y量

近年來在煤礦生產(chǎn)過程中由于瓦斯?jié)舛瘸薅鹬卮笫鹿食Ｓ邪l(fā)生，而每次事故的發(fā)生都會(huì)造成人員傷亡，不僅對傷亡人員的家庭帶來沉重的災(zāi)難，也給國民經(jīng)濟(jì)帶來巨大損失，所以礦井中瓦斯的防治追在眉睫。本文介紹了一種基于QM-N5氣敏傳感器檢測礦井瓦斯?jié)舛葴y量的方法。氣敏傳感器QM-N5是以金屬氧化物SO2為主體材料的N型半導(dǎo)體氣敏元件，它靈敏度高、響應(yīng)速度快、輸出信號(hào)大、穩(wěn)定可靠；在(5± 0．5)V交直流電源下工作，使用方便，所需外圍元器件少；可用于檢測甲烷、酒精、氫氣、硫化氫等多種氣體。

1 設(shè)計(jì)方案
設(shè)計(jì)方案如圖1所示。它包括傳感器及外圍電路、555定時(shí)器電路、顯示報(bào)警電路等3部分。傳感器及外圍電路封裝于小型屏蔽容器內(nèi)，固定于礦井墻壁上。QM-N5氣敏傳感器采集礦井中氣體的濃度，并輸出相應(yīng)的電壓信號(hào)；經(jīng)555定時(shí)器電路轉(zhuǎn)變成數(shù)字信號(hào)，經(jīng)溫濕度補(bǔ)償電路的判斷與處理，如果是外界環(huán)境溫濕度的變化引起阻值變化，繼續(xù)掃描外界環(huán)境氣體的濃度，并將氣體濃度的值顯示于LED。當(dāng)超過安全范圍時(shí)給出報(bào)警，提醒礦井中的工作人員迅速撤離，并即時(shí)通風(fēng)換氣。

2 傳感器及外圍電路的設(shè)計(jì)
方案擬采用以金屬氧化物SO2為主體材料的N型半導(dǎo)體QM-N5作為氣敏傳感器。該器件以555定時(shí)器電路的復(fù)位端進(jìn)行觸發(fā)。
2．1 QM-N5的主要技術(shù)指標(biāo)
工作電壓AC或DC(5±0．5)V；回路電壓最大DC24 V；負(fù)載電阻2 kΩ；清潔空氣中電阻小于等于4 000 kΩ；靈敏度大于等于4(1 000 ppm C4H10)；響應(yīng)時(shí)間小于等于10 s；恢復(fù)時(shí)間小于等于30 s；檢測范圍為50～10 000ppm。