基于HFC5221A的瓦斯超限监测器设计方案
QooIC.com 新闻出处：电子市场 | 发布时间：2010/12/27 15:31:14
0. 引言
利用HFC5221A型语音集成电路构成的瓦斯超限监测器典型电路如图1所示，该电路能在矿井内工作面瓦斯含量超限时，自动发出“瓦斯超限，危险！快撤退！”的提醒语音，提醒工人及时撤离现场，可有效避免恶性事件的发生。
图1利用HFC5221A构成的瓦斯超限监测器
1．电路结构及主要元器件选择
由图1可知，该瓦斯超限监测器由电源电路、瓦斯气体检测电路、延时触发开关电路和语音提醒电路组成。其中，电源电路由电池GB、电源开关S和滤波电容C3组成。实际应用时，GB和S选用矿灯内原有的蓄电池和灯开关。
瓦斯气体检测电路由气敏传感器件H、电阻器RI和电位器RP组成。实际应用时，H选用QM－N5型气敏传感器；RP选用自锁式有机实心电位器。
延时触发开关电路由二极管VD、晶体管VT1、电阻器R2和电容器Cl组成。实际应用时，VD选用IN4148型硅开关二极管；VT1选用59015或3DG2 I型硅PNP晶体管，要求￠≥150。
语音提醒电路由语音集成电路IC及振荡元件R4、CZ、晶体管VT2和扬声器BI－组成。实际应用时，IC选用HFC5221A型语音集成电路；VT2选用58050硅NPN型中功率晶体管，要求￠≥150；BI＿选用∮27mm超薄微型扬声器。
2．工作原理
电路通电后，当矿井下无瓦斯或瓦斯浓度很低时，QM－N5的a、b电极之间的电导率很低，内阻较大，电位器RP中心抽头的输出电压大于2．7V，二极管YD和晶体管VT1均处于截止状态，语音提醒电路不工作。
当瓦斯气体含量超过限定的安全标准时，QM－N5的a、b电极间的电导率增大，内阻减小，使RP中心抽头的输出电压低于2．7V，二极管VD导通，使晶体管VT1也正偏导通，VT1集电极输出的高电平使语音集成电路IC受触发而工作，其输出端重复输出语音电信号，该电信号经晶体管VT2功率放大后驱动扬声器BI－发出“瓦斯超限，危险！快撤退！”的提醒语音。
电路中电阻器R2与电容器C1作为延迟元件，能够有效地消除气敏传感器固有的初始特性对电路造成的误触发。
3．安装与调试
本例介绍的瓦斯超限监测器电路简洁，通过简单调试即可通电正常工作。安装时，常将焊接好的55mm×30mm印刷电路板置于带矿灯的安全帽上，其中气敏传感器QM－N5固定在安全帽的边沿，其余部分装在安全帽外壳与软内衬的夹层中，并在安全帽的合适位置打好电位器RP的固定孔及扬声器的传声孔即可。调试工作可用与标准检测设各对比的方法进行。通电工作时，改变电位器RP的阻值，可以调节监测器的灵敏度。
利用HFC5221A型语音集成电路构成的瓦斯超限监测器典型电路如图1所示，该电路能在矿井内工作面瓦斯含量超限时，自动发出“瓦斯超限，危险！快撤退！”的提醒语音，提醒工人及时撤离现场，可有效避免恶性事件的发生。
图1利用HFC5221A构成的瓦斯超限监测器
1．电路结构及主要元器件选择
由图1可知，该瓦斯超限监测器由电源电路、瓦斯气体检测电路、延时触发开关电路和语音提醒电路组成。其中，电源电路由电池GB、电源开关S和滤波电容C3组成。实际应用时，GB和S选用矿灯内原有的蓄电池和灯开关。
瓦斯气体检测电路由气敏传感器件H、电阻器RI和电位器RP组成。实际应用时，H选用QM－N5型气敏传感器；RP选用自锁式有机实心电位器。
延时触发开关电路由二极管VD、晶体管VT1、电阻器R2和电容器Cl组成。实际应用时，VD选用IN4148型硅开关二极管；VT1选用59015或3DG2 I型硅PNP晶体管，要求￠≥150。
语音提醒电路由语音集成电路IC及振荡元件R4、CZ、晶体管VT2和扬声器BI－组成。实际应用时，IC选用HFC5221A型语音集成电路；VT2选用58050硅NPN型中功率晶体管，要求￠≥150；BI＿选用∮27mm超薄微型扬声器。
2．工作原理
电路通电后，当矿井下无瓦斯或瓦斯浓度很低时，QM－N5的a、b电极之间的电导率很低，内阻较大，电位器RP中心抽头的输出电压大于2．7V，二极管YD和晶体管VT1均处于截止状态，语音提醒电路不工作。
当瓦斯气体含量超过限定的安全标准时，QM－N5的a、b电极间的电导率增大，内阻减小，使RP中心抽头的输出电压低于2．7V，二极管VD导通，使晶体管VT1也正偏导通，VT1集电极输出的高电平使语音集成电路IC受触发而工作，其输出端重复输出语音电信号，该电信号经晶体管VT2功率放大后驱动扬声器BI－发出“瓦斯超限，危险！快撤退！”的提醒语音。
电路中电阻器R2与电容器C1作为延迟元件，能够有效地消除气敏传感器固有的初始特性对电路造成的误触发。
3．安装与调试
本例介绍的瓦斯超限监测器电路简洁，通过简单调试即可通电正常工作。安装时，常将焊接好的55mm×30mm印刷电路板置于带矿灯的安全帽上，其中气敏传感器QM－N5固定在安全帽的边沿，其余部分装在安全帽外壳与软内衬的夹层中，并在安全帽的合适位置打好电位器RP的固定孔及扬声器的传声孔即可。调试工作可用与标准检测设各对比的方法进行。通电工作时，改变电位器RP的阻值，可以调节监测器的灵敏度。