传感器应用技术
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二、气敏传感器的应用

气敏电阻传感器主要用于制作报警器及控制器。作为报警器,超过设定浓度时,发出声光报警;作为控制器,超过设定浓度时,输出控制信号,由驱动电路带动继电器或其它元件完成控制动作。

1.矿灯瓦斯报警器

矿灯瓦斯报警器如图5-18所示。瓦斯探头由QM-N5型气敏元件、R1及4V矿灯蓄电池等组成。RP为瓦斯报警设定电位器。当瓦斯浓度超过某一设定值时,RP输出信号通过二极管VD1加到三极管VT1基极上,VT1导通,VT2、VT3便开始工作。VT2、VT3构成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。

图5-18 矿灯瓦斯报警器

2.简易酒精测试器

图5-19所示为简易酒精测试器。此电路中采用TGS812型酒精传感器,对酒精有较高的灵敏度。其加热及工作电压都是5V,加热电流约为125mA。传感器的负载电阻为R1R2,其输出直接接LED显示驱动器LM3914。当无酒精蒸气时,其上的输出电压很低;随着酒精蒸气的浓度增加,输出电压也上升,LM3914的LED(共10个)点亮的数目也增加。此测试器工作时,被测者只要向传感器呼一口气,根据LED亮的数目便可知其是否喝了酒,并可大致了解饮酒量。

图5-19 简易酒精测试器

3.自动空气净化换气扇

利用SnO2气敏器件可以设计用于空气净化的自动换气扇。图5-20是自动换气扇的电路原理图。当室内空气污浊时,烟雾或其他污染气体使气敏器件阻值下降,晶体管VT导通,继电器动作,接通风扇电源,电扇自动启动,排放污浊气体,换进新鲜空气;当室内污浊气体浓度下降到希望的数值时,气敏器件阻值上升,VT截止,继电器断开,风扇电源切断,风扇停止工作。

图5-20 自动换气扇的电路原理图

4.二氧化钛氧浓度传感器

半导体材料二氧化钛(TiO2)属于N型半导体,对氧气十分敏感。其电阻值的大小取决于周围环境的氧气浓度。当周围氧气浓度较大时,氧原子进入二氧化钛晶格,改变了半导体的电阻率,使其电阻值增大。

图5-21所示是TiO2氧浓度传感器结构及测量转换电路。二氧化钛气敏电阻与补偿热敏电阻同处于陶瓷绝缘体的末端。当氧气含量减少时,TiO2的阻值减小,Uo增大。 在图5-21(c)中,与TiO2气敏电阻串联的热敏电阻Rt起温度补偿作用。当环境温度升高时,TiO2气敏电阻的阻值会逐渐减小,只要Rt也以同样的比例减小,根据分压比定律,Uo就不受温度影响,从而减小了测量误差。

图5-21 TiO2氧浓度传感器结构及测量转换电路

1—外壳(接地);2 —安装螺栓;3—搭铁线;4—保护管;5—补偿电阻;6—陶瓷片;7—TiO2氧敏电阻; 8—进气口;9—引脚