一氧化碳探测警报器的制作方法

文档序号:6097459阅读:274来源:国知局
专利名称:一氧化碳探测警报器的制作方法
技术领域
本实用新型是一种报警装置,属于有毒有害气体的监测、报警技术领域。
目前市场上大多数煤气报警器属于广谱型可燃气体报警器,这类报警器对可燃气体(如甲烷、酒精、一氧化碳等)没有选择性。个别产品对一氧化碳气体的灵敏度略高于其它气体的灵敏度。在技术方面这类报警器选用的传感器均为国际上正在被淘汰的旁热式气敏传感器,这种传感器的缺点是功耗大、选择性差、工作不稳定。大多数报警器工作过程中没有清洗功能,随时间漂移大,工作不稳定,不能正确监测一氧化碳气体;这类报警器在接口方面不能与消防报警控制系统相配接;使用寿命短(一般为二年);在实际使用过程中误报和漏报情况较为严重。
本实用新型的目的是提供一种对一氧化碳气体超过一定浓度发出报警的探测警报器,当一氧化碳气体浓度达到或超过某一设定值(如100ppm)时,本实用新型发出声光报警,输出驱动控制系统的触点信号,提醒用户所监测的区域内存在一氧化碳有毒气体,以便用户采取相应的措施,确保人身安全。
先对本实用新型
如下图1为本实用新型外形示意图。
图2为本实用新型外壳底板结构示意图。
图3为本实用新型外壳上盖结构示意图。
图4为本实用新型电路方框图。
图5为本实用新型直流电源电原理图。
图6为本实用新型气体探测及信号处理电原理图。
图7为本实用新型声报警电原理图。
图8为本实用新型接口电原理图。
图9为本实用新型加热器电源时序图。
图10、11、12为本实用新型失效/安全功能脉冲时序图,其中图10为光报警失效脉冲时序图,图11为声报警失效脉冲时序图,图12为接口输出失效脉冲时序图。
以下结合附图对本实用新型进行阐述。
在结构方面参见图2,图3,印刷电路板的固定通过底板(见图2)上三个搭扣1,四个支撑点2及底板边框3加以固定,外壳底板和上盖之间通过搭扣6和11加以固定,省去拧螺钉的麻烦。电路板上除气敏传感器12和蜂鸣器BUZ1外其余电子元器件均与外界隔离,保持电子线路良好的工作环境,确保本实用新型的工作可靠性。气敏传感器12置于上盖空腔8内(见图3),通过三面百页窗探测一氧化碳气体;蜂鸣器BUZ1置于上盖空腔7内(见图3),通过正面百页窗向外部发报警声;安装方式设计成壁挂式结构挂孔5(见图2),安装时无需打开外壳,在挂孔上随加了隔离园桶4(见图2),确保线路板上带电体与挂钩隔离,提高了安装和使用过程中的安全性。
在电子技术方面本实用新型采用直热式一氧化碳专用气敏传感器12(见图6),该传感器对一氧化碳的灵敏度比对酒精的灵敏度高250倍以上,具有选择性好、工作稳定可靠、灵敏度高等特点,适用于低浓度探测。采用专用单片微处理器IC3(见图6)能完成自动检测,自动清洗气敏传感器12、接通电源时发出模拟报警功能。在一氧化碳浓度较低时(如100ppm),本实用新型实现分级报警,先发出光预报警—红色发光二极管LED2闪烁,约7.5分钟后发出声光预报警—红色发光二极管LED2闪烁,蜂鸣器发出报警,若CO气体浓度继续增加或持续一段时间,则本实用新型发出主报警—红LED2、绿LED1发光二极管交替闪烁,同时驱动干簧继电器13,实现远距离报警。单片微处理器给气体传感器加热器电源提供周期性脉冲触发信号,其中60秒钟高加热—对气敏传感器进行清洗、90秒钟低加热—为检测作准备、100毫秒停止加热—气体检测,因此大大提高了本实用新型的工作可靠性,降低了误报现象。
本实用新型设计人推荐如下实施例外壳用阻燃ABS塑料注塑而成,外壳上盖(见图3)上设有二个空腔,分别用于安置气敏传感器12和蜂鸣器BUZ1,其中气敏传感器的空腔8设计成三面(传感器正面和二个侧面)百页窗结构,蜂鸣器的空腔7设计成一面(蜂鸣器正面)百页窗结构。外壳上盖设有电源指示灯和警报指示灯显示孔;电源进线孔10和接口出线孔9,接口出线孔9设计成盲孔,使用时再捅穿。外壳底板(见图2)上设计有避挂式安装结构挂孔5,其内侧隔离园桶4的开口在外壳装配完毕后恰好被外壳上盖压住,确保安装使用本实施例的安全性。底板上设有三个搭扣1、四个支撑点2,用于印刷线路板的固定。整个外壳由上盖和底板组成,相互固定是通过搭扣6和11,在本实施例中没有螺钉紧固件,这种结构给组装带来方便。
电源变压器、气敏传感器、蜂鸣器等所有电子元器件均安装于印刷电路板上,电路板上除气敏传感器和蜂鸣器外其余电子元器件均与外界隔离,电路板通过三个搭扣固定于底板上,电源线通过自身的固定装置与外壳出线孔相配合,由上盖、底板合拢后而固定。
参见图4.本实施例由直流电源、加热器电源、气体探测电路、温度补偿电路、光报警电路、声报警电路、接口电路、信号处理电路等组成。
直流电源部分(见图5)由电源变压器T1、整流滤波和三端稳压器IC1等组成,该电源提供三路直流电压VBB、VCC和VDD。电源变压器T1将市电220V/50HZ变换成两组5V交流电压,经二极管D3,D4全波整流,电容C2滤波后得到脉动直流电压VDD,提供给气敏传感器加热电路,光报警器电路和接口电路。经二级管D1,D2,电容C1二倍压整流,电容C3滤波后得到脉动直流电压VBB,提供给声报警电路和三端稳压器IC1。脉动直流电压VBB经三端稳压器IC1后得到稳定的直流电压VCC(+5V),提供给单片微处理器IC3。直流电源设计成三路直流电压提供给所需的电路,能降低变压器的体积和成本。
加热器电源(见图6和图9),加热器电源序列周期性地被改变电源保持在590mW(高加热)60秒钟,90mW(低加热)90秒钟,然后0W(气体探测)100毫秒。为了提高电源效率,由气敏传感器12中两个加热器与两个晶体管V1,V2和一个电阻R11串接,两个晶体管V1,V2分别由专用单片微处理器IC3第10脚和第11脚的脉冲信号驱动,控制加热器电源。单片微处理器IC3在每一个加热周期的最初60微秒从IC3的第3脚(电阻R11上)读取电压值,然后调整驱动脉冲的宽度,使加热器电源恒定。这里要求晶体管V1,V2选用饱和压降(VCE)较小的晶体三极管,电阻R11选用误差不大于±5%,功率为0.5W的金属氧化膜电阻。
气体探测电路(见图6)由气敏传感器12负载电阻与电阻R10,R12相串接,单片微处理器IC3对探测结果从第2脚上读取、处理,并与设置值进行比较,设置值由电位器VR1和电阻R14决定,电位器VR1用来标定探测灵敏度,本实施例中的电路参数其设置值为100ppm左右。当一氧化碳气体浓度增加时,气敏传感器12负载电阻减小,单片微处理器第2脚电位上升,在气体探测时刻(100毫秒)被IC3读取、处理,并与设置值(IC3第4脚电位)进行比较,经单片微处理器处理后作出相应的响应。
温度补偿电路(见图6)由热敏电阻RT1和电阻R13组成,补偿信号从IC3的第5脚读取。该电路用来补偿气敏传感器12受环境温度、湿度的影响。
光报警电路(见图6)由电阻R2,R3、发光二极管LED1,LED2组成。光报警电路由单片微处理器IC3驱动,LED1兼作电源指示灯。
声报警电路(见图7)采用COMS六非门电路IC2、三端式蜂鸣器BUZ1和电阻R18,R19电容C9组成了独特的蜂鸣电路。该电路通过接点B1由单片微处理器IC3的第17脚控制,当第17脚为低电位时电路不工作。该电路具有结构简单,起振容易,蜂鸣声响度高等特点。
接口电路(见图8)由干簧继电器13、晶体管V3和电阻R15,R16、二极管D5组成,该接口通过接点A1由单片微处理器的第13脚控制。该接口在监测状态时,接口(触点)处于闭合状态;在报警(主报警)或断电时,接口(触点)处于断开状态。该接口能与消防报警控制系统相配接,实现远距离报警。
信号处理电路(见图6)是以单片微处理器IC3为核心,配备晶体振荡电路上电复位电路等组成。单片微处理选用与气敏传感器12(NGSX-05F)相配套的专用单片微处理器——TMP47C241AN-J914,该单片微处理器的第2、3、4、5脚输入采用A/D转换,提高了本实施例的抗干扰能力。晶体振荡电路由晶体振荡器X1、电容C6、C7组成,上电复位电路由电阻R1和电容C5组成。电路中单片微处理器看门狗输出端WTO(IC3第6脚)与复位端RESET(IC3第22脚)相连,确保本实施例正常运行。利用IC3第25脚的标定功能,将本实用新型置于标定气体浓度下通电,约五分钟后单片微处理器IC3记忆该值,此时可将本实用新型拿到空气中进行标定。一旦气敏传感器的加热器断开或烧断,本实用新型就会发出失效信号而具有失效/安全自检功能,本单片微处理器还能提供接通电源发出10秒钟模拟报警的功能。
本实施例还具有以下几个特征第一,气敏传感器选用90年代最新器件NGSX-05F,该传感器的加热方式为直热式(这类传感器的灵敏度比旁热式传感器高一个数量级),并在原有传感器基础上配上活性碳过滤器,因而具有良好的选择性。第二,选用TMP47C241ANJ914专用单片微处理器,该单片微处理器与NGSX-05F相配套,用较少的外围器件得到较多的功能。它能完成自动检测、自动清洗气敏传感器和自我检测功能;接通电源发出10秒钟模拟报警;分级报警;能依据电源电压的幅度自动调整驱动脉冲宽度,保持传感器加热器功率恒定;提供标定功能和失效/安全自检功能。第三.在电路中设有热敏电阻RT1,用来补偿气敏传感器12受环境温度、湿度的影响、确保本实施例的工作稳定性。第四,蜂鸣器电路采用独持的CMOS非门电路驱动,大大提高了蜂鸣器的起振性能和蜂鸣响度。第五,在电路中设有模拟报警按钮MK,用于检测本实施例和其相连的控制系统的工作是否正常。
本实施例的外型尺寸为140mm×90.5Mm×39.5mm整机重量约为360g本实用新型有如下有益效果1.本实用新型用来探测因煤气不完全燃烧或泄漏的一氧化碳气体浓度,适用于使用煤气的用户,当一氧化碳气体浓度达到或超过某设置值(100ppm)时本实用新型就发出报警,提醒用户被监测的区域内存在一氧化碳有毒气体,采取相应措施,确保人身安全。
2.本实用新型设计的一氧化碳探测警报器。具有自动检测、自动清洗功能;具有灵敏度高、选择性好、性能稳定、工作可靠、报警声响度高等特点;该警报器具有上电10秒钟模拟报警、标定功能和失效/安全自检功能;该报警器设有接口电路,能与消防报警控制系统相连,实现远距离报警。
3.使用寿命长,在正常环境下,本实用新型使用寿命为五年。
4.本实用新型采用交流220V/50HZ供电,消耗功率低,适用于长期、连续工作。
5.本实用新型设有模拟报警按钮,给用户定期检测本实用新型和与其相连控制系统的工作是否正常。
6.本实用新型在结构设计方面,安装设计为壁挂式结构,给安装带来方便;印刷电路板的固定、上盖与底板的配合均采用搭扣结构,省去拧螺钉的麻烦,给安装带来方便。电路板上除气敏传感器、蜂鸣器外其余电子元器件均与外界隔离,保证电子线路良好的工作环境,确保本实用新型的工作可靠性。
权利要求1.一种一氧化碳探测警报器,包括直流电源、加热器电源、气体探测电路、温度补偿电路、信号处理电路、声光报警电路、接口电路和外壳,其特征在于a.直流电源由220V/50HZ交流电经变压器(T1)变成两组5V交流电压,经二极管D3,D4全波整流,电容C2滤波后得到脉动直流电压VDD;经二级管D1,D2,电容C1,C3二倍压整流滤波后得到脉动直流电压VBB;脉动直流电压VBB经三端稳压器IC1稳压后得到恒定的直流电压VCC(+5V),这三路电压分别供给所需的电路;b.加热器电源由气敏传感器(12)中两个加热器与两个晶体管V1,V2和电阻R11串接,两个晶体管V1,V2分别由专用单片微处理器IC3第10脚和第11脚的脉冲信号驱动;单片微处理器IC3在每一个加热周期的最初60微秒从IC3的第3脚读取电压值,然后调整驱动脉冲的宽度,确保60秒高加热、90秒低加热的加热功率恒定,100毫秒停止加热进行检测,充分发挥气敏传感器(12)的探测效率;c.气体探测电路由气敏传感器(12)的负载电阻与电阻R10,R12相串接,单片微处理器IC3对探测结果从第2脚上读取、处理,并与设置值进行比较,设置值由电位器VR1和电阻R14决定,电位器VR1用来标定探测灵敏度;d.温度补偿电路由热敏电阻RT1和电阻R13组成,补偿信号从IC3的第5脚读取;e.信号处理电路是以单片微处理IC3为核心,配备晶体振荡器X1和少量外围器件组成;单片微处理器IC3提供加热器电源的周期性脉冲驱动信号,对探测结果进行处理;提供声光报警和远距离报警的驱动信号;微处理器的看门狗的输出端WTO(IC3的第6脚)与复位端RESET(IC3的第22脚)相连;f.声报警电路采用CMOS六非门电路IC2,三端式蜂鸣器BUZ1和电阻R18,R19,电容C9组成,该电路通过接点B1由单片微处理器IC3的第17脚控制;G.接口电路由干簧继电器(13),晶体管V3和电阻R15,R16,二极管D5组成,该接口通过接点A1由单片微处理器的第13脚控制;处于监测状态时,该接口的触点闭合;处于报警或断电时,该接口的触点断开;该接口能与消防报警控制系统相配接;h.在外壳上盖上设计有二个空腔,空腔(8)用于安置气敏传感器,其结构为三面百页窗;另外一个空腔(7)用于安置蜂鸣器,其结构为正面百页窗;印刷电路板上除气敏传感器和蜂鸣器外其余电子元件均与外界隔离,印刷电路板是通过底板上三个搭扣(1)和四个支撑点(2)将其方便地固定。
专利摘要本实用新型提供了一种一氧化碳探测警报器,它是由直流电源、一氧化碳气敏传感器、单片微处理器、温度补偿电路、声光报警电路,接口电路等组成。本实用新型能探测100ppm一氧化碳气体浓度,实现声光报警和远距离报警。本实用新型采用交流220V/50Hz供电,用来监测室内一氧化碳气体浓度,确保人身安全。
文档编号G01N27/12GK2243080SQ9524458
公开日1996年12月18日 申请日期1995年8月22日 优先权日1995年8月22日
发明者孙云德, 徐永祥 申请人:上海尼赛拉传感器有限公司
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