一种双波段可燃气体探测系统技术方案

本实用新型专利技术涉及一种双波段可燃气体探测系统，属于可燃气体检测电路领域，用于解决现有技术中的气体检测系统主要适用于家用场景，不适用于实验室、工业场景的缺陷。包括单片机、电源模块、温度测量模块、看门狗模块、光源驱动模块、光源、参比通道前置放大电路、测量通道前置放大电路以及双源红外传感器；其中，单片机的第一引脚通过光源驱动电路与光源连接；单片机的第三引脚与RS485接口电路连接；单片机的第四引脚与电源模块连接；单片机的第五引脚与看门狗电路连接；单片机的第六引脚通过参比通道前置放大电路与双源红外传感器连接；单片机的第七引脚通过测量通道前置放大电路与双源红外传感器连接。本实用新型专利技术的一个应用是可燃气体浓度监测。气体浓度监测。气体浓度监测。

【技术实现步骤摘要】
一种双波段可燃气体探测系统


[0001]本技术涉及可燃气体检测电路领域，具体涉及一种双波段可燃气体探测系统。

技术介绍

[0002]目前家用气体传感器属于催化燃烧式气体传感器，即通过催化剂使气体进行无焰燃烧，进而使热敏电阻发生温度变化，根据温度变化情况判断可燃气体的浓度。这类传感器比较适合家用，而实验室场景、工业场景中不仅需要检测是否有可燃气体，还需要尽可能识别可燃气体的浓度，因此传统的检测方式不能满足这种需要。

技术实现思路

[0003]本技术的一个目的是解决现有技术中的气体检测系统主要适用于家用场景，不适用于实验室、工业场景的缺陷。
[0004]根据本技术的第一方面，提供了一种双波段可燃气体探测系统，包括单片机、电源模块、温度测量模块、看门狗模块、光源驱动模块、光源、参比通道前置放大电路、测量通道前置放大电路以及双源红外传感器；其中，单片机的第一引脚通过光源驱动电路与光源连接；单片机的第二引脚与温度传感器连接；单片机的第三引脚与RS485接口电路连接；单片机的第四引脚与电源模块连接；单片机的第五引脚与看门狗电路连接；单片机的第六引脚通过参比通道前置放大电路与双源红外传感器的第一引脚连接；单片机的第七引脚通过测量通道前置放大电路与双源红外传感器的第二引脚连接。
[0005]优选地，单片机为STM32F105VC芯片。
[0006]优选地，双源红外传感器的型号为TP2534。
[0007]优选地，温度测量模块的型号为DS18B20。
[0008]优选地，看门狗模块的型号为X5045。
[0009]优选地，光源的型号为IRL715.
[0010]优选地，电源模块的型号为L296。
[0011]优选地，参比通道前置放大电路和测量通道前置放大电路均为TLC4502芯片。
[0012]本技术的一个技术效果是，通过双源红外传感器进行检测，能够更准确地检测出气体浓度；测量原理是基于气压差产生的电位差，与家用烟雾检测器通过温度变化进行检测不同，因而不易受环境温度影响。
[0013]通过以下参照附图对本技术的示例性实施例的详细描述，本技术的其它特征及其优点将会变得清楚。
附图说明
[0014]被结合在说明书中并构成说明书的一部分的附图示出了本技术的实施例，并且连同其说明一起用于解释本技术的原理。
[0015]图1为本技术的双波段可燃气体探测系统的一个实施例的结构原理图；
[0016]图2为本技术一个实施例的参比通道前置放大电路和测量通道前置放大电路的电路结构图；其中GAS代表测量通道，REF代表参比通道，OUT1为测量通道前置放大电路的输出，OUT2为参比通道前置放大电路的输出。
具体实施方式
[0017]现在将参照附图来详细描述本技术的各种示例性实施例。应注意到：除非另外具体说明，否则在这些实施例中阐述的部件和步骤的相对布置、数字表达式和数值不限制本技术的范围。
[0018]以下对至少一个示例性实施例的描述实际上仅仅是说明性的，决不作为对本技术及其应用或使用的任何限制。
[0019]对于相关领域普通技术人员已知的技术、方法和设备可能不作详细讨论，但在适当情况下，所述技术、方法和设备应当被视为说明书的一部分。
[0020]在这里示出和讨论的所有例子中，任何具体值应被解释为仅仅是示例性的，而不是作为限制。因此，示例性实施例的其它例子可以具有不同的值。
[0021]应注意到：相似的标号和字母在下面的附图中表示类似项，因此，一旦某一项在一个附图中被定义，则在随后的附图中不需要对其进行进一步讨论。
[0022]本技术提供一种双波段可燃气体探测系统，其特征在于，包括单片机、电源模块、温度测量模块、看门狗模块、光源驱动模块、光源、参比通道前置放大电路、测量通道前置放大电路以及双源红外传感器；其中，单片机的第一引脚通过光源驱动电路与光源连接；单片机的第二引脚与温度传感器连接；单片机的第三引脚与RS485接口电路连接；单片机的第四引脚与电源模块连接；单片机的第五引脚与看门狗电路连接；单片机的第六引脚通过参比通道前置放大电路与双源红外传感器的第一引脚连接；单片机的第七引脚通过测量通道前置放大电路与双源红外传感器的第二引脚连接。
[0023]本技术的核心是双源红外传感器，其原理是根据气体对红外光具有选择性的吸收特性来对气体成分进行分析。例如，一氧化碳对波长为4.65μm附近的红外光具有较强吸收能力，二氧化碳对2.78μm和4.26μm以及大于13μm范围的红外光有较强吸收能力。本技术一个实施例选用的是TP2534型双光源红外传感器，其原理是：光源由镍铬丝通电发热发出3～10μm的红外光，斩光器将连续的红外线调制成脉冲状的红外光。测量气室中通入被分析气体，参比气室中通入不吸收红外光的气体(例如氮气)。其中的红外检测器有两个吸收气室，当吸收了红外辐射能量后，气体温度升高，导致气室内压力增大。以一氧化碳测量过程为例，光源发出的两束红外射线经过反射、斩光后射入测量气室和参比气室，由于测量气室中含有一氧化碳气体，对4.65μm的红外线有较强的吸收能力，而参比气室中的气体不吸收红外光，这使得红外探测器接收的两个吸收气室的红外光造成了能量差异，使两个吸收气室内的压力不同，测量室的压力减少，改变了红外探测器中薄膜电容两电极的距离，进而改变了检测到的电容值。进一步地，被测气体浓度越大，则电容变化也就越大，因而能够通过电容变化来推测待测气体的浓度。
[0024]由此可见，在选定了TP2534作为双光源红外传感器后，关键点在于如何选取红外光源和双通道的放大电路。其中红外光源选择IRL715型，优点是输出稳定、元器件寿命长。
放大电路的结构图如图2所示，选用的是较为常见的信号放大电路，其中的运算放大器元件可以选择AD8571型或TLC4502型芯片。
[0025]单片机可以选择STM32F105VC芯片，优点是价格便宜，性能稳定。在此基础上还可以增加看门狗电路，用于在系统出现异常时重置到初始状态。看门狗电路可以选择X5045芯片。还可以加入温度测量模块，目的是为了防止各个电路元件发热导致降低测量精度，乃至于造成误报的情况。温度测量模块可以选用DS18B20元件。此外，还需要电源模块提供稳定的直流电，本技术选用L296元件作为稳压电源。
[0026]<实施例>
[0027]本实施例的电路结构图如图1和图2所示。应用环境为实验室环境。先通过温度传感器确保环境温度不变，以消除环境温度对测试结果的影响。然后向双源红外传感器的测量气室通入一定浓度的一氧化碳气体，向参比气室通入氮气。记录此时参比通道和测量通道输出的电压差值，并进行标定，用于表示在该浓度下的电压差值。然后改变一氧化碳气体的浓度，再次记录电压差值，并继续标定在该浓度下的电压差值。如此反复，得到一氧化碳气体在不同浓度下的电压差值。当本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种双波段可燃气体探测系统，其特征在于，包括单片机、电源模块、温度测量模块、看门狗模块、光源驱动模块、光源、参比通道前置放大电路、测量通道前置放大电路以及双源红外传感器；其中，单片机的第一引脚通过光源驱动电路与光源连接；单片机的第二引脚与温度传感器连接；单片机的第三引脚与RS485接口电路连接；单片机的第四引脚与电源模块连接；单片机的第五引脚与看门狗电路连接；单片机的第六引脚通过参比通道前置放大电路与双源红外传感器的第一引脚连接；单片机的第七引脚通过测量通道前置放大电路与双源红外传感器的第二引脚连接。2.根据权利要求1所述的双波段可燃气体探测系统，其特征在于，单片机为STM32F105VC...

【专利技术属性】
技术研发人员：刘金芳，刘磊，
申请(专利权)人：岭南师范学院，
类型：新型
国别省市：