火災(zāi)報(bào)警，竟然靠的是氣敏電阻？

大家都知道，在交通規(guī)則中，酒駕是違法的，通常情況交警會(huì)讓呼一口氣，就可以檢測(cè)有沒有酒駕；如果發(fā)生火災(zāi)，會(huì)有報(bào)警器提醒；家中燃?xì)庑孤┮矔?huì)有報(bào)警器，其實(shí)這靠的都是它--氣敏電阻。

今天我就來詳細(xì)談一談氣敏電阻。

什么是氣敏電阻？

氣敏電阻器是利用金屬氧化物半導(dǎo)體表面吸收某種氣體分子時(shí)，會(huì)發(fā)生氧化反應(yīng)或還原反應(yīng)而使電阻值發(fā)生改變而制成的電阻器。

通常，氣敏電阻器是將某種金屬氧化物粉料添加少量鉑催化劑、激活劑及其他添加劑，按一定比例燒結(jié)而成的半導(dǎo)體器件。它可以把某種氣體的成分、濃度等參數(shù)轉(zhuǎn)換成電阻變化量，再轉(zhuǎn)換為電流、電壓信號(hào)。它常作為氣體感測(cè)元件制成各種氣體的檢測(cè)儀器或報(bào)警器產(chǎn)品，如酒精測(cè)試儀、煤氣報(bào)警器、火災(zāi)報(bào)警器等。

氣敏電阻器通常由4根引腳，其中2根是電極，2根為加熱絲引腳。常溫型氣敏電阻不用加熱絲，所以一般是2根管腳。

氣敏電阻實(shí)物圖

氣敏電阻電路圖

氣敏電阻電路圖

氣敏電阻分類

按原理分類：

電阻式：使用最多的一種，一般用氧化錫、氧化鋅等金屬氧化物材料制作；

非電阻式：為半導(dǎo)體器件。

按氣體分類：

N型：檢測(cè)甲烷、一氧化碳、天然氣、煤氣、液化石油氣、乙炔、氫氣等氣體時(shí)其電阻值減??；

P型：檢測(cè)可燃?xì)怏w阻值變大，而檢測(cè)氧氣、氯氣及二氧化碳其阻值減小。

按國產(chǎn)分類：

直熱式：加熱絲和測(cè)量電極一同燒結(jié)在金屬氧化物半導(dǎo)體管內(nèi)；

旁熱式：陶瓷管為基層，管內(nèi)加穿熱絲，管外側(cè)有兩個(gè)測(cè)量極，測(cè)量極之間為金屬氧化物氣敏材料。

氣敏電阻工作原理

氣敏電阻和其他敏感電阻都不同的是，氣敏電阻材料都是不固定的。例如：氧化錫、氧化鋅、三氧化二鐵、氧化鎂、氧化鎳、鈦酸鋇等等這些材料。檢測(cè)的方式都是固定，用特殊的氣體與被測(cè)氣體發(fā)物理或者化學(xué)上反應(yīng)，使得在電阻方面表現(xiàn)出它明顯的一個(gè)差異來，這種差異越明顯、靈敏度越高，我們通過電路的設(shè)計(jì)將電阻的信號(hào)轉(zhuǎn)化為電壓或者電流的信號(hào)傳遞給芯片作出一個(gè)處理，最后直觀的顯示出我們想要了解的數(shù)值，或者達(dá)到某個(gè)閾值就報(bào)警了。

氣敏電阻測(cè)量電路

氣敏電阻的特征

如下圖所示，為氣敏電阻的靈敏度溫度特性曲線圖，當(dāng)溫度升高時(shí)，氣敏電阻的靈敏度會(huì)上升，但達(dá)到某一個(gè)溫度，氣敏電阻的靈敏度就會(huì)下降，所以說氣敏電阻有一個(gè)最佳靈敏度。

氣敏電阻靈敏度-溫度特性曲線

如下圖所示，同一濃度下的不同氣體，氣敏電阻的阻值變化是不一樣，同一氣體不同濃度下的電阻值也是不一樣，這也是氣敏電阻與其他敏感電阻不同的地方。

氣敏電阻-氣體濃度特性曲線

氣敏電阻器的主要參數(shù)

1．加熱功率

它是加熱電壓與加熱電流的乘積。

2．允許工作電壓范圍內(nèi)

在保證基本電參數(shù)的情況下，氣敏電LTC3411AEMS阻器工作電壓允許的變化范圍。

3．工作電壓

它是指工作條件下，氣敏電阻器兩極間的電壓。

4．加熱電壓

它是指加熱器兩端的電壓。

5．加熱電流

它是指通過加熱器的電流。

6．靈敏度

它是指氣敏電阻器在最佳工作條件下，接觸氣體后其電阻值隨氣體濃度變化的特性。如果采用電壓測(cè)量法，其值等于接觸某種氣體前后負(fù)載電阻上的電壓降之比。

7．響應(yīng)時(shí)間

它是指氣敏電阻器在最佳工作條件下，接觸待測(cè)氣體后，負(fù)載電阻的電壓變化到規(guī)定值所需的時(shí)間。

8．恢復(fù)時(shí)間

它是指氣敏電阻器在最佳工作條件下，脫離被測(cè)氣體后，負(fù)載電阻上的電壓恢復(fù)到規(guī)定值所需要的時(shí)間。

氣敏電阻器的功能應(yīng)用

氣敏電阻的應(yīng)用十分廣泛，常作為氣體感測(cè)元件，制成各種氣體的檢測(cè)儀器或報(bào)警器產(chǎn)品：

1、測(cè)飲酒者呼氣中酒精量的氣敏電阻傳感器；

2、測(cè)量汽車空燃比的氧氣傳感器；

3、家庭和工廠用的煤氣泄漏傳感器；

4、用作預(yù)防建筑材料著火產(chǎn)生有毒氣體的傳感器；

5、下水道坑內(nèi)的沼氣警報(bào)器。

6、化工生產(chǎn)中氣體成分的檢測(cè)與控制

7、煤礦瓦斯?jié)舛鹊臋z測(cè)與報(bào)警；

8、環(huán)境污染情況的監(jiān)測(cè)；

9、燃燒情況的檢測(cè)與控制等。

酒駕檢測(cè)儀

便攜式氣體檢測(cè)儀

燃?xì)庑孤﹫?bào)警器

煤氣泄露檢測(cè)報(bào)警電路

如下圖所示，它是由氣敏傳感器、晶閘管和報(bào)警音響產(chǎn)生的芯片等器件構(gòu)成的。

煤氣泄漏檢測(cè)報(bào)警電路

煙霧檢測(cè)電路

煙霧檢測(cè)電路由氣敏電阻器R3和電阻器R1、R2組成。氣敏電阻器在未檢測(cè)到煙霧時(shí),其A、B兩端之間的電阻很大,這樣加到VT1基極的直流電壓很低,VT1處于截止?fàn)顟B(tài),電路處于待警狀態(tài)。

當(dāng)煙霧到一定的濃度時(shí),R3的A、B兩端間電阻下降,這時(shí)直流工作電壓+V通過R1與R3的A和B端內(nèi)阻、R4、RP1加到VTI基極,VT1基極直流電壓升高,VT1飽和導(dǎo)通,VT1發(fā)射極輸出的直流電壓通過R5、R6分壓后加到A1的⑤腳,使A的⑤腳為高電平,A1內(nèi)電路中的“電子開關(guān)”接通,即A1的①、②腳之間接通,這樣直流工作電壓+V經(jīng)閉合的S1、A1的①、②2腳,加到高響度報(bào)警器上,報(bào)警器發(fā)出高響度聲響,提示出現(xiàn)煙霧。

煙霧檢測(cè)報(bào)警器

火災(zāi)報(bào)警器電路

當(dāng)電源開關(guān)S1接通后，電路處于自動(dòng)檢測(cè)報(bào)警的工作狀態(tài)。

煙霧檢測(cè)電路由氣敏電阻器R3和電阻R1、R2組成。氣敏電阻器在未檢測(cè)到煙霧時(shí)，其A、B兩端之間的電阻很大，這樣加到VT1基極的直流電壓很低，VT1處于截止?fàn)顟B(tài)，電路處于待警狀態(tài)。

當(dāng)煙霧到一定的濃度時(shí)，氣敏電阻器R3的A、B兩端間電阻下降，這時(shí)直流工作電壓+V通過R1與R3的A和B端內(nèi)阻、R4、RP1加到VT1的基極，VT1基極直流電壓升高，VT1飽和導(dǎo)通，VT1發(fā)射極輸出的直流電壓通過R5和R6分壓后加到A1的5腳，使A1的5腳為高電平，A1內(nèi)電路中的電子開關(guān)接通，即A1的1腳和2腳之間接通，這樣直流工作電壓+V經(jīng)閉合的S1、A1的1腳和2腳，加到高響度報(bào)警器上，報(bào)警器發(fā)出高響度聲響，提示出現(xiàn)煙霧。

火災(zāi)報(bào)警電路

氣敏電阻識(shí)別

氣敏電阻器的表面標(biāo)注有相關(guān)的參數(shù)，可根據(jù)型號(hào)中各字母或數(shù)字的意義識(shí)讀氣敏電阻器的參數(shù)。

主符號(hào)MQ：氣敏電阻；

字母：例如：K、J、Y等，不同的字母表示不同的用途或者特征。

序號(hào)：數(shù)字或字母與數(shù)字混合，主要是區(qū)別電阻器的外形尺寸及性能參數(shù)。

氣敏電阻參數(shù)識(shí)別方法

氣敏電阻標(biāo)識(shí)識(shí)別圖

氣敏電阻如何測(cè)好壞？

不同類型氣敏電阻器可檢測(cè)的氣體類別不同。檢測(cè)時(shí)，應(yīng)根據(jù)氣敏電阻器的具體功能改變其周圍可測(cè)氣體的濃度，同時(shí)用萬用表檢測(cè)氣敏電阻器，根據(jù)數(shù)據(jù)變化的情況判斷好壞。

如下圖所示，氣敏電阻器正常工作需要一定的工作環(huán)境，判斷氣敏電阻器的好壞需要將其置于電路環(huán)境中，滿足其對(duì)氣體的檢測(cè)條件后再進(jìn)行檢測(cè)。

氣敏電阻檢測(cè)電路

在直流供電條件下，氣敏電阻器根據(jù)敏感氣體（這里以丁烷氣體為例）的濃度變化，阻值發(fā)生變化，可在電路的輸出端（R2端）檢測(cè)電壓的變化進(jìn)行判斷。檢測(cè)前，首先搭建電路的檢測(cè)環(huán)境。

將氣敏電阻接入電路中，將萬用表的黑表筆搭在接地端，紅表筆搭在電路輸出端，觀察萬用表的指針指示位置，識(shí)讀當(dāng)前的測(cè)量值。

萬用表檢測(cè)氣敏電阻

保持萬用筆的紅黑表筆不動(dòng)，按下打火機(jī)，使打火機(jī)氣體出口對(duì)準(zhǔn)氣敏電阻，觀察指針的指示位置，讀取當(dāng)前測(cè)量值。

萬用表檢測(cè)氣敏電阻

根據(jù)實(shí)測(cè)結(jié)果可對(duì)氣敏電阻器的好壞作出判斷：將氣敏電阻器放置在電路中，氣敏電阻器檢測(cè)到氣體濃度發(fā)生變化時(shí)所在電路中的電壓參數(shù)也應(yīng)發(fā)生變化，否則，多為氣敏電阻器損壞。