氣敏傳感器QM-N5在礦井中的應用

摘要：通過(guò)氣敏傳感器采集信息，555定時(shí)器轉化信號來(lái)檢測礦井中瓦斯的濃度，以避免更多的人員傷亡。用氣敏傳感器QM-N5采集礦井中信息，通過(guò)555定時(shí)器轉換成數字信號，再通過(guò)溫濕度補償電路濾除一些隨機干擾，最后進(jìn)行顯示與報警。提出了一套完整的測量礦井中瓦斯濃度的方案。該方案結構簡(jiǎn)潔可靠，能夠測量礦井中瓦斯的濃度。
關(guān)鍵詞：QM-N5；555定時(shí)器；報警器；瓦斯濃度測量

近年來(lái)在煤礦生產(chǎn)過(guò)程中由于瓦斯濃度超限而引起重大事故常有發(fā)生，而每次事故的發(fā)生都會(huì )造成人員傷亡，不僅對傷亡人員的家庭帶來(lái)沉重的災難，也給國民經(jīng)濟帶來(lái)巨大損失，所以礦井中瓦斯的防治追在眉睫。本文介紹了一種基于QM-N5氣敏傳感器檢測礦井瓦斯濃度測量的方法。氣敏傳感器QM-N5是以金屬氧化物SO2為主體材料的N型半導體氣敏元件，它靈敏度高、響應速度快、輸出信號大、穩定可靠；在(5± 0．5)V交直流電源下工作，使用方便，所需外圍元器件少；可用于檢測甲烷、酒精、氫氣、硫化氫等多種氣體。

1 設計方案
設計方案如圖1所示。它包括傳感器及外圍電路、555定時(shí)器電路、顯示報警電路等3部分。傳感器及外圍電路封裝于小型屏蔽容器內，固定于礦井墻壁上。QM-N5氣敏傳感器采集礦井中氣體的濃度，并輸出相應的電壓信號；經(jīng)555定時(shí)器電路轉變成數字信號，經(jīng)溫濕度補償電路的判斷與處理，如果是外界環(huán)境溫濕度的變化引起阻值變化，繼續掃描外界環(huán)境氣體的濃度，并將氣體濃度的值顯示于LED。當超過(guò)安全范圍時(shí)給出報警，提醒礦井中的工作人員迅速撤離，并即時(shí)通風(fēng)換氣。

2 傳感器及外圍電路的設計
方案擬采用以金屬氧化物SO2為主體材料的N型半導體QM-N5作為氣敏傳感器。該器件以555定時(shí)器電路的復位端進(jìn)行觸發(fā)。
2．1 QM-N5的主要技術(shù)指標
工作電壓AC或DC(5±0．5)V；回路電壓最大DC24 V；負載電阻2 kΩ；清潔空氣中電阻小于等于4 000 kΩ；靈敏度大于等于4(1 000 ppm C4H10)；響應時(shí)間小于等于10 s；恢復時(shí)間小于等于30 s；檢測范圍為50～10 000ppm。