专利名称：气体传感器模块的制作方法
技术领域：
本实用新涉及气体传感器，特别是涉及具有互换性的气体检测用气体传感器模块。
气体传感器是目前广泛应用于工业、交通、环境等行业气体检测、报警、监控等的一类重要传感器，尤其是半导体电阻式气敏元件，由于灵敏度高、寿命长、使用方便等优点而被广泛使用。然而目前半导体气敏元件的使用都是以单一元件形式出现，这种单一的气敏元件存在着热稳定性、线性、互换性较差、抗干扰能力较弱及功能单一的缺陷。因而利用气敏元件设计整机时，往往要求设计人员对气敏元件性能有足够的了解，以便设计出与所用气敏元件相适配的电路结构、参数加以弥补。这种电路往往是与整机其它电路一起布放在一块电路基板上。当更换了气敏元件后，整机电路也应作相应调整，因而以单一形式出现的气敏元件对于整机的设计、调试、生产、维修都带来了难度及不便。随着科学技术的进步与发展，半导体气敏元件的应用范围正逐步扩大，除对元件的性能(如稳定性、线性度等)的要求不断增多外，还提出了功能化、标准化及使用、维修方便等要求。如设计有一种具有线性化功能的气体传感器，其输出电压与气体浓度成线性关系，且灵敏度一致，这样的传感器就可以直接后配指针或数字表头，且可互换。
本实用新型的目的在于提供一种具有互换性的气体传感器模块。
本实用新型的目的是这样实现的根据所需功能要求，设计出相应的与所用气敏元件相适配的优化电路及参数，然后将组成该功能的全部相关电子元器件与气敏元件集中布放在一块电路基板1上，该电路基板1与整机其它电路的联系(如输入、输出线、电源、地线等)依靠由电路基片1上引出的相应的接插引脚4。然后再用一个外罩2将上述电路基板1和全部部件包围封住。电路基板1上引出的接插引脚4穿过外罩2露在外部，并应使气敏元件与空气有良好的接触，这可通过在外罩2上开有通气孔或直接将气敏元件的网罩3露出外罩来实现。用上述方法即可组成气体传感器模块，电路基板1上引出的接插引脚4也即为模块与外电路联系的接插引脚。
由于本实用新型不是简单地由目前气敏元件应用中的部分电路构成，而是根据应用、维修、标准化及功能要求等需要制作的既有原气敏元件特性，又比原气敏元件的性能(如热稳定性、线性度等)更优良、功能更多、更全、更突出的特点，且将气敏元件与相关电子元件封装为一体，构成整体模块元件，因而这种模块不仅整体性能优良，且可成为功能化，互换性元件，其特点类似于目前使用的专用集成电路或厚膜电路，极易与其它显示、报警电路配用，具有使用方便、互换性强的特点，可满足不同的要求，应用于不同的场合。
图1是本实用新型具有1个气敏元件的结构图。
图2是本实用新型具有2个气敏元件的结构图。
图3是气体检测用线性化气体传感器模块电原理图。
图4是气体报警控制用多功能气体传感器模块电原理图。
以下结合附图及实施例对本实用新型作进一步详细的说明。
图1中，电路基板1上集中布放有满足所需功能要求的全部相关电子元器件与1个气敏元件，模块与外电路联系的接插引脚4由电路基板1排列引出，然后用模块外罩2将上述基板及部件包围封住，并使引脚4穿过模块外罩2露在模块外部。为使气敏元件与空气保持良好接触，模块上开有通气孔或直接将敏感元件网罩3露在模块外部。
图2的结构与图1类似，不同的是在电路基板1上布放有2个气敏元件。
图3中，采用了一片多功能转换集成电路4302，4个电阻R1～R4，一个气敏元件Rx，Vx、Vy、Vz分别为4302的3个电压输入端，Vo为输出端，ma、mb、mc为4302的反馈控制端。由图可见，在电源Vc与地之间串接有Rx与R4，Rx与R4的相交点与Vz相连，Vc与Vx相连，Vc与Vy之间串有可调电阻R3，mb与mc相连，其相交点与地之间串有R1、R2，R1与R2的相交点与ma相连。由多功能转换电路的特性决定，改变R1与R2的比值，即可使电路输出Vo与气体浓度呈线性关系，调节R3大小，则可改变Vy大小，进而满足灵敏度要求，因而用该电路组成的模块具有线性化功能，以乙醇线性化模块为例，该模块可具有如下性能指标1.酒精浓度在100～1000PPm内，模块的输出电压为1～10V；2.输出信号线性化误差≤±5％。
若将上述电路中的全部元器件及气敏元件集中布放在一块电路基板1上后而制成的线性化气体传感器模块，其结构如图1所示。其中模块与外电路联系的引出插脚4共有4条，即输入线电源Vc，灯丝电压VD；输出线Vo；地线。
图4以检测一氧化碳泄漏气体为例，采用了一个高选择性一氧化碳气敏元件Rx1(它只对一氧化碳敏感)，一个广普型气敏元件Rx2(它对多种其它气体如烟、酒、香水等较为敏感)，3个比较器A1～A3，一个负载电阻RL，其中V1～V3为比较电压，且V3＞V2＞V1。由图4可见，在Vc与地之间串接有Rx2与RL，Rx2与RL的相交点(输出Vi2)与A3的同相端相连，Vc与地之间还接有Rx1，Rx1的输出Vi1与A1，A2的同相端相连，V1、V2、V3分别接至A1～A3的反相端，则由上述电路组成的多功能气体传感器模块具有以下功能1.当空气中一氧化碳浓度在300～1000PPm内时，模块输出电压Vo1为高电平；2.当空气中一氧化碳浓度超过1000PPm时，模块输出电压Vo1、Vo2均为高电平3.当空气中存在着少量烟、酒、香水等其它气体时，模块的输出电压Vo3为高电平。
若将上述电路中的全部元器件及气敏元件集中布放在一块电路基板1上所制成的多功能气体传感器模块具有图2的结构。其中该模块的接插引出脚4共有6条，即输入线电源Vc，灯丝电压VD；输出线Vo1，Vo2，Vo3；地线。
权利要求1.一种气体传感器模块，它包括由气敏元件及电子元件组成的电路基板1，其特征在于，相关电子元器件与气敏元件集中布放在一块电路基板1上，模块与外电路联系的接插引脚4由基板1排列引出，基板1及元件外包围有模块外罩2，引脚4穿过模块外罩2露在模块外部。
2.根据权利1所述的气体传感器模块，基特征在于所述的布放在电路基板1上的气敏元件可以是一个或多个。
专利摘要一种气体传感器模块,它包括由气敏元件及电子元件组成的电路基板1。在电路基板1上,只集中布放了相关电子元件及气敏元件,模块与外电路联系的接插引脚4由电路基板1排列引出,然后用模块外罩2将所述电路基板1与元件包围封住,并使引脚4及气敏元件网罩3穿过外罩2露在外部。该气体传感器模块由于具有互换性,因而大大方便了整机的生产、使用及维修。
文档编号G01N27/12GK2286524SQ96208519
公开日1998年7月22日 申请日期1996年4月12日 优先权日1996年4月12日
发明者王彩君, 吴兴惠 申请人:云南大学