专利名称：煤气报警器的制作方法
技术领域：
本实用新型是属于气敏传感元件检测技术领域。
现有的co浓度报警器，所使用的传感器一般可分为三大类型第一、光谱型co传感器，此类传感器由于存在难于将co浓度转变成电信号和价格昂贵这两大缺点，不能得到广泛地应用；第二，原电池型co传感器，这类传感器由于存在造价高、寿命短、维护要求高等缺点，难于制成普及型co报警器；第三，半导体气敏元件，这类传感器体积小、造价低、灵敏度高、维护容易，是制造普及型co报警器的理想元件，但同样也存在着稳定性差、输出零点随时间飘移严重，对co气体的选择性差等缺点，使报警器易受其它气体的干扰，造成报警器误报警和报警不可靠。
本实用新型的目的就是提出一种新型的煤气报警器，它选用了具有高灵敏度的、对co浓度选择性较好的MQ－CO型气敏元件作为传感器，采用了特殊方式供电，提高传感器的稳定性和整机的可靠性，克服了以前CO报警器所存在的缺点。这种煤气报警器从来未在国内外公知共用过。
本实用新型是由电源、变流单元、传感器、报警单元、记忆单元所组成。由220V、50HZ的变流电压经变压、整流、滤波、稳压后得到的＋9V电压作为工作电压。传感器选用MQ－CO型气敏元件。变流单元中的自激式多谐振荡器产生不对称的方波信号，控制传感器加热电流发生器产生工作电流和清洗电流的时间间隔，使传感器工作在较小的工作电流下，具有高灵敏度和较好地CO的选择性，有效地将CO浓度转变成电信号。当传感器工作一段时间之后，为保证传感器的稳定性，克服因零点飘移而不能长期连续工作的缺点，对传感器进行大电流清洗，使传感元件输出电压突跳后迅速降到起始电压值。在大电流清洗期间，报警器暂时停止工作。大电流清洗间隔时间本仪器选12分钟一次。一旦传感器所处环境的CO浓度达到250±50ppm时，传感器转换的电信号输出使得报警单元工作，报警单元产生强弱变化的报警声，报警指示灯不停闪动，直到传感器所处环境的CO浓度下降到低于250±50ppm时，报警单元才停止工作。若报警信号持续3分钟以上，即CO浓度在3分钟后仍未低于250±50ppm时，记忆单元工作，并形成永久性记忆，此后CO浓度低于250±50ppm时，也不能恢复记忆功能，只有请维修人员更换记忆元件后，才能恢复记忆功能。
为保障仪器本身的工作正常，在本仪器内设置了断丝报警、传感器输出稳定性监视、定时自检、自校等多种自检功能。本仪器不仅具有结构简单、体积小、价格低、耗电少、使用方便、工作可靠等特点，而且可连续工作四个月以上，不需进行任何调整和校对，有效地防止煤气中毒事件发生，是测量CO浓度的普及型报警器。本实用新型还可兼作门铃使用。
附
图1、2为本实用新型的电路结构框图。
附图3为本实用新型的变流单元线路图。
附图4为本实用新型的电源线路图。
附图5为本实用新型的报警单元线路图。
附图6为本实用新型的记忆单元线路图。
附图7为自激式多谐振荡器的输出波形图。
本实用新型的实施例结合附图加以叙述。
本实用新型是由电源1、变流单元2、传感器3、报警单元4、记忆单元5等所组成。电源1是将220V、50HZ的交流电压经变压器B转变为12V电压，复经全波整流、滤波后加至三端稳压器7809的输入端，7809输出端输出稳定的9V直流电压，并作为传感器3、变流单元2、报警单元4、记忆单元5等电路的工作电压。
变流单元2是由自激式多谐振荡器6和传感器加热电流发生器7所构成。由定时器13(NE555)、电阻R1、R2、R3、电容C1组成的自激式多谐振荡器6，定时器13的管脚4、8端接＋9V，3端经电阻R3接＋9V，7端分别经电阻R1接＋9V，经电阻R2接6端，6端分别经电容C1接地和直接接2端，1端接地，3端输出的不对称方波信号V1分别接至传感器加热电流发生器7中的电阻R5、R7，接至报警单元4中的报警比较电路8的比较器14的4端。由电阻R5、R6、 R7、R8、R9和三极管T1、T2、T3构成的传感器加热电流发生器7，三极管T1的基极经电阻R5接定时器13的3端，三极管T2的基极经电阻R7接定时器13的3端；T1的发射极接地，T1的集电极经电阻R9接三极管T3的基极，经电阻R6分别接＋9V和T3的集电极。T2的集电极经电阻R8接＋9V，T2的发射极和T3的发射极一起接至传感器3的A端。
传感器3选用高灵敏度，对CO浓度有较好选择性的MQ－CO型气敏元件，传感器3的B端接＋9V，C端经电阻R13接地。在C端输出的断丝报警信号V3送至报警比较电路9的比较器15的6端。传感器D端经电阻R10接地，在D端输出的，由CO浓度转换的电信号V2送至报警比较电路8的比较器14的3端。
自激式多谐振荡器6产生宽度不对称的方波信号V1，通过电阻、电容各参数的合理选择，使宽度不对称的方波信号V1的t1时间宽度为11分40秒，t2时间宽度为20秒。在t1时间内，V1为高电平，此电压经电阻R7到三极管T2的基极，使T2管饱和导通，输出约80mA左右的小加热电流I提供给传感元件3。此时，传感元件对CO有较高的灵敏度，周围其它可燃气体(如H2等)对CO测量的影响较小，传感元件把CO浓度转换成电信号V2。当CO浓度超过250±50ppm时，传感元件在其D端输出报警信号V2，并传送至报警电路。在t2时间内，V1为低电平，此电平经反相管T1反相后加至T3管的基极，使T3管饱和导通，并输出大于150mA的大电流传送至传感元件3。这是由于传感元件3工作在小加热电流时，其元件输出稳定性较差，输出零点随时间向偏大方向飘移，并且其动态特性较差，响应时间长。因此，传感元件3在小加热电流工作一段时间后，必须通入大加热电流I’，对元件进行清洗，使元件输出电压很快恢复到初始电压值，使传感元件输出电压能跟踪上CO浓度的变化。同时在传感器3的B端和D端之间接一电阻R12，提高传感元件的稳定性，使其能长期连续工作。在大加热电流清洗期间，暂时停止报警器工作。
在定时器13的3端和地之间接一绿色发光二极管L1和电阻R4当V1处于高电平时，发光管L1亮，当V1处于低电平时，发光管L1熄，借以指示多谐振荡器6的工作情况。
在传感元件3的B端和D端之间接一自检按钮开关K1和电阻R11，自检时，按下开关K1，产生声光报警信号，此报警信号V2送至报警单元。
报警单元4是由报警比较电路8、9，控制振荡器10，基本振荡器11和扬声器12组成。由电阻R14、R15、R16、可调电阻W1、比较器14、15(LM324)构成报警比较电路8、9。＋9V电压经电阻R14、W1、R15接比较器15的5端，此5端经电阻R16接地。比较器14的2端接W1的动触点，其4端接定时器13的3端，其3端接传感器的D端，其1端经电阻R17接比较器16的12端，其1端还接至记忆单元5中的电阻R26和二极管D7的负极。比较器15的6端接传感器的3端，其7端接二极管D6的正极。
由电阻R17、R19、R20、R21、电容C2、比较器16构成控制振荡器10。比较器16的13端分别经电容C2接地，经电阻R21接其14端；12端分别经电阻R19接地，经电阻R20接其14端；14端接二极管D5的正极，D5的负极经电阻R24接三极管T4的基极，D6的负极接D5的负极。
由电阻R24、R25、电容C3、C4，三极管T4、T5构成基本振荡器11。T4管的基极经电容C3接地，经电容C4接T5管的发射极，T4管的集电极经电阻R25接＋9V，T4管的发射极接地。T5管的基极接T4管的集电极，T5管的集电极接＋9V，T5管的发射极接扬声器12。
当传感元件3所处环境的CO浓度低于250±50ppm时，传感元件在其D端输出的报警信号V2小于W1动触点电压，比较器14输出低电平。当传感元件的加热丝正常时，比较器15的6端输入电压大于5端电压，比较器15输出低电平。当环境CO浓度达到报警浓度(250±50ppm)时，V2大于W1动触点电压，比较器14输出高电平V4。当传感元件加热丝断时，比较器15的6端输入电压VV3小于5端电压，比较器15翻转，输出高电平V5。
当比较器14或15输出为零时，控制振荡器10停振，当比较器14输出电平V4＞2V后，振荡器产生3～4HZ的方波电压V6，经D5送至基本振荡器11，当比较器15输出电平V5为高，此电平经D6送至基本振荡器。这里，比较器14输出电压V4为控制振荡器10的控制电压。
当基本振荡器11的输入电压V6为零时，三极管T4截止，切断T4、T5间的正反馈连系，振荡器停振，扬声器12不发声。当V6＞1V后，随V6上升，三极管T4的基极电流Ib增大，T4管导通。Ib越大，T4管越导通，对应不同的Ib，得到不同的振荡频率，使扬声器12产生起伏报警声。
在比较器15的7端和地之间接一黄色发光管L2和电阻R18，在比较器16的14端和地之间接一红色发光管L3和电阻R22，在电源＋9V和二极管D5的负极之间接一电阻R23和按钮开关K2。当传感器元件3加热丝断时，比较器15的7端输出高电平，黄色发光管L2亮，同时扬声器12产生与CO浓度超限报警不同的报警声。当CO浓度超限时，比较器16的14端输出高电平，红色发光管L3亮，扬声器12产生起伏报警声。当把报警器作为门铃使用时，按下门铃开关K2，扬声器就会产生不同于CO浓度超限报警及断丝报警的声音信号(门铃声)，而报警指示灯(红灯、黄灯)均不亮。
由电阻R26、R27、R28、R29、R30、R31，电容C5，二极管D7，比较器17，三极管T6，保险丝RD，白色发光管L4构成记忆单元5。报警比较电路8的比较器14的1端接二极管D7的负极和电阻R26，电阻R26的另一端和二极管D7的正极接比较器17的10端，比较器17的10端经电容C5接地。比较器17的9端经电阻R27接＋9V，经电阻R28接地，其11端直接接地，其8端经电阻R29接T6管的基极，T6管的发射极接地，T6管的集电极经保险丝RD接＋9V，经白色发光管L4、电阻R30接＋9V，经电阻R31接地。
当传感元件3所处环境CO浓度达到报警浓度时，比较器14输出高电平V4，此电压经R26对电容C5充电，经过三分钟，C5上电压上升到略超过比较电压，比较器17翻转，并输出高电平，经R29使T6管饱和导通，使保险丝RD断，记忆白灯常亮，报警停止后，电容C6经二极管D7迅速放电。这样，既使环境CO浓度再降到报警点以下，也无法消除记忆，只有更换保险丝RD，才能恢复记忆功能。
权利要求1.一种新型的煤气报警器，是由电源1、变流单元2、传感器3、报警单元4、记忆单元5所组成，其特征在于a、电源1是将220V、50HZ交流电压经变压、整流、滤波、稳压，得到+9V直流工作电压；由自激式多谐振荡器6和传感器加热电流发生器7构成变流单元2；传感器3选用MQ-CO型气敏半导体元件；由报警比较电路8、9和控制振荡器10、基本振荡器11及扬声器12构成报警单元4；b、自激式多谐振荡器6产生的不对称方波信号V1分别送至传感器加热电流发生器7和报警比较电路8，传感器加热电流发生器7输出的传感器3工作电流I或清洗电流I′送至传感器3，传感器3的CO浓度超限报警信号V2送至报警比较电路8，传感器3的断丝报警信号V3送至报警比较电路9，报警比较电路8输出的报警信号V4送至控制振荡器10和记忆单元5，报警比较电路9输出的断丝报警信号V5送控制振荡器10，控制振荡器输出的报警信号V6经基本振荡器11送至扬声器12。
2.根据权利要求1所述的煤气报警器，其特征在于由定时器13、电阻R1、R2、R3、电容C1组成的自激式多谐振荡器6，定时器13的4。8端接＋9V，3端经电阻R3接＋9V，7端分别经电阻R1接＋9V，经电阻R2接其6端，6端接2端和经电容C1接地，1端接地，3端分别接传感器加热电流发生器7中的电阻R5、R7和报警比较电路8中的比较器14的4端；由电阻R5、R6、R7、R8、R9和三极管T1、T2、T3构成的传感器加热电流发生器7，三极管T1的基极经电阻R5接定时器13的3端，三极管T2的基极经电阻R7接定时器13的3端，T1的发射极接地，T1的集电极经电阻R9接三极管T3的基极，经电阻R6分别接＋9V和T3的集电极，T2的集电极经电阻R8接＋9V，T2的发射极和T3的发射极一起接传感器3的A端；传感器3的B端接＋9V，C端经电阻R13接地，C端接报警比较电路9中的比较器15的6端，D端经电阻R10接地，D端接报警比较电路8中的比较器14的3端。
3.根据权利要求1所述的煤气报警器，其特征在于由电阻R14、R15、R16、可调电阻W1及比较器14、15构成的报警比较电路8、9，＋9V电压经电阻R14、W1、R15接比较器15的5端，此5端经电阻R16接地，比较器14的2端接W1的动触点，其4端接定时器13的3端，其3端接传感器的D端，其1端经电阻R17接比较器16的12端，其1端还接至记忆单元5中的电阻R26和二极管D7的负极，比较器15的6端接传感器的C端，其7端接二极管D6的正极；由电阻R17、R19、R20、R21、电容C2和比较器16构成的控制振荡器10，比较器16的13端分别经电容C2接地，经电阻R21接其14端，其12端分别经电阻R19接地，经电阻R20接其14端，14端接二极管D5的正极，D5的负极经电阻R24接三极管T4的基极，D6的负极接D5的负极；由电阻R24、R25、电容C3、C4和三极管T4、T5构成基本振荡器11，T4管的基极经电容C3接地，经电容C4接T5管的发射极，T4管的集电极经电阻R25接＋9V和直接接T5管的基极，T4管的发射极接地，T5管的集电极接＋9V，T5管的发射极接扬声器12。
4.根据权利要求1或2或3所述的煤气报警器，其特征在于由电阻R26、R27、R28、R29、R30、R31、电容C5、二极管D7、比较器17、三极管T6、保险丝RD和白色发光管L4构成的记忆单元5，报警比较电路8中的比较器14的1端接二极管D7的负极和电阻R26一端，电阻R26的另一端和二极管D7的正极接比较器17的10端，比较器17的10端经电容C5接地，比较器17的9端经电阻R27接＋9V，经电阻R28接地，其11端接地，其8端经电阻R29接T6管的基极，T6管的发射极接地，T6管的集电极经保险丝RD接＋9V，经白色发光管L4、电阻R30接＋9V，经电阻R31接地。
5.根据权利要求1或2所述的煤气报警器，其特征在于定时器13的型号是NE555，并在定时器13的3端和地之间接一绿色发光管L1和电阻R4；在传感元件3的B端和D端之间接一自检按钮开关K1和电阻R11，并在两端并接一电阻R12。
6.根据权利要求1或2或3所述的煤气报警器，其特征在于比较器14、15、16、17的型号是LM324，在比较器15的7端和地之间接一黄色发光管L2和电阻R18，在比较器16的14端和地之间接一红色发光管L3和电阻R12，在电源＋9V和二极管D5的负极之间接一电阻R23和按钮开关K2。
专利摘要一种新型的煤气报警器，是由电源、变流单元、传感器、报警单元、记忆单元所组成，当CO浓度超限时，及时发出声光报警信号。本实用新型通过选用高灵敏度的MQ-CO型传感器和采用特殊的方式供电，来提高传感器的稳定性和整机的可靠性，以保证连续工作四个月以上，不需做任何调整。同时，还具备了各种自检功能和记忆功能。这种煤气报警器不仅广泛地应用于各种测量CO浓度的场合，而且具有体积小、价格低、耗电少、结构简单、可兼作门铃等特点。
文档编号G08B17/10GK2061716SQ9020062
公开日1990年9月5日 申请日期1990年1月19日 优先权日1990年1月19日
发明者周化仁 申请人:中国矿业大学