一种测量灵敏度可以数字化调整的天然气浓度检测模块的制作方法
【专利摘要】本实用新型公开了一种测量灵敏度可以数字化调整的天然气浓度检测模块，包括单片机、电子电位器、运算放大器和天然气浓度检测传感器，天然气浓度检测传感器为MQ?4气体传感器；天然气浓度检测传感器具有模拟信号输出端；运算放大器的负输入端与天然气浓度检测传感器的模拟信号输出端相连接；电子电位器的高电位端与电源VCC相连接，电子电位器的低电位端接地，电子电位器的滑动端与所述运算放大器的正输入端相连接，电子电位器的受控端与单片机的输出口相连，运算放大器的正输入端还与单片机的输入口相连接。本实用新型具有灵敏度调整可以实现数字化，调整精准性强、可靠性高的优点。
【专利说明】
-种测量灵敏度可从数字化调整的天然气浓度检测模块
技术领域
[0001] 本实用新型设及一种天然气浓度检测模块，具体是一种基于单片机和电子电位器 进行测量灵敏度调整的天然气浓度检测模块，属于检测与控制技术领域。
【背景技术】
[0002] 天然气作为一种清洁能源已经得到广泛使用，但是天然气在使用过程中也存在一 些安全隐患，特别是天然气泄漏导致的爆炸与火灾在各种安全事故中显得尤为突出。因此 天然气浓度的检测在家用和工业领域都有广泛的需求。
[0003] 而利用电子信息技术进行天然气浓度的智能检测过程中，检测灵敏度的调整又格 外重要。
[0004] 目前广泛采用的天然气检测传感器有很多，其中MQ-4气体传感器是常见的一种， MQ-4气体传感器具有对天然气有较好的灵敏度、工作可靠性高、使用寿命长、响应恢复快速 等特点，此外MQ-4气体传感器还具有双路检测浓度信号输出特点(模拟量输出和TTL电平输 出），其中TTL电平输出端的检测灵敏度可W通过一只手动调整的电位器进行调节:顺时针 调节灵敏度增高，逆时针调节灵敏度降低。
[0005] 基于W上状况，现有技术中采用MQ-4气体传感器为检测传感器实现的天然气浓度 测量模块存在W下缺陷:手动调整电位器实现灵敏度调整导致灵敏度调整随机性大、精准 性差，无法实现数字化调整。 【实用新型内容】
[0006] 针对现有技术存在的上述不足，本实用新型的目的是怎样提供一种灵敏度调整可 W实现数字化，调整精准性强、可靠性高的天然气浓度检测模块。
[0007] 为了实现上述目的，本实用新型采用了 W下的技术方案。
[000引一种测量灵敏度可W数字化调整的天然气浓度检测模块，其特征在于:包括单片 机、电子电位器、运算放大器和天然气浓度检测传感器，所述天然气浓度检测传感器为MQ-4 气体传感器；
[0009] 所述天然气浓度检测传感器具有模拟信号输出端；
[0010] 所述运算放大器的负输入端与天然气浓度检测传感器的模拟信号输出端相连接；
[0011] 所述电子电位器的高电位端与电源VCC相连接，电子电位器的低电位端接地，电子 电位器的滑动端与所述运算放大器的正输入端相连接，电子电位器的受控端与单片机的输 出口相连，所述运算放大器的正输入端还与单片机的输入口相连接；
[0012] 所述运算放大器的输出端与单片机的输入口相连接。
[0013] 进一步的，所述单片机内部设置有模数转换模块，天然气浓度检测传感器的模拟 信号输出端与所述模数转换模块的模拟信号输入端相连接。
[0014] 更进一步的，所述单片机采用MSP430G2553忍片，所述电子电位器采用X9313忍片。
[0015] 相比现有技术，本实用新型具有如下优点：
[0016] 本实用新型中电子电位器被设置为"调压器"，单片机控制电子电位器的受控端使 得电子电位器的滑动端电位得到控制（电子电位器的滑动端VW电压可在电源电压5V与地电 压0V之间变化，也即是运算放大器的正输入端的电压可W在5V与0V之间变化），而运算放大 器的负输入端与天然气浓度检测传感器的模拟信号输出端相连接，因此天然气浓度检测传 感器的输出信号（天然气浓度越高，该信号电压越大)得W和一个变化的电压进行比较，当 天然气浓度检测传感器的输出信号电压小于电子电位器的滑动端电压时，运算放大器输出 端输出高电平，否则输出低电平，而单片机可W通过检测运算放大器输出端信号的高低电 平来判断天然气浓度是否超标(检测到输出低电平则超标），因此本实用新型的测量灵敏度 可W通过电子电位器来实现调节，电子电位器的滑动端电位低则测量灵敏度高，也即是较 小的天然气浓度检测传感器模拟信号输出端信号(对应较低的天然气浓度)也会导致运算 放大器输出低电平，反之电位器的滑动端电位高则测量灵敏度低，并且因为电子电位器的 滑动端电位是通过控制其受控端信号实现数字化调整的，所W本实用新型的灵敏度调整也 就可W实现数字化，调整精准性强、可靠性高。此外运算放大器的正输入端还与单片机的输 入口相连接，因此单片机可W通过内部模数转换模块将运算放大器的正输入端电压转换为 数字量，从而计算出电压值，该电压值可W在液晶显示屏上显示，运使得灵敏度调整得W实 现可视化和进一步的精确化。
【附图说明】
[0017] 图1为本实用新型的电路结构图；
【具体实施方式】
[0018] 下面结合附图和【具体实施方式】对本实用新型作进一步详细说明。
[0019] 如图1所示，一种测量灵敏度可W数字化调整的天然气浓度检测模块，包括单片 机、电子电位器、运算放大器和天然气浓度检测传感器。
[0020] 天然气浓度检测传感器采用MQ-4气体传感器。MQ-4气体传感器具有对天然气有较 好的灵敏度、并且工作可靠性高、使用寿命长、响应恢复快速。MQ-4气体传感器由5V直流电 压供电，它具有一个模拟信号输出端，该模拟信号输出端输出0-5V电压，传感器所处环境天 然气浓度越高则该信号电压越高。此外传感器还具有TTL电平输出端，该输出端的检测灵敏 度可W通过一只手动调整的电位器进行调节:顺时针调节灵敏度增高，逆时针调节灵敏度 降低，本实用新型中未使用该TTL电平输出端，此处不再寶述。
[0021] 电子电位器采用X9313忍片，该电子电位器具有如下引脚："增加输入引脚方足"， 巧降输入引脚丽"，"高电位端VH"，"低电位端VL"，"地端VSS"，"滑动端VW"和％选输入端 巧"，其中"增加输入引脚而听降输入引脚丽"和％选输入端巧'为电子电位器的受 巧端。
[0022] 单片机采用普通单片机即可(例如MSP430G2553忍片）。
[0023] 具体电路连接关系是：
[0024] 运算放大器的负输入端与天然气浓度检测传感器的模拟信号输出端相连接；电子 电位器的高电位端与电源VCC相连接，电子电位器的低电位端接地，电子电位器的滑动端与 运算放大器的正输入端相连接，电子电位器的受控端与单片机的输出口相连，运算放大器 的正输入端还与单片机的输入口相连接；
[0025] 运算放大器的输出端与单片机的输入口相连接。
[0026] 进一步的，为了直接对传感器输出的模拟信号进行检测W提供另外一种天然气浓 度测量途径，单片机内部设置有模数转换模块，天然气浓度检测传感器的模拟信号输出端 与模数转换模块的模拟信号输入端相连接。
[0027] 本实用新型工作原理如下：
[0028] W上电子电位器的连接构成了一个调压电路，调压电路的输出端为电子电位器的 滑动端VW，由于电子电位器的高电位端与电源VCC相连接，电子电位器的低电位端接地，因 此电子电位器的滑动端VW电压可在电源电压(5V)与地电压(0V)之间变化，调节精度由所选 电子电位器的抽头数决定，本实用新型【具体实施方式】所举例的X9313忍片调节精度为0.6V (也可W选择其他调节精度电压更小的电子电位器忍片，电子电位器型号很多，运里不一一 举例）。
[0029] 具体工作时，增加输入引脚方它由下降沿触发，该引脚上出现的下降沿将使得滑 动端VW朝内部计数器增加或减小的方向移动，升降输入引脚石巧上的逻辑电平控制着电子 电位器滑动端VW移动的方向；增加输入引脚瓦石和升降输入引脚?及的信号均由单片机提 供，从而实现电子电位器的滑动端VW电压在5V与0V之间连续调节。
[0030] 基于W上电子电位器的工作原理，天然气浓度检测传感器的输出信号（天然气浓 度越高，该信号电压越大）得W和一个能够数字化变化的电压（电子电位器的滑动端VW电 压)进行比较，当天然气浓度检测传感器的输出信号电压小于电子电位器的滑动端电压时， 运算放大器输出端输出高电平，否则输出低电平，而单片机可W通过检测运算放大器输出 端信号的高低电平来判断天然气浓度是否超标(检测到输出低电平则超标），因此本实用新 型的测量灵敏度可W通过电子电位器来实现调节，电子电位器的滑动端电位低则测量灵敏 度高，也即是较小的天然气浓度检测传感器模拟信号输出端信号(对应较低的天然气浓度） 也会导致运算放大器输出低电平，反之电位器的滑动端电位高则测量灵敏度低，并且因为 电子电位器的滑动端电位是通过控制其受控端信号实现数字化调整的，所W本实用新型的 灵敏度调整也就可W实现数字化，调整精准性强、可靠性高。
[0031] 需要说明的是在上述调整过程中，运算放大器构成一个电压比较模块，电子电位 器的滑动端电压为电压比较模块的参考电位。
[0032] 此外运算放大器的正输入端还与单片机的输入口相连接，因此单片机可W通过内 部模数转换模块将运算放大器的正输入端电压转换为数字量，从而计算出电压值，该电压 值可W在液晶显示屏上显示，运使得灵敏度调整得W实现可视化和进一步的精确化。
[0033] 单片机还可W通过与之连接的上位机来发送控制参数实现调压电路输出电压调 整，或者如图1所示通过两个与单片机输入口相连接的按键来实调压电路输出电压调整(单 片机接收到按键产生的电平后通过向电子电位器的受控端发送控制信号控制电子电位器 的滑动端VW电压，当然按键按下的次数与电位器的滑动端VW电压被调整的值之间存在一个 对应关系）。
[0034] 最后说明的是，W上实施例仅用W说明本实用新型的技术方案而非限制，尽管参 照较佳实施例对本实用新型进行了详细说明，本领域的普通技术人员应当理解，可W对本 实用新型的技术方案进行修改或者等同替换，而不脱离本实用新型技术方案的宗旨和范 围，其均应涵盖在本实用新型的权利要求范围当中。
【主权项】
1. 一种测量灵敏度可以数字化调整的天然气浓度检测模块，其特征在于:包括单片机、 电子电位器、运算放大器和天然气浓度检测传感器，所述天然气浓度检测传感器为MQ-4气 体传感器； 所述天然气浓度检测传感器具有模拟信号输出端； 所述运算放大器的负输入端与天然气浓度检测传感器的模拟信号输出端相连接； 所述电子电位器的高电位端与电源VCC相连接，电子电位器的低电位端接地，电子电位 器的滑动端与所述运算放大器的正输入端相连接，电子电位器的受控端与单片机的输出口 相连，所述运算放大器的正输入端还与单片机的输入口相连接； 所述运算放大器的输出端与单片机的输入口相连接。2. 根据权利要求1所述的一种测量灵敏度可以数字化调整的天然气浓度检测模块，其 特征在于，所述单片机内部设置有模数转换模块，天然气浓度检测传感器的模拟信号输出 端与所述模数转换模块的模拟信号输入端相连接。3. 根据权利要求1或者2所述的一种测量灵敏度可以数字化调整的天然气浓度检测模 块，其特征在于，所述单片机采用MSP430G2553芯片，所述电子电位器采用X9313芯片。
【文档编号】G01N27/00GK205484166SQ201620320323
【公开日】2016年8月17日
【申请日】2016年4月8日
【发明人】赵娟
【申请人】重庆凯源石油天然气有限责任公司