液化石油气、煤气等可燃气作为燃料常因产生走漏而形成中毒和火灾等事端。已有的可燃气体走漏报警器品种繁复，首要用于工业厂矿，体积大，价格高，难以推行到家用。尽管也有一些简易报警器，但也是结构杂乱，价格偏高，推行到家用比较闲难。为此研讨了用一个简略的数字和模仿集成电路相结合的技能处理了设备本钱高的问题。研宣布了细巧的可燃气体走漏报警器，它结构简略，本钱低价（主电路元件费只需3元左右，含外壳和电源的悉数材料费只需十几元），且报警灵敏度在传感器的功用范围内恣意可调。试用成果表明，该设备运用便利，作用非常好，且只需简略改善即可添加操控功用，可便利完成主动操控敞开电扇等设备。该可燃性气体走漏报警器不只适于家庭，也适于工矿企业等运用，且其报警灵敏度、报警提示功用、牢靠性等优于现在已有产品。
1 体系规划优化比较
现在可燃性气体走漏报警器的完成技能分为两大类，一类是以单片机为中心的智能型报警器，包含信号调度、A／D采样和输入输出电路等，相对杂乱。另一类彻底用硬件完成，电路非常杂乱。这两类技能都选用较杂乱的电路处理可燃气传感器的初始报警问题。而初始报警的原因是因为传感器在开端加电时，其电导率没有达稳态值，然后导致误报警，约3 min后，传感器的电导率达稳态值，报警才中止。为了处理初始报警问题，可选用以下两种计划：1）选用二次报警计划，该计划是将传感器的初始电导率的当量可燃气浓度作为第一阶段报警浓度，这一阶段只让报警灯亮，喇叭不响。第二阶段报警是当可燃气走漏浓度到达一个临界风险浓度时再敞开声响报警。这类计划需求较杂乱的两阶段比较报警电路，提示力不强且不牢靠，报警灵敏度不可调；2）选用比较或反应延时的报警计划，但电路非常杂乱，本钱较高。因而，选用硬件规划下降本钱是要害。这儿提出一种选用数字和模仿集成电路相结合的规划计划，处理报警和二次报警的问题，并获得很好作用。
2 器材挑选与作业原理
气敏传感器品种繁复，功用各异。这儿选用MQ-KC型传感器，它是一种新式的电阻型气敏型元件，可用于天然气、煤气、石油气等检漏报警。具有灵敏度高，长时刻安稳性好，寿命长，价格低，功耗小，可便利运用电池等特色。MQ-KC型传感器原理：将该传感器接至规则负载，在加电的初始阶段，传感器的电导率出现一个较高的值，约3 min左右到达稳态值。若将其置于具有必定浓度的可燃气体中，其电导率将升高，在必定范围内，可燃气体浓度越高，传感器电导率也越高，假如将传感器与负载串联，负载即引起电压改变，读取这一改变电压，经比较、扩大即可完成报警与操控等功用。
3 硬件电路规划
3．1 根本报警电路
MQ-KC型传感器额外电源电压为9 V，要求衔接一只负载电阻。信号取出与比较电路假如用分立元件规划，元件数量多，本钱高，且作用欠好。为此，选用一片单电源9 V供电，具有必定驱动才干的集成双运放来完成。图1为该根本报警电路。
图l中，R1是传感器要求的负载电阻，阻值为120 Ω，Vcc为9 V电源电压；A、B为LM358双运放，A为跟从器，起缓冲阻隔作用，以便将R1上的电压VR1根本上悉数施加到比较器B的同相输入端。RW为报警灵敏度调整电位器。稳态时，调整RW使得加到比较器反相输入端的电压V-略高于稳态时R1上的电压VR1这个电压越高，报警灵敏度就越低。加电并使传感器到达稳态后，MQ-KC为较安稳的固定阻值，当Vcc不变时，VR1根本为一固定值，坚持不变。当有可燃性气体走漏时，传感器接触到可燃气，使其电导率上升，电阻下降，使VR1上升，当VR1高于V-时，比较器输出一个大于7 V的电压，然后使蜂鸣器HA宣布滴、滴的报警声。若用该电压操控一个继电器，即可完成操控功用。为了进步抗干扰才干，可分别在R1和B的V-端并联一只滤波电容。
R1、R2和RW的取值不宜过小，以下降电源供电电流。其值可由式（1）预算，在预算时，RW可暂不考虑。
令V-=VR1，取R3=2 kΩ，已知Vcc=9 V，即可求出R2。本设备R2=10 kΩ，RW=lO kΩ。
3．2 初始报警电路
图1所示的根本报警电路的缺乏：一开端加电时，传感器没有到达稳态，其电阻值较小，VR1较大，导致蜂鸣器HA误报警。为了处理这一问题，选用一个数字信号操控的模仿开关，其操控信号选用简略的电容充电延时电路，原理图如图2所示。图1中比较器B的输出V0加到模仿开关4066的输入端，开关的输出端接蜂鸣器HA。初始加电时，电容C上的电压VC为0，4066不导通，不管V0值为多高，HA都不会报警。跟着电容充电，VC不断升高，当到达4066的操控门限阈值时，4066才导通，即能进入报警状况。电容充电使其电压到达4066的操控门限阈值时刻即为延时时刻。电容C和电阻R的取值可依据延时要求确认。为牢靠起见，取RC=1／2T，T为传感器初始安稳时刻。本设备取R=l MΩ，C=100μF，即能完成牢靠的延时。
3．3 整机硬件电路规划及调试
将上述两个电路合起来即构成了整机电路，如图3所示。为了使V-安稳不变，R1、R2应选用精细金属膜电阻。设备开机预热3 min后，用万用表测R1上的电压VR1，测得为1．7 V。若要想让设备的报警浓度为x％，有条件时，可将传感器置于浓度为x％的可燃气体中（可用气体成分分析仪监测），lO s后再测R1上的电压得到VR1。调整RW，将V-调到略小于VR1。正常运用时，当可燃气体走漏浓度到达标定浓度x％时，设备就会报警，若添加了操控设备，可操控敞开电扇或封闭阀门等。在没有条件时，调整RW，将V-调到略大于VE1，确保在正常空气环境不报警。再将设备于可燃气灶具旁，翻开灶具开关，吹熄火焰，有少数可燃气体走漏，设备应报警。若要进步报警浓度，可调RW加大V-，反之应减小V-。
3．4 电源规划
本设备的电源供电总电流小于20 mA，因而可运用9 V的电池供电。样机选用沟通220 V供电，运用一个7809三端稳压器稳压。
4 试用试验及成果
4．1 试用成果
将该设备置于厨房，开机预热3 min，设备无初始报警。封闭厨房门，放出适量煤气，几秒钟后设备开端报警，再将设备移离现场到，约30 s后报警中止。在正常空气的厨房中，将设备开机预热3min后置于可燃气灶边，翻开灶具开关，吹熄火焰，几秒钟后设备开端报警，当厨房中仍散有煤气时，它将继续报警，将它置于窗外，它才干较快康复并中止报警。
4．2 运用与设备
本设备不只可用于工矿企业的可燃气走漏报警，因为其本钱特低，因而，也可推行到普通家庭，作为燃气洗澡设备和厨房可燃气的走漏报警器。只需将其设备在燃气设备邻近（相距1 m以内作用最好）即可完成主动走漏报警。设备时，应留意不要将设备安放在通风口处。
5 结束语
本设备选用一块数字操控的集成模仿开关和阻容充电电路处理了可燃性气体报警设备的初始误报警问题，用一个单电源供电的双集成运放完成信号取出、比较和报警驱动，并使设备报警灵敏度在传感器功用范围内恣意可调。完成如下功用：功耗小于0．3W；灵敏度V1／V0》2；呼应时刻小于lO s：康复时刻小于30 s。该可燃性气体报警设备选用数字和模仿集成电路相结合的技能，大大减少了元器材数量，然后进步了设备的安稳性和牢靠性，且使得主电路的元件本钱不到3元。使其具有较高的性价比，还能够依据用户需求和具体情况进一步改善该报警设备。加一级操控电路，只需在比较器B的输出加一级继电器驱动即可完成。
