专利名称：缺氧报警器的制作方法
技术领域：
本实用新型涉及一种缺氧报警器。
背景技术：
缺氧是影响人们身体健康的重要原因之一。在很多场合，缺氧还能引起事故的发生。例如，在有火灾发生或燃烧物体的时候，周围的人们往往会因为缺氧产生窒息；人们处在长时间空气不流通的室内和深井及矿井中，也会时常出现发生缺氧的情况。人们若处在缺氧环境中，轻则会表现为头晕、头痛、耳鸣、眼花或四肢软弱无力，重则可能会发生呼吸困难、心跳停止、甚至窒息死亡的后果。 专利号为ZL200720039858. 4的中国实用新型专利公开了一种环境缺氧监测报警器，其包括氧气浓度传感器、信号放大器以及比较器。该环境缺氧监测报警器的氧气浓度传感器选用氧气电池，信号放大器选用INA122PA仪表放大器。其中,氧气电池的信号输出端连接INA122PA仪表放大器的信号输入端，比较器的一个输入端连接INA122PA仪表放大器的输出端接、另一个输入端接比较信号，输出端输出控制信号。该实用新型使用用于汽车工业的氧气电池作为氧气传感器，并釆用仪表放大器作为氧气电池的输出信号放大器，可以检测环境中氧气的氧气浓度、进行缺氧报警。但由于该环境缺氧监测报警器设计的电路和元器件的选取，导致其体积较大，不方便携带，可用范围窄。
实用新型内容本实用新型的目的是设计缺氧报警器，能够快捷灵敏地检测氧含量，在缺氧的情况下发出警报，且电路简单、造价低廉，方便携带、适用范围广。为实现上述目的，本实用新型通过如下技术方案来实现缺氧报警器，包括电源、氧气传感器、测量放大器、比较器和发声器；氧气传感器、测量放大器、比较器和发声器依次串联，测量放大器、比较器和发声器均与电源连接。优选的是，测量放大器包括运算放大器及相关电阻。氧气传感器连接运算放大器，运算放大器连接电阻。优选的是，运算放大器连接电源。优选的是，比较器包括运算放大器和电位器。其运算放大器连接电位器、测量放大器和发声器。优选的是，运算放大器和电位器连接电源。优选的是，发声器包括蜂鸣器、继电器和三极管。蜂鸣器连接继电器的常开触点，三极管与继电器和比较器相连接。优选的是，三极管、继电器及其常开触点均与电源连接，蜂鸣器通过电阻与电源连接。优选的是，运算放大器为双运算放大器。本缺氧传感器采用氧气传感器来检测空气中的氧气浓度。当空气中的氧气浓度为21%(正常值)时，氧气传感器会输出_40mV左右的电压；当空气中的氧含量降低到正常值的50%时,氧传感器会输出_20mV左右的电压。氧气传感器可选用KE-50型。氧气传感器会输出的_20mV至_40mV的慢变化的信号，并将信号加到测量放大器中进行放大。缺氧传感器的测量放大器包括运算放大器和相关电阻。此测量放大器具有-100倍的放大倍数，并有较好的抑制共模干扰能力。其作用之一是把氧气传感器输出的信号放大后将其输入到比较器，之二是把氧传感器的双端输入信号放大转换为单端输出信号输出。经测量放大器放大后的信号约为2V至4V。当空气中的氧气浓度低于正常空气中的19. 5%时，测量放大器输出信号约为3. 7V。比较器包括由运算放大器和电位器。比较器的门限电压由电位器设定，其设置为
3.7V左右。测量放大器将电压输入至比较器的运算放大器中，当其输入电压低于3. 7V时，比较器发生翻转并输出高电平；当其输入电压高于3. 7V时，比较器则输出低电平。发声器包括蜂鸣器、继电器和三极管；比较器会将电压输入至发声器的三极管中。当比较器输出高电平时三极管导通，和三极管相连接的继电器得电，进而使其开触电吸合，与常开触点串联的蜂鸣器导通工作。比较器输出低电平时三极管截止，和三极管相连接的继电器失电不动作，因此其开触电保持常开状态，与常开触点串联的蜂鸣器也保持断路状态。本实用新型的缺氧报警器的技术方案包括上述各项特征构成的任意组合。本实用新型提供的缺氧报警器主要由电源、氧气传感器、测量放大器、比较器和发声器组成，此设计电路简单、造价低廉。本缺氧报警器携带方便，能够随时监测周围环境的氧气浓度。当缺氧报警器处于缺氧环境中，能控制发声器中的蜂鸣器工作报警；一旦缺氧报警器离开缺氧环境，它可以自动控制蜂鸣器与电源断开并停止报警。本缺氧报警器能根据周围环境的氧气浓度变化自动报警提醒人们远离危险。本实用新型结构简单，灵敏度高，成本低廉，也可以作为家庭使用。
图I是本实用新型的缺氧报警器的优选实施例的电路方框图。图2是图I所示的缺氧报警器的优选实施例的电路图。
具体实施方式
参照图I所示，本实用新型的缺氧报警器包括电源，氧气传感器、测量放大器、t匕较器和发声器。其中，氧气传感器、测量放大器、比较器和发声器依次串联，测量放大器、t匕较器和发声器均与电源连接。参照图2所示，测量放大器包括运算放大器IC1-UIC1-2和IC2-1及相关电阻，比较器包括运算放大器IC2-2和电位器W，发声器包括蜂鸣器L、继电器K和三极管T。氧气传感器连接运算放大器ICl-I和IC1-2的同相输入端，电阻Rl、R2、R3串联连接。运算放大器IC1-2的反相输入端连接在电阻Rl和R2之间，运算放大器ICl-I的反相输入端连接在电阻R2和R3之间。运算放大器IC1-2的输出端、电阻R4、R6串联连接，电阻Rl连接在运算放大器IC1-2的输出端和电阻R4之间。运算放大器ICl-I的输出端、电阻R5、R7串联连接，电阻R3连接在运算放大器ICl-I的输出端和电阻R5之间。运算放大器IC2-1的反相输出端连接在电阻R4和R5之间，正相输入端连接在电阻R5和R7之间。比较器的运算放大器IC2-2的正相输出端通过电阻连接运算放大器IC2-1的输出端，反相输出端通过电阻连接电位器W，输出端通过电阻连接三极管T。蜂鸣器L的连接继电器K的常开触点K1。继电器K连接三极管T的集电极。电源电压为9V。运算放大器ICl-I的4脚、IC2-1的4脚，电位器W和三极管T的发射极都连接电源负极；运算放大器IC1-2的8脚、IC2-2的8脚，电位器W和继电器K及其常开触点Kl都连接电源正极。主要由运算放大器IC1-1、IC1-2和IC2-1组成的测量放大器具有很好的抑制共模干扰能力，还能将双端输入信号放大转换为单端输出信号。氧气传感器将双路_20mV至-40mV的慢变化的信号加到测量放大器中进行放大，测量放大器的放大倍数由其相关电阻的阻值之比来决定，公式为Af=-R6/R4(l+2R1/R2)，本实施例的电路设计的放大倍数为-100倍。经测量放大器放大后的信号约2V至4V，此信号加到比较器的输入端。比较器的门限由电位器W设定；因为当空气中的氧气浓度低于正常空气中的19. 5%(此浓度为缺氧浓度)时，测量放大器中的运算放大器IC2-1输出的信号大约为3. 7V左右，所以本实施例的电路设置的门限电压为3. 7V。当缺氧报警器处在缺氧环境中，其测量放大器的运算放大器 IC2-1的输出信号低于3. 7V时，比较器的运算放大器IC2-2发生翻转、输出高电平，三极管T得到高电平导通，使继电器K得电、继电器的常开触点Kl吸合，蜂鸣器L通电发声。当缺氧报警器处在正常氧含量的环境中，其测量放大器的运算放大器IC2-1输出的电压信号高于3. 7V，进而比较器的运算放大器IC2-2输出低电平，三极管T截止不导通，继电器K失电不动作、其常开触点Kl保持常开状态，蜂鸣器L保持断路不发声。图2中的元件可以选择如下类型氧气传感器选用KE-50型；运算放大器ICl-I、IC1-2、IC2-1和IC2-2选用LM358型双运算放大器；三极管T选用3DG6C型，二极管D选用IN4001型；电阻R6和R7的阻值为100k Q，R4和R5的阻值为50 k Q，Rl和R3的阻值为100kQ，R2的阻值为2kQ，R8的阻值为10 kQ，R9的阻值为10 kQ, RlO的阻值为510 Q，Rll的阻值为IkQ ;电位器W的阻值为510 kQ ;继电器K选用JRX-13F型12V直流继电器；蜂鸣器选用额定电压为6V的。电源电压为9V。以上所述仅是本实用新型的优选实施例，并非对本实用新型作任何形式上的限制，凡是依据本实用新型的技术实质对以上实施例所作的任何简单修改、等同变化与修饰，均仍属于本实用新型技术方案的范围内。阅读了本说明书后，本领域技术人员不难看出，本实用新型由现有技术的结合构成，这些构成本实用新型的各部分的现有技术有些在此给予了详细描述，有些则出于说明书简明考虑并未事无巨细地赘述，但本领域技术人员阅读了说明书后便知所云。而且本领域技术人员也不难看出，为构成本实用新型而对这些现有技术的结合是饱含大量创造性劳动，是发明人多年理论分析和大量实验的结晶。本领域技术人员同样可以从说明书中看出，这里所披露的每个技术方案以及各个特征的任意组合都属于本实用新型的一部分。
权利要求1.缺氧报警器，包括电源、氧气传感器、测量放大器、比较器和发声器，其特征在于氧气传感器、测量放大器、比较器和发声器依次串联，测量放大器、比较器和发声器均与电源连接。
2.如权利要求I所述的缺氧报警器，其特征在于测量放大器包括运算放大器及相关电阻；氧气传感器连接运算放大器，运算放大器连接电阻。
3.如权利要求I或2所述的缺氧报警器，其特征在于比较器包括运算放大器和电位器；其运算放大器连接电位器、测量放大器和发声器。
4.如权利要求I或2所述的缺氧报警器，其特征在于发声器包括蜂鸣器、继电器和三极管；蜂鸣器连接继电器的常开触点，三极管与继电器和比较器相连接。
5.如权利要求3所述的缺氧报警器，其特征在于发声器包括蜂鸣器、继电器和三极管； 蜂鸣器连接继电器的常开触点，三极管与继电器和比较器相连接。
6.如权利要求2所述的缺氧报警器，其特征在于运算放大器连接电源。
7.如权利要求3所述的缺氧报警器，其特征在于运算放大器和电位器连接电源。
8.如权利要求4所述的缺氧报警器，其特征在于三极管、继电器及其常开触点均与电源连接，蜂鸣器通过电阻与电源连接。
9.如权利要求2或6所述的缺氧报警器，其特征在于运算放大器为双运算放大器。
10.如权利要求3所述的缺氧报警器，其特征在于运算放大器为双运算放大器。
专利摘要本实用新型涉及一种缺氧报警器，包括电源、氧气传感器、测量放大器、比较器和发声器。氧气传感器、测量放大器、比较器和发声器依次串联，测量放大器、比较器和发声器均与电源连接。此设计电路简单、造价低廉，携带方便，能够随时监测周围环境的氧气浓度。当缺氧报警器处于缺氧环境中，能控制发声器中的蜂鸣器工作报警；一旦缺氧报警器离开缺氧环境，它可以自动控制蜂鸣器与电源断开并停止报警。本缺氧报警器能根据周围环境的氧气浓度变化自动报警提醒人们远离危险。
文档编号G01N27/26GK202442989SQ201220067139
公开日2012年9月19日 申请日期2012年2月28日 优先权日2012年2月28日
发明者寇玉民, 袁峥, 赵飞 申请人:北京联合大学