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AN-1133易燃气体监测器

内容
参考文献
2.介绍
3. MQ-2传感器背景
4.测试传感器
5.使用MQ-2用于LPG气体的警报
6.这种设计的可能修改
7.结论

参考

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  5. SLG46531.数据表，对话框半导体yabo国际娱乐

介绍

这里描述的是使用GreenPak的易燃气体检测器。它不断显示器，这使其适合工业用途。当读数因环境温度偏差而受到损害时，检测器包括温度故障安全性。

MQ-2传感器背景

MQ-2传感器可以检测诸如LPG，丙烷，甲烷，醇，氢气和烟雾等宽范围的气体等。具有MQ-2（图1）的模块，具有用于负载电阻的内置电位器。这允许调整分辨率。

图1. MQ-2模块

MQ-2数据表显示具有负载电阻（RL）的感测电路实现，如图2所示。

图2.传感器应用原理图

图3中的图表显示了对各种气体的预期传感器响应（在受控湿度和温度）。

图3.各种气体的响应曲线

表1显示了引脚函数。由于其功能仅仅是检测到气体的存在，而不是其数量，因此不会使用D0（数字输出）。我们将使用A0（模拟），以便我们可以设置对应于允许浓度的阈值。

表1.引脚功能

别针

功能

vcc.

5V供应

GND.

地面

A0

模拟输出

D0.

数字输出

环境温度确实影响了MQ-2行为，因此我们将使用LM35D来告知我们当室温超过30°C时让我们知道这将是一种方法来提醒我们读数已移动校准设置。

图4.传感器响应与温度

测试传感器

在发电和几分钟的预热时间后，MQ-2传感器输出大约稳定。0.250 V没有易燃气体，（见图5）。

图5. MQ-2输出没有易燃气体

第一次测试是使用来自点烟器内部的LPG烟雾完成。打火机几乎是空的，但随着LPG气体的最后一个烟雾，我们能够看到传感器的稳定输出值的明显变化。我们测量了近0.75V的三角洲（见图6）。

来自MQ-2数据表信息，我们可以提取以下等式：

v输入始终为5V，我们的稳定电压/输出电压为0.25V。这产生了19个rstneutt of 19。

返回图3，我们可以看到清洁空气的RS / RO比为9.8。这允许我们使用公式获取RO：

在我们的情况下，RO产生1.93的值。

请注意，这些值没有单位，并且只引用到图3中描述的图表。要确认这一点，我们将使用从LPG烟雾感测的1V值。

再次应用公式（1）

= 4，现在当我们寻找再次，我们得到2.07的比例。

回到数据表和图3，我们可以看到LPG曲线的第一个点为200 ppm。此外，RS / RO比与图表描述的比率紧密对齐。

图6. MQ-2输出易燃气体

自输出遵循10mV / c°的非常线性变化，实现LM35D是简单的。图7显示了典型室温测量（在近25°C）的读数。

图7. 25C的LM35D输出

使用MQ-2用于LPG气体的警报

我们为LPG曲线选择PPM值并将其与图3所示的图表相关联。对于此应用程序，让我们选择700 ppm的值。

图8. GreenPak Designer中的原理图

RS / RO为它几乎0.9。使用前面提到的值，我们可以看到RS = RO * 0.9 = 1.737现在，当我们在等式（1）中替换该值时，我们得到1.82V的电压阈值。

此外，（作为温度警报的一部分），当LM35D提供300MV时，GreenPak将在RGB LED上显示不同的颜色。

除此可见，可以使用.gp5文件，其中包含图8所示的配置。

信号LM35D_THRESHOLD和MQ-2_THRESHOLD比来自块2-L0和2-L1的倒置器更快。因此，首先使用两个逆变器延迟，它导致LM35D_delayed和MQ-2_Delayed。两者现在都有足够的延迟时间为它们之间的闩锁可靠地工作。

该设计使用RGB LED，其中颜色表示状态。绿色意味着没有LPG天然气存在;蓝色意味着室温高于正常传感条件（导致读数的变化，如图5所示）;红色表明已经达到了LPG阈值。

随着红颜色，警报也将开始发出声音。

当NRESET低时，锁存器会重置。当未按下重置按钮时，其值低，因此我们反转其信号以获取将高的NRESET。这将确保锁存器的正常行为，直到按下重置按钮。

图9显示了在清洁空气中操作的完整探测器设计。

图9.清洁空气中的完整探测器设计

这种设计的可能修改

目前的设计提出使用MQ-2气体传感器作为更广泛的解决方案来检测几种气体。MQ-2的缺点是它在5V时消耗150mA。结果，MQ-2更适合使用壁适配器连续监控。

替代传感器是CMOS传感器的CCS801。与MQ-2 5V烤箱相比，CCS801烘箱的峰值电压仅为1.8V。在正常和数据表指定的特性期间，CCS801的平均功耗为0.9mW。

CCS801像MQ-2一样工作;它根据所需气体的浓度改变其电阻。然而，与MQ-2不同，其预热/稳定期是较短的，并且允许我们使用PWM为电阻加热器供电。这也使得更实际的使用唤醒/睡眠周期进行ACMP节能。

选择的CCS801负载电阻如图10所示。

销1以及CCS801的引脚3表示传感电阻。可以使用简单的分压器来获得该传感器的RS中性。该公式如图11所示。

现在可以与图12中的图表一起使用RS中性的值，以获得与所需气体浓度成比例的比例。

虽然CCS801无法检测到各种气体，但它仍然可以检测到CO;烟雾的主要成分。

图10. CCS801电阻设置
图11. CCS801电阻计算
图12. CCS801响应图表

结论

结果表明，GreenPak多功能性允许设计人员定制用于MQ-2和类似传感器的模拟前端。设计众多类型的工业探测器在REACH范围内，因为GreenPak系列产品内提供的电路资源的灵活性。亚博电竞菠菜