专利名称：家用燃气泄漏语音报警、自动关闭装置的制作方法
技术领域：
本实用新型涉及电子产品，具体涉及家用燃气泄漏语音报警自动关闭装置。
由于气敏传感器的日臻成熟，成本大幅度的下降，各种家用气体泄漏报警器已开始面市。从技术状况来看家用燃气的一般泄漏报警器稳定性差，报警方法简单，易和其它类型报警声音混淆，且音量较小容易被忽视。工业用的可燃气体检测报警装置虽性能可靠稳定，但造价太高，不能广泛用于家庭。而家用燃气泄漏报警器最关键的是后级驱动，目前全都采用普通触点式继电器，吸合时易产生火花会酿成更大危害。工业用的泄漏检测报警装置的现场检测的传感器和控制仪是分离安装的，而家用的是合并式，检测和控制都同存于泄漏气体中，这时如吸合产生火花就会引起火灾、爆炸。
本实用新型的技术解决方案是本实用新型用半导体气敏元件作为传感器，用运算放大器作为电压比较器，采用语音报警方案克服目前各类报警器千篇一律的报警声，语音提示给人直觉，以防产生错误听觉不能即时处理问题。在后级驱动方案上该新型报警器采用了专门研制的固态继电器，代替普通继电器来驱动排气扇和电磁阀，所述的固态继电器采用一般单向可控硅和其它电子元件构成。
该装置主要由半导体气敏元件MQK-2和IC1的A1、A2、A3、A4四支电压比较器，IC2的语音录放电路，IC3语音放大电路，IC4强报警电路和由VS1、V5、V6所组成的固态继电器电路，由变压器、整流管、稳压块组成电源电路。
气敏元件MQK--2引脚2.5之间是热丝，工作时热丝通上5V直流电压保持一定温度，气敏元件输出端1.3脚电压V随着泄漏气体的浓度而发生变化，这样气敏元件就将环境中泄漏气体浓度的变化转变为相应的电信号来控制整个电路。
IC1的四支电压比较器用四运放LM324构成，由A1构成环境浓度检测电路，A2和IC1、IC3构成泄漏语音提醒控制电路。A3构成误动作限制延时电路，A4和VS1、VS5、VS6等构成强报警电路和驱动电路。
该报警器由以下几个电路构成一、电源电路220V交流电压经变压器T1后获得9V的交流电压，经VD1-VD4整流，W7806稳压，和C1--C2的虑波后得到稳定的6V直流电压。
二、环境气体浓度检测电路在没有泄漏气体时，气敏元件MQK--2的输出电压V＝5V，IC1、1/4A1的10脚电位4.5V比9脚大约低0.5V左右，这样A1的8脚应为低电平，本装置处于待工作状态，一旦环境有气体泄漏，气敏头输出电压降低，9脚的电位低于10脚于是8脚变为高电位。D10发光管由亮变暗，A2被触动。W1、R13构成气敏头灵敏度调整分压电路，由于气敏头的输出电压一致性差，不同的气敏头在预热稳定后的输出电压值不相同，故要在预热后进行一次调整。
三、语音提醒控制电路该装置设计了分级报警电路，当有轻微泄漏时，可启动语音报警装置来提醒用户“有煤气泄漏，请检查后再使用”。A2的6脚通过R4、R5分压得到2V左右的电平，A2的正相输入端经过D9与A1的输出端8脚相接，当A1输出高电平时，使D9立即导通C3很快充电至5V同时A2转为输出高电平，使V1导通IC2脚呈低电压，语音电路被触发，IC2是一块软封装的10秒语音录放电路，经2脚输出通过C5耦合给IC3LM386进行功率放大，IC2的6脚对地电容C4是抗干拢电容。当A1变为低电平时，D9截止，C3的充电电压经R6放电，可使A2的输出维持一段报警时间。
四、误动作限制延时电路当MQ-2接通电源时，电极间阻值急居变小，然后升回到一个稳定的状态，这是气敏元件的一种过渡特性，这个过程会使A1输出电平变化产生误报警，每通断一次电源就会有一次，所以要设置这一电路它由A3构成，由于R11、C8数值很大，充电时间在2分钟左右，在通电瞬间形成A3输出低电平，从而使A1输出变低，不能报警。当C8由电源经R11充电完成后，A3的1脚电平升高，而这段时间里过渡过程已结束，大约要2分钟，这时传感器极间已恢复正常。
五、强报警电路A4的13脚通过R14、R15分压得到2V左右的电平，当A1输出高电平时，一分路接A25脚来控制语音提醒装置，二分路通过R16的降压，经D11到A4的12脚，因R16的降压，所以要在泄漏浓度较大时才能使A4的12脚出现较高电平，当D11导通C9很快被充满，同时A4的14脚输出高电平使V2导通，IC4KD-9561是软封装的报警声源块经V3、V4两管复合放大后推动超响度蜂鸣器发出强劲的报警声。当A1变为低电平时D11截止C9的充电电压经R17放电，因R17很大可使A4的输出维持很长一段报警时间。
六、后级驱动电路该电路是用单向可控硅KD1和二极管VD5-VD8，三极管V5、V6组成，主要是考虑容易和前级构成回路，能稳定的驱动电磁气阀和排气扇。
当VD5-VD8通过负载接上交流220V电源后，KD1两端加上了直流电压，经R21、R23分压后获得正向触发电流，此时如14脚呈现高电平V5导通，使V6处截止状态V6的集电极呈高电位，KD1可控硅触发导通。VD5-VD8构成交流回路。设正半周交流电通过负载经VD5到KD1、VD8形成回路，负半周经VD6、KD1、VD7到负载，这样在交流负载上得到一完整的全波交流电压。
图1为本实用新型的电路图图中1电源电路、2环境气体浓度检测电路、3语音提醒控制电路、4误动作限制延时电路、5强报警电路、6后级驱动电路二、环境气体浓度检测电路气敏元件MQK-2的2.5脚是加热丝，2脚接R1的一端，R1另一端接到正极A点，4、5、6全部接到共公端B点，1、3连在一起输出随泄漏气体浓度变化的电压接到电压比较器IC1的1/4A1的9脚电阻R2一端接正极A点，另一端接A1的9脚。A1的10脚接W1可调电阻的滑动端，A1的4脚接正极A点，11脚接共公端B点，8脚输出接二极管D9的正极，D9的负极接A2的5脚。8脚同时由电阻R16接到D11的正极，D11的负极接A4的12脚，发光管正极接电源正极A点，负极经电阻R3接到A1的8脚。
三、语音提醒控制电路
1/4IC1的A2正相输入端5脚接二极管D9的负极，同时接电阻R6和电容C3的正极，电阻R6的另一端和电容C3的负极共同接在共公端B点。电阻R4的一端接正电源A点，一端接A2的6脚，电阻R5一端接A2的6脚另一端接共公端B点。A2的7脚经电阻R1接三极管V1的基极b，V1的集电极c通过电阻R8接正电源A点，发射极e接共公端B点，IC2的5脚接三极管V1的c端，6脚通过电容C4对共公端B点，4脚接共公端B点，1脚通过电阻R9接正电源A点，2脚语音信号输出通过C5耦合到IC3的3脚，IC3输入端3脚接电阻R10对共公端B点，IC3的2、4脚同接共公端B，6脚接正电源A点，1、8脚之间接电容C6，5脚输出接电容C7的正端，C7的负端接喇叭的一端，喇叭的另一端接共公端B点。
四、误动作限制延时电路1/4IC1的A3正输入端3脚接电阻R11和二极管D10的正极，R11的另一端和D10的负极接正电源A点，电容C8的正极接A3的3脚，负极接共公端B点，A3的2脚接电阻R12和R24的一端，电阻R12的另一端接正电源A点，电阻R24另一端接共公端B点，A3的1脚接W1可调电阻的一端，W1的另一端接电阻R13，R13的另一端接共公端B点。
五、强报警电路1/4IC1，A4的12脚接二极管D11的负极，同时接电阻R17的一端和电容C9的正极，R17的另一端和C9的负极同接共公端B点，A4的13脚同接电阻R14和R15的一端，R14的另一端接正电源A点，R15的另一端接共公端B点。A4的14脚接电阻R18的一端R18的另一端接三极管V2的基极b端，V2的发射极e接共公端B点，V2的集电极c接三极管V4的发射极e。IC4的3脚接正电源A端，4、5脚接电阻R19，1脚接三极管V3的基极b，V3的集电极C和V4的集电极c相接，同时接蜂鸣器的一端，蜂鸣器的另一端接正电源A点。
六、后设驱动电路交流220V的一端通过电磁气阀和排气扇接到由VD5、VD6、VD7、VD8、组成的桥式整流电路的1脚，桥式整的2脚接交流220V的另一端，桥整的3脚输出直流正电源，称为C端，4脚为负极称为D端。三极管V5的基极b接A4的14脚，发射极e接负极D端，集电极c接V5的基极b，同时接电阻R20的一端，R20的另一端接正源C端。三极管V6的发射极e接负极D端，集电极C同时接电阻R21、R21、R22、R23的一端和电容C10的正极，R21的另一端接正电源C端，R22的另一端接可控硅的触发极G，R23的另一端和C10的负极接负极D端，可控硅KD1的A端接正电源C端，K端接负电源D端。
电子元器件的具体数值如下(1)气敏传感器MQK--2(2)电源变压器GEI--12 AC220V/AC9V(3)三端稳压块W7806(4)单向可控硅2A/400V(5)发光二极管红色φ5(6)喇叭0.5W/8Ω(7)蜂鸣器电磁式(8)集成块IC1LM324运算放大器IC2软封装10秒语音录放块IC3LM386低压声频功率放大器
IC2KD-9561 软封装报警声源块(9)电容C1470uF/25V C610uF/16VC2220uF/25V C7100uF/16VC310uF/25V C847uF/16VC40.047uF/25VC947uF/16VC50.047uF/25VC1022uF/50V(10)电阻1/4炭膜R17.5Ω R97.5ΩR171MR27.6K R1010K R182KR3330Ω R111M R19100KR48.2K R124.3KR20360KR54.3K R13330Ω R21150KR63.3M R148.2KR2210KR72KR154.3KR2312KR87.6K R16390KR2410K(11)二极管D1-D8＝1N4007D9-D11＝1N4148(12)三极管V1-V6＝9013(13)可调电阻W1＝10K使用本实用新型应注意以下事项一、该泄漏报警装置接通电源后需预热2分钟才能进入正常监视状态，安装位置应根据被检测气体不同而改变，若是煤气或天然气则将报警器安装距地面50cm处。如使用石油液化气则将报警器装在距地面50cm处，上面两种安装位置应距灶具水平距离1-3米内。不能安装在通气口，气窗等空气流通量大的地方。
二、为确保安全性，报警器需24小时通电，使其处于监控状态。
电磁气阀应安装在气源和减压阀之间，用导线和报警装置连接。换气扇要始终接在报警器输出上处于准备状态。如环境中有泄漏气体时，浓度低时会有语言报醒用户“有煤气泄漏，请检查后再使用”，这时应检查一下是那里漏气，还是灶具自动灭火。如浓度较大时，会有强劲的报警声同时电磁阀闭合，切断气源，并自动打开换气扇。当环境中泄漏气体消失时报警器自动停止，电磁阀复位，换气扇停止，报警器恢复正常监测状态。
三、长时间用报警器，每隔一段时间要对报警器进行一次检查，方法是用气体打火机对准报警器下部进行放气试验，这时应报警。
该家用泄漏气体报警器造价较低成本在35元左右(不含电磁阀)其性能稳定可靠，可以分级报警，如有轻微泄漏时可用语音提醒使用者注意，因现在家用各类报警很多，报警声相同容易混淆，延误处理时间。如有较大的泄漏会发出强劲的报警声，同时电磁气阀闭合自动关闭气源。打开排气扇，最关键的优点是后级驱动采用了专门设计的固态继电器线路，以免普通继电器收合时产生火花，酿成更大灾害。
权利要求1.家用燃气泄漏语音报警、自动关闭装置，其特征在于该装置用半导体气敏元件作为传感器，用运算放大器作为电压比较器，采用语音芯片和报警专用块构成分组报警器，用单项可控硅和二极管等元件组成无触点继电器驱动电磁阀和排气扇；即由电源电路(1)、环境气体浓度检测电路(2)、语音提醒控制电路(3)、误动作限制延时电路(5)和后级驱动电路(6)串接成整个回路。
2.根据权利要求1所述的家用燃气泄漏语音报警、自动关闭装置，其特征在于本实用新型的具体电路连接如下一、电源电路22V交流接电源变压器T1的初级1、2脚，经过次级降压后在3、4脚上或得9V交流电压接到由VD1、VD2、VD3、VD4组成的桥式整流电路的1、2脚交流输入端，桥整的3、4脚输出直流电压，4脚为正，3脚为负，滤波电容C1的负极接直流负输出3端(3端以下简称为公共端B点)，W7806稳压块1脚接直流输出正极4端，2脚接A输出稳压后的6V直流电压A点，3脚接B点，滤波电容C2正极接A点，负极接B点；二、环境气体浓度检测电路气敏元件MQK-2的2.5脚是加热丝，2脚接R1的一端，R1另一端接到正极A点，4、5、6全部接到共公端B点，1、3连在一起输出随泄漏气体浓度变化的电压接到电压比较器IC1的1/4A1的9脚电阻R2一端接正极A点，另一端接A1的9脚，A1的10脚接W1可调电阻的滑动端，A1的4脚接正极A点，11脚接共公端B点，8脚输出接二极管D9的正极，D9的负极接A2的5脚，8脚同时由电阻R16接到D11的正极，D11的负极接A4的12脚，发光管正极接电源正极A点，负极经电阻R3接到A1的8脚；三、语音提醒控制电路1/4IC1的A2正相输入端5脚接二极管D9的负极，同时接电阻R6和电容C3的正极，电阻R6的另一端和电容C3的负极共同接在共公端B点。电阻R4的一端接正电源A点，一端接A2的6脚，电阻R5一端接A2的6脚另一端接共公端B点，A2的7脚经电阻R1接三极管V1的基极b，V1的集电极c通过电阻R8接正电源A点，发射极e接共公端B点，IC2的5脚接三极管V1的c端，6脚通过电容C4对共公端B点，4脚接共公端B点，1脚通过电阻R9接正电源A点，2脚语音信号输出通过C5耦合到IC3的3脚，IC3输入端3脚接电阻R10对共公端B点，IC3的2、4脚同接共公端B，6脚接正电源A点，1、8脚之间接电容C6，5脚输出接电容C7的正端，C7的负端接喇叭的一端，喇叭的另一端接共公端B点；四、误动作限制延时电路1/4IC1的A3正输入端3脚接电阻R11和二极管D10的正极，R11的另一端和D10的负极接正电源A点，电容C8的正极接A3的3脚，负极接共公端B点，A3的2脚接电阻R12和R24的一端，电阻R12的另一端接正电源A点，电阻R24另一端接共公端B点，A3的1脚接W1可调电阻的一端，W1的另一端接电阻R13，R13的另一端接共公端B点；五、强报警电路1/4IC1，A4的12脚接二极管D11的负极，同时接电阻R17的一端和电容C9的正极，R17的另一端和C9的负极同接共公端B点，A4的13脚同接电阻R14和R15的一端，R14的另一端接正电源A点，R15的另一端接共公端B点，A4的14脚接电阻R18的一端R18的另一端接三极管V2的基极b端，V2的发射极e接共公端B点，V2的集电极c接三极管V4的发射极e，IC4的3脚接正电源A端，4、5脚接电阻R19，1脚接三极管V3的基极b，V3的集电极C和V4的集电极c相接，同时接蜂鸣器的一端，蜂鸣器的另一端接正电源A点；六、后设驱动电路交流220V的一端通过电磁气阀和排气扇接到由VD5、VD6、VD7、VD8、组成的桥式整流电路的1脚，桥式整的2脚接交流220V的另一端，桥整的3脚输出直流正电源，称为C端，4脚为负极称为D端，三极管V5的基极b接A4的14脚，发射极e接负极D端，集电极c接V5的基极b，同时接电阻R20的一端，R20的另一端接正源C端，三极管V6的发射极e接负极D端，集电极C同时接电阻R21、R21、R22、R23的一端和电容C10的正极，R21的另一端接正电源C端，R22的另一端接可控硅的触发极G，R23的另一端和C10的负极接负极D端，可控硅KD1的A端接正电源C端，K端接负电源D端。
专利摘要本实用新型是一种能在燃气轻微泄漏时用语音直接提醒使用者注意检查，又能在泄漏气体浓度稍大时自动关闭气源的家用燃汽泄漏语音报警、自动关闭装置。它用半导体气敏元件作为传感器，用运算放大器作为电压比较器，用语音芯片和报警专用块构成分组报警，用单项可控硅和二极管等元件组成无触点继电器驱动电磁阀、排气扇，以免普通继电器触点在吸合时产生火花，做到防患于未燃。
文档编号G01N27/18GK2597986SQ02264610
公开日2004年1月7日 申请日期2002年9月21日 优先权日2002年9月21日
发明者孙明旗 申请人:孙明旗