一种汽车驾驶室乏氧时的自动制氧装置的制作方法

本发明涉及机电控制领域，具体涉及一种汽车驾驶室乏氧时的自动制氧装置。

背景技术：

当驾驶室密闭或发动机运行时，驾乘人员长时间在车内休息，会导致空气循环不畅、空气混浊，一氧化碳含量增高。一氧化碳进入人体后，很快与血红蛋白结合成碳氧血红蛋白，使血红蛋白携氧能力下降，出现与煤气中毒相同的症状。由于人体组织细胞的严重缺氧，导致呼吸循环衰竭而发生危险；特别是发动机怠速运转时，汽油燃烧不完全，会产生一氧化碳，如果开着空调睡觉，一氧化碳会从车辆的缝隙进入车厢，造成中毒事故。为此发明了一种汽车驾驶室乏氧时的自动制氧装置。

技术实现要素：

为了解决上述问题，本发明提出一种汽车驾驶室乏氧时的自动制氧装置，通过座椅重量开关检测驾驶室有人，通过车窗、车门开关检测车窗、车门关闭状态，通过氧传感器检测驾驶室氧浓度，若驾驶室氧浓度过低，则通过控制装置使电磁阀线圈通电，产生电磁力，吸引电磁阀阀杆拉动球阀开启，打开制氧剂输送管，使制氧剂混合，制氧装置自动制氧。

为达到上述目的，本发明所采用的技术方案为：

一种汽车驾驶室乏氧时的自动制氧装置，包括第一制氧剂容器、第二制氧剂容器、输送管、电磁阀及底座支架，其特征在于：

所述输送管的下端与第一制氧剂容器相连，上端与第二制氧剂容器相连，所述输送管的中段安装有受电磁阀控制的球阀；

所述第一制氧剂容器上有氧气出口；

所述电磁阀安装在底座支架上；

所述电磁阀包括电磁阀壳体、电磁阀线圈、电磁阀阀杆和电磁阀弹簧，所述电磁阀阀杆首端与球阀相连，末端与电磁阀弹簧的首端相连，所述电磁阀弹簧的末端支撑在电磁阀壳体上，所述电磁阀线圈环绕于电磁阀阀杆外部。

所述电磁阀线圈由控制电路进行控制，控制电路包括蓄电池、总控制开关、座椅重量开关、车门开关、车窗开关、常闭继电器、控制单元、常开继电器，

总控制开关的输入端子接蓄电池正极，总控制开关的输出端子接座椅重量开关的输入端子，座椅重量开关的输出端子接常闭继电器的触点和电磁线圈的输入端子；常闭继电器的触点输出端子分别接常开继电器的输入端子和控制单元的输入端子，常闭继电器的触点闭合时，分别向常开继电器和控制单元提供电源；常闭继电器的电磁线圈输出端子分别与车门开关和车窗开关的输入端子相连，车门开关与车窗开关的输出端子搭铁；

控制单元包括安装于驾驶室内部的氧传感器、第一电阻、第二电阻、第三电阻、第四电阻、第五电阻、第六电阻、第一电位器、第二电位器、第一比较器、第二比较器、触发器和三极管；

氧传感器、第一电位器、第二电位器的输入端子及第一比较器的电源端分别接常闭继电器的触点输出端子；

第一电位器的输出端子接在第一比较器的正向端，第二电位器的输出端子接在第二比较器的反向端，氧传感器的输出端子分别接在第一比较器的反向端和第二比较器的正向端；氧传感器的输出端子还连接第一电阻的输入端，第一电位器的输出端子还连接第二电阻的输入端，第二电位器的输出端子还连接第三电阻的输入端，第一电阻、第二电阻、第三电阻的输出端分别搭铁；

第一比较器的输出端与第四电阻的输入端连接，第二比较器的输出端与第五电阻的输入端连接，第四电阻、第五电阻的输出端分别与触发器的时钟输入端连接；三极管的基极与触发器的第一数据输出端相连，集电极与常开继电器的电磁线圈的输出端子相连，发射极经第六电阻搭铁；触发器的数据输入端与第二数据输出端相连；

电磁阀线圈的输入端与常开继电器的触点输出端相连，电磁阀线圈的输出端搭铁。

所述座椅重量开关为直动式行程开关，座椅重量开关的数量与驾驶室内座椅的数量相同，各座椅重量开关相互并联，各座椅重量开关分别安装在驾驶室内各座椅下端并由乘坐有驾乘人员的座椅触动而动作。

所述车门开关为常闭行程开关，车门开关的数量与驾驶室的车门的数量相同，各车门开关相互并联，各车门开关分别安装在各车门内侧下边缘并由车门触动而动作。

所述车窗开关为常闭行程开关，车窗开关的数量与驾驶室的车门的数量相同，各车窗开关相互并联，各车窗开关分别安装在各车门的车窗玻璃框内上边缘并由车窗玻璃触动而动作。

常开继电器的电磁线圈包括相互并联的线圈和二极管，二极管的负极与常闭继电器的触点输出端子相连接。

第一电位器、第二电位器皆为lm324电位器。

触发器为74hc74触发器。

氧传感器为ke-50传感器。

三极管为c2383三极管。

自动制氧装置的工作条件为，通过座椅重量开关检测驾驶室是否有人，通过车窗、车门开关检测车窗、车门是否关闭，通过氧传感器检测氧气浓度，并以此为基础使控制电路控制电磁阀线圈的运作。当通过座椅重量开关检测到驾驶室有人，通过车窗、车门开关分别检测到车窗、车门均关闭，氧传感器检测到驾驶室氧浓度过低（由正常的浓度值降低到低于10%时），以上条件均满足时，则控制电路才会使电磁阀线圈通电，产生电磁力，吸引电磁阀阀杆拉动球阀开启，打开制氧剂输送管，使制氧剂混合，制氧装置自动制氧。

有益效果：本发明结构简单、工作可靠，使用安全，为长时间在密闭车内的休息人员提供安全保障，避免造成窒息死亡事故，具有一定的实用性和创新性，市场前景广阔、值得推广应用。

附图说明

图1为所述一种汽车驾驶室乏氧时的自动制氧装置的工作条件原理框图；

图2为所述一种汽车驾驶室乏氧时的自动制氧装置的结构图；

图3为所述一种汽车驾驶室乏氧时的自动制氧装置的电磁阀线圈控制电路图。

图中：1-第一制氧剂容器，2-氧气出口，3-输送管，4-球阀，5-第二制氧剂容器，6-电磁阀线圈，7-电磁阀阀杆，8-电磁阀弹簧，9-电磁阀，10-底座支架；

a-蓄电池，e-搭铁端子，k-总控制开关，kz-座椅重量开关，km-车门开关，kc-车窗开关，j1-常闭继电器，j2-常开继电器，j3-控制单元，l-电磁阀线圈，ke-氧传感器，r1-第一电阻，r2-第二电阻、r3-第三电阻、r4-第四电阻、r5-第五电阻、r6-第六电阻，rp1–第一电位器，rp2–第二电位器，d1-二极管，ic1-第一比较器，ic2-第二比较器，ic3-触发器，vt-三极管。

具体实施方式

下面结合说明书附图对本发明的技术方案做进一步的详细说明。其中，在电路图中各部件之间的连接分别为电连接。

以小型乘用车为例，一种汽车驾驶室乏氧时的自动制氧装置的结构如图2所示。

一种汽车驾驶室乏氧时的自动制氧装置，包括第一制氧剂容器1、第二制氧剂容器5、输送管3、电磁阀9及底座支架10。制氧剂容器内各自装有制氧材料，第一制氧剂容器1上有氧气出口2，输送管3的下端与第一制氧剂容器1相连，上端与第二制氧剂容器5相连，输送管3的中段安装有受电磁阀9控制的球阀4；电磁阀9安装在底座支架10的上部，电磁阀9包括电磁阀壳体、电磁阀线圈6、电磁阀阀杆7和电磁阀弹簧8，电磁阀阀杆7首端与球阀4相连，末端与电磁阀弹簧8的首端处弹簧座相连，电磁阀弹簧8的末端通过弹簧座支撑在电磁阀壳体上，电磁阀线圈6环绕于电磁阀阀杆7外部的磁轭上。

本发明的工作条件原理框图如图1所示。自动制氧装置工作条件是：通过座椅重量开关检测驾驶室有人，通过车窗、车门开关检测到车窗、车门处于关闭状态，通过氧传感器检测驾驶室氧浓度过低（由正常的浓度值降低到低于10%时），满足以上条件才能启动制氧装置工作，通过控制电路使电磁阀线圈通电，产生电磁力，吸引电磁阀阀杆拉动球阀开启，打开制氧剂输送管，使制氧剂混合，制氧装置自动制氧。

即当驾驶室乏氧且满足制氧条件（驾驶室内座椅上有驾乘人员，车窗车门处于关闭状态，车内氧气浓度过低）时，电磁阀线圈6通电产生电磁力，当电磁力大于电磁阀弹簧8的弹力时，电磁阀阀杆7带动球阀4向右移动，打开输送管3，第一制氧剂容器1和第二制氧剂容器5中的制氧材料按比例混合，开始制氧，满足驾乘人员需要；当氧浓度达到一定值时，电磁阀线圈6断电，电磁阀阀杆7带动球阀4在电磁阀弹簧8的作用下关闭输送管3，停止制氧。

电磁阀线圈6由控制电路进行控制，控制电路如图3所示。控制电路包括蓄电池a（12v）、总控制开关k、5个座椅重量开关kz、4个车门开关km、4个车窗开关kc、常闭继电器j1、控制单元j3、常开继电器j2。

总控制开关k的输入端子接蓄电池a正极，总控制开关k的输出端子接座椅重量开关kz的输入端子；座椅重量开关kz输出端子接常闭继电器j1的触点和电磁线圈的输入端子；常闭继电器j1的触点输出端子分别接常开继电器j2的输入端子和控制单元j3的输入端子，常闭继电器j1的触点闭合时，分别向常开继电器j2、控制单元j3提供电源；常闭继电器j1的电磁线圈输出端子分别与4个车门开关km、4个车窗开关kc的输入端子相连，4个车门开关km、4个车窗开关kc的输出端子搭铁；

控制单元j3包括安装于驾驶室内部的氧传感器ke、第一电阻r1、第二电阻r2、第三电阻r3、第四电阻r4、第五电阻r5、第六电阻r6、第一电位器rp1和第二电位器rp2、第一比较器ic1和第二比较器ic2、触发器ic3和三极管vt。

本实施例中，第一电位器rp1、第二电位器rp2皆为lm324电位器；触发器ic3为74hc74触发器；氧传感器ke为ke-50传感器；三极管vt为c2383三极管。

氧传感器ke、第一电位器rp1、第二电位器rp2的输入端子及第一比较器ic1的电源端分别接常闭继电器j1的触点输出端子；第一电位器rp1的输出端子接在第一比较器ic1的正向端，第二电位器rp2的输出端子接在第二比较器ic2的反向端，氧传感器ke的输出端子分别接在第一比较器ic1的反向端和第二比较器ic2的正向端；氧传感器ke的输出端子还连接第一电阻r1的输入端，第一电位器rp1的输出端子还连接第二电阻r2的输入端，第二电位器rp2的输出端子还连接第三电阻r3的输入端，第一电阻r1、第二电阻r2、第三电阻r3的输出端分别搭铁。

本实施例，第一电位器rp1为第一比较器ic1正向端提供20mv的基准电压，第二电位器rp2为第二比较器ic2的反向端提供40mv的基准电压；氧传感器ke的输出电压分别提供给第一比较器ic1的反向端和第二比较器ic2的正向端。ke-50型氧气传感器，该传感器工作时，其输出信号电压随氧气浓度的升高而升高，随氧气浓度的降低而降低，当空气浓度21%时（正常），其输出电压为40mv，当氧气浓度下降10%时，其输出电压为20mv。

比较器的工作原理：当氧传感器ke的输出电压小于20mv时，第一比较器ic1反向端检测到的电压小于其基准电压，第一比较器ic1输出高电平，当氧传感器ke的输出电压大于20mv时，第一比较器ic1反向端检测到的电压大于其基准电压，第一比较器ic1输出低电平；当氧传感器ke的输出电压大于40mv时，第二比较器ic2正向端检测到的电压大于其基准电压，第二比较器ic2输出高电平；当氧传感器ke的输出电压在20mv~40mv时，第一比较器ic1和第二比较器ic2都输出低电平。

第一比较器ic1的输出端与第四电阻r4的输入端连接，第二比较器ic2的输出端与第五电阻r5的输入端连接，第四电阻r4、第五电阻r5的输出端分别与触发器ic3的时钟输入端cp连接；三极管vt的基极与触发器ic3的第一数据输出端q相连，集电极与常开继电器j2的电磁线圈的输出端子相连，发射极经第六电阻r6搭铁；触发器ic3的数据输入端d与第二数据输出端相连；常开继电器j2的电磁线圈包括相互并联的线圈c1和二极管d1，二极管d1的负极与常闭继电器j1的触点输出端子相连接。相互并联的线圈c1和二极管d1是为了保护常开继电器j2。当线圈c1断电时，二极管d1为线圈电流继续流动提供途径，残余能量在线圈c1与二极管d1组成的回路中较为平缓地自我消耗掉，继电器开关得到有效保护。

电磁阀线圈6的输入端与常开继电器j2的触点c1-1输出端相连，电磁阀线圈6的输出端搭铁。

座椅重量开关kz为直动式行程开关，本实施例设有5个座椅重量开关kz，各座椅重量开关kz相互并联后再串接在电路中，各座椅重量开关kz分别安装在驾驶室内各座椅下端并由乘坐有驾乘人员的座椅触动而动作，即当座椅上方乘坐驾乘人员时，座椅重量开关kz承受重力被压缩，电路接通，当座椅上方驾乘人员离开时，座椅重量开关kz在其弹簧作用下回位断开，电路被切断。

车门开关km为常闭行程开关，本实施例设有4个车门开关km，各车门开关km相互并联后再串接在常闭继电器j1的电磁线圈电路中，各车门开关km分别安装在各车门内侧下边缘并由车门触动而动作，即当车门打开时，没有外力作用，开关闭合接通，当车门关闭时，车门框顶压行程开关的行程杆，开关断开。

车窗开关kc为常闭行程开关，本实施例设有4个车窗开关kc，各车窗开关kc相互并联后再串接在常闭继电器j1的电磁线圈电路中，各车窗开关kc分别安装在各车门的车窗玻璃框内上边缘并由车窗玻璃触动而动作，即当车窗打开时，没有外力作用，开关闭合接通，当车窗关闭时，车窗顶压行程开关的行程杆，开关断开。

触发器ic3对三极管vt的控制原理：当触发器ic3的第一数据输出端q输出高电平时，三极管vt导通，第一数据输出端q输出低电平时，三极管vt截止。

无论是发动机运行，还是车辆在车库内，驾乘人员要在车内长时间休息时，为避免外界干扰，通常是关闭车门、车窗休息，密闭驾驶室，长时间这样会造成乏氧中毒，甚至窒息死亡。本发明的一种汽车驾驶室乏氧时的自动制氧装置安装于车内，如可安装于汽车仪表盘内，或者驾驶室前部或后部，或者后备箱内，氧气出口位于驾驶室前部或后部，氧气出口可以加长。可将总控制开关k安装在驾乘人员容易操作的部位，如汽车仪表盘的上端表面。

自动制氧装置的工作原理为：当驾乘人员关闭车门、车窗，在驾驶室内休息时，在休息前可接通总控制开关k，此时驾乘人员所坐的座椅下端的座椅重量开关kz也接通，关上所有车门则车门开关km全部断开，关上所有车窗则车窗开关kc全部断开，常闭继电器j1的触点闭合，12v的蓄电池a的正极便向常开继电器j2、控制单元j3的输入端供电。氧传感器ke自身的氧气检测电路采集驾驶室内的氧气浓度信号，氧传感器ke采用ke-50型，当正常空气中的氧气浓度为21%时，氧传感器ke输出电压为40mv，且随着氧气浓度降低，其输出电压也随之降低，当氧气浓度降低到10%时，其输出电压为20mv。氧传感器ke的电压输出信号分别加到第一比较器ic1的反向输入端和第二比较器ic2的正向输入端。当氧气浓度降低到低于10%时，当氧气传感器ke输出电压低于20mv，第一比较器ic1反向端检测到的电压小于基准电压，第一比较器ic1的输出端（即1脚）输出高电平，加至74hc74触发器ic3的时钟输入端cp（即3脚），电路状态翻转，第一数据输出端q（即5脚）输出高电平，三极管vt导通，常开继电器j2电磁线圈产生电磁力，其常开触点c1-1闭合，电磁阀线圈6有电流通过，产生电磁力，吸动电磁阀杆7带动球阀4向右移动，打开输送管3，第一制氧剂容器1和第二制氧剂容器5中的制氧材料按比例混合，开始制氧，氧气由氧气出口2出来扩散至驾驶室，氧气逐渐浓度上升。当氧气传感器ke输出电压介于20mv~40mv时，第一比较器ic1反向端检测到的电压高于其基准电压20mv，第一比较器ic1的1脚输出低电平，第二比较器ic2同向端检测到的电压低于其基准电压40mv，第二比较器ic2的输出端（即1脚）输出低电平，电路维持原来状态，74hc74触发器ic3的5脚仍然输出高电平，三极管vt导通，继续制氧。当氧气传感器ke输出电压高于40mv，第二比较器ic2的1脚输出高电平，加至74hc74触发器ic3的3脚，电路状态翻转，5脚输出低电平，三极管vt截至，常开继电器j2电磁线圈断开，其常开触点c1-1断开，电路不工作，电磁阀杆7在电磁阀弹簧8的作用下带动球阀4向左移动，关闭输送管3，制氧结束，氧气浓度恢复正常。随着氧气浓度的再下降，当氧气传感器ke输出电压低于20mv，第一比较器ic1的1脚输出高电平，加至74hc74触发器ic3的3脚，电路状态翻转，5脚输出高电平，三极管vt导通，常开继电器j2线圈吸合，其常开触点c1-1闭合，电路工作，氧气浓度又开始上升，往复循环。

若驾驶室无人，座椅重量开关kz在弹簧作用下回位，触点断开；控制单元j3、常开继电器j2将得不到供电，电磁阀线圈6无电流通过，球阀4关闭输送管3，不能制氧。即使驾驶室有人，也即座椅重量开关kz触点接通，但若车门关闭不严，则车门开关km接通，或车窗关闭不严，则车窗开关kc接通，即驾驶室内有氧气，常闭继电器j1的电磁线圈有电流通过，产生电磁力，吸引常闭继电器j1的常闭触点断开，也切断了控制单元j3、常开继电器j2的供电，电磁阀线圈6无电流通过，球阀4关闭输送管3，也不能制氧。亦即驾驶室无人、车门或车窗关闭不严或打开，即使驾驶室内氧浓度低于规定值也不会制氧。这样可以防止当通过门窗有氧气进入驾驶室内，且驾乘人员忘记关掉总控制开关k时，导致本发明自动制氧装置启动而浪费资源。

本自动制氧装置结构简单、工作可靠，使用安全，其通过座椅重量开关检测驾驶室是否有人，通过车窗、车门开关检测车窗、车门是否关闭，通过氧传感器检测氧气浓度，并以此为基础使控制电路控制电磁阀线圈的运作。当通过座椅重量开关检测到驾驶室有人，通过车窗、车门开关分别检测到车窗、车门均关闭，氧传感器检测到驾驶室氧浓度过低（由正常的浓度值降低到低于10%时），以上条件均满足时，则控制电路才会使电磁阀线圈通电，产生电磁力，吸引电磁阀阀杆拉动球阀开启，打开制氧剂输送管，使制氧剂混合，制氧装置自动制氧。为长时间在密闭车内的休息人员提供安全保障，避免造成窒息死亡事故，具有一定的实用性和创新性，市场前景广阔、值得推广应用。

以上所述仅为本发明的较佳实施方式，本发明的保护范围并不以上述实施方式为限，但凡本领域普通技术人员根据本发明所揭示内容所作的等效修饰或变化，皆应纳入权利要求书中记载的保护范围内。