专利名称：气体检测恒温电路的制作方法
技术领域：
本实用新型涉及传感器检测电路，特别涉及对气体的检测电路。
背景技术：
现有的可燃气体检测催化燃烧气体检测方式，大都是恒定的电压来供电，这种电路结构简单，但是传感器的温度不能保持恒定，因此在外界环境变化时(特别是气温)传感器的表面温度也会随之变化，在有可燃气体进入时，传感器表面温度也会变化，在不同的的温度下，催化剂的催化效果也不相同，因此就会造成传感器灵敏度的变化，使得线性度变差，更为严重的是，在高浓度气体进入时，这种电路会使得传感器急剧发热，从而造成对传感器的损伤，甚至是不可逆转的损坏。
由于催化燃烧可燃气体传感器的铂丝既是传感器的加热丝，又是很好的温度传感元件，其不同的阻值对应着传感器不同的工作温度，只要使铂丝的阻值恒定在一个固定的值，也就达到了恒定温度的目的。如果铂丝的温度下降，也就是其阻值下降，这时提高电压，增加电热功率，阻止铂丝温度下降，就可以达到恒温的目的。采用恒温供电方式，使上述传感器的工作温度恒定在一个指定的温度上，即能克服以上缺点。
实用新型内容本实用新型所要解决的技术问题是，提供一种气体检测恒温电路，使传感器工作于稳定的温度。
本实用新型解决技术问题所采用的技术方案是，提供一种气体检测恒温电路，包括供电电路、运算反馈电路和被恒温元件，供电电路对被恒温元件供电，所述供电电路提供的电流受反馈电路控制，在供电电路和被恒温元件之间还有电流取样放大电路，所述电流取样放大电路输出到反馈电路，反馈电路的另一输入端还与被恒温元件连接。
所述反馈电路是运算放大电路，所述运算放大电路一端与连接点连接，一端与电流取样放大电路连接；所述连接点通过具有电阻特性的元件接地。所述电流取样放大电路包括一个差分放大器和电流取样电阻，所述电流取样电阻与被恒温元件串联，所采集的电流信号经差分放大器和运算放大电路反馈至供电电路。参比元件与被恒温元件和电流取样电阻串联，参比元件、被恒温元件和两个电阻组成电桥。电流取样放大电路经过电压电流比例调节电位器连接反馈电路。
本实用新型的有益效果是，保证催化燃烧式传感器在很宽的温度范围内正常工作，并能抵御高浓度气体的冲击。
以下结合附图和具体实施方式
对本实用新型作进一步的说明。
图1是本实用新型的原理图。
图2是本实用新型的实施例1示意图。
图3是本实用新型的实施例2示意图。
图4是本实用新型的实施例3示意图。
图5是本实用新型的实施例4示意图。
图6是本实用新型的实施例5示意图。
图7是本实用新型的实施例6示意图。
图8是本实用新型的实施例7示意图。
具体实施方式
如图1所示，气体检测恒温电路，包括供电电路1、运算反馈电路4和被恒温元件3，供电电路1对被恒温元件3供电，所述供电电路1提供的电流受反馈电路4控制，在供电电路和被恒温元件之间还有电流取样放大电路2，所述电流取样放大电路2输出到反馈电路4，反馈电路4的另一输入端还与被恒温元件3连接。所述反馈电路4是运算放大电路，所述运算放大电路同相输入端与连接点5连接，反相输入端通过电位器9与电流取样放大电路2连接；所述连接点5通过被恒温元件3接地，所述被恒温元件也就是气体敏感元件。很显然的，也可以敏感元件3置于连接点5与电流取样放大电路2之间，连接点5通过一个电阻接地，也能达到同样的效果。下文中的传感元件、敏感元件和被恒温元件所指为同类元件。更具体的实施例如下。
实施例1如图2所示，供电电路1对敏感元件3供电，所述供电电路1为一个三端稳压器，其IN端接电源，OUT端接电流取样电阻7，电流取样电阻7与被恒温元件3串联。电流取样电阻7与被恒温元件3之间的连接点5与运算放大器4的同相输入端连接。电流取样电阻7采集的信号经差分放大器6和电位器9与运算放大器4的反相输入端连接，运算放大器4的输出端接三端稳压器的ADJ端，同时通过电阻R3接地。
假设差分放大器6放大倍数是K，电压电流比例调节电位器9分压比例为A，当通过传感器元件的电流电阻一定时，电能产生的功率是一个定值，传感元件的阻值也是一个定值，如果外界温度上升，或者是有气体进入发生催化燃烧时，产生的热会使传感器的温度上升，由于铂丝的阻值是正温度系数，因此其阻值也有相应上升的趋势，这时流过传感器的电流I放大K倍分压A倍后的值KAI就有小于传感器电压值U的趋势，，因此反馈运放就会输出一个反馈信号给电源电路的反馈端(ADJ)，使传感器的电压降低，减小供电的功率，直到使传感元件上的电压U与KAI相同，也就是电压与电流比值(实际就是电阻值)不变，也就是使传感元件温度恒定。
实施例2如图3所示，供电电路1对敏感元件3供电，所述供电电路1为一个NPN三极管，其集电极接电源，发射极接电流取样电阻7，电流取样电阻7与被恒温元件3串联。电流取样电阻7与被恒温元件3之间的连接点5与运算放大器4的同相输入端连接。电流取样电阻7采集的信号经差分放大器6和电位器9与运算放大器4的反相输入端连接，运算放大器4的输出端接三极管的基极。
实施例3如图4所示，供电电路1对敏感元件3供电，所述供电电路1为一个三端稳压器，其IN端接电源，OUT端接被恒温元件3，被恒温元件3通过电流取样电阻7接地。三端稳压器的OUT端还与运算放大器4的同相输入端连接。电流取样电阻7采集的信号经差分放大器6和电位器9与运算放大器4的反相输入端连接，运算放大器4的输出端接三端稳压器的ADJ端，同时通过电阻R3接地。
实施例4如图5所示，本实施例与前述实施例的区别在于，反馈电路中加入PID调节，即运算放大器4的同相输入端通过串联的电阻和电容与输出端相连，同相输入端通过并联的电阻和电容与连接点5相连。
实施例5如图6所示，包括传感元件4，电流取样电阻7，差分放大器6，其放大倍数是K，滤波电路，AD转换电路，DA转换电路，带有反馈输入的供电电路1。差分放大器6的输出端接滤波电路10、DA转换器11，此时一组信号到CPU，一组信号经DA转换器13到供电电路1。
AD转换电路同时采样传感元件3上的电压U，放大的电流KI，CPU读取转换的结果后，进行判断，如果KI＜U，CPU就通过DA转换电路输出一个反馈信号给供电电路1，降低传感元件的电压，直到使KI＝U。如果KI＞U，则进行相反的调节，最后使KI＝U。
实施例6如图7所示，包括敏感元件3、参比元件8及电阻R1、R2所构成的检测电桥，敏感元件3的电阻为Rsen，参比元件8的电阻为Rref，给这个电桥供电的带有反馈输入的供电电路1，电流取样电阻7，差分放大器6，其放大倍数是K，电压电流比例调节电位器，假设分压比例已调节为A；反馈运放4。由于R1，R2＞＞Rsen，Rref，所以流过敏感元件3和参比元件8的电流约等于流过取样电阻7的电阻I，很显然，被恒温的元件就是敏感元件3，如果敏感元件3的温度升高，也就是其电阻增大，相应的就会有U＞KAI，因此反馈运算放大器4会输出一个反馈信号给供电电路1，使检测电桥的供电电压降低，相应的，敏感元件3上的电压也会跟着减小，直到使U＝KAI，也就是使敏感元件3保持恒温；如果敏感元件3温度减小，将会进行相反的调节，使其保持恒温。
催化燃烧式可燃气体传感器的敏感元件3和参比元件8的电阻、温度、湿度特性等等都是一致的，只是在接触可燃气体时，敏感元件会发生催化燃烧，而参比元件不会有这种反应。没有可燃气体进入时，其它因素的变化引起敏感元件3上的电流的变化时，由于参比元件8与敏感元件3串连在一起，因此参比元件8上的电压也会发生相同的变化，电桥的输出不会变化，也就是排除了环境因素的影响，在有气体进入时，为使敏感元件3温度恒定，也即阻值恒定，流过敏感元件3的电流I会减小，参比元件8的电流产生的功率也相应减小，其阻值也会减小，因此电桥就输出就会发生变化，气体浓度越大，参比元件8的阻值减小得越多，电桥的输出幅度就会越大，由此就可以检测出气体的浓度。
实施例7如图8所示，催化燃烧式可燃气体传感器的敏感元件3和参比元件8被分别接入到两个恒温控制调节电路中，其输出就是各自的电压值，和经过放大电流值，在没有气体进入时，由于两种元件特性一致，因此外界因素的变化，两个元件会发生完全相同的调节，电流在敏感元件上产生的热量Q3与电流在参比元件上产生的热量Q8相同，因此也就抵消了环境因素的影响，在有气体进入时，敏感元件上气体催化燃烧会产生热量，因此电流产生的热量会会减小相同的数值，也就是说气体催化燃烧产生的热量Q气加上电流产生的功率Q3与参比元件上电流产生的功率Q8相等。就是Q气+Q3＝Q8，也即Q气＝Q3-Q8。
气体的浓度越大，气体催化燃烧产生的热量就会越多，两个电路电功率之差也就越大，由此就可以检测出气体的浓度。
权利要求1.气体检测恒温电路，包括供电电路(1)、运算反馈电路(4)和被恒温元件(3)，供电电路(1)对被恒温元件(3)供电，所述供电电路(1)提供的电流受反馈电路(4)控制，其特征在于，在供电电路和被恒温元件之间还有电流取样放大电路(2)，所述电流取样放大电路(2)输出到反馈电路(4)，反馈电路(4)的另一输入端还与被恒温元件(3)连接。
2.如权利要求1所述的气体检测恒温电路，其特征在于，所述反馈电路(4)是运算放大电路，所述运算放大电路一端与连接点(5)连接，一端与电流取样放大电路(2)连接；所述连接点(5)通过带电阻的元件接地。
3.如权利要求2所述的气体检测恒温电路，其特征在于，所述连接点(5)通过被恒温元件(3)接地。
4.如权利要求2所述的气体检测恒温电路，其特征在于，所述被恒温元件(3)位于连接点(5)与供电电路(1)之间，所述连接点(5)通过电阻接地。
5.如权利要求2所述的气体检测恒温电路，其特征在于，所述电流取样放大电路(2)包括一个差分放大器(6)和电流取样电阻(7)，所述电流取样电阻(7)与被恒温元件(3)串联，所采集的电流信号经差分放大器(6)和运算放大电路(4)反馈至供电电路(1)。
6.如权利要求5所述的气体检测恒温电路，其特征在于，还有参比元件(8)与被恒温元件和电流取样电阻(7)串联，参比元件(8)、被恒温元件(3)和两个电阻组成电桥。
7.如以上任一权利要求所述的气体检测恒温电路，其特征在于，电流取样放大电路(2)经过电压电流比例调节电位器(9)连接反馈电路(4)。
8.如权利要求1-6所述的气体检测恒温电路，其特征在于，所述的供电电路(1)为三极管。
9.如权利要求1所述的气体检测恒温电路，其特征在于，所述电流取样放大电路(2)的输出端接滤波电路(10)、DA转换器(11)，然后经DA转换器到供电电路(1)。
专利摘要气体检测恒温电路，涉及传感器检测电路，特别涉及对气体的检测电路。本实用新型包括供电电路、运算反馈电路和被恒温元件，供电电路对被恒温元件供电，所述供电电路提供的电流受反馈电路控制，其特征在于，在供电电路和被恒温元件之间还有电流取样放大电路，所述电流取样放大电路输出到反馈电路，反馈电路的另一输入端还与被恒温元件连接。本实用新型保证催化燃烧式传感器在很宽的温度范围内正常工作，并能抵御高浓度气体的冲击。
文档编号G01N27/14GK2648442SQ0325310
公开日2004年10月13日 申请日期2003年9月29日 优先权日2003年9月29日
发明者严勇 申请人:成都安可信电子有限公司