智能一氧化碳报警器原理与设计
一氧化碳报警器的原理和检定以及日常维护
一氧化碳报警器的原理和检定以及日常维护【摘要】文章分析了一氧化碳报警器的工作原理，及各种报警器的优缺点，并对其检定方法进行了深入研究。
【关键词】一氧化碳报警器；检定方法；催化燃烧式；电化学式；红外线式；半导体式0.引言由于受生产环境、工作条件等原因的制约，一氧化碳排放极易工作环境里内积聚，危及生产工作，甚至导致工作人员的伤亡。
所以有必要对一氧化碳报警装置的工作原理和检定方法进行深入的探讨，保证它的数据准确可靠，报警及时。
1.一氧化碳报警器的工作原理根据所采用的感应器类型的不同，一氧化碳报警装置分为红外线式报警装置、半导体式报警装置、催化燃烧式报警装置、电化学一氧化碳报警装置等[1-2]。
红外线式一氧化碳报警器通过对各种气体的选择性吸热特性，将一束红外线光源在同一时间通过一个比较室（装有特殊气体）和一个测量室（待检测气体）。
通过测量室内特定的波长可以将两个不同的光波进行不同的光强度检测，最终通过电容器将不同的光强值转化为电子信号，从而探测到不同的气体的含量[3]。
半导体一氧化碳气体报警装置是采用一种半导体材料，半导体材料在吸附气体后其电阻性会发生明显的改变，因此将其作为报警器的敏感元件。
催化燃烧式一氧化碳报警器由一对催化燃烧式检测元件组成，一个对一氧化碳十分灵敏（在此单元上有多层催化剂），而对周围温度的改变不灵敏。
这对探测单元和另外一对高精密的电阻器组成了惠斯登电桥。
在催化剂的催化下，该感应器件在与一氧化碳接触时，会发生氧化燃烧（防火，不会点燃外部易燃气体），并在燃气中放出热能，使得白金丝线的温度上升（400-500摄氏度），从而改变其电阻阻值，从而引起电桥失衡，从而产生电子讯号[4]。
2一氧化碳报警器检定方法的研究依据国家计量检定规程(JJG915-2008)，一氧化碳报警装置的报警设置值、报警功能、示值误差、重复性、响应时间、漂移等各项指标必须符合（JJG915-2008）规定，检测环境必须保证在0-40摄氏度、相对湿度<85%，并保证通风良好，不会有任何可能影响仪器正常工作的电磁干扰。
一氧化碳检测报警系统设计
一氧化碳检测报警系统设计1. 简介随着现代化生活方式的普及，一氧化碳中毒事件频繁发生。
一氧化碳是一种无色、无味、无刺激性的气体，对人体具有高度的危害性。
为了保护人们的生命和财产安全，设计一个可靠的一氧化碳检测报警系统至关重要。
2. 系统原理一氧化碳检测报警系统主要由传感器、控制器和报警装置组成。
传感器负责检测环境中的一氧化碳浓度，将检测结果传送给控制器。
控制器根据预设的安全浓度阈值，判断是否需要触发报警装置。
3. 传感器选择在一氧化碳检测中，最常用的传感器是基于化学原理的电化学传感器。
这种传感器具有高灵敏度、稳定性和可靠性，适用于长期使用。
此外，还可以考虑使用红外传感器和半导体传感器等。
4. 控制器设计控制器是整个系统的核心，其功能包括接收传感器的测量数据、进行数据处理和判断、控制报警装置的触发以及记录异常事件。
在设计控制器时，需要考虑其响应时间、数据处理能力以及系统的可靠性和稳定性。
5. 报警装置设置报警装置的目的是在检测到一氧化碳超过安全浓度阈值时，及时提醒人们采取措施，避免一氧化碳中毒。
报警装置可以以声音、光信号或震动方式进行报警。
在选择报警装置时，需要考虑其音量、可见性以及适应性。
6. 系统集成与测试系统集成和测试是确保一氧化碳检测报警系统正常运行的重要步骤。
在集成过程中，需要确保各个组件之间的兼容性和正常通信。
测试阶段需要对系统的各项功能进行全面测试，包括传感器的准确度、控制器的响应时间以及报警装置的稳定性。
7. 系统优化与改进一氧化碳检测报警系统需要不断进行优化和改进，以提高其检测准确度和安全性。
可以通过对传感器的选择和改进、控制器算法的优化，并加入智能化的功能，实现系统的智能化监控和预警。
8. 结论设计一个准确可靠的一氧化碳检测报警系统对于保护人们的生命和财产安全至关重要。
通过合适的传感器选择、控制器设计和报警装置设置，可以构建一个高效、稳定的系统。
同时，不断优化和改进系统，提高其智能化水平，对于预防一氧化碳中毒事件具有重要意义。
智能一氧化碳报警器原理与设计
●M OT OROL A IC 技术应用专栏 智能一氧化碳报警器原理与设计广东省深圳大学电子工程系EDA 技术中心(518060) 朱明程 李昆华 李远辉摘 要:介绍一种新型家用的一氧化碳(CO )报警器的原理与设计。
其采用M OTOROLA 半导体的M GS 1100一氧化碳传感器作为CO 敏感元件,辅之温度补偿,由M OTOROLA 半导体的M CU 68HC 05P 9进行实时控制和特性修正。
文中对CO 传感器温度补偿方法、CO 浓度测量温度修正及环境湿度影响,进行了分析和讨论。
实际调试证明,本设计也适合采用其他公司的CO 传感器来进行。
关键词:一氧化碳报警器 温度补偿 湿度补偿 实时控制 特性修正图1 一氧化碳报警器电路原理图 本文叙述的CO 报警器采用M oto ro la 半导体公司的CO 传感器M GS1100作为敏感元件。
M G S1100是M oto r ola 应用全微电子工艺制成的半导体CO 传感器,具有对CO 气体响应的选择性好、灵敏度高、稳定性强等特点;报警器控制部分采用M O T O RO L A M C68HC705P 9单片机,通过它的A /D 口对温度传感器和M GS 1100进行环境温度及CO 浓度实时检测的数据采集,然后进行相关数据处理,其中包括传感器CO 灵敏特性非线性的处理、CO 浓度的温度特性的校正。
(由于在探测60PP M 以上的CO 浓度时,环境湿度的变化对CO 传感器特性的影响较小,故忽略对传感器M G S 1100的湿度修正)。
经过一定的算法处理修正后,最后通过判断作出相应的数据显示和报警输出。
作为一种家用CO 报警器,它主要是测量环境CO 的浓度,判断该浓度CO 对人体的危害性,从而作出相应的报警输出。
报警输出分别采用光报警和声报警。
其功能要求根据有关标准设定如表1所示。
表1 CO 报警功能设定CO 浓度X 报警方法X<60ppm 不报警,亮绿灯60ppm <X<100ppm 60分钟后报警,亮红灯,蜂鸣器响100ppm <X200ppm 30分钟后报警,亮红灯,蜂鸣器响200ppm <X<400ppm10分钟后报警,亮红灯,蜂鸣器响X >400ppm立即报警,亮红灯,蜂鸣器响1 电路及其原理一氧化碳报警器电路原理如图1所示,该电路由M OT OR OL A M CU 的M C 68HC 705P 9作为核心控制元件。
co报警器原理
co报警器原理
CO报警器是一种用于检测室内空气中一氧化碳（CO）浓度超过安全范围的装置。
它的工作原理基于CO气体的化学性质。
CO报警器通常采用电化学传感器，其内部包含两个电极，分别是工作电极和参比电极。
当CO气体进入报警器时，它会与工作电极上的电解液发生化学反应，产生电流。
这个电流的大小与CO浓度成正比。
报警器内部的电路会监测电流的变化，当电流超过设定的阈值时，报警器就会触发警报。
这时，用户将会收到视觉或声音上的警告，提醒其采取紧急措施。
为了保证CO报警器的准确性和可靠性，需要进行定期的校准和维护。
一般来说，报警器的使用寿命为5-7年，过期后需要更换。
需要注意的是，CO报警器只能检测CO气体浓度，无法检测其他有害气体。
因此，在室内使用时，还应配备其他类型的报警器，以提供全面的安全保护。
同时，要定期检查电池状态和报警器的工作状况，确保其正常运行。
基于STC51单片机的一氧化碳监测报警系统设计
基于STC51单片机的一氧化碳监测报警系统的设计摘要：文中设计提出了一种基于STC51单片机的一氧化碳监测报警系统。
冬季天气寒冷，洗澡的时候浴室内空气的湿度会比较大，再加上空气流通性差、气压低，很容易造成一氧化碳中毒，造成人员伤亡。
针对这种不安全因素，而设计了此一氧化碳实时监测系统，安装于浴室内。
该系统通过单片机控制MQ-7气体传感器，实现对浴室内一氧化碳浓度实时采集、处理，同时可根据环境手动设定报警值，并当所测一氧化碳浓度超过设定的报警上、下限时自动报警，提醒正在沐浴的人员及时采取相应措施，防止中毒事故发生，保证沐浴人员生命安全。
关键词：STC12C5A60S2；MQ-7一氧化碳气体传感器；一氧化碳浓度1、监控系统的组成及工作原理根据小型化、实时检测等要求，系统利用STC51单片机及其外围电路完成对MQ-7一氧化碳气体传感器（下文简称气体传感器）的控制和数据转换。
整个系统是流程是：首先通过气体传感器采集现场的数据；气体传感器输出的数据经过运算放大电路转换成单片机所需要的0～5V电压信号，单片机通过自身的8路AD转换器将采集到的一氧化碳数据进行转换。
利用LCD显示当前现场的一氧化碳浓度。
当测得的值超过预先设定的值时，由单片机控制进行声光报警。
系统框图如图1所示。
图1系统框图2、功能单元介绍2.1 MQ-7气体传感器模块系统所采用的是MQ-7气体传感器，其所使用的气敏材料是在清洁空气中电导率较低的二氧化锡(SnO 2)。
采用高低温循环检测方式低温（1.5V 加热）检测一氧化碳，传感器的电导率随空气中一氧化碳气体浓度增加而增大，高温（5.0V 加热）清洗低温时吸附的杂散气体。
使用简单的电路即可将电导率的变化，转换为与该气体浓度相对应的输出信号。
MQ-7气体传感器对一氧化碳的灵敏度高，这种传感器可检测多种含一氧化碳的气体，是一款适合多种应用的低成本传感器。
特点： 元件外形结构*针对一氧化碳有良好的灵敏度 *长寿命低成本 *简单的驱动电路即可应用：*家庭用气体泄漏报警器 *工业用一氧化碳气体报警器 *便携式气体检测器技术指标：传产品型号 MQ-7 产品类型 半导体气敏元件标准封装 塑封 检测气体 一氧化碳 检测浓度 10-1000ppmCO 标准电路条件回路电压V c ≤10V DC加热电压 V H 5.0V±0.2V ACorDC （高） 1.5V ±0.1V ACorDC （低） 加热时间 T L 60±1S （高）90±1S （低）负载电阻R L 可调标准测试条件下元件特性 加热电阻 R H 31Ω±3Ω（室温）加热功耗 P H ≤350mW敏感体表面电阻 R s 2K Ω-20K Ω(in100ppmCO) 灵敏度 S Rs(in air)/Rs(100ppmCO)≥5浓度斜率α≤0.6(R 300ppm /R 100ppm CO) 标准测试条件温度、湿度 20℃±2℃；65%±5%RH 标准测试电路 Vc:5.0V±0.1V ； V H （高）: 5.0V±0.1V ； V H（低）: 1.5V±0.1V 预热时间不少于48小时VcV H GND R LV RL基本测试回路：传感器的输出电压太小，无法满足单片机的要求。
一氧化碳报警器原理
一氧化碳报警器原理
一氧化碳报警器是一种用于检测室内一氧化碳浓度的设备，它可以在一氧化碳
浓度超过安全范围时发出警报，保护人们的生命安全。
其工作原理主要包括传感器检测、信号处理和报警三个部分。
首先，一氧化碳报警器的工作原理是基于传感器检测一氧化碳浓度。
传感器通
常采用电化学传感器或红外线传感器，电化学传感器通过一氧化碳与氧气发生化学反应产生电流信号来检测浓度，而红外线传感器则是通过一氧化碳分子吸收红外光的特性来检测浓度。
这些传感器能够准确快速地感知到室内一氧化碳的浓度变化。
其次，传感器检测到一氧化碳浓度后，会将信号传输给信号处理部分进行处理。
信号处理部分会对传感器采集到的信号进行放大、滤波和数字化处理，以确保信号的准确性和稳定性。
经过信号处理后，一氧化碳报警器能够得到准确的一氧化碳浓度数值。
最后，当一氧化碳浓度超过安全范围时，报警器会发出警报。
这是通过内置的
报警装置，如声光报警器或无线信号发送器来实现的。
声光报警器会发出响亮的声音和闪烁的灯光，提醒室内的人们立即采取行动，打开窗户通风或者撤离危险区域。
而无线信号发送器则可以将警报信号发送给其他设备，如智能手机或安全监控系统，以便及时采取措施。
总的来说，一氧化碳报警器的工作原理是基于传感器检测、信号处理和报警三
个部分。
通过这些部分的协同作用，一氧化碳报警器能够准确、快速地检测到室内一氧化碳浓度的变化，并及时发出警报，保护人们的生命安全。
在日常生活中，我们应该重视一氧化碳报警器的作用，定期检测和维护，确保其正常工作，以防范一氧化碳中毒的危险。
一氧化碳报警器工作原理
一氧化碳报警器工作原理一氧化碳报警器是一种用于监测室内空气中一氧化碳浓度的设备，它能够及时发出警报，保护人们免受一氧化碳中毒的危害。
那么，一氧化碳报警器是如何工作的呢？接下来，我们将详细介绍一氧化碳报警器的工作原理。
一氧化碳报警器的工作原理主要基于其中的传感器。
一氧化碳报警器内部通常装有化学传感器或电化学传感器，这些传感器能够检测室内空气中的一氧化碳浓度。
当一氧化碳浓度超过设定的安全阈值时，传感器就会发出信号，触发报警器发出声光信号，提醒人们及时采取措施。
传感器的工作原理是通过一氧化碳与传感器内部的化学物质或电极发生化学反应，产生电信号或其他信号。
这些信号经过处理后，就能够转化为人们能够感知的声音或光线信号，从而起到报警的作用。
除了传感器，一氧化碳报警器还包括了控制电路和报警装置。
控制电路主要负责传感器信号的处理和判断，当一氧化碳浓度超过安全范围时，控制电路就会触发报警装置。
报警装置通常包括声音报警器和闪光灯，声音报警器能够发出刺耳的警报声，吸引人们的注意，而闪光灯则能够在暗处起到提醒的作用。
总的来说，一氧化碳报警器的工作原理是通过传感器检测室内空气中的一氧化碳浓度，当浓度超过安全范围时，触发控制电路，最终通过声音和光线报警装置提醒人们及时采取措施。
这种工作原理使得一氧化碳报警器成为了室内空气质量监测的重要设备，能够有效保护人们的生命安全。
除了了解一氧化碳报警器的工作原理，我们在使用时还需要注意定期对报警器进行检测和维护，以确保其正常工作。
另外，在安装报警器时，也需要选择合适的位置，避免受到外界干扰，以保证其准确性和可靠性。
总之，一氧化碳报警器通过传感器检测一氧化碳浓度，并通过控制电路和报警装置发出警报，起到保护人们生命安全的作用。
希望大家能够认真对待一氧化碳报警器，提高对室内空气质量的重视，保障自己和家人的健康。
一氧化碳报警器 原理
一氧化碳报警器原理一氧化碳（CO）是一种无色、无味的气体，它是一种无特定气味的有毒气体。
由于其无法被人体察觉，一氧化碳中毒是一种潜在的危险，经常导致事故和死亡。
为了提前检测和警告一氧化碳泄漏，一氧化碳报警器被广泛使用。
本文将介绍一氧化碳报警器的原理和工作机制。
一氧化碳报警器通常由三个基本组件组成：传感器、电路板和报警器。
传感器是一氧化碳报警器的核心部件，其主要任务是检测周围环境中的一氧化碳浓度。
传感器使用化学方法或电化学方法来检测一氧化碳气体并转化为电信号。
常用的一氧化碳传感器有化学传感器和电化学传感器。
化学传感器通常由一种或多种灵敏的化学物质组成，这种化学物质与一氧化碳发生反应后会产生电信号变化。
电化学传感器则是利用一种含有特殊催化剂的电极材料，当一氧化碳与催化剂发生反应时，会引起电极的电流或电压变化。
当一氧化碳浓度超过设定的警戒值时，传感器会产生相应的电信号，将信号传输给电路板。
电路板是一氧化碳报警器的控制核心，它负责处理传感器的信号，并根据预设的算法和设定值来判断一氧化碳浓度是否超过安全阈值。
电路板通常会对传感器信号进行放大、滤波和分析，以提高测量精度和可靠性。
当一氧化碳浓度超过安全阈值时，电路板会触发警报系统，报警器会发出声音或光信号来警示用户。
此外，一些高级的一氧化碳报警器还可以具有额外的功能，如数据记录、通信接口、自动报警等。
例如，一氧化碳报警器可以连接到家庭安全系统，当一氧化碳浓度超过设定的安全阈值时，会触发传感器并将警报发送给家庭安全系统，同时向用户的手机发送警报信息。
总结起来，一氧化碳报警器的原理是通过传感器检测周围环境中的一氧化碳浓度，将检测到的信号传输给电路板，电路板负责处理信号并触发报警器发出警报。
这种报警器可以提前警示人们一氧化碳泄漏的风险，以防止潜在的事故和伤害发生。
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●M O TO ROLA I C 技术应用专栏
智能一氧化碳报警器原理与设计
广东省深圳大学电子工程系EDA 技术中心(518060) 朱明程 李昆华 李远辉
摘 要:介绍一种新型家用的一氧化碳(CO )报警器的原理与设计。
其采用M O TOROLA 半导体的M GS 1100一氧化碳传感器作为CO 敏感元件,辅之温度补偿,由M O TOROLA 半导体的M CU 68HC 05P 9进行实时控制和特性修正。
文中对CO 传感器温度补偿方法、CO 浓度测量温度修正及环境湿度影响,进行了分析和讨论。
实际调试证明,本设计也适合采用其他公司的CO 传感器来进行。
关键词:一氧化碳报警器 温度补偿 湿度补偿 实时控制 特性修正
图1 一氧化碳报警器电路原理图
本文叙述的CO 报警器采用M o to ro la 半导体公司的CO 传感器M GS 1100作为敏感元件。
M GS 1100是M o to ro la 应用全微电子工艺制成的半导体CO 传感器,具有对CO 气体响应的选择性好、灵敏度高、稳定性强等特点;报警器控制部分采用M O TOROLA
M C 68HC 705P 9单片机,通过它的A D 口对温度传感
器和M GS 1100进行环境温度及CO 浓度实时检测的数据采集,然后进行相关数据处理,其中包括传感器
CO 灵敏特性非线性的处理、CO 浓度的温度特性的校正。
(由于在探测60PP M 以上的CO 浓度时,环境湿度
的变化对CO 传感器特性的影响较小,故忽略对传感器M GS 1100的湿度修正)。
经过一定的算法处理修正后,最后通过判断作出相应的数据显示和报警输出。
作为一种家用CO 报警器,它主要是测量环境CO 的浓度,判断该浓度CO 对人体的危害性,从而作出相应的报警输出。
报警输出分别采用光报警和声报警。
其
功能要求根据有关标准设定如表1所示。
表1 CO 报警功能设定
CO 浓度X 报警方法X <60ppm 不报警,亮绿灯
60ppm <X <100ppm 60分钟后报警,亮红灯,蜂鸣器响100ppm <X 200ppm 30分钟后报警,亮红灯,蜂鸣器响200ppm <X <400ppm
10分钟后报警,亮红灯,蜂鸣器响X >400ppm
立即报警,亮红灯,蜂鸣器响
1 电路及其原理
一氧化碳报警器电路原理如图1所示,该电路由M O TOROLA M CU 的M C 68HC 705P 9作为核心控制元件。
传感器M GS 1100的工作需要周期为15s (5s 的电压为5V ,10s 的电压为1V )的方波驱动。
在M CU 的控制下,很容易利用DA C 0832来产生所需方波,但其成本高,故可利用图2所示电路来产生所需的方波信号,
86《电子技术应用》1998年第3期
调试结果证明,符合器件工作状态的要求。
该电路同样
适用于其他公司生产的CO 传感器,仅仅工作周期、驱动电流大小不同,需要加以调整即可。
图2 方波产生电路图
本系统所需的直流电源,通过7806、7805稳压后,提供+6V 和+5V 的工作电压。
其中+5V 电压主要提供单片机、温度传感器、CO 传感器等部分的电源。
而+6V 电压主要用来提供给报警电路和CO 传感器的加热元件部分的电源。
环境的CO 浓度检测和温度检测的数据采集,分别通过M C 68HC 705P 9的有关的A D 口来进行。
2 软件控制一氧化碳报警器的软件程序设计流程如图3所示。
图3
其主要功能是:通过控制PA 5的输出电平,使方波产生电路产生如图4的方波,去驱动传感器
M GS 1100的加热元件。
通常设定在1V 的915s 时刻对M GS 1100的CO 浓度传感器进行采样,同时对温度传感器采样,采集当时环境的温度值,实时进行传感器温度校正。
由于环境湿度的对CO 传感器影响相对较小,故忽略,不进行湿度校正。
对于温度的测量,由于使用单片机进行数据处理,对于传感器的非线性输图4 驱动方波波形图出,可使用查表法得出最终结果。
它具有程序简单、执行速度快等优点。
通常传感器M GS 1100不但受环境温度的影响,而且在一定温度下,它的灵敏度输出特性也是非线性的。
故对M GS 1100进行采集的数据要
进行两步处理。
11对于温度变化的特性处理(假设CO 的浓度为
60ppm )
在温度T 下,传感器的输出电阻R s 为:
R s (X ,T )=Α・R s (X ,25)即
R s (X ,25)=R s (X ,T ) Α
其中R s (X ,25)为在一定CO 浓度下(Xppm )和25℃室温的环境下的传感器的输出电阻;Α为温度系数,根据M O TOROLA 半导体提供的测定数据,如表2所示:
表2 CO 传感器的温度系数
温度
Α值
0℃～5℃2155℃～15℃11515℃～35℃135℃～50℃
0175
21CO 浓度的线性分段处理
9
6《电子技术应用》1998年第3期 四通工控 研华加值商62626144 62626145
传感器M GS1100的灵敏度输出曲线可分为: 60ppm以下、60ppm—100ppm、100—200ppm、200—400ppm、400ppm以上5段,经分析,每一段可作为直线处理近似。
只要预先记录60ppm、100ppm、200ppm、400ppm 在25℃下的传感器输出电阻值,由经过温度校正的电阻值R s(X,25℃),即可判断出实际CO浓度值X的所属范围。
根据表2的报警功能设定,由M CU作出相应的报警处理。
3 调试与结语
采用如图1所示电路实现的CO报警器,由于M O TOROLA M GS1100传感器具有的低功耗、稳定性好、灵敏度高的特点。
加之采用M C68HC705P9单片机,其A D变换电路置于片内,故产品的整体设计,体积小、功耗低、外围电路简单。
调试结果证明,其性能稳定,重复性好,抗干扰能力强,特别是系统采用的带参数实时校正方式,对降低电路CO检测误差,提高CO报警的准确率,克服传感器参数离散性的影响,具有决定的意义。
本系统虽然忽略湿度对测量的影响,但由于实际中,特别是在低CO浓度的测量中,M GS1100受湿度的影响还是不能忽略的。
由此一种带有湿度、温度同步修正,同时显示的新型智能CO报警器,正在积极的研制之中。
参考文献
1 Sem iconducto r T echnical DA TA fo r M GS11001997
2 Sem iconducto r T echnical DA TA fo r M C68HC05P91996 3 M68HC05原理与应用大全 刚寒冰主编、齐秋群副主编
07《电子技术应用》1998年第3期。