一種家用一氧化碳檢測裝置的製作方法
2023-04-24 12:47:41
本發明涉及一種氣體檢測裝置，特別是涉及一種家庭用一氧化碳檢測裝置。
背景技術：
一氧化碳在空氣中含量濃度達到0.01%時，人如果長期生活或工作，會發生慢性中毒，含量達0.048%時，1小時就可出現輕微中毒，達到0.4%時，可致人死亡，達4.1%時，呼吸幾口就失去知覺，達12.5~75%時，具有爆炸性，家庭裡用熱水器洗澡、用天然氣做飯等都有可能產生一氧化碳，所以監測環境中的一氧化碳含量有非常重要的意義，可在浴室、廚房等地配備一氧化碳檢測裝置。目前常用的檢測裝置依託的敏感材料主要有金屬氧化物半導體，如sno2，tio2，電化學電極催化等，這類傳感器結構複雜。
技術實現要素：
基於此，有必要提供一種結構簡單的用於家庭的一氧化碳檢測裝置。
一種一氧化碳檢測裝置，其特徵在於，包括一氧化碳感應電阻、常規電阻、警報器、加熱片、控制電路、供電電源、開關、外殼。
更進一步，所述一氧化碳感應電阻包括基片及分別形成於所述基片兩個相對側面的兩個感應層，所述基片包括絕緣片以及在絕緣片兩側的金屬極耳。
更進一步，所述報警器包括警示燈、蜂鳴器中的一種或其組合。
更進一步，所述報警器可以安裝在裝置外殼上，也可以通過電線延長到裝置外殼以外的任意位置，以便監控。
更進一步，所述加熱片包括電熱陶瓷片、電熱絲中的一種，主要用於烘烤感應電阻，以使電阻處於乾燥環境。
更進一步，所述加熱片的溫度範圍為50~80攝氏度。
更進一步，所述供電電源為直流電源或交流電源中的一種。
更進一步，所述硼摻雜石墨烯中硼的質量百分比為0.5%~8%。
更進一步，所述感應層的厚度為1μm~5μm。
所述一氧化碳感應電阻的製備方法，包括如下步驟：
將氧化石墨、摻雜材料加入水中，超聲分散形成含有氧化石墨烯及摻雜材料的懸浮液，其中，所述摻雜材料選擇硼酸；
將所述含有氧化石墨烯及摻雜材料的懸浮液在80℃~100℃下烘乾，得到負載有所述摻雜材料的氧化石墨烯；
將所述負載有所述摻雜材料的氧化石墨烯放置在以下環境：通入保護性氣體、溫度為400℃~550℃、射頻功率為0.1~10w，保溫20min~60min，隨後關閉射頻，並以2~10℃/s的冷卻速度降溫至50℃以下，得到摻雜石墨烯，所述摻雜石墨烯為硼摻雜石墨烯；
將所述摻雜石墨烯與氧化石墨烯混合成漿料；
將所述漿料塗敷在基片的兩個相對的側面形成感應層，其中，所述基片的材料為金屬導電材料，在其中一個實施例中，所述氧化石墨烯與所述摻雜材料的質量比為10：1~40：1。
在其中一個實施例中，所述感應層漿料的厚度為1μm~5μm，基片厚度為1~5mm。
在其中一個實施例中，所述漿料中所述摻雜石墨烯兌水後的的濃度為0.5g/ml~5.0g/ml。
上述感應電阻通過在基片上設置感應層，結構較為簡單，基片的材料中為常見的絕緣材料，感應層的材料選自硼摻雜石墨烯，硼摻雜石墨烯為n型石墨烯，n型石墨烯與氧化石墨烯混合後，不同深度的空穴濃度不同，摻雜石墨烯吸附一氧化碳後會導致電導率的變化，且感應電阻的靈敏度較高；上述感應電阻的製備方法較為簡單；上述感應電阻通過測試後能檢測特定濃度的一氧化碳。
本發明的有益效果是裝置可用於檢測特定含量的一氧化碳，感應電阻製備工藝簡單，檢測結果準確，原料易得，裝置結構簡單穩定，整體成本低，製造容易，有利於市場推廣。
附圖說明
圖1為一實施方式的檢測裝置的結構示意圖。
圖2為一實施方式的控制電路圖。
圖3為一實施方式中感應電阻基片的示意圖。
圖4為一實施方式中感應電阻的示意圖。
具體實施方式
為使本發明的上述目的、特徵和優點能夠更加明顯易懂，下面結合附圖對本發明的具體實施方式做詳細的說明。在下面的描述中闡述了很多具體細節以便於充分理解本發明。但是本發明能夠以很多不同於在此描述的其它方式來實施，本領域技術人員可以在不違背本發明內涵的情況下做類似改進，因此本發明不受下面公開的具體實施的限制。
如圖1所示，檢測裝置結構示意圖可以看到外殼100以及外殼上的孔110、開關120及警示燈130，圖2展示了感應電阻rco，常規電阻r1、r2、r3、r4、r5、供電電源e、加熱片h、警示燈l以及開關k，圖3所示為包含兩邊極耳以及絕緣片的感應電阻基片，圖4是在基片上塗布了感應層漿料的感應電阻，包括感應層200，其上層為第一感應層，下層為第二感應層，絕緣片210以及極耳220。
本實施方式中絕緣片210的尺寸為30mm*10mm*3mm。需要說明的是，絕緣片210的尺寸也可以為其他數值。
感應層200分別形成於絕緣片210的兩個相對的側面。本實施方式中，感應層200的厚度為1μm~5μm。
一種一氧化碳檢測裝置，其特徵在於，包括一氧化碳感應電阻rco、常規電阻r1、r2、r3、r4、r5、警報器l、加熱片h、控制電路、供電電源e、開關k、外殼110。
更進一步，所述一氧化碳感應電阻包括基片及分別形成於所述基片兩個相對側面的兩個感應層，所述基片包括絕緣片210以及在絕緣片兩側的金屬極耳220。
更進一步，所述報警器包括警示燈、蜂鳴器中的一種或其組合。
更進一步，所述報警器可以安裝在裝置外殼上，也可以通過電線延長到裝置外殼以外的任意位置，以便監控。
更進一步，所述加熱片包括電熱陶瓷片、電熱絲中的一種，主要用於烘烤感應電阻，以使電阻處於乾燥環境。
更進一步，所述加熱片的溫度範圍為50~80攝氏度。
更進一步，所述供電電源為直流電源或交流電源中的一種。
在其中一個實施例中，所述硼摻雜石墨烯中硼的質量百分比為0.5%~8%。
在其中一個實施例中，所述感應層的厚度為1μm~5μm。
一種一氧化碳感應電阻的製備方法，包括如下步驟：
將氧化石墨、摻雜材料加入水中，超聲分散形成含有氧化石墨烯及摻雜材料的懸浮液，其中，所述摻雜材料選擇硼酸；
將所述含有氧化石墨烯及摻雜材料的懸浮液在80℃~100℃下烘乾，得到負載有所述摻雜材料的氧化石墨烯；
將所述負載有所述摻雜材料的氧化石墨烯放置在以下環境：通入保護性氣體、溫度為400℃~550℃、射頻功率為0.1~10w，保溫20min~60min，隨後關閉射頻，並以2~10℃/s的冷卻速度降溫至50℃以下，得到摻雜石墨烯，所述摻雜石墨烯為硼摻雜石墨烯；
將所述摻雜石墨烯與氧化石墨烯混合成漿料；
將所述漿料塗敷在基片的兩個相對的側面形成感應層，其中，所述基片的材料為金屬導電材料，在其中一個實施例中，所述氧化石墨烯與所述摻雜材料的質量比為10：1~40：1。
在其中一個實施例中，所述感應層漿料的厚度為1μm~5μm，基片厚度為1~5mm。
在其中一個實施例中，所述漿料中所述摻雜石墨烯兌水後的的濃度為0.5g/ml~5.0g/ml。
上述感應電阻通過在基片上設置感應層，結構較為簡單，基片的材料中為常見的絕緣材料，感應層的材料選自硼摻雜石墨烯，硼摻雜石墨烯為n型石墨烯，n型石墨烯與氧化石墨烯混合後，不同深度的空穴濃度不同，摻雜石墨烯吸附一氧化碳後會導致電導率的變化，且感應電阻的靈敏度較高；上述感應電阻的製備方法較為簡單；上述感應電阻通過測試後能檢測特定濃度的一氧化碳。
以下結合具體實施例來進一步說明。
實施例1
如圖1所示，一氧化碳檢測裝置結構示意圖可以看到外殼100以及外殼上的孔110、開關120及警示燈130，其內部控制電路圖如圖2所示，包括了一氧化碳感應電阻rco，常規電阻r1、r2、r3、r4、r5、供電電源e、加熱片h、警示燈l以及開關k。
優選的，所述一氧化碳感應電阻包括基片及分別形成於所述基片兩個相對側面的兩個感應層，所述基片包括絕緣片210以及在絕緣片兩側的金屬極耳220。其中絕緣片210的尺寸為30mm*10mm*3mm，極耳220為尺寸3mm*3mm*1mm的紫銅片，感應層200的厚度為3μm。
優選的，所述報警器為警示燈，警示燈安裝在裝置外殼上。
優選的，所述加熱片為電熱陶瓷片，主要用於烘烤感應電阻，以使電阻處於乾燥環境。
優選的，所述加熱片的溫度範圍為60攝氏度。
優選的，所述供電電源為直流電源。
優選的，所述硼摻雜石墨烯中硼的質量百分比為2%。
優選的，所述感應層的厚度為3μm。
所述一氧化碳感應電阻的製備方法，包括如下步驟：
將氧化石墨、摻雜材料加入水中，超聲分散形成含有氧化石墨烯及摻雜材料的懸浮液，其中，所述摻雜材料選擇硼酸；
將所述含有氧化石墨烯及摻雜材料的懸浮液在80℃下烘乾，得到負載有所述摻雜材料的氧化石墨烯；
將所述負載有所述摻雜材料的氧化石墨烯放置在以下環境：通入氮氣、溫度為450℃、射頻功率為5w，保溫60min後關閉射頻，並以5℃/s的冷卻速度降溫至30℃，得到摻雜石墨烯，所述摻雜石墨烯為硼摻雜石墨烯；
將所述摻雜石墨烯與氧化石墨烯混合成漿料；
將所述漿料塗敷在基片的兩個相對的側面形成感應層，其中，所述基片的材料為絕緣材料，所述氧化石墨烯與所述摻雜材料的質量比為25：1。
所述感應層漿料的厚度為3μm，基片厚度為3mm。
所述漿料中所述摻雜石墨烯兌水後的的濃度為2.0g/ml。
按此方法製備的一氧化碳感應電阻可用於測試濃度為0.048%的一氧化碳，此時rco的阻值為18.580kω，r1=r2=r3=rco=18.580kω,r4=200kω,r5=500ω，供電電源e為9v，當rco吸附空氣中濃度為0.048%的一氧化碳時，電橋電路開始失衡，警示燈有電池通過而被點亮，即警示此時一氧化碳濃度為0.048%。
本發明的優點是裝置可用於檢測特定含量的一氧化碳，感應電阻製備工藝簡單，檢測結果準確，原料易得，裝置結構簡單穩定，整體成本低，製造容易，有利於市場推廣。
以上所述實施例僅表達了本發明的幾種實施方式，其描述較為具體和詳細，但並不能因此而理解為對本發明專利範圍的限制。應當指出的是，對於本領域的普通技術人員來說，在不脫離本發明構思的前提下，還可以做出若干變形和改進，這些都屬於本發明的保護範圍。因此，本發明專利的保護範圍應以所附權利要求為準。