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探究单芯片检测到有毒或爆炸性气体自动报警电路的方案

来源:analog 发布时间:2023-08-01

摘要: 本应用说明介绍了一种单芯片报警电路,当检测到有毒或爆炸性气体时,它会发出警告,然后发出警报。该电路简单,成本低,同时提供中等精度。

采矿业和其他工业环境中的工人可能会受到有毒或爆炸性气体的影响。他们可以从廉价的个人监视器中获益。虽然有些应用程序需要详细的数据记录和信息收集,但其他应用程序只需要警告信号或警报。这种单芯片报警电路提供了一个中等水平的精度,是简单和廉价的。

气体传感器通常使用桥接结构。通常,电桥输出到仪表放大器,然后到A/D转换器或可调基准,用作报警或显示。图1的电路由9V电池工作,并监视传感器桥的输出。它提供视觉警告和警报,以应对危险。被监控信号显示为高压电源监视器U1的电压输出(V(POUT)):

V(pout) = a (vpout) × V(sense) × V(in) = 40.96 × V(sense) × V(in)

其中V(SENSE)为RS+和RS-之间的电压,A(VPOUT)为V(SENSE)到P(OUT)之间的电压增益。

选择MAX4211F高侧功率和电流监视器,因为它的A(VPOUT)值为40.96。V =(意义)25mV/V × V(CC)在这种情况下。如图1所示,您可以根据应用程序的需要校准V(in)以调整P(OUT)的水平。

典型传感器的满量值(V的最大值(SENSE))可能等于25mV/V × V(CC)。目前,我们假设20mV/V(低于满量程)代表危险状态。因此,在报警条件下:

V(撅嘴)= 40.96×20 mv / V×V (CC)×V   = 0.8192 V / V×V (CC)×V(中)

由于可以通过V(IN)输入调节P(OUT),因此可以对报警和警告条件使用固定阈值:

V(报警)= [(R4 + R5) / (R3 + R4 + R5)] V (CC) = 0.6×V (CC)

V(警告)= (R5 / (R3和R4 + R5)] V (CC) = 0.5×V (CC)


图1所示、这个单片电路监测由桥电压表示的传感器信号。它首先发出警告,然后随着危险信号的增强发出警报

这种双阈值,单调整设计允许您校准V(ALARM)条件,并获得V(WARNING)作为未校准的预警标志。校准时,小心地将监测到的气体按报警所需的浓度涂到传感器上。然后,调整电位器R2,根据需要,设置V(POUT)。V(IN)处的最大电压应为1.0V,电位器应提供至少10匝的调节。

使用3904晶体管和5.1V齐纳二极管的简单NPN分流产生4.4V至4.5V范围内的V(CC)。由于电路操作是比例的,V(CC)的变化不会影响输出精度。基极电阻器R1 (3.01k欧姆)的值确保在电池电压低(6.0V)时有足够的基极电流使晶体管饱和。

红色和黄色led提供报警和警示灯。如果不需要警示灯,您可以使用释放的比较器、内部1.21V基准和连接到V(BATT)的外部分压器来设置低电池检测器。



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