專利名稱:瓦斯檢測(cè)器的制作方法
本實(shí)用新型是一種以電池為電源、燈泡為告警顯示器的微型瓦斯檢測(cè)器。
已有的煤礦用小型瓦斯檢測(cè)和告警電氣裝置，因體積大或過重，大都不便于井下人員隨身攜帶或使用，即使如中國實(shí)用新型專利85201300和85203013所披露的使用實(shí)況，仍也存在體積重量大；電氣連接繁復(fù)；電子開關(guān)壓降較大，以致影響燈泡照明亮度等缺陷。參閱國外有關(guān)技術(shù)，如美國專利4263588、英國專利2054156，法國專利2425067、歐洲專利66472和1985年英國歐丹姆公司生產(chǎn)的MT－2型瓦斯告警礦燈中瓦斯檢測(cè)器的電氣特性，既缺少電源的過電流或短路自動(dòng)瞬時(shí)限制和保護(hù)功能，也只能給出單一的瓦斯危險(xiǎn)濃度的信號(hào)，并且功耗較高，在安全、節(jié)能、方便各方面都存在一定的缺陷。
本實(shí)用新型的目的，是為解決上述問題提供一種多功能、低功耗的微型瓦斯檢測(cè)器，它可以使用載體催化元件或金屬氧化物氣敏元件作為傳感器，能在低達(dá)2.6至3.0伏的電池電壓范圍內(nèi)可靠地工作，對(duì)瓦斯危險(xiǎn)濃度1.0±0.1％CH4和傳感器故障都能迅速地給出不同的告警信號(hào)，具有防止電源的過流或短路功能。當(dāng)以礦燈燈泡為負(fù)載時(shí)，可有低達(dá)70毫伏左右的導(dǎo)通壓降的電子開關(guān)。同時(shí)，不包括傳感器在內(nèi)的整個(gè)檢測(cè)及告警電子線路的電流消耗在20毫安左右，僅為歐丹姆公司MT－2型相應(yīng)值的1／3左右。其次，由于本瓦斯檢測(cè)器不必改用有些專利所要求的六芯電纜，仍使用原二芯電纜，故能方便地安裝在礦燈燈頭上，又可作為微型瓦斯告警器使用。
本實(shí)用新型的瓦斯檢測(cè)器，包括有穩(wěn)壓電源單元(20)、電壓比較器(10)及(30)、振蕩器(40)、電子驅(qū)動(dòng)開關(guān)(50)等在內(nèi)的電子線路印刷板；安裝該印制板的密封外殼(70)；內(nèi)導(dǎo)線相連接的傳感器(80)，并通過光顯示／發(fā)訊器件(90)(也可增加聲發(fā)訊器件)發(fā)出告警訊號(hào)。
圖1是本瓦斯檢測(cè)器采用載體催化元件為傳感器并用于瓦斯告警礦燈的電子線路原理圖。
圖1－A是采用氣敏元件為傳感器的部份連接示意圖。
圖1－B是采用MOSPOWER器件的部份連接示意圖圖2是用于瓦斯告警礦燈的結(jié)構(gòu)外形示意圖。
圖3是用于微型瓦斯檢測(cè)器的結(jié)構(gòu)外形示意圖。
本電氣裝置的穩(wěn)壓電源單元(20)，使用高精度CMOS微功耗能隙式基準(zhǔn)電壓源的電子電路器件21，以及低功耗的運(yùn)算放大器19、25、35、49。這種集成電路具有基準(zhǔn)偏置電路，最小單電源工作電壓能為2.3伏。
穩(wěn)壓電源(20)由穩(wěn)壓管21、電阻22、23、24、29、運(yùn)算放大器25、電容28、三極管26、27等組成。其中三極管26、電阻29構(gòu)成限流保護(hù)電路；電容28起穩(wěn)定作用；輸出電壓由電阻23、24，穩(wěn)壓管21決定。
在瓦斯?jié)舛葯z測(cè)比較器電路(10)中，由載體催化元件12、純載體元件11、金屬氧化物氣敏元件14的氣敏電阻14′、電阻15所組成的電橋測(cè)量臂，在瓦斯氣體出現(xiàn)危險(xiǎn)濃度時(shí)，就會(huì)使電橋不平衡而產(chǎn)生輸出，導(dǎo)致由運(yùn)算放大器19構(gòu)成的比較器瞬時(shí)給出一個(gè)高電平輸出信號(hào)至振蕩器(40)。
在傳感器基芯故障檢測(cè)比較器電路(30)中，晶體管27集電極的電壓輸出至檢測(cè)電阻31、傳感器基芯11、12或14組成的測(cè)量臂，以及加在有電阻32、33組成的輔助臂共同構(gòu)成的電橋電路。如果出現(xiàn)傳感器基芯故障，例如基芯的機(jī)械性斷裂或過濃度瓦斯與基芯劇烈化學(xué)放熱反應(yīng)造成的崩裂等故障，即導(dǎo)致以運(yùn)算放大器35構(gòu)成的比較器，給出一個(gè)高電平輸出信號(hào)至振蕩器(40)。
振蕩器(40)由運(yùn)算放大器47、二極管36、37、38，電容39、41，電阻42、43、44、45、46等構(gòu)成。當(dāng)瓦斯告警時(shí)，振蕩頻率由電阻43、44、45、46，電容39決定。此時(shí)電容41被二極管38所短接。當(dāng)傳感器基芯故障告警時(shí)，振蕩頻率由電阻43、44、45、46及電容39與41串聯(lián)的容量所決定。電阻42提供二極管38的直流通路。
電子驅(qū)動(dòng)開關(guān)(50)如采用高放大倍數(shù)低飽和壓降的晶體管49，或采用CMOS功率場(chǎng)效應(yīng)器件MOSPOWER51則更其適用于微型裝置。因?yàn)樵撈骷臇艠O可受電壓信號(hào)控制漏源極通斷而不消耗電流。當(dāng)比較器(20)與(30)都為正常狀態(tài)，輸出均為低電平，此時(shí)D點(diǎn)為高電平。此高電平使晶體管49飽和導(dǎo)通(或使MOSPOWER導(dǎo)通)，則礦燈燈泡52常亮；若D點(diǎn)輸出振蕩信號(hào)，燈泡52即閃爍。電阻54使閃爍的明滅轉(zhuǎn)為明暗告警。
考慮到本實(shí)用新型既能適用于煤礦井下如此嚴(yán)酷的要求場(chǎng)合，因此無疑地可在地面任何有危險(xiǎn)瓦斯氣體的檢測(cè)場(chǎng)合中加以可靠地使用。
權(quán)利要求
1.一種微型瓦斯檢測(cè)器，包括有電子電路、傳感器、開關(guān)和密封外殼，其特征在于采用了限制型過電流保護(hù)和低輸入/出高精度穩(wěn)壓電源；電源振蕩器和低導(dǎo)通壓降的電子器件。
2.如權(quán)利要求
1的穩(wěn)壓電源采用高精度CMOS微功耗能隙式基準(zhǔn)器件，并且有電流限制型的安全保護(hù)功能，能對(duì)載體催化元件或金屬氧化物氣敏元件構(gòu)成的瓦斯傳感器提供穩(wěn)定電壓。
3.如權(quán)利要求
1的電源振蕩器，對(duì)比較器鑒別出的瓦斯危險(xiǎn)濃度和基芯故障的情況，能正確地發(fā)出不同的告警信號(hào)。
4.如權(quán)利要求
1的低導(dǎo)通壓降的電子器件，可以是低飽和壓降的晶體(管)或場(chǎng)效應(yīng)器件，能由告警信號(hào)所驅(qū)動(dòng)，并給出光或聲訊號(hào)。
專利摘要
一種微型瓦斯檢測(cè)器，使用載體催化元件或金屬氧化物為氣敏傳感器，能在低達(dá)2.6至3.0伏的電池電壓范圍內(nèi)工作，對(duì)危險(xiǎn)瓦斯?jié)舛?.0±0.1％CH
文檔編號(hào)G08B21/00GK86206576SQ86206576
公開日1987年12月12日 申請(qǐng)日期1986年12月13日
發(fā)明者吳立奇, 許兆安, 張兆良 申請(qǐng)人:煤炭工業(yè)部煤炭科學(xué)研究院上海研究所, 上海康訊電子設(shè)備廠導(dǎo)出引文BiBTeX, EndNote, RefMan