專利名稱：微型智能紅外氣體傳感器的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實(shí)用新型涉及一種紅外氣體傳感器，具體地說，涉及一種微型智能紅外氣體傳
感器。
背景技術(shù)：
現(xiàn)有的氣體傳感器大部分仍然是催化燃燒原理或電化學(xué)原理的微型氣體傳感器， 但是催化燃燒原理的微型傳感器壽命短，容易中毒；受外界化學(xué)因素影響，電化學(xué)原理微型 氣體傳感器存在壽命短、漏液、受化學(xué)物質(zhì)影響的缺點(diǎn)。 現(xiàn)有的紅外氣體傳感器與上述傳感器相比，具有壽命長、不受化學(xué)因素影響、精度 高等優(yōu)點(diǎn)，可在惡劣環(huán)境下使用；但是，現(xiàn)有的紅外氣體傳感器均為分析儀等大型設(shè)備，不 適合狹小空間的使用； 為此，人們一直在尋求一種適于實(shí)用的技術(shù)解決方案。
發(fā)明內(nèi)容本實(shí)用新型針對現(xiàn)有技術(shù)的不足，提供了一種構(gòu)思巧妙、結(jié)構(gòu)簡單、體積小巧、精 度高、易于制造、使用方便的微型智能紅外氣體傳感器。 本實(shí)用新型所采用的技術(shù)方案如下一種微型智能紅外氣體傳感器，包括紅外氣 體探測器和紅外光源，該紅外氣體傳感器還包括外殼，設(shè)置于外殼一開口端的冶金粉末網(wǎng)， 設(shè)置于外殼內(nèi)部的光學(xué)腔體、具有信號控制與采集電路的信號控制與采集電路板、具有電 源電路和主控電路的主電路板，設(shè)置于外殼另一開口端的外殼蓋，以及設(shè)置在外殼蓋上的 輸出管腳；其中，所述光學(xué)腔體內(nèi)設(shè)置有光學(xué)通道，所述光學(xué)腔體靠近所述冶金粉末網(wǎng)方向 的腔壁上設(shè)置有通氣孔，所述光學(xué)腔體的腔壁上設(shè)置有紅外氣體探測器安裝孔和紅外光源 安裝孔，所述紅外氣體探測器和所述紅外光源分別安裝在所述紅外氣體探測器安裝孔和所 述紅外光源安裝孔內(nèi)，所述紅外氣體探測器的探測端設(shè)置在所述光學(xué)通道內(nèi)的一端，所述 紅外光源的發(fā)光端設(shè)置在所述光學(xué)通道內(nèi)的另一端；所述電源電路分別連接所述信號控制 與采集電路和所述主控電路，所述信號控制與采集電路連接所述主控電路，所述紅外氣體 探測器和所述紅外光源的管腳分別連接所述信號控制與采集電路，所述輸出管腳一端連接 所述主控電路。 基于上述，所述光學(xué)腔體包括安裝在一起的光學(xué)腔體上蓋和光學(xué)腔體下蓋；所述 紅外氣體探測器安裝孔和所述紅外光源安裝孔分別設(shè)置在所述光學(xué)腔體上蓋上，所述通氣 孔設(shè)置在所述光學(xué)腔體下蓋上。 基于上述，所述主控電路包括MCU電路和連接MCU電路的數(shù)模轉(zhuǎn)換電路；所述信號 控制與采集電路包括三極管，兩路高性能運(yùn)算放大器電路和紅外氣體探測器溫度傳感器； 所述MCU電路連接所述三極管以發(fā)送控制方波，所述三極管連接所述紅外光源以控制紅外 光源開關(guān)；所述紅外氣體探測器連接兩路高性能運(yùn)算放大器電路，兩路所述高性能運(yùn)算放 大器電路連接所述MCU電路，所述紅外氣體探測器溫度傳感器連接所述MCU電路。[0009] 本實(shí)用新型相對現(xiàn)有技術(shù)具有實(shí)質(zhì)性特點(diǎn)和進(jìn)步，具體地說，該紅外氣體傳感器 能在直徑為20mm、高度為16. 6mm的微小空間內(nèi)實(shí)現(xiàn)紅外氣體探測的功能，并且還集成了數(shù) 字輸出，不需要用戶后續(xù)的電路處理，即可直接量取電壓值或讀取數(shù)字信號獲得氣體濃度， 而且，該傳感器的輸出方式同時(shí)兼顧數(shù)字接口和模擬接口，具有使用方便、兼容性好的優(yōu) 點(diǎn)；另外，所述傳感器的輸出管腳位置與現(xiàn)有的催化燃燒型傳感器相同，使用時(shí)可直接替換 現(xiàn)有的催化燃燒型傳感器，而無需做任何產(chǎn)品變動； 該紅外氣體傳感器適合更多應(yīng)用領(lǐng)域和用戶，其具有構(gòu)思巧妙、結(jié)構(gòu)簡單、體積小 巧、精度高、易于制造、使用方便、應(yīng)用范圍廣的優(yōu)點(diǎn)。

圖1是本實(shí)用新型的剖視結(jié)構(gòu)示意圖； 圖2是本實(shí)用新型的拆分結(jié)構(gòu)示意圖； 圖3是本實(shí)用新型所述主控電路和電源電路的電路原理示意圖； 圖4是本實(shí)用新型所述信號控制與采集電路的電路原理示意圖。
具體實(shí)施方式如圖1和圖2所示， 一種微型智能紅外氣體傳感器，該紅外氣體傳感器包括紅外氣 體探測器5，紅外光源6，外殼2，設(shè)置于外殼2 —開口端的冶金粉末網(wǎng)1，設(shè)置于外殼2內(nèi)部 的光學(xué)腔體、具有信號控制與采集電路的信號控制與采集電路板7、具有電源電路和主控電 路的主電路板8，設(shè)置于外殼2另一開口端的外殼蓋9，以及設(shè)置在外殼蓋9上的輸出管腳
10 ; 其中，所述光學(xué)腔體內(nèi)設(shè)置有光學(xué)通道，所述光學(xué)腔體靠近所述冶金粉末網(wǎng)1方 向的腔壁上設(shè)置有通氣孔，所述光學(xué)腔體的腔壁上設(shè)置有紅外氣體探測器安裝孔和紅外光 源安裝孔，所述紅外氣體探測器5和所述紅外光源6分別密封安裝在所述紅外氣體探測器 安裝孔和所述紅外光源安裝孔內(nèi)，所述紅外氣體探測器5的探測端設(shè)置在所述光學(xué)通道內(nèi) 的一端，所述紅外光源6的發(fā)光端設(shè)置在所述光學(xué)通道內(nèi)的另一端； 所述電源電路分別連接所述信號控制與采集電路和所述主控電路以提供穩(wěn)定電
壓，所述信號控制與采集電路連接所述主控電路，所述紅外氣體探測器和所述紅外光源的
管腳分別連接所述信號控制與采集電路，所述輸出管腳10 —端連接所述主控電路。 基于上述，為了安裝與生產(chǎn)制造方便，所述光學(xué)腔體包括密封安裝在一起的光學(xué)
腔體上蓋4和光學(xué)腔體下蓋3，安裝在一起的所述光學(xué)腔體上蓋4和所述光學(xué)腔體下蓋3的
內(nèi)腔壁構(gòu)成所述光學(xué)通道；所述紅外氣體探測器安裝孔和所述紅外光源安裝孔分別設(shè)置在
所述光學(xué)腔體上蓋4上，所述通氣孔設(shè)置在所述光學(xué)腔體下蓋3上。 如圖3所示，基于上述，所述主控電路包括MCU電路和連接MCU電路的數(shù)模轉(zhuǎn)換電 路；所述MCU電路包括MCU、基準(zhǔn)電壓芯片U9、電阻R9、電阻R10、電容C14、電容C19、電容 C21，其中，所述基準(zhǔn)電壓芯片U9為所述MCU提供基準(zhǔn)電壓；所述數(shù)模轉(zhuǎn)換電路包括數(shù)模轉(zhuǎn) 換芯片UIO、電阻Rl、電容C24、電容C41 ;所述數(shù)模轉(zhuǎn)換電路用于將MCU輸出的數(shù)字信號轉(zhuǎn) 換成模擬信號并提供給輸出管腳，使得本傳感器同時(shí)兼顧數(shù)字接口和模擬接口 ； 所述電源電路包括電源穩(wěn)壓芯片Ul、零歐電阻R2、電容Cl、電容C3、電容C5和電容C7 ;輸入電壓經(jīng)所述電源穩(wěn)壓芯片Ul處理后輸出穩(wěn)定電壓，以提供給所述信號控制與采 集電路和所述主控電路使用。 如圖4所示，所述信號控制與采集電路包括三極管Q1，兩路高性能運(yùn)算放大器電 路，紅外氣體探測器溫度傳感器U8，基準(zhǔn)電壓芯片U7 ;其中，所述基準(zhǔn)電壓芯片U7為高性能 運(yùn)算放大器電路提供基準(zhǔn)電壓； 所述MCU連接所述三極管Ql，所述三極管Ql連接所述紅外光源，其中，U3為紅外 光源；所述三極管Ql根據(jù)所述MCU產(chǎn)生的一定頻率和占空比的方波控制所述紅外光源開 關(guān)； 所述紅外氣體探測器連接兩路高性能運(yùn)算放大器電路，兩路所述高性能運(yùn)算放大 器電路連接所述MCU電路，其中，芯片U4為紅外氣體探測器，它輸出的兩路微弱電信號經(jīng)過 放大后接到MCU ;U5A和U5B為高性能運(yùn)算放大器，電阻R5、電阻R7、電阻R4、電阻R8為放大 電路的增益電阻，電容C11、電容C12是為了消除電路的自激振蕩而進(jìn)行的超前補(bǔ)償；所述 紅外氣體探測器根據(jù)所述紅外光源產(chǎn)生的光波采集光學(xué)通道內(nèi)被測氣體的濃度模擬信息， 所述濃度模擬信息經(jīng)兩路高性能運(yùn)算放大器電路放大后輸出給所述MCU ; 所述紅外氣體探測器溫度傳感器U8連接所述MCU，所述紅外氣體探測器溫度傳感 器U8將采集的紅外氣體探測器溫度模擬信息輸出給所述MCU ; 所述濃度模擬信息和溫度模擬信息經(jīng)所述MCU的內(nèi)設(shè)程序運(yùn)算處理后輸出智能 采集信息，所述智能采集信息連接所述輸出管腳。
權(quán)利要求一種微型智能紅外氣體傳感器，包括紅外氣體探測器和紅外光源，其特征在于該紅外氣體傳感器還包括外殼，設(shè)置于外殼一開口端的冶金粉末網(wǎng)，設(shè)置于外殼內(nèi)部的光學(xué)腔體、具有信號控制與采集電路的信號控制與采集電路板、具有電源電路和主控電路的主電路板，設(shè)置于外殼另一開口端的外殼蓋，以及設(shè)置在外殼蓋上的輸出管腳；其中，所述光學(xué)腔體內(nèi)設(shè)置有光學(xué)通道，所述光學(xué)腔體靠近所述冶金粉末網(wǎng)方向的腔壁上設(shè)置有通氣孔，所述光學(xué)腔體的腔壁上設(shè)置有紅外氣體探測器安裝孔和紅外光源安裝孔，所述紅外氣體探測器和所述紅外光源分別安裝在所述紅外氣體探測器安裝孔和所述紅外光源安裝孔內(nèi)，所述紅外氣體探測器的探測端設(shè)置在所述光學(xué)通道內(nèi)的一端，所述紅外光源的發(fā)光端設(shè)置在所述光學(xué)通道內(nèi)的另一端；所述電源電路分別連接所述信號控制與采集電路和所述主控電路，所述信號控制與采集電路連接所述主控電路，所述紅外氣體探測器和所述紅外光源的管腳分別連接所述信號控制與采集電路，所述輸出管腳一端連接所述主控電路。
2. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的微型智能紅外氣體傳感器，其特征在于所述光學(xué)腔體包括 安裝在一起的光學(xué)腔體上蓋和光學(xué)腔體下蓋；所述紅外氣體探測器安裝孔和所述紅外光源 安裝孔分別設(shè)置在所述光學(xué)腔體上蓋上，所述通氣孔設(shè)置在所述光學(xué)腔體下蓋上。
3. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的微型智能紅外氣體傳感器，其特征在于所述主控電路包括 MCU電路和連接MCU電路的數(shù)模轉(zhuǎn)換電路；所述信號控制與采集電路包括三極管，兩路高性 能運(yùn)算放大器電路和紅外氣體探測器溫度傳感器；所述MCU電路連接所述三極管以發(fā)送控 制方波，所述三極管連接所述紅外光源以控制紅外光源開關(guān)；所述紅外氣體探測器連接兩 路高性能運(yùn)算放大器電路，兩路所述高性能運(yùn)算放大器電路連接所述MCU電路，所述紅外 氣體探測器溫度傳感器連接所述MCU電路。
專利摘要本實(shí)用新型提供一種微型智能紅外氣體傳感器，它包括紅外氣體探測器、紅外光源、外殼、冶金粉末網(wǎng)、光學(xué)腔體、信號控制與采集電路板、主電路板、外殼蓋和輸出管腳；所述光學(xué)腔體內(nèi)設(shè)置有光學(xué)通道，光學(xué)腔體上設(shè)置有通氣孔，所述紅外氣體探測器的探測端設(shè)置在所述光學(xué)通道內(nèi)的一端，所述紅外光源的發(fā)光端設(shè)置在所述光學(xué)通道內(nèi)的另一端；所述電源電路分別連接信號控制與采集電路和主控電路，信號控制與采集電路連接主控電路，紅外氣體探測器和紅外光源的管腳分別連接信號控制與采集電路，所述輸出管腳一端連接主控電路。該紅外氣體傳感器具有構(gòu)思巧妙、結(jié)構(gòu)簡單、體積小巧、精度高、易于制造、使用方便、應(yīng)用范圍廣的優(yōu)點(diǎn)。
文檔編號G01N21/01GK201477034SQ20092022321
公開日2010年5月19日 申請日期2009年9月3日 優(yōu)先權(quán)日2009年9月3日
發(fā)明者劉野慧美, 姜朝陽, 張小水, 張永懷, 楊清永, 王豪, 祁澤剛, 秦偉山 申請人:鄭州煒盛電子科技有限公司