一种燃气泄露电源智能控制器的制造方法
【专利摘要】本发明一种燃气泄露电源智能控制器是一种针对于家用燃气热水器发生燃气泄漏后及时检测并报警，然后切断热水器电源，同时进行室内通风排气的智能控制器。包括控制器本体和控制器电路板，控制器电路板安装在控制器本体内，控制器电路板上安装有控制电路，所述控制电路包括电源电路、稳压电路、传感器及设定电压电路、比较电路、继电器驱动电路和断电通风报警执行电路，所述电源电路、稳压电路、传感器及设定电压、比较电路和继电器驱动电路依次相连，电源电路向整个控制电路提供12V的直流电源，经过稳压电路后输出8V稳定的电压，然后通过传感器及设定电压电路；当传感器检测到可燃性气体浓度超标，断电通风报警执行电路工作。
【专利说明】一种燃气泄露电源智能控制器
【技术领域】
[0001]本发明一种燃气泄露电源智能控制器是一种针对于家用燃气热水器发生燃气泄漏后及时检测并报警，然后切断热水器电源，同时进行室内通风排气的智能控制器。
【背景技术】
[0002]燃气(人工煤气、天然气、液化石油气)的普及，提高了生产效率、市民的生活质量，但在使用燃气的过程中，因燃气泄漏、废气等原因造成的燃气爆炸、中毒等意外事故时有发生，给人们的生命和财产安全带来了严重的威胁，因此安全使用燃气一直是燃气主管部门工作的重中之重。
[0003]目前市场上家用可燃性气体报警器一般安装于燃气总阀门，而现有燃气灶基本都配备电磁阀门，关火后燃气灶的电磁阀门会自动关闭气源，很大程度上削弱了此类报警器的功能。针对燃气热水器使用时出现燃气泄漏后电源引发火灾的隐患、后续的急救措施等都缺乏相关控制功能，用户不能完全解除危险状态。
【发明内容】
[0004]本发明的目的是针对上述不足之处提供一种燃气泄露电源智能控制器，利用传感器对可燃气体浓度信号进行监测，转变成电压信号，然后与设定的电压信号进行比较，当气体浓度超过设定值时实现智能断电并能打开风扇进行换气。
[0005]—种燃气泄露电源智能控制器是米取以下技术方案实现的:一种燃气泄露电源智能控制器包括控制器本体和控制器电路板，控制器电路板安装在控制器本体内，控制器电路板上安装有控制电路，所述控制电路包括电源电路、稳压电路、传感器及设定电压电路、比较电路、继电器驱动电路和断电通风报警执行电路，所述电源电路、稳压电路、传感器及设定电压、比较电路和继电器驱动电路依次相连，电源电路向整个控制电路提供12 V的直流电源，经过稳压电路后输出8 V稳定的电压，然后通过传感器及设定电压电路；当传感器检测到的可燃性气体浓度超标时，传感器的输出电压大于设定的电压值，从而使比较电路输出高电平，经过继电器驱动电路，使断电通风报警执行电路工作，排风扇自动打开，切断电源报警；当可燃性气体浓度不超标的时候，传感器的输出电压比设定电压小，从而使比较电路输出低电平，故不能驱动风扇电路工作，不会切断燃气热水器电源。
[0006]所述电源电路包括降压变压器、单相桥式整流电路和滤波电容，交流电流经过降压变压器后与单相桥式整流电路相连，经单相桥式整流电路后交流电流转变为直流电流，进入第一滤波电容滤波。
[0007]所述稳压电路采用三端稳压器，三端稳压器与单相桥式整流电路的直流正电压输出端以及第一滤波电容的一端相连，第一滤波电容滤波后的电流输入三端稳压器I脚，经过三端稳压器输出稳定的直流电压在第二滤波电容两端输出8V的直流电压，为后续电路提供直流电源。
[0008]所述降压变压器采用市售的AC220 V / AC12 V的降压变压器。[0009]所述三端稳压器采用市售的三端集成稳压器LM7808，虽然整流滤波电路能将正弦波变换成较为平滑的直流电压，但是一方面由于电压平均值取决于变压器副边电压有效值，所以当电网电压波动时，输出电压平均值将随之产生相应的波动；另一方面由于整流滤波电路内阻的存在，当负载变化时，内阻上的电压将发生变化，于是输出电压平均值也随之产生相反的变化。因此，整流滤波电路输出电压会随着电网电压的波动而波动。随着负载电阻的变化而变化，为了获得良好的直流电压，必须采取稳压措施，即在电源电路中加入三端稳压器进行稳压。
[0010]使用78系列三端稳压IC来组成稳压电源所需的外围元件极少，电路内部还有过流、过热及调整管的保护电路，使用起来可靠、方便，而且价格便宜。一般三端集成稳压电路的最小输入/输出电压差约为2 V，否则不能输出稳定的电压。一般应使电压差保持在4?5 V，即经变压器变压，晶闸管整流，电容器滤波后的电压应比稳压值高一些。因电路需要的电压为8 V，而经变压器及整流装置输出的电压为12 V左右，故该设计选用IC7808型三端稳压器，输出8 V的稳定电压。
[0011 ] 所述传感器及设定电压电路包括检测电压电路和设定电压电路，检测电压电路包括电阻R0、气体传感器、电阻Rl和电阻R2，设定电压电路包括电阻R3、电阻R4、电阻R5和热敏电阻RT ；电阻RO和气体传感器的I端(信号输入端)相连，气体传感器的4端(电源端)依次与电阻R3、电阻R4以及R5相串联，气体传感器的2端(信号输出端)依次与电阻Rl以及R2相串联，在电阻Rl和电阻R2上并联有电容C2，在电阻R5上并联电容C3，热敏电阻RT与电阻R3相并联。
[0012]所述电阻R2采用滑动变阻器，所述热敏电阻RT所起作用是电路进行补偿，补偿温度对传感器特性的影响，同时获得更高的精度。
[0013]检测部分电路输出电压进入比较电路，基准电压由电阻R3、电阻R4、电阻R5和热敏电阻RT组成；所述比较电路包括电压比较器、电阻R6、电阻R7和电阻R8，电阻R6的一端与电压比较器的同相输入端相连，电阻R6的另一端与电压比较器的输出端相连，电阻R7和电阻R8串接在电压比较器的输出端，电阻R6、电阻R7和电阻R8做为辅助电阻，用来保证电压比较器输出的稳定性。
[0014]所述继电器驱动电路包括LED发光管、反相器、继电器驱动芯片和继电器线圈；反相器的输入端与电阻R8相连，反相器的输出端与继电器驱动芯片相连；LED发光管的一端与电阻R8相连，LED发光管的另一端与继电器驱动芯片相连，继电器线圈与继电器驱动芯片相连。
[0015]所述反相器采用74LS04反相器，所述继电器驱动芯片采用BL8023。
[0016]所述LED发光管用于做为光报警。
[0017]所述断电通风报警执行电路包括报警器和排风扇，报警器和排风扇串接在220V交流电源一侧，并与继电器线圈的常开触点相连。
[0018]所述气体传感器采用气敏传感器，气敏传感器可采用市售的TGS813传感器，属N型半导体类气体传感器，其主要成分是二氧化锡烧结体。当吸附还原性气体(例如液化气、天然气、氢气、一氧化碳、有机溶剂蒸气等)时，电导率上升。当恢复到清洁空气中时，电导率恢复。TGS传感器就是将这种电导率变化，以输出电压的方式取出，从而检测出气体的浓度。TGS传感器最大优点是寿命长，TGS传感器的灵敏度特性只随四季的温湿度变化而呈周期性变化，并没有单调变化的趋势，说明Sn02半导体气体传感器有极长的寿命。因设计是针对家用可燃性气体的，故选择针对天然气、液化气的TGS813型气敏传感器对气体进行监测。TGS813气敏传感器的主要参数:加热电压为DC / AC (5 V 土 0.2 V)，着火温度537°C，爆炸极限为5%?15%，温度为200°C <T ( 300°C。传感器设定的警告报警浓度应该为LEL (爆炸下限)的10%，危险报警浓度应该为LEL (爆炸下限)的20%，而TGS813型气敏传感器的爆炸极限是5% (空气中的百分比)，也就是50 000 ppm，故报警浓度应为5
000 ?10 000 ppmο
[0019]工作原理:一种燃气泄露电源智能控制器安装在热水器电源插头内部，通过控制继电器触点常开触点的通断来控制热水器电源插头是否得电，热水器正常通电使用时，传感器检测电压电路输出的检测电压和设定电压电路输出的基准电压输入到电压比较器的输入端，电压比较器的输出端经过LED发光管接至继电器驱动芯片。气体传感器对可燃性气体浓度进行监测，正常工作时气体传感器输出电压信号与设定的电压值通过电压比较器进行比较，当气体浓度超标时，气体传感器输出的电压值超过正常时的电压值，从而使电压比较器正向输出；然后输出驱动继电器线圈得电其常闭触点打开使热水器电源插头里的相线断开，发出报警同时继电器常开触点合上，接通排风扇电源使其向外排气，起到降低室内燃气浓度，从而实现自动断开家用热水器电源和自动报警换气功能。
[0020]发明优点:本发明一种燃气泄露电源智能控制器采取单独利用硬件的开发方式，充分利用了气敏传感器及其他元件的特性，使其相辅相成。它的电路结构简单，使用元件相对较少，使其制作成本大大降低，经济实用，适应了燃气报警器价格逐步降低的趋势，具有较高的性价比。燃气泄漏智能控制器安装于热水器电源插头里，能有效监测环境中可燃气体或毒性气体(如CO)的浓度，一旦其浓度超出报警限定值，自动切断家用燃气热水器电源插头里的电源，发出报警信号，同时自动开启排风扇把燃气排出室外，充分考虑的实际事故现场出现的所有可能，起到安全防范的作用，为人们的人身财产安全树立一道可靠的屏障。
【专利附图】
【附图说明】
[0021]以下将结合附图对本发明作进一步说明:
图1是本发明一种燃气泄露电源智能控制器的工作原理示意图；
图2本发明一种燃气泄露电源智能控制器的电气原理图。
【具体实施方式】
[0022]参照附图f 2，本发明一种燃气泄露电源智能控制器包括控制器本体和控制器电路板，控制器电路板安装在控制器本体内，控制器电路板上安装有控制电路，所述控制电路包括电源电路、稳压电路、传感器及设定电压电路、比较电路、继电器驱动电路和断电通风报警执行电路，所述电源电路、稳压电路、传感器及设定电压、比较电路和继电器驱动电路依次相连，电源电路向整个控制电路提供12 V的直流电源，经过稳压电路后输出8 V稳定的电压，然后通过传感器及设定电压电路；当传感器TGS检测到的可燃性气体浓度超标时，传感器TGS的输出电压大于设定的电压值，从而使比较电路输出高电平，经过继电器驱动电路，使断电通风报警执行电路工作，排风扇PF自动打开，切断电源报警；当可燃性气体浓度不超标的时候，传感器TGS的输出电压比设定电压小，从而使比较电路输出低电平，故不能驱动风扇电路工作，不会切断燃气热水器电源。
[0023]所述电源电路包括降压变压器T0、单相桥式整流电路BRIDGE1和滤波电容，交流电流经过降压变压器TO后与单相桥式整流电路BRIDGE1相连，经单相桥式整流电路BRIDGE I后交流电流转变为直流电流，进入第一滤波电容滤波CO。
[0024]所述稳压电路采用三端稳压器WYQ，三端稳压器WYQ与单相桥式整流电路BRIDGE1的直流正电压输出端以及第一滤波电容CO的一端相连,第一滤波电容CO滤波后的电流输入三端稳压器WYQ的I脚，经过三端稳压器WYQ输出稳定的直流电压在第二滤波电容Cl两端输出8V的直流电压，为后续电路提供直流电源。
[0025]所述降压变压器TO采用市售的AC220 V / AC12 V的降压变压器。
[0026]所述三端稳压器WYQ采用市售的三端集成稳压器LM7808。
[0027]所述传感器及设定电压电路包括检测电压电路和设定电压电路，检测电压电路包括电阻R0、气体传感器TGS、电阻Rl和电阻R2，设定电压电路包括电阻R3、电阻R4、电阻R5和热敏电阻RT ；电阻RO和气体传感器TGS的I端(信号输入端)相连，气体传感器TGS的4端(电源端)依次与电阻R3、电阻R4以及R5相串联，气体传感器TGS的2端(信号输出端)依次与电阻Rl以及R2相串联，在电阻Rl和电阻R2上并联有电容C2，在电阻R5上并联电容C3，热敏电阻RT与电阻R3相并联。
[0028]所述电阻R2采用滑动变阻器，所述热敏电阻RT所起作用是电路进行补偿，补偿温度对传感器特性的影响，同时获得更高的精度。
[0029]检测部分电路输出电压进入比较电路，基准电压由电阻R3、电阻R4、电阻R5和热敏电阻RT组成；所述比较电路包括电压比较器BJQ、电阻R6、电阻R7和电阻R8，电阻R6的一端与电压比较器BJQ的同相输入端相连，电阻R6的另一端与电压比较器BJQ的输出端相连，电阻R7和电阻R8串接在电压比较器BJQ的输出端，电阻R6、电阻R7和电阻R8做为辅助电阻，用来保证电压比较器BJQ输出的稳定性。
[0030]所述继电器驱动电路包括LED发光管、反相器FXQ、继电器驱动芯片JKQ和继电器线圈JK ;反相器FXQ的输入端与电阻R8相连，反相器FXQ的输出端与继电器驱动芯片JKQ相连；LED发光管的一端与电阻R8相连，LED发光管的另一端与继电器驱动芯片JKQ相连，继电器线圈JK与继电器驱动芯片JKQ相连。
[0031]所述反相器FXQ采用74LS04反相器，所述继电器驱动芯片JKQ采用BL8023。
[0032]所述LED发光管用于做为光报警。
[0033]所述断电通风报警执行电路包括报警器BELL和排风扇PF，报警器BELL和排风扇PF串接在220V交流电源一侧，并与继电器线圈JK的常开触点相连。
[0034]所述气体传感器TGS采用气敏传感器，气敏传感器可采用市售的TGS813传感器。
[0035]所述继电器驱动芯片JKQ采用BL8023芯片，继电器驱动芯片BL8023有2个输入端，而且这两个输入信号必须相反，电压比较器BJQ采用LM311电压比较器，电压比较器LM311的输出分为2路，一路接至继电器驱动芯片BL8023的3脚，另一路经反相器74LS04输出接继电器驱动芯片BL8023的7脚，继电器驱动芯片BL8023的I脚和5脚输出接继电器JK线圈。
[0036]一种燃气泄露电源智能控制器安装在热水器电源插头CT中，热水器正常通电使用时，传感器检测电压电路输出的检测电压和设定电压电路输出的基准电压输入到电压比较器的输入端，电压比较器LM311的输出端经过LED发光管接至继电器驱动芯片BL8023的3端，同时电压比较器LM311的输出端接反相器后到继电器驱动芯片BL8023的7端，继电器驱动芯片BL8023的输出端I脚和5脚接继电器线圈JK，继电器线圈JK得电后接至220V交流电源侧的触点动作，常开触点闭合接通排风扇PF和报警器BELL，常闭触点断开热水器电源插头。电压比较器LM311输出的电压分为2路，一路接至BL8023的3脚，另一路经过74LS04取反后接至BL8023的7脚。
[0037]图2中U表不基准电压,UO表不传感器输出电压,气体传感器对可燃性气体浓度进行监测，正常工作时气体传感器输出电压信号与设定的电压值通过电压比较器进行比较，当气体浓度超标时，当气体浓度超标时，电压比较器LM311输出高电平，红色发光管发光报警，也就是UA=I，UB=O,继电器驱动芯片BL8023输出信号使继电器得电，继电器的常闭、常开触点接至热水器插头电源和排风扇，一旦继电器线圈得电，常开触点闭合启动排风扇和报警器，常闭触点断开热水器电源插头与电源的连接(即气体传感器输出的电压值超过正常时的电压值，从而使电压比较器正向输出，输出驱动继电器线圈得电，其常闭触点打开，使热水器电源插头里的相线断开发出报警，同时继电器常开触点合上，接通排风扇电源使其向外排气，起到降低室内燃气浓度，从而实现自动断开家用热水器电源和自动报警换气功能)；当气体浓度没有超标时，电压比较器LM311输出低电平，LED发光管不发光，也就是UA=O, UB=I，继电器驱动芯片BL8023输出信号使继电器不得电，燃气热水器正常工作。
【权利要求】
1.一种燃气泄露电源智能控制器，其特征在于:包括控制器本体和控制器电路板，控制器电路板安装在控制器本体内，控制器电路板上安装有控制电路，所述控制电路包括电源电路、稳压电路、传感器及设定电压电路、比较电路、继电器驱动电路和断电通风报警执行电路，所述电源电路、稳压电路、传感器及设定电压、比较电路和继电器驱动电路依次相连，电源电路向整个控制电路提供12 V的直流电源，经过稳压电路后输出8 V稳定的电压，然后通过传感器及设定电压电路；当传感器检测到的可燃性气体浓度超标时，传感器的输出电压大于设定的电压值，从而使比较电路输出高电平，经过继电器驱动电路，使断电通风报警执行电路工作，排风扇自动打开，切断电源报警；当可燃性气体浓度不超标的时候，传感器的输出电压比设定电压小，从而使比较电路输出低电平，故不能驱动风扇电路工作，不会切断燃气热水器电源。
2.根据权利要求1所述的一种燃气泄露电源智能控制器，其特征在于:所述电源电路包括降压变压器、单相桥式整流电路和滤波电容，交流电流经过降压变压器后与单相桥式整流电路相连，经单相桥式整流电路后交流电流转变为直流电流，进入第一滤波电容滤波。
3.根据权利要求2所述的一种燃气泄露电源智能控制器，其特征在于:所述降压变压器采用AC220 V / ACl2 V的降压变压器。
4.根据权利要求1所述的一种燃气泄露电源智能控制器，其特征在于:所述稳压电路采用三端稳压器，三端稳压器与单相桥式整流电路的直流正电压输出端以及第一滤波电容的一端相连，第一滤波电容滤波后的电流输入三端稳压器I脚，经过三端稳压器输出稳定的直流电压在第二滤波电容两端输出8V的直流电压，为后续电路提供直流电源。
5.根据权利要求4所述的一种燃气泄露电源智能控制器，其特征在于:所述三端稳压器采用三端集成稳压器LM7808。
6.根据权利要求1所述的一种燃气泄露电源智能控制器，其特征在于:所述传感器及设定电压电路包括检测电压电路和设定电压电路，检测电压电路包括电阻R0、气体传感器、电阻Rl和电阻R2，设定电压电路包括电阻R3、电阻R4、电阻R5和热敏电阻RT ;电阻RO和气体传感器的信号输入端即I端相连，气体传感器的电源端即4端依次与电阻R3、电阻R4以及R5相串联，气体传感器的信号输出端即2端依次与电阻Rl以及R2相串联，在电阻Rl和电阻R2上并联有电容C2，在电阻R5上并联电容C3，热敏电阻RT与电阻R3相并联。
7.根据权利要求6所述的一种燃气泄露电源智能控制器，其特征在于:所述电阻R2采用滑动变阻器，所述热敏电阻RT所起作用是电路进行补偿，补偿温度对传感器特性的影响，同时获得更高的精度。
8.根据权利要求6所述的一种燃气泄露电源智能控制器，其特征在于:所述检测部分电路输出电压进入比较电路，基准电压由电阻R3、电阻R4、电阻R5和热敏电阻RT组成；所述比较电路包括电压比较器、电阻R6、电阻R7和电阻R8，电阻R6的一端与电压比较器的同相输入端相连，电阻R6的另一端与电压比较器的输出端相连，电阻R7和电阻R8串接在电压比较器的输出端，电阻R6、电阻R7和电阻R8做为辅助电阻，用来保证电压比较器输出的稳定性。
9.根据权利要求1所述的一种燃气泄露电源智能控制器，其特征在于:所述继电器驱动电路包括LED发光管、反相器、继电器驱动芯片和继电器线圈；反相器的输入端与电阻R8相连，反相器的输出端与继电器驱动芯片相连；LED发光管的一端与电阻R8相连，LED发光管的另一端与继电器驱动芯片相连，继电器线圈与继电器驱动芯片相连。
10.根据权利要求1所述的一种燃气泄露电源智能控制器，其特征在于:所述断电通风报警执行电路包括报警器和排风扇，报警器和排风扇串接在220V交流电源一侧，并与继电器线圈的常开触点 相连。
【文档编号】G08B21/16GK103901868SQ201410159216
【公开日】2014年7月2日 申请日期:2014年4月21日 优先权日:2014年4月21日
【发明者】杨小平, 金湘虹, 乔巍, 华旭奋 申请人:无锡职业技术学院