一種測量靈敏度可以數(shù)字化調(diào)整的天然氣濃度檢測模塊的制作方法
【專利摘要】本實用新型公開了一種測量靈敏度可以數(shù)字化調(diào)整的天然氣濃度檢測模塊，包括單片機(jī)、電子電位器、運算放大器和天然氣濃度檢測傳感器，天然氣濃度檢測傳感器為MQ?4氣體傳感器；天然氣濃度檢測傳感器具有模擬信號輸出端；運算放大器的負(fù)輸入端與天然氣濃度檢測傳感器的模擬信號輸出端相連接；電子電位器的高電位端與電源VCC相連接，電子電位器的低電位端接地，電子電位器的滑動端與所述運算放大器的正輸入端相連接，電子電位器的受控端與單片機(jī)的輸出口相連，運算放大器的正輸入端還與單片機(jī)的輸入口相連接。本實用新型具有靈敏度調(diào)整可以實現(xiàn)數(shù)字化，調(diào)整精準(zhǔn)性強(qiáng)、可靠性高的優(yōu)點。
【專利說明】
-種測量靈敏度可從數(shù)字化調(diào)整的天然氣濃度檢測模塊
技術(shù)領(lǐng)域
[0001] 本實用新型設(shè)及一種天然氣濃度檢測模塊，具體是一種基于單片機(jī)和電子電位器 進(jìn)行測量靈敏度調(diào)整的天然氣濃度檢測模塊，屬于檢測與控制技術(shù)領(lǐng)域。
【背景技術(shù)】
[0002] 天然氣作為一種清潔能源已經(jīng)得到廣泛使用，但是天然氣在使用過程中也存在一 些安全隱患，特別是天然氣泄漏導(dǎo)致的爆炸與火災(zāi)在各種安全事故中顯得尤為突出。因此 天然氣濃度的檢測在家用和工業(yè)領(lǐng)域都有廣泛的需求。
[0003] 而利用電子信息技術(shù)進(jìn)行天然氣濃度的智能檢測過程中，檢測靈敏度的調(diào)整又格 外重要。
[0004] 目前廣泛采用的天然氣檢測傳感器有很多，其中MQ-4氣體傳感器是常見的一種， MQ-4氣體傳感器具有對天然氣有較好的靈敏度、工作可靠性高、使用壽命長、響應(yīng)恢復(fù)快速 等特點，此外MQ-4氣體傳感器還具有雙路檢測濃度信號輸出特點(模擬量輸出和TTL電平輸 出），其中TTL電平輸出端的檢測靈敏度可W通過一只手動調(diào)整的電位器進(jìn)行調(diào)節(jié):順時針 調(diào)節(jié)靈敏度增高，逆時針調(diào)節(jié)靈敏度降低。
[0005] 基于W上狀況，現(xiàn)有技術(shù)中采用MQ-4氣體傳感器為檢測傳感器實現(xiàn)的天然氣濃度 測量模塊存在W下缺陷:手動調(diào)整電位器實現(xiàn)靈敏度調(diào)整導(dǎo)致靈敏度調(diào)整隨機(jī)性大、精準(zhǔn) 性差，無法實現(xiàn)數(shù)字化調(diào)整。 【實用新型內(nèi)容】
[0006] 針對現(xiàn)有技術(shù)存在的上述不足，本實用新型的目的是怎樣提供一種靈敏度調(diào)整可 W實現(xiàn)數(shù)字化，調(diào)整精準(zhǔn)性強(qiáng)、可靠性高的天然氣濃度檢測模塊。
[0007] 為了實現(xiàn)上述目的，本實用新型采用了 W下的技術(shù)方案。
[000引一種測量靈敏度可W數(shù)字化調(diào)整的天然氣濃度檢測模塊，其特征在于:包括單片 機(jī)、電子電位器、運算放大器和天然氣濃度檢測傳感器，所述天然氣濃度檢測傳感器為MQ-4 氣體傳感器；
[0009] 所述天然氣濃度檢測傳感器具有模擬信號輸出端；
[0010] 所述運算放大器的負(fù)輸入端與天然氣濃度檢測傳感器的模擬信號輸出端相連接；
[0011] 所述電子電位器的高電位端與電源VCC相連接，電子電位器的低電位端接地，電子 電位器的滑動端與所述運算放大器的正輸入端相連接，電子電位器的受控端與單片機(jī)的輸 出口相連，所述運算放大器的正輸入端還與單片機(jī)的輸入口相連接；
[0012] 所述運算放大器的輸出端與單片機(jī)的輸入口相連接。
[0013] 進(jìn)一步的，所述單片機(jī)內(nèi)部設(shè)置有模數(shù)轉(zhuǎn)換模塊，天然氣濃度檢測傳感器的模擬 信號輸出端與所述模數(shù)轉(zhuǎn)換模塊的模擬信號輸入端相連接。
[0014] 更進(jìn)一步的，所述單片機(jī)采用MSP430G2553忍片，所述電子電位器采用X9313忍片。
[0015] 相比現(xiàn)有技術(shù)，本實用新型具有如下優(yōu)點：
[0016] 本實用新型中電子電位器被設(shè)置為"調(diào)壓器"，單片機(jī)控制電子電位器的受控端使 得電子電位器的滑動端電位得到控制（電子電位器的滑動端VW電壓可在電源電壓5V與地電 壓0V之間變化，也即是運算放大器的正輸入端的電壓可W在5V與0V之間變化），而運算放大 器的負(fù)輸入端與天然氣濃度檢測傳感器的模擬信號輸出端相連接，因此天然氣濃度檢測傳 感器的輸出信號（天然氣濃度越高，該信號電壓越大)得W和一個變化的電壓進(jìn)行比較，當(dāng) 天然氣濃度檢測傳感器的輸出信號電壓小于電子電位器的滑動端電壓時，運算放大器輸出 端輸出高電平，否則輸出低電平，而單片機(jī)可W通過檢測運算放大器輸出端信號的高低電 平來判斷天然氣濃度是否超標(biāo)(檢測到輸出低電平則超標(biāo)），因此本實用新型的測量靈敏度 可W通過電子電位器來實現(xiàn)調(diào)節(jié)，電子電位器的滑動端電位低則測量靈敏度高，也即是較 小的天然氣濃度檢測傳感器模擬信號輸出端信號(對應(yīng)較低的天然氣濃度)也會導(dǎo)致運算 放大器輸出低電平，反之電位器的滑動端電位高則測量靈敏度低，并且因為電子電位器的 滑動端電位是通過控制其受控端信號實現(xiàn)數(shù)字化調(diào)整的，所W本實用新型的靈敏度調(diào)整也 就可W實現(xiàn)數(shù)字化，調(diào)整精準(zhǔn)性強(qiáng)、可靠性高。此外運算放大器的正輸入端還與單片機(jī)的輸 入口相連接，因此單片機(jī)可W通過內(nèi)部模數(shù)轉(zhuǎn)換模塊將運算放大器的正輸入端電壓轉(zhuǎn)換為 數(shù)字量，從而計算出電壓值，該電壓值可W在液晶顯示屏上顯示，運使得靈敏度調(diào)整得W實 現(xiàn)可視化和進(jìn)一步的精確化。
【附圖說明】
[0017] 圖1為本實用新型的電路結(jié)構(gòu)圖；
【具體實施方式】
[0018] 下面結(jié)合附圖和【具體實施方式】對本實用新型作進(jìn)一步詳細(xì)說明。
[0019] 如圖1所示，一種測量靈敏度可W數(shù)字化調(diào)整的天然氣濃度檢測模塊，包括單片 機(jī)、電子電位器、運算放大器和天然氣濃度檢測傳感器。
[0020] 天然氣濃度檢測傳感器采用MQ-4氣體傳感器。MQ-4氣體傳感器具有對天然氣有較 好的靈敏度、并且工作可靠性高、使用壽命長、響應(yīng)恢復(fù)快速。MQ-4氣體傳感器由5V直流電 壓供電，它具有一個模擬信號輸出端，該模擬信號輸出端輸出0-5V電壓，傳感器所處環(huán)境天 然氣濃度越高則該信號電壓越高。此外傳感器還具有TTL電平輸出端，該輸出端的檢測靈敏 度可W通過一只手動調(diào)整的電位器進(jìn)行調(diào)節(jié):順時針調(diào)節(jié)靈敏度增高，逆時針調(diào)節(jié)靈敏度 降低，本實用新型中未使用該TTL電平輸出端，此處不再寶述。
[0021] 電子電位器采用X9313忍片，該電子電位器具有如下引腳："增加輸入引腳方足"， 巧降輸入引腳麗"，"高電位端VH"，"低電位端VL"，"地端VSS"，"滑動端VW"和％選輸入端 巧"，其中"增加輸入引腳而聽降輸入引腳麗"和％選輸入端巧'為電子電位器的受 巧端。
[0022] 單片機(jī)采用普通單片機(jī)即可(例如MSP430G2553忍片）。
[0023] 具體電路連接關(guān)系是：
[0024] 運算放大器的負(fù)輸入端與天然氣濃度檢測傳感器的模擬信號輸出端相連接；電子 電位器的高電位端與電源VCC相連接，電子電位器的低電位端接地，電子電位器的滑動端與 運算放大器的正輸入端相連接，電子電位器的受控端與單片機(jī)的輸出口相連，運算放大器 的正輸入端還與單片機(jī)的輸入口相連接；
[0025] 運算放大器的輸出端與單片機(jī)的輸入口相連接。
[0026] 進(jìn)一步的，為了直接對傳感器輸出的模擬信號進(jìn)行檢測W提供另外一種天然氣濃 度測量途徑，單片機(jī)內(nèi)部設(shè)置有模數(shù)轉(zhuǎn)換模塊，天然氣濃度檢測傳感器的模擬信號輸出端 與模數(shù)轉(zhuǎn)換模塊的模擬信號輸入端相連接。
[0027] 本實用新型工作原理如下：
[0028] W上電子電位器的連接構(gòu)成了一個調(diào)壓電路，調(diào)壓電路的輸出端為電子電位器的 滑動端VW，由于電子電位器的高電位端與電源VCC相連接，電子電位器的低電位端接地，因 此電子電位器的滑動端VW電壓可在電源電壓(5V)與地電壓(0V)之間變化，調(diào)節(jié)精度由所選 電子電位器的抽頭數(shù)決定，本實用新型【具體實施方式】所舉例的X9313忍片調(diào)節(jié)精度為0.6V (也可W選擇其他調(diào)節(jié)精度電壓更小的電子電位器忍片，電子電位器型號很多，運里不一一 舉例）。
[0029] 具體工作時，增加輸入引腳方它由下降沿觸發(fā)，該引腳上出現(xiàn)的下降沿將使得滑 動端VW朝內(nèi)部計數(shù)器增加或減小的方向移動，升降輸入引腳石巧上的邏輯電平控制著電子 電位器滑動端VW移動的方向；增加輸入引腳瓦石和升降輸入引腳?及的信號均由單片機(jī)提 供，從而實現(xiàn)電子電位器的滑動端VW電壓在5V與0V之間連續(xù)調(diào)節(jié)。
[0030] 基于W上電子電位器的工作原理，天然氣濃度檢測傳感器的輸出信號（天然氣濃 度越高，該信號電壓越大）得W和一個能夠數(shù)字化變化的電壓（電子電位器的滑動端VW電 壓)進(jìn)行比較，當(dāng)天然氣濃度檢測傳感器的輸出信號電壓小于電子電位器的滑動端電壓時， 運算放大器輸出端輸出高電平，否則輸出低電平，而單片機(jī)可W通過檢測運算放大器輸出 端信號的高低電平來判斷天然氣濃度是否超標(biāo)(檢測到輸出低電平則超標(biāo)），因此本實用新 型的測量靈敏度可W通過電子電位器來實現(xiàn)調(diào)節(jié)，電子電位器的滑動端電位低則測量靈敏 度高，也即是較小的天然氣濃度檢測傳感器模擬信號輸出端信號(對應(yīng)較低的天然氣濃度） 也會導(dǎo)致運算放大器輸出低電平，反之電位器的滑動端電位高則測量靈敏度低，并且因為 電子電位器的滑動端電位是通過控制其受控端信號實現(xiàn)數(shù)字化調(diào)整的，所W本實用新型的 靈敏度調(diào)整也就可W實現(xiàn)數(shù)字化，調(diào)整精準(zhǔn)性強(qiáng)、可靠性高。
[0031] 需要說明的是在上述調(diào)整過程中，運算放大器構(gòu)成一個電壓比較模塊，電子電位 器的滑動端電壓為電壓比較模塊的參考電位。
[0032] 此外運算放大器的正輸入端還與單片機(jī)的輸入口相連接，因此單片機(jī)可W通過內(nèi) 部模數(shù)轉(zhuǎn)換模塊將運算放大器的正輸入端電壓轉(zhuǎn)換為數(shù)字量，從而計算出電壓值，該電壓 值可W在液晶顯示屏上顯示，運使得靈敏度調(diào)整得W實現(xiàn)可視化和進(jìn)一步的精確化。
[0033] 單片機(jī)還可W通過與之連接的上位機(jī)來發(fā)送控制參數(shù)實現(xiàn)調(diào)壓電路輸出電壓調(diào) 整，或者如圖1所示通過兩個與單片機(jī)輸入口相連接的按鍵來實調(diào)壓電路輸出電壓調(diào)整(單 片機(jī)接收到按鍵產(chǎn)生的電平后通過向電子電位器的受控端發(fā)送控制信號控制電子電位器 的滑動端VW電壓，當(dāng)然按鍵按下的次數(shù)與電位器的滑動端VW電壓被調(diào)整的值之間存在一個 對應(yīng)關(guān)系）。
[0034] 最后說明的是，W上實施例僅用W說明本實用新型的技術(shù)方案而非限制，盡管參 照較佳實施例對本實用新型進(jìn)行了詳細(xì)說明，本領(lǐng)域的普通技術(shù)人員應(yīng)當(dāng)理解，可W對本 實用新型的技術(shù)方案進(jìn)行修改或者等同替換，而不脫離本實用新型技術(shù)方案的宗旨和范 圍，其均應(yīng)涵蓋在本實用新型的權(quán)利要求范圍當(dāng)中。
【主權(quán)項】
1. 一種測量靈敏度可以數(shù)字化調(diào)整的天然氣濃度檢測模塊，其特征在于:包括單片機(jī)、 電子電位器、運算放大器和天然氣濃度檢測傳感器，所述天然氣濃度檢測傳感器為MQ-4氣 體傳感器； 所述天然氣濃度檢測傳感器具有模擬信號輸出端； 所述運算放大器的負(fù)輸入端與天然氣濃度檢測傳感器的模擬信號輸出端相連接； 所述電子電位器的高電位端與電源VCC相連接，電子電位器的低電位端接地，電子電位 器的滑動端與所述運算放大器的正輸入端相連接，電子電位器的受控端與單片機(jī)的輸出口 相連，所述運算放大器的正輸入端還與單片機(jī)的輸入口相連接； 所述運算放大器的輸出端與單片機(jī)的輸入口相連接。2. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種測量靈敏度可以數(shù)字化調(diào)整的天然氣濃度檢測模塊，其 特征在于，所述單片機(jī)內(nèi)部設(shè)置有模數(shù)轉(zhuǎn)換模塊，天然氣濃度檢測傳感器的模擬信號輸出 端與所述模數(shù)轉(zhuǎn)換模塊的模擬信號輸入端相連接。3. 根據(jù)權(quán)利要求1或者2所述的一種測量靈敏度可以數(shù)字化調(diào)整的天然氣濃度檢測模 塊，其特征在于，所述單片機(jī)采用MSP430G2553芯片，所述電子電位器采用X9313芯片。
【文檔編號】G01N27/00GK205484166SQ201620320323
【公開日】2016年8月17日
【申請日】2016年4月8日
【發(fā)明人】趙娟
【申請人】重慶凱源石油天然氣有限責(zé)任公司