专利名称：智能煤气罐开关装置的制作方法
技术领域：
本实用新型涉及煤气罐开关的控制装置，特别涉及煤气罐开关的机电一体化智能控制装置，属于机电一体化控制领域。
背景技术：
煤气是日常生活的重要燃料，通常煤气罐的开关是手动完成的；但是煤气罐频繁反复地开关不仅给人们带来很多不便，特别是当煤气罐置于其开关的操作不便的位置时， 更是增加了人们的麻烦。此外，手动实现煤气罐的开或关，有时可能出现未能将其彻底关闭，导致煤气泄漏的现象，以致产生不良后果。这些都是人们现在使用煤气罐普遍存在的问题。
发明内容本实用新型的目的，在于提供一种智能煤气罐开关装置，以方便开启和关闭煤气罐开关，并防止由于煤气罐开关关闭不严密所造成的煤气泄露。本实用新型的目的是这样实现的智能煤气罐开关装置包括机械部分和电子部分；机械部分由橡胶垫圈1、下传动杆2、上传动杆3、万向联轴器4、步进电机5、法兰盘 6、定位螺钉7、螺钉8、联轴杆9组成；其连接关系为步进电机5的输出轴与万向联轴器4 一端的孔配合连接，万向联轴器4另一端的两小孔通过联轴杆9与法兰盘6连接，法兰盘6 则再由螺钉8与上传动杆3的圆盘固定连接，上传动杆3的两根杆部与下传动杆2的杆部嵌套连接后由定位螺钉7固定，橡胶垫圈1安装于下传动杆2圆盘一端的内孔槽中；电子部分包括——主控制器模块，采用单片机，用于存储程序和设定的煤气中一氧化碳浓度值， 接收输入信号，并根据输入信号进行程序运算，根据运算结果输出相应的控制信号；——信号输入装置，采用键盘模块，用于输入开启或关闭煤气罐开关的信号，设置环境中一氧化碳浓度值的大小，其输出端与单片机连接；——气敏传感器模块，用于对煤气罐使用的环境进行煤气中一氧化碳浓度监测， 其输出端与单片机连接；—步进电机驱动模块，用于控制步进电机的旋转方向，以实现煤气罐开关的开启或关闭；其输入端与单片机连接，输出端通过导线与步进电机连接；—电源模块，用于为电路提供电源，其输出端与主控制器模块连接；本实用新型的电子电路部分进一步还可这样实现所述信号输入装置采用红外遥控模块，采用红外遥控器输入信号开启或关闭煤气罐开关，其输出信号由单片机接收。电子部分还可包括LED液晶显示模块，用于显示设定的煤气一氧化碳浓度值和气敏传感器检测到的环境煤气一氧化碳浓度值，其输入端与主控制器模块连接。[0015]电子部分还可包括语音信号灯模块，用于当气敏传感器探测到的环境煤气一氧化碳浓度超过设定值，以及当主控制器模块程序执行出错或电源模块电压不稳定时，发出报警信号，其输入端与主控制器模块连接。本智能煤气罐开关装置的工作原理是下传动杆端头的内孔与煤气罐开关套接在一起，在一般正常工作状态下，通过键盘或红外遥控器输入启动信号或关闭信号到主控制器模块，主控制器模块则通过步进电机驱动模块控制步进电机的正转或反转，步进电机通过万向联轴器驱动上传动杆，进而驱动下传动杆，下传动杆端头的内孔旋动煤气罐开关，以开启或关闭煤气罐。当出现煤气罐因未能完全关闭而导致煤气泄露时，气敏传感器将接收到的泄露煤气中一氧化碳浓度值与主控制器模块的设定值进行比较，当煤气泄露值高于设定值时，主控制器模块则输出信号，使语音信号模块发出报警信号，主控制器模块同时驱动步进电机驱动模块，使步进电机转动，而彻底关闭煤气罐开关。设定的煤气浓度值和气敏传感器12检测到的环境煤气浓度值，则可在LED显示模块上显示。本实用新型的有益效果是由于本智能煤气罐开关装置采用了机械和电子相结合的方式，由主控制器模块、信号输入装置、步进电机驱动模块和步进电机组成的机电一体化智能控制装置，不仅煤气罐的开启和关闭无需再用手动完成，因此对煤气罐的安装位置要求相对较低，煤气罐可容易地开启和关闭，而且具有自动化、智能化的特点。由于有气敏传感器对煤气是否泄露及煤气泄露值是否超过设定的安全值进行监测，并在煤气泄露值大于设定值时彻底关闭煤气罐开关，因此可避免由于煤气罐未彻底关闭而导致的不安全因素。
[0018]图1是本智能煤气罐开关装置的电子部分的结构示意方框图；[0019]图2是本智能煤气罐开关装置的机械部分结构示意图；[0020]图3是图2的B-B剖面图；[0021]图4是实施例中电源模块电路图；[0022]图5是实施例中主控制器模块引脚接线电路图，其右下角部分为语音信号灯模块电路；[0023]图6是实施例中键盘模块电路图；[0024]图7是实施例中红外遥控模块电路图；[0025]图8是实施例中气敏传感器模块电路图；[0026]图9是实施例中步进电机驱动模块电路图；[0027]图10是实施例中LCD液晶显示模块电路图。
具体实施方式
下面结合实施例和附图对本实用新型作进一步说明，但实施例不是对本实用新型的限定。实施例，电子部分结构方框图见图1，电源模块的电路图见图4，本装置所有的芯片中都是用稳定的+5V电源供电，由U3输入+5V电压，用ASl 117稳压芯片稳压后输出。主控制器模块电路引脚接线电路图见图5，图中右下角部分为语音信号灯模块，VT为三极管， BELL为蜂鸣器，LEDO为发光二极管，Yl是频率为11. 0592MHZ的晶振，MCU是主控制器模块单片机，型号为AT89C51，由ATMEL公司生产，用于存储程序代码，根据气敏传感器模块及红外遥控接收模块或键盘模块的输入信号，进行比较和执行程序，输出相应的信号，从而控制步进电机驱动模块、LCD显示器模块、语音信号灯模块。各模块与单片机的连接按单片机引脚的字母标号进行，标号相同表示相连。信号输入装置采用键盘模块电路和红外遥控接收模块电路，见图6和图7，其输出端均与单片机的输入端连接。图6，键盘模块电路中，S2、 S3为开关按键，控制步进电机的正反转；S4、S5为设置键，用于设置一氧化碳的浓度值。图 7，红外遥控接收模块电路中的红外发射接收器的型号采用MAX3100型，晶振\的频率为 1. 8432MHZ，LED2和LED6为红外发射管和红外接收管。气敏传感器模块电路见图8，图中， A/D为数模转换器，气敏传感器采用MQ-5气敏传感器，其对液化气、天然气有很好的灵敏度，具有使用寿命长且性能稳定、测试电路简单的特点，数模转换器采用ADC0809芯片，本智能煤气罐开关装置根据MQ-5气敏传感器对环境测试到的一氧化碳浓度，经过AD0809芯片数模转换电路，把信号输入到单片机处理，单片机根据气敏传感器送来的一氧化碳浓度值与设定的一氧化碳浓度初值进行比较，输出信号，对步进电机进行控制，以彻底关闭煤气罐开关，从而避免煤气中毒。步进电机驱动模块电路见图9，采用39BYG250型号步进电机， 并用3525D驱动器来驱动煤气罐开关的机械装置，3525D驱动器采用DC12-36V电源，单片机 AT89C51输出信号控制步进电机驱动模块，从而达到控制步进电机的正反转。IXD显示器模块见图10，IXD显示器采用IXD1602液晶，显示当前MQ-5气敏传感器探测到的环境中一氧化碳的浓度值以及设定的一氧化碳的浓度值。语音信号灯模块见图5，由蜂鸣器LS3以及发光二极管LED组成，智能煤气罐开关装置根据MQ-5气敏传感器探测到的环境中一氧化碳浓度超过设定值，以及当单片机程序执行出错或电源模块电压不稳定时，发出报警信号，发光二极管发光，同时蜂鸣器发出报警响声，单片机自动发出复位信号。使系统复位到最初状态。机械部分的结构如图2、图3所示，其中，下传动杆2圆盘一端的槽制成内六角形， 与目前多数煤气罐的六角形开关手柄相匹配，橡胶垫圈起缓冲作用，下传动杆2和上下传动杆3的杆身相互嵌套，并可伸缩，以调节长度，并由中间的螺钉进行定位。当欲开启煤气罐时，用键盘或红外遥控器操作输入信号，单片机根据内存程序判断，控制步进电机驱动模块，使步进电机逆时针转动，下传动杆2圆盘一端的内六角形槽孔旋动套于其内的煤气罐开关手柄，煤气罐开启供气。当欲关闭煤气罐时，用键盘或红外遥控器操作输入信号，单片机根据内存程序判断，控制步进电机驱动模块，使步进电机顺时针转动，下传动杆2圆盘一端的内六角形槽孔旋动套于其内的煤气罐开关手柄，煤气罐关闭。单片机内设置有根据国家标准规定的空气中一氧化碳的浓度限值，MQ-5气敏传感器将所检测到的空气中一氧化碳的浓度含量输入单片机内，与设定值进行比较，当空气中一氧化碳的浓度含量大于设定值时，单片机控制步进电机驱动模块，使其顺时针转动，关闭煤气罐开关，同时，单片机输出信号至语音信号模块，使语音信号模块的发光二极管发光、 蜂鸣器发声报警。一氧化碳的浓度设定限值和适时监测到的空气中一氧化碳的浓度含量， 则随时不断地在LED显示模块上显示。
权利要求1.智能煤气罐开关装置，其特征在于本装置包括机械部分和电子部分；机械部分由橡胶垫圈(1)、下传动杆( 、上传动杆C3)、万向联轴器(4)、步进电机(5)、 法兰盘(6)、定位螺钉(7)、螺(8)、联轴杆(9)组成；其连接关系为步进电机(5)的输出轴与万向联轴器(4) 一端的孔配合连接，万向联轴器(4)另一端的两小孔通过联轴杆(9)与法兰盘(6)连接，法兰盘(6)则再由螺钉(8)与上传动杆(3)的圆盘固定连接，上传动杆 (3)的两根杆部与下传动杆( 的杆部嵌套连接后由定位螺钉(7)固定，橡胶垫圈(1)安装于下传动杆O)圆盘一端的内孔槽中；电子部分包括——主控制器模块，采用单片机，用于接收输入信号，并输出控制信号；——信号输入装置，采用键盘，用于输入开启或关闭煤气罐开关的信号，设置环境中一氧化碳浓度值的大小，其输出端与单片机连接；——气敏传感器模块，用于对煤气罐使用的环境进行煤气中一氧化碳浓度监测，其输出端与单片机连接；——步进电机驱动模块，用于控制步进电机的旋转方向，以实现煤气罐开关的开启或关闭；其输入端与单片机连接，输出端通过导线与步进电机连接；——电源模块，用于为电路提供电源，其输出端与主控制器模块连接。
2.根据权利要求1所述的智能煤气罐开关装置，其特征在于所述信号输入装置为红外遥控模块，采用红外遥控器输入信号开启或关闭煤气罐开关，其输出信号由单片机接收。
3.根据权利要求1或2所述的智能煤气罐开关装置，其特征在于本装置还包括LED液晶显示模块，用于显示设定的煤气一氧化碳浓度值和气敏传感器检测到的环境煤气一氧化碳浓度值，其输入端与主控制器模块连接。
4.根据权利要求1或2所述的智能煤气罐开关装置，其特征在于本装置还包括语音信号灯模块(17)，用于发出报警信号，其输入端与主控制器模块连接。
专利摘要智能煤气罐开关装置，属于机电一体化控制领域，由包括橡胶垫圈、下传动杆、上传动杆、万向联轴器、步进电机、法兰盘、定位螺钉、螺钉、联轴杆组成的机械部分和包括主控制器模块、信号输入装置、气敏传感器模块、步进电机驱动模块和电源模块的机电一体化智能控制装置组成。煤气罐的开启和关闭信号输入至主控模块后，由步进电机驱动模块控制步进电机来实现。气敏传感器可监测空气中煤气的泄露状况，并实现煤气罐的彻底关闭。本装置还可附加LED显示模块和语音信号灯模块，实现煤气罐的泄露报警。采用本装置，煤气罐可容易地开启和关闭，而且具有自动化、智能化的特点，还可避免因煤气罐未彻底关闭而导致的不安全因素，可广泛用于家庭和餐馆。
文档编号F17C13/00GK202012733SQ20102059691
公开日2011年10月19日 申请日期2010年11月9日 优先权日2010年11月9日
发明者李盛前, 杨晓京 申请人:昆明理工大学