专利名称：预警式双稳燃气安全装置的制作方法
技术领域：
本发明涉及一种家用燃气安全预警装置。
背景技术：
已有的燃气报警器最常见的工作方式是在监测到空气成份发生变化后发出声光信号，同时驱动换气扇或电磁阀等执行装置，用来降低空气中可燃气体浓度和切断燃气源以确保用户人身财产安全。其不足之处是在燃气泄漏事故发生以后报警器才可能采取动作，随着使用时间的增加，空气成份监测部件中的气敏探头老化速度快，如果不及时更换会导致监测部件的误报、漏报。另外，报警器所用电磁阀上的密封圈容易发生疲劳老化，使得电磁阀封闭不严和使用寿命有限，是一种安全隐患，严重地威胁燃气用户的人身财产安全。
发明内容
本发明的目的是克服上述已有技术的不足，提供一种具有预防燃气泄漏的事前、事后双重保护功能的预警式双稳燃气安全装置。
本发明包括有电磁阀机构和报警器机构，电磁阀机构包括管路气压检测器、电子定时器和电磁阀；电磁阀包括中心轴杆、电磁线圈、壳体、弯道端盖和密封圈；管路气压检测器安装在电磁阀的进气腔内，电子定时器设置在电磁阀的中心轴杆附近；在与中心轴杆配合的电磁阀壳体上安装有密封圈；报警器机构包括直流稳压电源电路、空气成份监测电路、报警原因指示电路、后继延时输出电路和蜂鸣器；直流稳压电源电路包括变压器、电路整流器和滤波电容；空气成份监测电路包括常温型可燃气体传感器和集成运算放大器、电阻、电位器、二极管、电容器；报警原因指示电路包括发光二极管和三极管；后继延时输出电路包括电阻、电容器、集成运算放大器、二极管、固态继电器；报警器机构与电磁阀机构通过电源线、低气压报警信号线、超时报警信号线和驱动电磁阀的脉冲信号线连接；分压电阻串联成分压电路、电阻、电容串联成的充电延时电路均接在集成运算放大器上，在电阻的两端反向并联作为放电旁路二极管的二级管；固态继电器的一个输出端接电源线上，另一个输出端接电磁阀电磁线圈，再与蜂鸣器相并联，然后与二极管、三极管的发射极—集电极相串联后接电源的两端；可燃气体传感器与负载电阻串联后连接电源的两端，再经限流电阻连接到集成运算放大器上；后继延时输出电路和蜂鸣器并联起来连接在报警原因指示电路的后面。
集成运算放大器采用14脚集成运算放大器LM324；分压电阻串联成分压电路，接在集成运算放大器的第3脚，电阻、电容串联成的充电延时电路接在集成运算放大器的第2脚，集成运算放大器的第1脚的输出信号经保护电阻后与固态继电器的一个输入端相连，另一个输入端接在0V线上；可燃气体传感器与负载电阻串联后连接电源的两端，再经限流电阻连接到集成运算放大器的第5脚；管路气压检测器、电子定时器和报警器机构内部工作电源有+6V供电电线和0V供电电线；集成运算放大器的第4脚接在电源的+6V供电线上，第11脚接在0V供电线上。
在与中心轴杆配合的电磁阀壳体上安装有两个密封圈。报警器机构采用+6V直流稳压电源电路；常温型可燃气体传感器的型号为TP-1.1A；固态继电器的型号为D3P-052。220V交流市电经+6V直流稳压电源电路后得到+6V的电压作为电源连接至空气成份监测电路。
电磁阀采取手动复位电动置位方式，电磁阀机构从报警器机构得到其工作所需要的电源。两个密封圈形成的阻尼双密封结构可以减小单个密封圈的摩擦力，增大所有密封圈与中心轴杆上的总摩擦力，延长密封圈使用寿命，并使中心轴杆稳定保持在得电时所处位置，且保持密封良好的状态。
管路气压检测器实时监测管路中燃气气压相对于大气压的压力。当压力差值低于设定数值时就认为管路中已经停气，传感器发送电压信号通知报警器，电压信号通过报警器机构中的限流电阻和二极管，将电子开关(三极管)的基极电势升高，打开电子开关，通过发光二极管发光进行报警原因提示、蜂鸣器发出声音报警、后继延时电路发出一定时长的+6V脉冲电信号驱动电磁阀切断管路。从而实现燃气泄漏的超前预警功能。
利用可燃气体传感器实时监测室内空气中可燃气体的浓度，当空气中可燃气体浓度达到预定值时，报警器机构中空气成份监测电路电桥的输出电压发生变化，经过电压比较器运算后输出+6V的输出电压。电压信号通过报警器机构中的限流电阻和二极管，将电子开关(三极管)的基极电势升高，打开电子开关，通过发光二极管发光进行报警原因提示、蜂鸣器发出声音报警、后继延时电路发出一定时长的+6V脉冲电信号驱动电磁阀切断气源。可防止因燃气泄漏而造成事故。
电子定时器用于监测管路中通气的时间，当通气时间超过用户在开始使用燃气前所设定的时间长度，就认为情况发生异常。电子定时器给出+6V信号，报警器开始报警。
本发明可与现有的家用燃器具配套使用。使用时将电磁阀机构安装在燃气表后的管路上，电磁阀机构负责将检测到的管路气压信号、电子定时器信号反馈给报警器机构，并接收来自报警器机构发送的脉冲动作信号。本发明具有燃气泄漏的超前预警功能，在由于无法预料的原因而导致燃气泄漏的情况下，采用事后报警、处理方式，最大程度地保证用户的人身财产安全。采用双稳式结构，极大的延长电磁阀的使用寿命，提高电磁阀的可靠性。
图1是本发明电磁阀机构的结构示意图。
图2是本发明报警器机构的电路原理图。
图1中1.电磁阀进气口，2.电磁阀中心轴杆，3.电磁线圈，4.管路气压检测器，5.电磁阀壳体，6.弯道端盖，7.密封圈，8.电子定时器，9.电磁阀出气口，10.弯道端口，11.密封圈。
具体实施例方式
+6V直流稳压电源电路由变压器B、电路整流器D、滤波电容C1和C2、三端稳压器IC1组成。空气成份监测电路包括有常温型可燃气体传感器QM和14脚集成运算放大器LM324(IC2)、电阻R1-R10、电位器Rx、二极管D1-D2、二极管D8、电容器C3。组成空气成份检测的核心部分。报警原因指示电路包括有发光二极管D3-D5和三极管Q1-Q3。后继延时输出电路和蜂鸣器用来发出声音报警和为电磁阀发出脉冲驱动信号，主要由电阻R11-R14、电容器C4、IC2、二极管D6、蜂鸣器DS1、固态继电器JDQ组成。常温型可燃气体传感器的型号为TP-1.1A。三端稳压器IC1型号为7806。
电磁阀壳体5两端的电磁阀进气口1、出气口9为内螺纹接口，或其他形式的接口，以便于电磁阀与输出管间配连。报警器机构接收管路气压检测器送来的压力过低信号和电子定时器送来的超时信号以及报警器中的气敏传感器所检测到的空气中可燃气体含量超标的信号，同时分别给出压力过低提示、超时提示和声光紧急报警。
电子定时器面板的三位拨动开关分别标有“15分钟”、“25分钟”、“40分钟”，并设有“开始”、“停止”两个位置的两位拨动开关。定时电路中使用积分电路作为计时单元。用户在使用前预先通过三位拨动开关电子定时器设置时间长度，然后拨两位开关至“开始”位置，整个电子定时器电路开始计时工作。当用户打开燃气的时间达到预设时间长度，则积分电路的输出电压高于电压比较器反相端的参考电压，电压比较器输出端发出电压信号，该信号通过报警器机构中的限流电阻和二极管，并使电子开关(三极管)的基极电势升高，打开电子开关，通过发光二极管发光进行报警原因提示、蜂鸣器发出声音报警、后继延时电路发出一定时长的+6V脉冲电信号驱动电磁阀切断气源。
220VAC市电经变压器B、整流桥D、滤波电容C1、IC1、滤波电容C2、后得到+6V的直流电源。以IC2为主组成第一个电压比较器，分压电阻R12与R13串联成的分压电路将生成的电压信号输入给IC2的第3脚、电阻R11与电容C4串联成的充电延时电路生成的信号输入给IC2的第2脚，并在R11的两端反向并联二级管D6作为放电旁路二极管。将IC2的第1脚的输出信号经保护电阻R14后与固态继电器JDQ的一个输入端相连，另一个输入端接在0V线上。固态继电器JDQ的一个输出端接+6V电源，另一个输出端接电磁阀电磁线圈3。从而驱动输出端共同构成当发生报警时的用于驱动电磁阀的一定时长的脉冲信号发出电路。该电路与蜂鸣器DS1相并联，并联后与二极管D5三极管Q3的发射极—集电极相串联后接+6V电源的两端。二极管D7、R0相串联后与电磁阀的电磁线圈反向并联。
常温型可燃气体传感器QM是监测室内气体成份的主要部件，在与负载电阻R1串联后连接于+6V电源的两端，并将其输出信号经限流电阻R2连接到IC2的第5脚。由分压电阻R4、R5、电位器Rx串联后并联于电源两端，组成参考电压生成电路为电压比较器提供参考电压，并将其输出接到IC2的第6脚。R6串联于IC2的第5脚与第6脚之间构成滞回电压比较器。IC2的第4脚接在电源的+6V线上，第11脚接在0V供电线上。由R7、C3组成R C充电延时电路将生成的信号输入给IC2的第10脚，分压电阻R8与R9串联分压后将得到的电压输出给IC2的第9脚，在IC2的第8脚与第5脚之间串联单向导通的二极管D1。在R8的两端反向并联二极管D2。发光二极管D4与Q2的发射极-集电极串联、发光二极管D3与Q1的发射极-集电极串联，以上两条支路与D5-Q3组成的串联电路相并联。IC2的第7脚经保护电阻R10、二极管D8与三极管Q3的基极连接。
管路气压检测器电路由两位拨动开关K1、IC3、电阻R15-R27、电位器Rx1-Rx2、气传感器CGQ、二极管D9组成。整个管路气压检测器电路以+6V电压线和0V供电电线作为电源。K1为整个压力监测电路是否接通电源的开关。CGQ是监测管路中气体压力的CYX030A压力传感器。由R15-R22和Rx1、IC3的第1脚至第3脚及第5脚至第10脚组成具有100倍左右放大功能的“仪表放大电路”。IC3的第4脚接在电源的+6V线上，第11脚接在0V供电电线上。仪表放大电路的输入端接CGQ的输出端。仪表放大电路的输出端经保护电阻R23连接至IC3的第12脚。分压电阻R24、Rx2、R25串联后，将得到的信号输入给IC3的第13脚。在IC3的第12脚与第14脚之间串联一个电阻R26构成滞回电压比较器。IC3的14脚与R27、D9串联后，连接至Q2的基极。固态继电器型号为D3P-052。IC3为14脚集成运算放大器LM324。
电子定时器电路包括有两位拨动开关K2、三位拨动开关K3、IC4、二极管D10、电阻R28-R35、电位器Rx4-Rx6和电容C5。电子定时器以+6V电压线和0V供电电线作为电源。开关K2是两位导通的拨动开关，开关K3是可以三位导通的拨动开关。K2的一个位置为整个电子定时器电路是否接通电源，而拨至另外一个位置时对整个电子定时器电路断电，并将电容器C5两极上的电荷通过限流电阻R35予以清零。由R28、R29、电容C5、IC4的第1至3脚构成积分电路。IC4的第1脚与第5脚相连。由分压电阻R30、Rx6串联，分压电阻R31、Rx5串联，分压电阻R32、Rx4串联后分别与三位拨动开关K3的三组触点相串联后并联，并联后与分压电阻R33相串联后与0V供电电线相联接形成分压电路。分压电路输出的电压信号作为参考电压信号输出给与IC4的第6脚。IC4的第7脚经与限流电阻R34、D10串联后与Q1的基极连接。IC4为14脚集成运算放大器LM324。
权利要求
1.一种预警式双稳燃气安全装置，其特征是包括有电磁阀机构和报警器机构，电磁阀机构包括管路气压检测器、电子定时器和电磁阀；电磁阀包括中心轴杆、电磁线圈、壳体、弯道端盖和密封圈；管路气压检测器安装在电磁阀的进气腔内，电子定时器设置在电磁阀的中心轴杆附近；在与中心轴杆配合的电磁阀壳体上安装有密封圈；报警器机构包括直流稳压电源电路、空气成份监测电路、报警原因指示电路、后继延时输出电路和蜂鸣器；直流稳压电源电路包括变压器、电路整流器和滤波电容；空气成份监测电路包括常温型可燃气体传感器和集成运算放大器、电阻、电位器、二极管、电容器；报警原因指示电路包括发光二极管和三极管；后继延时输出电路包括电阻、电容器、集成运算放大器、二极管、固态继电器；报警器机构与电磁阀机构通过电源线、低气压报警信号线、超时报警信号线和驱动电磁阀的脉冲信号线连接；分压电阻串联成分压电路、电阻、电容串联成的充电延时电路均接在集成运算放大器上，在电阻的两端反向并联作为放电旁路二极管的二级管；固态继电器的一个输出端接电源线上，另一个输出端接电磁阀电磁线圈，再与蜂鸣器相并联，然后与二极管、三极管的发射极一集电极相串联后接电源的两端；可燃气体传感器与负载电阻串联后连接电源的两端，再经限流电阻连接到集成运算放大器上；后继延时输出电路和蜂鸣器并联起来连接在报警原因指示电路的后面。
2.如权利要求1所述的预警式双稳燃气安全装置，其特征是集成运算放大器采用14脚集成运算放大器LM324；分压电阻串联成分压电路，接在集成运算放大器的第3脚，电阻、电容串联成的充电延时电路接在集成运算放大器的第2脚，集成运算放大器的第1脚的输出信号经保护电阻后与固态继电器的一个输入端相连，另一个输入端接在0V线上；可燃气体传感器与负载电阻串联后连接电源的两端，再经限流电阻连接到集成运算放大器的第5脚；管路气压检测器、电子定时器和报警器机构内部工作电源有+6V供电电线和0V供电电线；集成运算放大器的第4脚接在电源的+6V供电线上，第11脚接在0V供电线上。
3.如权利要求1或2所述的预警式双稳燃气安全装置，其特征是在与中心轴杆配合的电磁阀壳体上安装有两个密封圈。
4.如权利要求1或2所述的预警式双稳燃气安全装置，其特征是常温型可燃气体传感器的型号为TP-1.1A。
5.如权利要求1或2所述的预警式双稳燃气安全装置，其特征是固态继电器的型号为D3P-052。
6.如权利要求1或2所述的预警式双稳燃气安全装置，其特征是报警器机构采用+6V直流稳压电源电路。
全文摘要
一种预警式双稳燃气安全装置，属家用燃气安全预警装置，其目的是预防燃气泄漏的事前、事后双重保护。本发明包括有电磁阀机构和报警器机构，电磁阀机构包括有管路气压检测器、电子定时器和电磁阀；电磁阀包括有中心轴杆、电磁线圈、壳体、弯道端盖和密封圈；报警器机构包括有+6V直流稳压电源电路、空气成份监测电路、报警原因指示电路、后继延时输出电路和蜂鸣器；+6V直流稳压电源电路包括变压器、电路整流器和滤波电容；空气成份监测电路包括常温型可燃气体传感器和集成运算放大器、电阻、电位器、二极管、电容器；报警原因指示电路包括有发光二极管和三极管；后继延时输出电路包括电阻、电容器、集成运算放大器、二极管、固态继电器。
文档编号G08B21/00GK1804446SQ20051013788
公开日2006年7月19日 申请日期2005年12月28日 优先权日2005年12月28日
发明者寇子明, 于宏军, 赵振保, 李 瑞, 许广芳 申请人:太原理工大学