[發明專利]用于甲烷氣體傳感器信號處理的正反饋處理電路

在審

• 申請號: 201410319846.1
• 申請日: 2014-07-08
• 公開（公告）號: CN104135264A
• 公開（公告）日: 2014-11-05
• 發明（設計）人: 任春紅;步東偉;李敬波;李曉輝;高偉峰;聶山權;周鵬
• 申請（專利權）人: 鄭州創威煤安科技有限公司
• 主分類號: H03K19/003
• 分類號: H03K19/003;H03F1/38
• 代理公司: 鄭州紅元帥專利代理事務所(普通合伙) 41117
• 代理人: 徐皂蘭;秦舜生

技術領域

本發明屬于氣體檢測領域，涉及一種氣體信號處理電路，尤其是涉及一種用于甲烷氣體傳感器信號處理的正反饋處理電路。

背景技術

隨著社會的進步，科技的發展，人類對能源需求量的增加，使得煤的需求量迅猛增加，與此同時，國家針對煤礦安全生產，制定了一系列的標準，以此來保證煤礦工人的人身安全及煤礦的安全生產。瓦斯氣體是威脅煤礦安全生產的重要因素之一，瓦斯氣體易燃易爆，對煤礦安全生產及礦工的生命造成嚴重的威脅，瓦斯氣體的主要成分是甲烷，因此，甲烷氣體的檢測成為煤礦安全生產及保護礦工生命的重要因素，甲烷氣體的檢測難點在于對甲烷氣體傳感器輸出信號的處理，為此，國內外很多專家學者提出了不同的處理方法，包括提高氣體傳感器的精度，但是其成本太高，較難在礦上推廣，特別是一些技術條件及經濟狀況比較落后的小礦，也有提出使用高精度處理芯片方案，該方案同樣存在成本高的問題，使得適用其方法的設備較難在煤礦市場上推廣。

發明內容

有鑒于此，本發明的目的在于提供一種用于甲烷氣體傳感器信號處理的正反饋處理電路，該處理電路使用較少的分立元器件，實現了對甲烷氣體傳感器信號的參考處理、信號驅動能力的增強處理、正反饋放大處理，該電路簡單、穩定可靠、元器件少、成本低，便于市場推廣利用。

為達到上述目的，本發明采用以下技術方案：

一種用于甲烷氣體傳感器信號處理的正反饋處理電路，其中，包括參考電壓產生電路、甲烷氣體傳感器信號輸出電路、信號保持及驅動電路和正反饋放大電路，所述甲烷氣體傳感器信號輸出電路輸出信號V1和參考電壓產生電路輸出的參考電壓信號V2，同時送給信號保持及驅動電路，經過信號保持及驅動電路的處理，形成驅動能力強的傳感器信號V4和參考信號V3，?V2與V3幅度和相位相同，V1與V4幅度和相位相同，然后將V4、V3送給正反饋放大電路得到調理信號V9。

作為優選，所述正反饋放大電路包括電阻R12、R13、R14、R15、R16、R17、R18和集成芯片U3C，電阻R12、R13、R14、R15、R16、R18阻值相等，R17為正反饋電阻；參考信號V3連接電阻R12的一端，電阻R12的另一端分別連接電阻R13和集成芯片U3C的負輸入端9，傳感器信號V4連接電阻R15的一端，電阻R15的另一端分別連接電阻R16和集成芯片U3C的正輸入端10，電阻R13的另一端分別連接電阻R14和電阻R17的一端，集成芯片U3C的輸出端連接電阻R14的另一端，輸出調理信號V9；電阻R16的另一端分別連接電阻R17的另一端和電阻R18的一端，電阻R18的另一端接GND。

作為優選，所述參考電壓產生電路包括電阻R10、R11，及電位器RP1；電阻R10一端分別接電源VCC和甲烷氣體傳感器信號輸出電路，另一端分別連接電位器RP1的端定端和滑動端，電位器RP1的滑動端輸出參考電壓信號V2給信號保持及驅動電路，電位器RP1的另一固定端連接電阻R11的一端，電阻R11的另一端接電源負端GND。

作為優選，所述甲烷氣體傳感器信號輸出電路包括氣體傳感器XS6，所述氣體傳感器XS6的1端連接電源VCC和電阻R10，2端輸出信號V1給信號保持及驅動電路，3端接電源負端GND。

作為優選，所述信號保持及驅動電路包括集成芯片U3B、U3D，參考電壓信號V2連接集成芯片U3B的正輸入端5，集成芯片U3B的負輸入端6與其輸出端7連接，輸出參考信號V3；信號V1連接集成芯片U3D的正輸入端12，集成芯片U3D的負輸入端13與其輸出端14連接，輸出傳感器信號V4。

作為優選，所述集成芯片U3B、U3C、U3D采用LM324芯片。

本發明的有益效果是：

本發明利用較少的分立元器件，實現對甲烷氣體傳感器信號的參考電壓的設置，信號驅動能力的增強及正反饋放大，可以有效的提高本發明對甲烷氣體傳感器輸出弱信號的增強處理，且該電路簡單，使得使用本發明的設備穩定性及可靠性都很高，降低了使用本發明設備的成本，便于市場推廣及應用。

本發明的其他優點、目標和特征在某種程度上將在隨后的說明書中進行闡述，并且在某種程度上，基于對下文的考察研究對本領域技術人員而言將是顯而易見的，或者可以從本發明的實踐中得到教導。本發明的目標和其他優點可以通過下面的說明書或者附圖中所特別指出的結構來實現和獲得。

附圖說明

圖1為本發明的電路原理圖；

圖2為本發明的參考電壓產生及甲烷氣體傳感器信號輸出電路圖；

圖3為本發明的信號保持及驅動能力增強電路圖；