专利名称：数码管显示的两线制气体探测器的制作方法
技术领域：
本发明涉及气体探测领域，具体而言，涉及ー种数码管显示的两线制气体探測器。
背景技术：
エ业环境布线往往占工程成本的很大一部分比例，在成本与安全性考虑下两线制探測器应运而生。在现有技术中，两线气体探測器都是使用液晶作为浓度显示。液晶作为浓度显示本身具有两大缺点1、不具备自主发光的能力，环境光线低时无法看清；2、低温效果差，冬季使用反应慢且看不清。
采用数码管显示能很好的解决上述问题。但数码管静态功耗大，受限于两线对静态能量提供的限制，目前国内外没有其他厂家提供可应用两线制数码管显示的气体探測器。
发明内容
本发明提供一种数码管显示的两线制气体探測器，用以克服现有技术中存在的上述问题。为达到上述目的，本发明提供了一种数码管显示的两线制气体探測器，其包括电流保护限制模块、电源变换模块、数码管控制模块、电流信号控制模块、MCU単元、红外控制模块和传感器模块，其中电流保护限制模块电连接在外部电源与电源变换模块之间；电流保护限制模块与电流信号控制模块电连接，为电流信号控制模块提供工作电压；MCU単元分别与电流信号控制模块、数码管控制模块、红外控制模块和传感器模块电连接。进ー步地，电流保护限制模块包括宽温恒流电流源和电流控制器，其中宽温恒流电流源包括三端可调电流源、温度补偿ニ极管、第一电阻和第二电阻，第一电阻电连接在三端可调电流源的第二端和第三端之间，温度补偿ニ极管的正极与三端可调电流源的第二端电连接，第二电阻电连接在温度补偿ニ极管的负极与三端可调电流源的第三端之间；电流控制器包括PNP型三极管、NPN型三极管、第三电阻、第四电阻、第五电阻、第六电阻和第七电阻，第三电阻电连接在三端可调电流源的第一端和PNP型三极管的发射极之间，第四电阻电连接在三端可调电流源的第一端和PNP型三极管的基极之间，第五电阻电连接在PNP型三极管的基极和NPN型三极管的集电极之间，第六电阻的一端与NPN型三极管的基极电连接，第六电阻的另一端作为输出端向电源变换模块提供电压，第七电阻电连接在NPN型三极管的基极和发射极之间，NPN型三极管的发射极接地。进ー步地，电源变换模块包括N沟道JFET场效应管、第一稳压ニ极管、低压差稳压器、DCDC控制器、第二稳压ニ极管、电感、第一电容、第二电容、第三电容和第四电容，其中N沟道JFET场效应管的源极与第六电阻的输出端电连接，低压差稳压器的输入端和输出端分别与N沟道JFET场效应管的漏极和栅极电连接；D⑶C控制器的输入端与低压差稳压器的输出端电连接；第一稳压ニ极管电连接在低压差稳压器的输入端与地之间；第一电容电连接在低压差稳压器的输入端与地之间；第二电容电连接在低压差稳压器的输出端与地之间；第二稳压ニ极管电连接在ECDC控制器的输出端与地之间；·电感的一端电连接DCDC控制器的输出端，第三电容与第四电容并联后电连接在电感的另一端与地之间。进ー步地，数码管控制模块包括第八电阻和第九电阻，其中第八电阻电连接在电感的另一端与D⑶C控制器的反馈端之间；第九电阻电连接在DOTC控制器的反馈端与地之间，第九电阻为可变电阻。在上述实施例中，外部的电源供应通过电流保护限制模块进入整机，通过电源变换模块将外部电压转换为整机工作电压，提高电流负责能力。同时电流保护限制模块也为电流信号控制模块13提供额外的外部电压。MCU单元控制整机状态，包括控制电流信号控制模块，控制数码管控制模块，控制红外控制模块，接收来自传感器模块的信号。
为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。图I为本发明一实施例的数码管显示的两线制气体探測器结构示意图；图2为本发明一优选实施例的电流保护限制模块结构示意图；图3为本发明一优选实施例的电源变换模块结构示意图；图4为本发明一优选实施例的数码管控制模块结构示意图。
具体实施例方式下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有付出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。图I为本发明一实施例的数码管显示的两线制气体探測器结构示意图；如图所示，该数码管显示的两线制气体探測器包括电流保护限制模块111、电源变换模块112、数码管控制模块12、电流信号控制模块13、MCU単元14、红外控制模块16和传感器模块15，其中电流保护限制模块111电连接在外部电源与电源变换模块112之间，电流保护限制模块111与电源变换模块112构成电源模块11 ；
电流保护限制模块111与电流信号控制模块13电连接，为电流信号控制模块13提供工作电压；MCU单元14分别与电流信号控制模块13、数码管控制模块12、红外控制模块16和传感器模块15电连接。在本实施例中，外部的电源供应通过电流保护限制模块111进入整机，通过电源变换模块112将外部电压转换为整机工作电压，提高电流负责能力。同时电流保护限制模块111也为电流信号控制模块13提供额外的外部电压。MCU単元14控制整机状态，包括控制电流信号控制模块13，控制数码管控制模块12，控制红外控制模块16，接收来自传感器模块15的信号。图2为本发明一优选实施例的电流保护限制模块结构示意图；如图所示，电流保护限制模块包括宽温恒流电流源Ml和电流控制器M2，其中 宽温恒流电流源Ml包括三端可调电流源U1、温度补偿ニ极管D1、第一电阻Rl和第二电阻R2，第一电阻Rl电连接在三端可调电流源Ul的第二端和第三端之间，温度补偿ニ极管Dl的正极与三端可调电流源Ul的第二端电连接，第二电阻R2电连接在温度补偿ニ极管Dl的负极与三端可调电流源Ul的第三端之间；电流控制器M2包括PNP型三极管T1、NPN型三极管T2、第三电阻R3、第四电阻R4、第五电阻R5、第六电阻R6和第七电阻R7，第三电阻R3电连接在三端可调电流源Ul的第一端和PNP型三极管Tl的发射极之间，第四电阻R4电连接在三端可调电流源Ul的第一端和PNP型三极管Tl的基极之间，第五电阻R5电连接在PNP型三极管Tl的基极和NPN型三极管T2的集电极之间，第六电阻R6的一端与NPN型三极管T2的基极电连接，第六电阻R6的另一端作为输出端向电源变换模块112提供电压，第七电阻R7电连接在NPN型三极管T2的基极和发射极之间，NPN型三极管T2的发射极接地。在图2的实施例中，经过整流桥整流后的外部电压正极通过NI节点连接到电流保护限制模块111入口点，由三端可调电流源U1、温度补偿ニ极管D1、电流设置电阻R1、R2组成宽温恒流电流源Ml ;由多只电阻及三极管组成带有初始状态的电流控制器M2。电流控制器M2通过N3的电压来控制电流的大小。通过精确的电阻匹配使得在N3未受空前或N3失效时，宽温恒流电流源Ml为整个探測器提供3. 5mA的最大工作电流。当探測器正常工作后，N3电压提供到3V，启动电流控制器M2。此时宽温恒流电流源Ml输出电流最大值将增加到21mA，探測器可正常工作。电流保护限制模块的重要作用在于探測器中含有电感及电容等器件，未包含电流保护限制模块的探測器在下属情况时，整机电流不能满足低电流的要求。由于两线产品，电流值充当气体浓度信号，如果电流突然増加会导致外部气体控制器读取到错误的报警信息，产生误报警，包括如下情况I、上电开机及电源电压不稳时，外部电源为探測器内部电容充电或放电导致高电流输入；2、探測器内部元件损坏，如电源变换模块短路。而探测器包含电流保护限制模块后，电流会被限制到预设的电流值，从而杜绝了误报；而且由于各种原因造成的探測器内部损坏，也导致电流被限制在3. 5mA以下，此时与其连接的报警控制器也会发出故障报警，提示探測器出现故障。
图3为本发明一优选实施例的电源变换模块结构示意图；如图所示，该电源变换模块包括N沟道JFET场效应管U2、第一稳压ニ极管D2、低压差稳压器U3、D⑶C控制器U4、第二稳压ニ极管D3、电感LI、第一电容Cl、第二电容C2、第三电容C3和第四电容C4，其中N沟道JFET场效应管U2的源极与第六电阻R6的输出端电连接，低压差稳压器U3的输入端和输出端分别与N沟道JFET场效应管U2的漏极和栅极电连接；D⑶C控制器U4的输入端与低压差稳压器U3的输出端电连接；第一稳压ニ极管D2电连接在低压差稳压器U3的输入端与地之间；第一电容Cl电连接在低压差稳压器U3的输入端与地之间；
第二电容C2电连接在低压差稳压器U3的输出端与地之间；第二稳压ニ极管D4电连接在D⑶C控制器U4的输出端与地之间； 电感LI的一端电连接D⑶C控制器U4的输出端，第三电容C3与第四电容C4并联后电连接在电感LI的另一端与地之间。在图3的实施例中，由N沟道JFET场效应管U2、第一稳压ニ极管D2及低压差稳压器(LDO) U3组成高耐压稳压器。由N3流入的电流通过N沟道JFET场效应管U2，N沟道JFET场效应管U2的栅极由低压差稳压器(LD0)U3的输出端控制。N沟道JFET场效应管U2的栅极、源级电压差闭合控制N沟道JFET场效应管U2源级输出电压，使得U2输出电压总是满足低压差稳压器(LDO) U3的输入电压要求，也就是说无论N3的电压多高，都不会烧毁差稳压器(LD0)U3。为防止U2意外损坏，在低压差稳压器(LD0)U3输入端并联放置稳压ニ极管D2。经过低压差稳压器(LDO) U3的稳压出后DOTC控制器U4将能量转换为低压为整机供电。由于DCDC控制器U4是将能量转换，所以输入较高电压较小电流输出就是较低电压较高的电流。而简单电路中低压也就能带来更好的节能。图4为本发明一优选实施例的数码管控制模块结构示意图；如图所示，该数码管控制模块包括第八电阻R8和第九电阻R9，其中第八电阻R8电连接在电感LI的另一端与D⑶C控制器U4的反馈端之间；第九电阻R9电连接在DOTC控制器U4的反馈端与地之间，第九电阻R9为可变电阻，第八电阻R8、第九电阻R9为DCDC控制器U4提供反馈电压。在图4实施例中，系统电压由N5进入数码管控制模块，通过DOTC转换将电压转换为更低的电压值。通过更改R9的电阻值来调节N6的电压，可对DCDC控制器输出电压进行微量控制，MCU単元根据数码管显示的情况调整DCDC控制器的输出，使数码管在多数点亮与少数点亮时亮度保持一致。为达到最佳省电的效果，MCU単元在控制数码管点亮时可采用闪亮显示法。每次尽让数码管点亮lOOus，休息4900US后再次点亮。这种方法不仅提高了亮度而且降低了数码管的功耗。本领域普通技术人员可以理解附图只是ー个实施例的示意图，附图中的模块或流程并不一定是实施本发明所必须的。本领域普通技术人员可以理解实施例中的装置中的模块可以按照实施例描述分布于实施例的装置中，也可以进行相应变化位于不同于本实施例的ー个或多个装置中。上述实施例的模块可以合并为ー个模块，也可以进ー步拆分成多个子模块。最后应说明的是以上实施例仅用以说明本发明的技术方案，而非对其限制；尽管參照前述实施例对本发明进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解其依然可以对前述实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明实施例技术方案的精神和范
围。·
权利要求
1.一种数码管显示的两线制气体探測器，其特征在于，包括电流保护限制模块、电源变换模块、数码管控制模块、电流信号控制模块、MCU単元、红外控制模块和传感器模块，其中 所述电流保护限制模块电连接在外部电源与所述电源变换模块之间； 所述电流保护限制模块与所述电流信号控制模块电连接，为所述电流信号控制模块提供工作电压； 所述MCU単元分别与所述电流信号控制模块、所述数码管控制模块、所述红外控制模块和所述传感器模块电连接。·
2.根据权利要求I所述的数码管显示的两线制气体探測器，其特征在于，所述电流保护限制模块包括宽温恒流电流源和电流控制器，其中 所述宽温恒流电流源包括三端可调电流源、温度补偿ニ极管、第一电阻和第二电阻，所述第一电阻电连接在所述三端可调电流源的第二端和第三端之间，所述温度补偿ニ极管的正极与所述三端可调电流源的第二端电连接，所述第二电阻电连接在所述温度补偿ニ极管的负极与所述三端可调电流源的第三端之间； 所述电流控制器包括PNP型三极管、NPN型三极管、第三电阻、第四电阻、第五电阻、第六电阻和第七电阻，所述第三电阻电连接在所述三端可调电流源的第一端和所述PNP型三极管的发射极之间，所述第四电阻电连接在所述三端可调电流源的第一端和所述PNP型三极管的基极之间，所述第五电阻电连接在所述PNP型三极管的基极和所述型三极管的集电极之间，所述第六电阻的一端与所述NPN型三极管的基极电连接，所述第六电阻的另一端作为输出端向所述电源变换模块提供电压，所述第七电阻电连接在所述NPN型三极管的基极和发射极之间，所述NPN型三极管的发射极接地。
3.根据权利要求2所述的数码管显示的两线制气体探測器，其特征在于，所述电源变换模块包括N沟道JFET场效应管、第一稳压ニ极管、低压差稳压器、D⑶C控制器、第二稳压ニ极管、电感、第一电容、第二电容、第三电容和第四电容，其中 所述N沟道JFET场效应管的源极与所述第六电阻的输出端电连接，所述低压差稳压器的输入端和输出端分别与所述N沟道JFET场效应管的漏极和栅极电连接； 所述DCDC控制器的输入端与所述低压差稳压器的输出端电连接； 所述第一稳压ニ极管电连接在所述低压差稳压器的输入端与地之间； 所述第一电容电连接在所述低压差稳压器的输入端与地之间； 所述第二电容电连接在所述低压差稳压器的输出端与地之间； 所述第二稳压ニ极管电连接在所述DCDC控制器的输出端与地之间； 所述电感的一端电连接所述DCDC控制器的输出端，所述第三电容与所述第四电容并联后电连接在所述电感的另一端与地之间。
4.根据权利要求3所述的数码管显示的两线制气体探測器，其特征在于，所述数码管控制模块包括第八电阻和第九电阻，其中 所述第八电阻电连接在所述电感的另一端与所述DCDC控制器的反馈端之间； 所述第九电阻电连接在所述DCDC控制器的反馈端与地之间，所述第九电阻为可变电阻。
全文摘要
本发明公开了一种数码管显示的两线制气体探测器，其包括电流保护限制模块、电源变换模块、数码管控制模块、电流信号控制模块、MCU单元、红外控制模块和传感器模块，其中，电流保护限制模块电连接在外部电源与电源变换模块之间；电流保护限制模块与电流信号控制模块电连接，为电流信号控制模块提供工作电压；MCU单元分别与电流信号控制模块、数码管控制模块、红外控制模块和传感器模块电连接。
文档编号G01N33/00GK102841181SQ20121031902
公开日2012年12月26日 申请日期2012年8月31日 优先权日2012年8月31日
发明者王伟刚, 李宣南, 毛飞 申请人:哈尔滨东方报警设备开发有限公司