专利名称：微型智能红外气体传感器的制作方法
技术领域：
本实用新型涉及一种红外气体传感器，具体地说，涉及一种微型智能红外气体传
感器。
背景技术：
现有的气体传感器大部分仍然是催化燃烧原理或电化学原理的微型气体传感器， 但是催化燃烧原理的微型传感器寿命短，容易中毒；受外界化学因素影响，电化学原理微型 气体传感器存在寿命短、漏液、受化学物质影响的缺点。 现有的红外气体传感器与上述传感器相比，具有寿命长、不受化学因素影响、精度 高等优点，可在恶劣环境下使用；但是，现有的红外气体传感器均为分析仪等大型设备，不 适合狭小空间的使用； 为此，人们一直在寻求一种适于实用的技术解决方案。
发明内容本实用新型针对现有技术的不足，提供了一种构思巧妙、结构简单、体积小巧、精 度高、易于制造、使用方便的微型智能红外气体传感器。 本实用新型所采用的技术方案如下一种微型智能红外气体传感器，包括红外气 体探测器和红外光源，该红外气体传感器还包括外壳，设置于外壳一开口端的冶金粉末网， 设置于外壳内部的光学腔体、具有信号控制与采集电路的信号控制与采集电路板、具有电 源电路和主控电路的主电路板，设置于外壳另一开口端的外壳盖，以及设置在外壳盖上的 输出管脚；其中，所述光学腔体内设置有光学通道，所述光学腔体靠近所述冶金粉末网方向 的腔壁上设置有通气孔，所述光学腔体的腔壁上设置有红外气体探测器安装孔和红外光源 安装孔，所述红外气体探测器和所述红外光源分别安装在所述红外气体探测器安装孔和所 述红外光源安装孔内，所述红外气体探测器的探测端设置在所述光学通道内的一端，所述 红外光源的发光端设置在所述光学通道内的另一端；所述电源电路分别连接所述信号控制 与采集电路和所述主控电路，所述信号控制与采集电路连接所述主控电路，所述红外气体 探测器和所述红外光源的管脚分别连接所述信号控制与采集电路，所述输出管脚一端连接 所述主控电路。 基于上述，所述光学腔体包括安装在一起的光学腔体上盖和光学腔体下盖；所述 红外气体探测器安装孔和所述红外光源安装孔分别设置在所述光学腔体上盖上，所述通气 孔设置在所述光学腔体下盖上。 基于上述，所述主控电路包括MCU电路和连接MCU电路的数模转换电路；所述信号 控制与采集电路包括三极管，两路高性能运算放大器电路和红外气体探测器温度传感器； 所述MCU电路连接所述三极管以发送控制方波，所述三极管连接所述红外光源以控制红外 光源开关；所述红外气体探测器连接两路高性能运算放大器电路，两路所述高性能运算放 大器电路连接所述MCU电路，所述红外气体探测器温度传感器连接所述MCU电路。[0009] 本实用新型相对现有技术具有实质性特点和进步，具体地说，该红外气体传感器 能在直径为20mm、高度为16. 6mm的微小空间内实现红外气体探测的功能，并且还集成了数 字输出，不需要用户后续的电路处理，即可直接量取电压值或读取数字信号获得气体浓度， 而且，该传感器的输出方式同时兼顾数字接口和模拟接口，具有使用方便、兼容性好的优 点；另外，所述传感器的输出管脚位置与现有的催化燃烧型传感器相同，使用时可直接替换 现有的催化燃烧型传感器，而无需做任何产品变动； 该红外气体传感器适合更多应用领域和用户，其具有构思巧妙、结构简单、体积小 巧、精度高、易于制造、使用方便、应用范围广的优点。
图1是本实用新型的剖视结构示意图； 图2是本实用新型的拆分结构示意图； 图3是本实用新型所述主控电路和电源电路的电路原理示意图； 图4是本实用新型所述信号控制与采集电路的电路原理示意图。
具体实施方式如图1和图2所示， 一种微型智能红外气体传感器，该红外气体传感器包括红外气 体探测器5，红外光源6，外壳2，设置于外壳2 —开口端的冶金粉末网1，设置于外壳2内部 的光学腔体、具有信号控制与采集电路的信号控制与采集电路板7、具有电源电路和主控电 路的主电路板8，设置于外壳2另一开口端的外壳盖9，以及设置在外壳盖9上的输出管脚
10 ; 其中，所述光学腔体内设置有光学通道，所述光学腔体靠近所述冶金粉末网1方 向的腔壁上设置有通气孔，所述光学腔体的腔壁上设置有红外气体探测器安装孔和红外光 源安装孔，所述红外气体探测器5和所述红外光源6分别密封安装在所述红外气体探测器 安装孔和所述红外光源安装孔内，所述红外气体探测器5的探测端设置在所述光学通道内 的一端，所述红外光源6的发光端设置在所述光学通道内的另一端； 所述电源电路分别连接所述信号控制与采集电路和所述主控电路以提供稳定电
压，所述信号控制与采集电路连接所述主控电路，所述红外气体探测器和所述红外光源的
管脚分别连接所述信号控制与采集电路，所述输出管脚10 —端连接所述主控电路。 基于上述，为了安装与生产制造方便，所述光学腔体包括密封安装在一起的光学
腔体上盖4和光学腔体下盖3，安装在一起的所述光学腔体上盖4和所述光学腔体下盖3的
内腔壁构成所述光学通道；所述红外气体探测器安装孔和所述红外光源安装孔分别设置在
所述光学腔体上盖4上，所述通气孔设置在所述光学腔体下盖3上。 如图3所示，基于上述，所述主控电路包括MCU电路和连接MCU电路的数模转换电 路；所述MCU电路包括MCU、基准电压芯片U9、电阻R9、电阻R10、电容C14、电容C19、电容 C21，其中，所述基准电压芯片U9为所述MCU提供基准电压；所述数模转换电路包括数模转 换芯片UIO、电阻Rl、电容C24、电容C41 ;所述数模转换电路用于将MCU输出的数字信号转 换成模拟信号并提供给输出管脚，使得本传感器同时兼顾数字接口和模拟接口 ； 所述电源电路包括电源稳压芯片Ul、零欧电阻R2、电容Cl、电容C3、电容C5和电容C7 ;输入电压经所述电源稳压芯片Ul处理后输出稳定电压，以提供给所述信号控制与采 集电路和所述主控电路使用。 如图4所示，所述信号控制与采集电路包括三极管Q1，两路高性能运算放大器电 路，红外气体探测器温度传感器U8，基准电压芯片U7 ;其中，所述基准电压芯片U7为高性能 运算放大器电路提供基准电压； 所述MCU连接所述三极管Ql，所述三极管Ql连接所述红外光源，其中，U3为红外 光源；所述三极管Ql根据所述MCU产生的一定频率和占空比的方波控制所述红外光源开 关； 所述红外气体探测器连接两路高性能运算放大器电路，两路所述高性能运算放大 器电路连接所述MCU电路，其中，芯片U4为红外气体探测器，它输出的两路微弱电信号经过 放大后接到MCU ;U5A和U5B为高性能运算放大器，电阻R5、电阻R7、电阻R4、电阻R8为放大 电路的增益电阻，电容C11、电容C12是为了消除电路的自激振荡而进行的超前补偿；所述 红外气体探测器根据所述红外光源产生的光波采集光学通道内被测气体的浓度模拟信息， 所述浓度模拟信息经两路高性能运算放大器电路放大后输出给所述MCU ; 所述红外气体探测器温度传感器U8连接所述MCU，所述红外气体探测器温度传感 器U8将采集的红外气体探测器温度模拟信息输出给所述MCU ; 所述浓度模拟信息和温度模拟信息经所述MCU的内设程序运算处理后输出智能 采集信息，所述智能采集信息连接所述输出管脚。
权利要求一种微型智能红外气体传感器，包括红外气体探测器和红外光源，其特征在于该红外气体传感器还包括外壳，设置于外壳一开口端的冶金粉末网，设置于外壳内部的光学腔体、具有信号控制与采集电路的信号控制与采集电路板、具有电源电路和主控电路的主电路板，设置于外壳另一开口端的外壳盖，以及设置在外壳盖上的输出管脚；其中，所述光学腔体内设置有光学通道，所述光学腔体靠近所述冶金粉末网方向的腔壁上设置有通气孔，所述光学腔体的腔壁上设置有红外气体探测器安装孔和红外光源安装孔，所述红外气体探测器和所述红外光源分别安装在所述红外气体探测器安装孔和所述红外光源安装孔内，所述红外气体探测器的探测端设置在所述光学通道内的一端，所述红外光源的发光端设置在所述光学通道内的另一端；所述电源电路分别连接所述信号控制与采集电路和所述主控电路，所述信号控制与采集电路连接所述主控电路，所述红外气体探测器和所述红外光源的管脚分别连接所述信号控制与采集电路，所述输出管脚一端连接所述主控电路。
2. 根据权利要求1所述的微型智能红外气体传感器，其特征在于所述光学腔体包括 安装在一起的光学腔体上盖和光学腔体下盖；所述红外气体探测器安装孔和所述红外光源 安装孔分别设置在所述光学腔体上盖上，所述通气孔设置在所述光学腔体下盖上。
3. 根据权利要求1所述的微型智能红外气体传感器，其特征在于所述主控电路包括 MCU电路和连接MCU电路的数模转换电路；所述信号控制与采集电路包括三极管，两路高性 能运算放大器电路和红外气体探测器温度传感器；所述MCU电路连接所述三极管以发送控 制方波，所述三极管连接所述红外光源以控制红外光源开关；所述红外气体探测器连接两 路高性能运算放大器电路，两路所述高性能运算放大器电路连接所述MCU电路，所述红外 气体探测器温度传感器连接所述MCU电路。
专利摘要本实用新型提供一种微型智能红外气体传感器，它包括红外气体探测器、红外光源、外壳、冶金粉末网、光学腔体、信号控制与采集电路板、主电路板、外壳盖和输出管脚；所述光学腔体内设置有光学通道，光学腔体上设置有通气孔，所述红外气体探测器的探测端设置在所述光学通道内的一端，所述红外光源的发光端设置在所述光学通道内的另一端；所述电源电路分别连接信号控制与采集电路和主控电路，信号控制与采集电路连接主控电路，红外气体探测器和红外光源的管脚分别连接信号控制与采集电路，所述输出管脚一端连接主控电路。该红外气体传感器具有构思巧妙、结构简单、体积小巧、精度高、易于制造、使用方便、应用范围广的优点。
文档编号G01N21/01GK201477034SQ20092022321
公开日2010年5月19日 申请日期2009年9月3日 优先权日2009年9月3日
发明者刘野慧美, 姜朝阳, 张小水, 张永怀, 杨清永, 王豪, 祁泽刚, 秦伟山 申请人:郑州炜盛电子科技有限公司