矿用烟雾传感器的制作方法

1.本实用新型涉及烟雾传感器技术领域，具体是一种矿用烟雾传感器。


背景技术：

2.矿用烟雾传感器主要用于对煤矿井下橡胶、煤尘等因摩擦起热或其它原因产生的烟雾进行监测。当有少量烟雾进入烟室后，红灯闪亮，同时控制三级管导通，输出低电平，烟雾故障指示亮，使继电器闭合，实现烟雾保护或自动灭火。同时扬声器发出语音报警，主机实现保护并闭锁，此时要重新启动，需在故障排除后，并按一下停止按钮解锁后，再按动启动按钮，皮带机才能起车运行。
3.目前市场上的矿用烟雾传感器测量范围较差，当冒烟量较少时，传感器无法正常工作，不能起到及时预警的功能。


技术实现要素：

4.为了克服上述 现有技术的缺点，本实用新型提供一种矿用烟雾传感器，在烟量较低时仍然能够正常测量出冒烟故障，及时预警。
5.本实用新型是以如下技术方案实现的：一种矿用烟雾传感器，包括烟雾信号采集电路和电源转换电路；所述烟雾信号采集电路连接有烟雾信号处理电路，所述烟雾信号处理电路连接有上电启动延时电路和继电器驱动输出电路；
6.所述烟雾信号采集电路包括烟雾探头；所述烟雾信号处理电路包括运算放大器u2a、u2b、u3a、u3b；
7.烟雾探头输出端通过电阻r9连接算放大器u2b的6脚以及运算放大器u3b的5脚,运算放大器u2b的5脚连接电阻保护电路,运算放大器u2b的7脚连接二极管d8的负极,二极管d8的正极通过电阻r8连接运算放大器u2a的3脚以及二极管d7的负极,运算放大器u2a的2脚接上电启动延时电路,运算放大器u2a的1脚接上电启动延时结束指示灯,二极管的d7的正极连接运算放大器u2a的1脚,运算放大器u3b的6脚接电阻保护电路,运算放大器u3b的7脚连接二极管d10的正极以及二极管d9的正极,二极管d9的负极连接运算放大器u2a的1脚,二极管d10的负极通过电阻r10连接运算放大器u3a的3脚,运算放大器u3a的2脚连接上电启动延时结束指示灯,运算放大器u3a的1脚通过电阻r14连接继电器驱动输出电路。
8.优选的，所述的烟雾探头采用mq
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2烟雾探头，mq
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2烟雾探头的1、4脚连接电源， 1脚与3脚之间串联按钮，3脚通过电阻r17接地，2脚通过电阻r16接地。
9.优选的，所述上电启动延时电路包括运算放大器u1a,运算放大器u1a的1脚连接二极管d6的负极,二极管d6的正极连接电阻r2的一端以及二极管d8的正极,电阻r2的另一端接电源运算放大器u1a的2脚连接运算放大器u2a的2脚,运算放大器u1a的3脚与4脚之间串联电容c4，运算放大器u1a的3脚分别通过电阻r1、二极管d5连接电源。
10.优选的，所述继电器驱动输出电路包括三极管q1和继电器,三极管q1的基极与电阻r14连接,三极管q1的集电极连接继电器的一端，继电器的另一端通过二极管d11连接电
源，三极管q1的发射极接地，继电器的两端并联有二极管d14和二极管d16，三极管q1的集电极通过电阻r15分别连接二极管d13的负极以及二极管d15的负极，二极管d13的正极和二极管d15的正极分别接电源。
11.优选的，运算放大器u3a的1脚与三极管q1的发射极之间串联有电阻r13和保护指示灯l2。
12.优选的，所述上电启动延时结束指示灯包括运算放大器u1b和结束指示灯l1, 运算放大器u1b的5脚连接运算放大器u2a的1脚，运算放大器u1b的6脚连接运算放大器u2a的2脚以及电阻r5的一端，运算放大器u1b的7脚通过电阻r7连接结束指示灯l1，电阻r5的另一端连接电源。
13.优选的，所述电阻保护电路包括可变电阻rv1、电阻r6以及电阻r3；电阻r3的一端接电源，电阻r3另一端接电阻r6的一端以及运算放大器u3b的6脚，电阻r6的另一端通过可变电阻rv1接地，可变电阻rv1的可调端连接运算放大器u2b的5脚。
14.优选的，所述的运算放大器u2a、u2b、u3a、u3b采用lm358放大器。
15.优选的，所述的继电器采用946h
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1c
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5ds继电器。
16.优选的，所述电源转换电路采用7805稳压芯片。
17.本实用新型的有益效果：（1）支持3种供电电压；（2）测量范围可调，保证烟量较低时，仍然能够测量出来；（3）具有试验按钮；（4）配有工作指示灯。
附图说明
18.图1是本实用新型电路原理图。
具体实施方式
19.如图1所示，一种矿用烟雾传感器，包括烟雾信号采集电路和电源转换电路；所述烟雾信号采集电路连接有烟雾信号处理电路，所述烟雾信号处理电路连接有上电启动延时电路和继电器驱动输出电路； 所述烟雾信号采集电路包括烟雾探头；所述烟雾信号处理电路包括运算放大器u2a、u2b、u3a、u3b；烟雾探头输出端通过电阻r9连接算放大器u2b的6脚以及运算放大器u3b的5脚,运算放大器u2b的5脚连接电阻保护电路,运算放大器u2b的7脚连接二极管d8的负极,二极管d8的正极通过电阻r8连接运算放大器u2a的3脚以及二极管d7的负极,运算放大器u2a的2脚接上电启动延时电路,运算放大器u2a的1脚接上电启动延时结束指示灯,二极管的d7的正极连接运算放大器u2a的1脚,运算放大器u3b的6脚接电阻保护电路,运算放大器u3b的7脚连接二极管d10的正极以及二极管d9的正极,二极管d9的负极连接运算放大器u2a的1脚,二极管d10的负极通过电阻r10连接运算放大器u3a的3脚,运算放大器u3a的2脚连接上电启动延时结束指示灯,运算放大器u3a的1脚通过电阻r14连接继电器驱动输出电路。
20.本实施例中，所述的烟雾探头采用mq
‑
2烟雾探头，mq
‑
2烟雾探头的1、4脚连接电源， 1脚与3脚之间串联按钮，3脚通过电阻r17接地，2脚通过电阻r16接地。
21.所述上电启动延时电路包括运算放大器u1a,运算放大器u1a的1脚连接二极管d6的负极,二极管d6的正极连接电阻r2的一端以及二极管d8的正极,电阻r2的另一端接电源运算放大器u1a的2脚连接运算放大器u2a的2脚,运算放大器u1a的3脚与4脚之间串联电容
c4，运算放大器u1a的3脚分别通过电阻r1、二极管d5连接电源。
22.所述继电器驱动输出电路包括三极管q1和继电器,三极管q1的基极与电阻r14连接,三极管q1的集电极连接继电器的一端，继电器的另一端通过二极管d11连接电源，三极管q1的发射极接地，继电器的两端并联有二极管d14和二极管d16，三极管q1的集电极通过电阻r15分别连接二极管d13的负极以及二极管d15的负极，二极管d13的正极和二极管d15的正极分别接电源。
23.运算放大器u3a的1脚与三极管q1的发射极之间串联有电阻r13和保护指示灯l2。
24.所述上电启动延时结束指示灯包括运算放大器u1b和结束指示灯l1, 运算放大器u1b的5脚连接运算放大器u2a的1脚，运算放大器u1b的6脚连接运算放大器u2a的2脚以及电阻r5的一端，运算放大器u1b的7脚通过电阻r7连接结束指示灯l1，电阻r5的另一端连接电源。
25.所述电阻保护电路包括可变电阻rv1、电阻r6以及电阻r3；电阻r3的一端接电源，电阻r3另一端接电阻r6的一端以及运算放大器u3b的6脚，电阻r6的另一端通过可变电阻rv1接地，可变电阻rv1的可调端连接运算放大器u2b的5脚。
26.本电路工作电压为5v，供电电压为12v时，由7805稳压芯片转换为5v，供给电路工作，当供电电压为24v是需要经过r4水泥电阻降压后，进入7805稳压芯片，转换为5v。d1/d2/d3/d4为防逆流保护二极管。c1/c2/c3为降噪滤波电容，降低5v电源文波。
27.工作过程：
28.1、预加热充电阶段
29.（1）电路通电后，7805稳压芯片产生5v工作电源，电容c4开始充电阶段t1；
30.（2）充电阶段c4可认为是导通，所以运算放大器u1a的3脚为低电压，1脚为低电压，所以二极管d6为正向通电流，电阻r8低电压，
31.（3）运算放大器u2a的3脚低电压，1脚低电压，运算放大器u1b的 5脚低电压，7脚低电压，结束指示灯l1不亮；
32.（4）由于运算放大器u2a的1脚低电压二极管d9正向导通，因此运算放大器u3b的7脚的电压不会流入电阻r10，导致运算放大器u3a的3脚低电压，保护指示灯l2不亮，q1三极管不导通，继电器不动作。
33.2、烟雾探头加热阶段
34.（1）烟雾探头特性：在给探头通5v后，xh端电压值上升至最大值，然后再降低至一个较低的稳定值；
35.（2）烟雾电压信号经过电阻r9后的电压值vx分别给到运算放大器u3b的5脚和运算放大器u2b的6脚；
36.（3）通过电阻r6和rv1调节运算放大器u3b的6脚比较电压v1和运算放大器u2b的5脚的比较电压v2，烟雾电压信号电压值vx>v2时，运算放大器u2b的7脚低电压，二极管d8正向导通，流向电阻r8的电流会转入二极管d8，从而导致电阻r8端低电压运算放大器u2a的3脚低电压，1脚输出低电压，运算放大器u1b的5脚低电压，7脚低电压，结束指示灯l1不亮。
37.（4）由于运算放大器u2a的1脚低电压二极管d9正向导通，因此运算放大器u3b的7脚的电压不会流入电阻r10，导致运算放大器u3a的3脚低电压，保护指示灯l2不亮，q1三极管不导通，继电器不动作。
38.3、准备阶段结束
39.（1）在完成1阶段后，c4电容冲满点后，开始放电，运算放大器u1a的3脚变为高电压，1脚高电压，二极管d6电流为反向不导通，
40.（2）在完成2阶段后，烟雾电压降低至vx<v2，运算放大器u2b的5脚为高电压，7脚高电压，二极管d8电流为反向不导通，
41.（3）因此电阻r2的电流不会转入二极管d6、d8，而是继续流入电阻r8，使运算放大器u2a的3脚为高电压，输出1脚高电压，结束指示灯l1亮。
42.（4）探头检测到烟雾时，电压vx增大，对于运算放大器u2b的7脚输出变为低电压，由于运算放大器u2a和二极管d7组成了一个电压跟随器，因此电阻r2流出的电流是否流入电阻r8以经不影响运算放大器u2a的1脚电压高值，所以，结束指示灯l1保持亮的状态，即通过运算放大器u2b的电路实现屏蔽烟雾首次上电加热高值功能。
43.4、正常阶段
44.烟雾探头检测到烟雾时，电压vx增大，运算放大器u3b的5脚vx大于6脚电压时，输出7脚高电压，因为此时二极管d9两端都是高电压，7脚输出继续流入电阻r10，所以运算放大器u3a的3脚高电压，1脚输出高电压，保护指示灯l2亮，三极管q1导通，继电器动作，k1、k2端由常开变为常闭。