防止CO中毒的发动机控制装置的制作方法

本实用新型涉及发动机领域，具体涉及一种防止CO中毒的发动机控制装置。

背景技术：

当前，中小型发动机组由于其自身的便捷性，在缺电家庭的备用和户外野营等领域有着巨大的市场需求。但由于用户缺乏安全防范的认知，CO中毒事件屡屡发生，威胁着用户的生命安全。

目前有相关专利大多是利用测试CO浓度的方法，即安装CO浓度传感器来判断发动机是否能继续使用，这种方法从一定程度上能防止CO的中毒。如CN201720420123.X专利公开的一种基于单片机的防CO中毒控制系统，包括气体传感器模块、A/D转换模块、AT89S51单片机最小系统、报警模块、GSM模块和通风装置；气体传感器模块与A/D转换模块相连，实现气体信息的采集并传送给A/D转换模块，并转换成电信号，单片机与报警模块、通风装置和GSM 模块连接，控制报警单元通过语音模块报警，控制GSM模块向用户发送报警信息，控制通风装置里的电机开启进行及时开窗通风，可以检测出空气中煤气的浓度，当空气中所含CO的浓度超过设定值，便能触发报警、自动开窗通风，同时通过GSM模块向用户发送报警信息。

又如专利CN201420802314.9公开的防CO中毒的燃气灶，包括燃气开关总成、控制器、驱动电路、语音报警装置、电磁阀、温度传感器和CO传感器；温度传感器和CO传感器分别与控制器的输入端电连接，控制器的输出端通过分别与驱动电路的输入端和语音报警装置电连接，且驱动电路的输出端通过电磁阀与燃气开关总成电连接；CO传感器实时监测CO的浓度，经控制器比较，如果高于正常值，即刻启动电磁阀关闭燃气开关总成，同时强制打开换气开关，通风设备进入工作状态，将CO及时散发出去，避免CO中毒现象的发生。

但是由于人或动物对CO不同浓度的敏感程度不一，有可能设定的浓度会让相同环境中部分人产生CO中毒的反应，如果将浓度阈值设定的很小，又可能导致发动机在安全区域由于很小浓度的CO而误判断从而熄火。

技术实现要素：

本实用新型目的在于提供一种防止CO中毒的发动机控制装置，结构简单，有效避免CO中毒情况的发生，安全可靠。

为达成上述目的，本实用新型提出如下技术方案：一种防止CO中毒的发动机控制装置，包括供电模块、控制模块、距离传感器模块和熄火模块；

所述供电模块用于向发动机控制装置供电；

所述距离传感器模块设置在发动机上，并连接于控制模块；所述距离传感器模块用于感应发动机与三维方向上的障碍物之间距离，并生成电信号发送至控制模块；

所述控制模块连接于熄火模块，控制模块用于启动距离传感器模块和接收距离传感器模块发送的电信号，并生成控制信号发送至熄火模块；

所述熄火模块连接于发动机，用于根据接收的控制模块发送的控制信号控制发动机熄火。

进一步的，发动机控制装置还包括报警模块；所述报警模块连接于控制模块，且用于根据控制模块发出的电信号执行报警操作。

进一步的，所述距离传感器模块包括激光驱动模块、激光发射模块、激光接收模块和计时单元模块，所述激光驱动模块和计时单元模块分别连接于控制模块；

所述激光驱动模块用于接收控制模块发出脉冲信号，并驱动激光发射模块发射激光信号，所述激光接收模块接收经过障碍物反射的激光信号滤波放大处理后生产电信号发送至计时单元模块，所述计时单元模块根据控制模块发出脉冲信号时间和接收激光接收模块发送的电信号时间计算激光的飞行时间，并生成时间信号发送至控制模块。

进一步的，所述控制模块接收计时单元模块发送的时间信号，计算距离传感器模块与对应方向障碍物的距离；

定义控制模块设定的距离传感器模块与障碍物距离的安全阈值为Z；

当所述控制模块检测到距离传感器模块与对应方向障碍物的距离小于安全阈值Z，控制模块控制熄火模块停止发动机，并控制报警模块启动警示灯报警。

进一步的，所述距离传感器模块的数量至少为5个，均与供电模块连接，分别对应发动机在三维方向的距离测定，当控制模块接收到的多方向电信号转换为距离时，有一个或多个方向距离未达到安全阈值时，控制模块将控制发动机熄火或发出报警信号采取其他安全措施。

进一步的，所述发动机顶部设置有三维方向转动平台，所述距离传感器模块安装在三维方向转动平台上，且所述距离传感器模块随三维方向转动平台的转动而转动，进而使得控制模块分别获得发动机三维方向与障碍物的距离数值，再进一步与阈值比较判断是否启动熄火模块。

由以上技术方案可知，本实用新型的技术方案提供的防止CO中毒的发动机控制装置，获得了有益效果：

本实用新型公开的一种防止CO中毒的发动机控制装置，包括供电模块、控制模块、距离传感器模块和熄火模块；所述控制模块和距离传感器模块分别与供电模块连接，供电模块用于向控制模块和距离传感器模块供电；所述控制模块的输出端分别连接距离传感器模块的输入端和熄火模块的输入端，所述距离传感器模块输出端连接控制模块的输入端；所述熄火模块用于通过控制发动机高压包模块的熄火线接地控制发动机熄火。

所述距离传感器模块设置在发动机上，且用于感应发动机与三维方向上的障碍物之间距离，并生成电信号发送至控制模块；所述控制模块设置有发动机安全阈值，根据接收到的电信号转换成距离信号并比较判断，当控制模块接收的信号中有一个或多个方向距离未达到安全阈值时，控制模块将控制发动机熄火或发出报警信号做出其他安全措施，避免发动机由于所处空间过小而导致人员中毒事故的发生。

此外，本实用新型的控制模块还设置有报警模块，报警模块在接收到控制模块发送的指令信号，会点亮报警灯，提醒用户及时调整发动机的位置，有效保证用户的人身安全；本实用新型创造性的采用距离传感器监测发动机的位置，避免使用CO浓度传感器的方式，保证及时有效的控制发动机熄火，进而控制室内CO浓度，防止用户发生CO中毒。

应当理解，前述构思以及在下面更加详细地描述的额外构思的所有组合只要在这样的构思不相互矛盾的情况下都可以被视为本公开的实用新型主题的一部分。

结合附图从下面的描述中可以更加全面地理解本实用新型教导的前述和其他方面、实施例和特征。本实用新型的其他附加方面例如示例性实施方式的特征和/或有益效果将在下面的描述中显见，或通过根据本实用新型教导的具体实施方式的实践中得知。

附图说明

附图不意在按比例绘制。在附图中，在各个图中示出的每个相同或近似相同的组成部分可以用相同的标号表示。为了清晰起见，在每个图中，并非每个组成部分均被标记。现在，将通过例子并参考附图来描述本实用新型的各个方面的实施例，其中：

图1是本实用新型结构框图；

图2是本实用新型所述距离传感器模块的电路图；

图3是本实用新型所述控制模块的电路图。

图中各标记的具体意义为：1-供电模块，2-控制模块，3-距离传感器模块， 31-激光驱动模块，32-激光发射模块，33-激光接收模块，34-计时单元模块，4- 熄火模块，41-高压包模块，5-报警模块。

具体实施方式

为了更了解本实用新型的技术内容，特举具体实施例并配合所附图式说明如下。

在本公开中参照附图来描述本实用新型的各方面，附图中示出了许多说明的实施例。本公开的实施例不必定意在包括本实用新型的所有方面。应当理解，上面介绍的多种构思和实施例，以及下面更加详细地描述的那些构思和实施方式可以以很多方式中任意一种来实施，这是因为本实用新型所公开的构思和实施例并不限于任何实施方式。另外，本实用新型公开的一些方面可以单独使用，或者与本实用新型公开的其他方面的任何适当组合来使用。

本实用新型旨在在于针对发动机组在空间过小的场所工作可能发生CO中毒事件的问题，提出了一种防止CO中毒的发动机控制装置，当发动机上设置的控制装置检测到周围障碍物距离小于设定的安全阈值，将控制发动机停止运行，防止用户在使用过程中出现CO中毒的事故发生。

一种防止CO中毒的发动机控制装置，包括供电模块1、控制模块2、距离传感器模块3和熄火模块4；所述供电模块1用于向发动机控制装置供电；所述距离传感器模块3设置在发动机上，并连接于控制模块2；所述距离传感器模块 3用于感应发动机与三维方向上的障碍物之间距离，并生成电信号发送至控制模块2；所述控制模块2连接于熄火模块4，控制模块2用于启动距离传感器模块 3和接收距离传感器模块3发送的电信号，并生成控制信号发送至熄火模块4；所述熄火模块4连接高压包模块41的熄火线，用于根据接收的控制模块2发送的控制信号控制发动机的高压包模块41的熄火线接地熄火。

下面结合附图和实施例对本实用新型的防止CO中毒的发动机控制装置作进一步具体介绍。

图3为本实用新型所述控制模块2的诸多电路实现形式的一种，结合图3 所示，所述控制模块2包括+5V电源、电容C6和单片机芯片U4；所述单片机芯片的型号为PIC16F1827，且所述PIC16F1827芯片的VDD端口连接于+5V电源，同时连接电容C6后接地。

所述熄火模块4包括+12V电源、三极管Q1、二极管D3、电阻R11、电阻 R12和继电器J1；所述电阻R11一端连接于PIC16F1827芯片的RA7引脚，另一端串接电阻R12后接地，同时串接三极管Q1的基极；所述三极管Q1的发射极接地，三极管Q1集电极连接于继电器J1线圈的一端，同时连接于二极管D3 正极；所述继电器J1线圈的另一端连接二极管D3的负极后连接于+12V电源；所述继电器J1开关的一端接地，另一端连接于发动机的高压包模块41。

所述发动机控制装置还包括报警模块5；所述报警模块5连接于控制模块2，且用于根据控制模块2发出的电信号执行报警操作；所述报警模块5包括电阻 R10和警示灯L1；所述电阻R10一端连接于PIC16F1827芯片的RA1引脚，另一端串接警示灯L1后接地。

控制模块2中的单片机芯片U4中设定有用于控制发动机熄火的安全阈值，即定义控制模块2设定的距离传感器模块3与障碍物距离的安全阈值为Z；当报警模块5根据控制模块2发出的电信号发出报警信号或做出其他安全措施，提醒用户当前发动机处于危险位置，避免发动机由于所处空间过小而导致人员中毒事故的发生。

例如，当所述单片机芯片U4检测到消音器尾气方向或其它方向的与障碍物之间的距离小于安全阈值Z时，控制模块2的单片机芯片U4控制熄火模块4 关停发动机，并给出信号到报警模块5启动警示灯报警，提醒用户调整发动机到安全位置。

图2中所示的距离传感器模块3为本实用新型所述的距离传感器模块3诸多电路实现形式的一种；结合图2所示，距离传感器模块3包括激光驱动模块 31、激光发射模块32、激光接收模块33和计时单元模块34，所述激光驱动模块31和计时单元模块34分别连接于控制模块2；控制模块2发出脉冲信号到激光驱动模块31，激光驱动模块31接收脉冲信号驱动发射模块32发射激光信号，由激光接收模块33接收经过障碍物反射的激光信号并整形滤波放大处理后生成电信号发送至计时单元模块34，计时单元模块34根据控制模块2发出脉冲信号时间和接收的激光接收模块33发送的电信号计算激光飞行时间，生成电信号再传送给控制模块2算出被测距离。

所述激光驱动模块31包括+5V电源、电阻R1、电容C1和驱动芯片U1，所述驱动芯片U1的型号为MX3656；所述电阻R1的一端分别串接PIC16F1827 芯片RA3引脚的In端口和MX3656芯片的IN+端口，所述电阻R1的另一端形成结点，第一支路串接MX3656芯片的BEN-端口，第二支路串接电容C1后连接于+5V电源；所述电容C1一端接地，另一端分别连接于MX3656芯片的VCC 和BEN+端口；所述MX3656芯片的IN-和GND端口分别接地。

所述激光发射模块32包括两个+5V电源、电阻R2、电阻R3、电阻R4、电阻R5、二极管D1、二极管D2、电容C7和激光发射管T1，所述激光发射管T1 选用的型号为SLD1133VL；所述MX3656芯片的OUT-端口串接电阻R2后，串接二极管D1的负极；所述二极管D1的正极形成结点，第一支路连接于+5V电源，第二支路串接电容C7后接地，第三支路串接激光发射管T1的公共点；所述激光发射管T1中发射二极管负极形成结点，第一支路串接电阻R3后连接于 MX3656芯片OUT+端口，第二支路串接电阻R4后连接于MX3656芯片BIAS+ 端口；所述MX3656芯片的MD端口串接激光发射管T1中检测二极管的正极， MX3656芯片的BIAS-端口串接电阻R5后连接于二极管D2的负极，二极管D2 的正极连接于+5V电源。

所述激光接收模块33包括-60V电源，雪崩二极管T2、电阻R6、电阻R7、电阻R8、电阻R9、电容C4和运算滤波放大器OPA1，所述雪崩二极管T2选用的型号为AD500-9，运算滤波放大OPA1选用的型号为OPA657。

所述计时单元模块34包括+5V电源、计时单元芯片U3和电容C3，所述计时单元芯片U3的型号为TDC-GP2。

所述雪崩二极管T2的正极连接于-60V电源，负极串接电容C3后接地，同时串接电阻R6的一端，电阻R6的另一端形成结点，第一支路连接于运算滤波放大器OPA1的反向端，第二支路串接电容C4和电阻R8构成的并联电路后连接于运算滤波放大器OPA1的输出端；运算滤波放大器OPA1的同向端连接于电阻R7后接地，运算滤波放大器OPA1的输出端串接电阻R9的一端，电阻R9 的另一端形成结点，第一支路串接电容C5后接地，第二支路连接于TDC-GP2 芯片的Stop1端口；所述TDC-GP2芯片的VCC端口连接于+5V电源，同时串接电容C2后接地；所述TDC-GP2芯片的Start、En-Star、En-Stop1、SCK、SI 和SO端口分别连接于PIC16F1827芯片的In、RA2、RA4、RB4/SCK、RB1/SDI 和RB2/SDO端口。

单片机芯片U4发出激光启动信号，由驱动芯片U1驱使激光发射管T1发射激光，雪崩二极管T2接受光信号后进行滤波放大后变为电信号，传输到计时单元芯片U3计算信号飞行时间并传送到单片机芯片U4，经单片机芯片U4通过乘法算法计算出相应方向的距离，若检测距离小于单片机芯片U4设定的安全阈值Z时，单片机芯片U4发送高电平控制继电器J1开关闭合，控制高压包模块 41接地，熄火发动机并发出报警灯信号。

结合上述具体实施例，所述距离传感器模块3只能探测某一方向的发动机与障碍物之间的距离，因此为了探测发动机所在位置与三维方向(如上下左右和顶部)障碍物的距离，所述的距离传感器模块3的数量至少包括5个，分别设置在发动机的前后左右及顶部，还可以按照实际发动机安装位置设置。发动机实际工作时，CO含量最多的区域为发动机消音器这一侧，是发动机尾气排放的集中侧，因此发动机各方向障碍物距离测试中最重要的是消音器这一侧的距离测试，当这一侧的发动机与障碍物距离过小，例如在1～2米左右，控制模块需要发出报警灯信号，提醒用户将发动机转移到开阔的场地，保证尾气有效的排出。发动机其它方向的距离测定可以用来判断发动机是否处于室内，或当前空间过小，来控制报警灯发出信号或者直接将发动机熄火。

一些实施例中，一方面减小距离传感器模块3在发动机上的占用面积，另一方面节省生产成本，仅使用单个距离传感器模块3测定发动机所在位置与三维方向障碍物的距离，因此在顶部设置三维方向转动平台，将所述距离传感器模块3安装在三维方向转动平台上，所述三维方向转动平台在供电条件下可以转动，进而带动距离传感器模块3在三维方向转动，获取发动机在三维方向上与各方向障碍物的距离，此时控制模块2可以计算发动机与各方向的距离，进一步保证发动机的安全运行，减少人员伤害。

虽然本实用新型已以较佳实施例揭露如上，然其并非用以限定本实用新型。本实用新型所属技术领域中具有通常知识者，在不脱离本实用新型的精神和范围内，当可作各种的更动与润饰。因此，本实用新型的保护范围当视权利要求书所界定者为准。