专利名称：环境缺氧监测报警器的制作方法
技术领域：
本实用新型涉及环境监测装置，特别涉及一种环境缺氧监测报警器。该监 测才艮警器具有自动监测功能，可作为一种简易、价廉和大众化的环境空气质 量保健仪器。
背景技术：
随着工业的迅速发展，人类赖以生存的生活环境遭到了不同程度的破坏， 特别是人口密集的城市，由于工业用氧迅速增大，交通工具的燃油用氧迅速 增大，以及空调设备的普及性使用等等都会造成整体或局部空间内，空气中 的含氧量迅速下降。另外，在某些特定场合，比如带空调的公共汽车以及高 原地区行驶的火车、汽车等，由于众多乘客均拥挤在同一封密的车厢内，容 易发生环境缺氧现象。众所周知，人类的生存与空气中的氧气密切相关，千 万年来，由于自然界本身的良好生态平衡，原本人类生活中并不会发生缺氧 的问题，而现在自然界的生态平衡遭受了严重的破坏，以至目前生活中发生 缺氧的情况比比皆是，并已经威胁到广大人民的身体健康。
现有技术中，能够用于检测环境氧气浓度的传感器早已存在，并早已应用 在工业、医疗项目之中。那么，至今为什么仍没有简易、方便、价廉的大众
化环境缺氧监测报警器呢？有两方面原因第一，由于这类氧气浓度传感器 需使用贵金属(Pt)以及稀有氧化物价格很高，因此，限于成本无法在价格低 的空调器、家用设备中推广应用。第二，这类氧气浓度传感器由于采用贵金 属(Pt)加热原理进行工作，使用寿命太短， 一般只有一年，使用一年以后必 需更换传感器，并重新进行仪器的校验和计量核准，使维护费难以承担。 发明内容
本实用新型的目的是提供一种简易、方便、价廉的大众化环境缺氧监测报 警器，以解决人们生活环境中的空气缺氧监测问题。
为达到上述目的，本实用新型采用的技术方案是 一种环境缺氧监测报警 器，包括氧气浓度传感器、信号放大器以及比较器，所述氧气浓度传感器采 用氧气电池，信号放大器采用INA122PA仪表放大器，氧气电池的信号输出 端接INA122PA仪M大器的信号输入端，INA122PA仪表放大器的输出端接 比较器的一个输入端，比较器的另一个输入端接比较信号，比较器的输出端 输出控制信号。
上述技术方案中的有关内容解释如下
1、 上述方案中，为了增加显示功能，该电路还可以包括一个A/D转换电 路和数字显示电路，所述INA122PA仪表放大器的输出端有一支# A/D转 换电路的输入端，A/D转换电路的输出端接数字显示电路的输入端。所述数字 显示电路可以为LED数码管显示器、LCD液晶显示器或其它数字显示器。
2、 上述方案中，为了实现报警功能，该电路还可以包括一报警电路和设 备控制电路，比较器输出的控制信号一*报警电路，另一,设备控制电 路。所述报警电路可以采用现有技术的声或/光报警电路，所述设备控制电路 可以进一步接通风机或氧气发生器，以补充氧气。
由于上述技术方案运用，本实用新型与现有技术相比具有下列优点和效
果
1 、本实用新型创新之一就是突破了传统氧气传感器在应用上的瓶颈问题。 本发明人通过研究和篩选，选用了用于汽车工业的氧气电池作为氧气传感器 (这种氧气电池原来使用在德国的汽车节油对燃烧的控制技术设备中)，解决 了制作环境缺氧报警器的传感器的问题。这种氧气电池的额定使用寿命为四 年，价格只有市场通用氧气传感器的1/2~1/3，它的原理也与市场产品完全不 同，它是一种电池，其电压与氧气％成线性关系，它与通常电池的区别是只 有电压输出但不能负栽电流。
2、由于氧气电池作为氧气传感器其输出仅5毫伏左右的直流电平，只是 一个微小的直流电压源，因此本实用新型创新之二就是采用了仪表放大器作 为氧气电池的输出信号放大器。这种放大器输入阻抗大于IOKQ，解决了配 套设计的高输入阻抗，有极低共模抑制比(CMRR),有极低的直流漂移和对 电源、温度的漂移，而价格可以忍受且耗电量又少的仪表放大器。
总之，本实用新型选用了用于汽车工业的氧气电池作为氧气传感器，釆用 了仪表放大器作为氧气电池的输出信号放大器，设计出一种简易、方便、价 廉的大众化环境缺氧监测报警器，较好的解决了人们生活环境中的空气缺氧 监测问题。将本方案应用于各种公众场合，可以在适当时候进行声光报警， 同时启动补救的相应设备(如通风机、氧气发生器等等)，以扭转缺氧对人体 的伤害。
附图1为本实用新型实施例原理框附图2为本实用新型供电原理图。
具体实施方式
以下结合附图及实施例对本实用新型作进一步描述
实施例参见附图l所示， 一种环境缺氧监测报警器，由氧气浓度传感器、 信号放大器、比较器、A/D转换电路、数字显示电路、声光报警电路、设备控 制电路和电源组成。氧气浓度传感器釆用氧气电池，信号放大器采用 INA122PA仪表放大器，氧气电池的信号输出端接INA122PA仪表放大器的信 号输入端，INA122PA仪表放大器的输出端一路接比较器的一个输入端，另一 ,接A/D转换电路的输入端，比较器的另一个输入端接比较信号，比较器 的输出端输出控制信号；A/D转换电路的输出端接数字显示电路的输入端。所 述数字显示电路可以为LED数码管显示器、LCD液晶显示器或其它数字显示 器。比较器输出的控制信号一路接报警电路，另一路接设备控制电路。所述 报警电路可以采用现有技术的声或/光报警电路，所述设备控制电路可以进一 步接通风机或氧气发生器，以补充氧气。
图2为供电电源的原理图，其输入为8^30V电压，输出有一个+5V的电源 输出端、 一个-5V的电源输出端和一个信号地端。这些电源输出端对应接图l 中的各电源输入端。
本实施例中的氧气电池(oxygen cell )是从德国的汽车节油对燃烧的控制 技术设备中，选用了他们使用的氧气电池(实际上也是氧气传感器)[In oxygen differences are responsible, the galvanic cell is called an oxygen-concentration cell (also called "oxygen cell", "aeration cell", or "differential aeration cdl")l。 这种氧气电池是对于不同的氧气％产生不同的电压的器件，其电压与氧气％ 成线性关系，它与通常电池的区别是只有电压输出但不能负栽电流，以往应 用在锅炉燃烧，汽车节油，工业生产中，作为控制元件。它是一种文氏电池， 但是，他的电极和电解液间不起化学作用，因此，他的寿命很长，不需要经 常更换，他完全可以代替当前的氧气传感器。
氧气电池作为氧气传感器其输出仅5毫伏左右的直流电平，只是一个孩吏小 的直流电压源，因此要配套一个高输入阻抗放大器，而本实施例采用 INA122PA仪表放大器是TI公司生产的仪表放大器，型号为INA122PA，价 格每只32元，比较普通的运算放大器高10倍，而且具有极低共模抑制比 (CMRR),有极低的直流漂移和对电源、温度的漂移。这种放大器可以减少 调试工作量，因为放大器的抗干扰指标很高，要求对外接元件作很严格的匹 配。
本实施例的另 一个特点是在比较器的比较信号输入端选取一个预置电 压，与要求报警的电压相当(例如，国外通常认为大气中舍氧的标准值是21%， 如果低至19.5%就是不可允许的)，当监测的环境含氧％的电压， 一旦低于此 值，立刻启动一个控制电路，使本设备发出声光报警，同时，向外界送出一 对电气接点，用作其他设备的控制，以发挥功能环保的作用。
另外，本实施例的第一部分(由氧气电池、仪表放大器、A/D转换电路和 数字显示器)可以单独作为环境氧气％显示仪，其特点是氧气传感器本身是 一个电压源，它不消耗电源，而仪表改大器系由极低损耗的CMOS电路組成， 其总的损耗只以微安来计量，因此可以作为手持式仪表来使用。其电源直接 选用市上通用的电池(不选用锂电池，也不配有充电器)，因此与市上相应的 仪器比较，具有较高的性价比，使用户更省钱，更易于推广。在第一部分的 基础上加上第二部分(比较器、声光报警电路等)就成为一个环境缺氧报警 器，它在环境的缺氧程度达到预定标准时(用户可以自已调整这个标定值)， 就立即声光^L警，同时，启动补救i殳备(如通风机、制氧机等等)。
本实用新型的应用范围很广，例如
1、 应用于高原行驶的火车、汽车等交通工具内， 一旦行进到缺氧地区， 报警并进行补救。
2、 应用于都市中的空调交通工具内，可以安装本设备， 一旦缺氧超过允 许值，立即净艮警，可以打开窗户或者打开通风机。
3、 应用于都市中的娱乐场所，空气不流通，人员拥挤，空气污浊，极不 利于健康，尤其在跳舞厅等场合，运动量大，人体耗氧量也大， 一旦缺氧对 人体的损害是深远的，不可忽视。
4、 应用于人员较多的办公室，会议室内等，如安装有本设备可以避免缺 氧对工作人员健康的损害。
5、 应用于空调器等设备上。
上述实施例只为说明本实用新型的技术构思及特点，其目的在于让熟悉此 项技术的人士能够了解本实用新型的内容并据以实施，并不能以此限制本实 用新型的保护范围。凡根据本实用新型精神实质所作的等效变化或修饰，都 应涵盖在本实用新型的保护范围之内。
权利要求1、一种环境缺氧监测报警器，包括氧气浓度传感器、信号放大器以及比较器，其特征在于所述氧气浓度传感器采用氧气电池，信号放大器采用INA122PA仪表放大器，氧气电池的信号输出端接INA122PA仪表放大器的信号输入端，INA122PA仪表放大器的输出端接比较器的一个输入端，比较器的另一个输入端接比较信号，比较器的输出端输出控制信号。
2、 根据权利要求1所述的环境缺氧监测报警器，其特征在于还包括一 个A/D转换电路和数字显示电路，所述INA122PA仪表放大器的输出端有一 支M A/D转换电路的输入端，A/D转换电路的输出端接数字显示电路的输 入端。
3、 根据权利要求2所述的环境缺氧监测报警器，其特征在于所述数字 显示电路为LED数码管显示器或LCD液晶显示器。
4、 根据权利要求1所述的环境缺氧监测报警器，其特征在于还包括一 报警电路和设备控制电路，比较器输出的控制信号一M报警电路，另一路 接设备控制电路。
5、 根据权利要求4所述的环境缺氧监测报警器，其特征在于所述设备 控制电路接通风机或氧气发生器。
专利摘要一种环境缺氧监测报警器，包括氧气浓度传感器、信号放大器以及比较器，其特征在于所述氧气浓度传感器采用氧气电池，信号放大器采用INA122PA仪表放大器，氧气电池的信号输出端接INA122PA仪表放大器的信号输入端，INA122PA仪表放大器的输出端接比较器的一个输入端，比较器的另一个输入端接比较信号，比较器的输出端输出控制信号。本实用新型选用了用于汽车工业的氧气电池作为氧气传感器，采用了仪表放大器作为氧气电池的输出信号放大器，设计出一种简易、方便、价廉的大众化环境缺氧监测报警器，较好的解决了人们生活环境中的空气缺氧监测问题。
文档编号G01N27/409GK201072413SQ200720039858
公开日2008年6月11日 申请日期2007年6月13日 优先权日2007年6月13日
发明者伟 徐 申请人:伟 徐