氣敏傳感器QM-N5在礦井中的應用

摘要：通過氣敏傳感器采集信息，555定時器轉化信號來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555定時器轉換成數字信號，再通過溫濕度補償電路濾除一些隨機干擾，最后進行顯示與報警。提出了一套完整的測量礦井中瓦斯濃度的方案。該方案結構簡潔可靠，能夠測量礦井中瓦斯的濃度。
關鍵詞：QM-N5；555定時器；報警器；瓦斯濃度測量

近年來在煤礦生產過程中由于瓦斯濃度超限而引起重大事故常有發生，而每次事故的發生都會造成人員傷亡，不僅對傷亡人員的家庭帶來沉重的災難，也給國民經濟帶來巨大損失，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555定時器電路轉變成數字信號，經溫濕度補償電路的判斷與處理，如果是外界環境溫濕度的變化引起阻值變化，繼續掃描外界環境氣體的濃度，并將氣體濃度的值顯示于LED。當超過安全范圍時給出報警，提醒礦井中的工作人員迅速撤離，并即時通風換氣。

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定時器電路的復位端進行觸發。
2．1 QM-N5的主要技術指標
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)；響應時間小于等于10 s；恢復時間小于等于30 s；檢測范圍為50～10 000ppm。