气体智能检测系统的制作方法

本实用新型涉及气体检测技术领域，尤其涉及一种气体智能检测系统。

背景技术：

例如下水道、矿井、地下电缆通道等地下工作环境光线昏暗，工作人员需要携带照明装置才能在地下进行工作。其次，地下环境长期处于封闭潮湿的状态，动植物的尸体腐化后产生甲烷、一氧化碳、硫化氢等有毒气体，氧气含量也会降低，在这样的环境中工作会有很大的危险，所以有必要对环境的有害气体和氧气的含量进行检测，现有技术中存在较多用于地下工作环境的气体检测装置，可以较为准确的检测出各种气体的含量，但是工作人员同时拿着照明装置和气体检测装置会给工作带来不便。

技术实现要素：

本实用新型要解决的技术问题是：针对地下工作环境光线暗、氧气不足、有毒气体浓度高的现状，本实用新型提供了一种气体智能检测系统不仅解决上述问题，而且解放了工作人员的双手，无需分别配备照明设备和气体检测设备。

本实用新型解决其技术问题所采用的技术方案是：一种气体智能检测系统，包括电池、电源管理模块、气体检测模块、报警模块和照明灯LED0，所述电源管理模块分别与电池、气体检测模块、报警模块和照明灯LED0连接，所述气体检测模块包括甲烷传感器J1、一氧化碳传感器J4、硫化氢传感器J3、氧气传感器J2和微控制器U5，所述甲烷传感器J1通过甲烷信号调理电路与微控制器U5 连接，所述一氧化碳传感器J4通过一氧化碳信号调理电路与微控制器U5连接，所述硫化氢传感器J3通过硫化氢信号调理电路与微控制器U5连接，所述氧气传感器J2通过氧气信号调理电路与微控制器U5连接，所述电源管理模块通过继电器控制电路与照明灯LED0连接，所述继电器控制电路与微控制器U5连接；所述报警模块包括第一警报灯LED‐1、第二警报灯LED‐2、第三警报灯LED‐3和第四警报灯LED‐4，所述电源管理模块通过驱动电路与第一警报灯LED‐1、第二警报灯LED‐2、第三警报灯LED‐3和第四警报灯LED‐4连接，所述驱动电路与微控制器U5连接。

作为优选，所述甲烷信号调理电路包括可调电阻RW1和型号为INA122的第一放大器U1，所述第一放大器U1的反相端与可调电阻RW1的调节端连接，同相端与所述甲烷传感器J1的2号引脚连接，输出端与所述微控制器U5连接，所述可调电阻RW1的两个固定端分别与甲烷传感器J1的1号引脚和3号引脚连接；

所述氧气信号调理电路包括第二放大器U2A和第三放大器U2B，所述第三放大器U2B的同相端与氧气传感器J2的2号引脚连接，输出端与所述第二放大器U2A的同相端连接，所述第二放大器U2A的输出端与所述微控制器U5连接；

所述硫化氢信号调理电路包括第四放大器U3A和第五放大器U3B，所述第四放大器U3A的反相端与硫化氢传感器J3的3号引脚连接，输出端与所述硫化氢传感器J3的1号引脚连接，所述第五放大器U3B的反相端与硫化氢传感器J3 的2号引脚连接，输出端与所述微控制器U5连接；

所述一氧化碳信号调理电路包括第六放大器U4A和第七放大器U4B，所述第六放大器U4A的反相端与一氧化碳传感器J4的3号引脚连接，输出端与所述一氧化碳传感器J4的1号引脚连接，所述第七放大器U4B的反相端与一氧化碳传感器J4的2号引脚连接，输出端与所述微控制器U5连接。

作为优选，所述继电器控制电路包括型号为SRS‐05VDC‐SH的继电器K1、型号为IN4148的二极管D2、型号为S8050的三极管Q2，所述继电器K1的1号引脚与照明灯LED0连接，3号引脚与电源管理模块连接，4号引脚与电池连接，5 号引脚与三极管Q2的集电极连接，所述三极管Q2的基极与微控制器U5连接，所述二极管D2连接在所述继电器K1的4号引脚和5号引脚之间；

作为优选，所述驱动电路包括四个三极管，所述四个三极管的集电极分别与第一警报灯LED‐1、第二警报灯LED‐2、第三警报灯LED‐3和第四警报灯LED‐4 的负极连接，所述第一警报灯LED‐1、第二警报灯LED‐2、第三警报灯LED‐3和第四警报灯LED‐4的正极与电源管理模块连接，所述四个三极管的基极与微控制器U5连接。

作为优选，所述报警模块还包括喇叭B1和型号为C9013的三极管Q1，所述三极管Q1的基极与微控制器U5连接，集电极与电池连接，发射极与喇叭B1 连接。

作为优选，还包括测试模块，所述测试模块包括测试按钮和型号为TLP521 的光耦TLP2，所述光耦TLP2的正极与电源管理模块连接，负极与测试按钮连接，所述光耦TLP2的集电极与微控制器U5连接，发射极接地。

作为优选，所述电源管理模块包括型号为LM1117‐3.3的电压调节器P1和型号为TPS60400的电压反向器P2，所述电池与电压调节器P1的3号引脚连接并向其输入5V电源VCC，所述电压调节器P1的2号引脚输出3.3V电源V33，所述电压反向器P2的2号引脚输入电源V33，1号引脚输出‐3.3V电源‐V33。

作为优选，还包括型号为MX3232的RS232芯片U7，所述微控制器U5的型号为STM8L151K4，所述RS232芯片U7与微控制器U5连接。

本实用新型的有益效果是，这种气体智能检测系统集成了照明功能和气体检测的功能，工作人员在进入地下工作环境时不再需要装备照明和气体检测两种设备，地下作业时更加方便轻松。

附图说明

下面结合附图和实施例对本实用新型进一步说明。

图1是本实用新型的气体智能检测系统的最优实施例的局部电路图。

图2是本实用新型的气体智能检测系统的最优实施例的局部电路图。

图3是本实用新型的气体智能检测系统的最优实施例的局部电路图。

图4是本实用新型的气体智能检测系统的最优实施例的局部电路图。

图5是本实用新型的气体智能检测系统的最优实施例的局部电路图。

图6是本实用新型的气体智能检测系统的最优实施例的局部电路图。

图7是本实用新型的气体智能检测系统的最优实施例的局部电路图。

图8是本实用新型的气体智能检测系统的最优实施例的局部电路图。

图9是本实用新型的气体智能检测系统的最优实施例的局部电路图。

图10是本实用新型的气体智能检测系统的最优实施例的局部电路图。

图11是本实用新型的气体智能检测系统的最优实施例的局部电路图。

图12是本实用新型的气体智能检测系统的最优实施例的局部电路图。

具体实施方式

下面详细描述本实用新型的实施例，所述实施例的示例在附图中示出，其中自始至终相同或类似的标号表示相同或类似的元件或具有相同或类似功能的元件。下面通过参考附图描述的实施例是示例性的，仅用于解释本实用新型，而不能理解为对本实用新型的限制。

在本实用新型的描述中，需要理解的是，术语“中心”、“纵向”、“横向”、“长度”、“宽度”、“厚度”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”“内”、“外”、“轴向”、“径向”、“周向”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。

此外，术语“第一”、“第二”等仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性。在本实用新型的描述中，需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连。对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本实用新型中的具体含义。此外，在本实用新型的描述中，除非另有说明，“多个”的含义是两个或两个以上。

如图1～12所示，本实用新型提供了一种气体智能检测系统，包括电池、电源管理模块、气体检测模块、报警模块和照明灯LED0，电源管理模块分别与电池、气体检测模块、报警模块和照明灯LED0连接，电源管理模块包括型号为 LM1117‐3.3的电压调节器P1和型号为TPS60400的电压反向器P2，电池通过电感L1、电感L2、电容C19和电容C56的滤波后与电压调节器P1的1号引脚和3 号引脚连接，电压调节器P1的1号引脚为输入端，输入5V电源VCC，3号引脚为接地端，3号引脚经过电感L4的滤波后输出地GND，电压调节器P1的2号引脚为输出端，它经过电感L3的滤波后输出3.3V电源V33，电源V33经过电感L5 的滤波后输入电压反向器P2的2号引脚，2号引脚为输入端，1号引脚为输出端，输出‐3.3V电源‐V33，4号引脚接地，3号引脚和5号引脚之间连接电容C35。气体检测模块包括甲烷传感器J1、一氧化碳传感器J4、硫化氢传感器J3、氧气传感器J2和微控制器U5，微控制器U5的型号为STM8L151K4。

甲烷传感器J1通过甲烷信号调理电路与微控制器U5连接，甲烷信号调理电路包括可调电阻RW1和型号为INA122的第一放大器U1，甲烷传感器J1的1 号引脚和3号引脚为接地端和电源端，它们之间串联了电阻R1、调电阻RW1和电阻R2，甲烷传感器J1的3号引脚连接电源V33，第一放大器U1的反相端通过电阻R3与可调电阻RW1的调节端连接并且它们之间还连接有电容C2，第一放大器U1同相端通过电阻R4与甲烷传感器J1的2号引脚连接，2号引脚为信号端，电阻R4与甲烷传感器J1的2号引脚还连接有电容C1，甲烷传感器J1输出端为6号引脚，通过电阻R6后输出信号SCH4，信号SCH4从微控制器U5的 18号引脚输入，电阻R6还连接有电容C4，第一放大器U1的4号引脚和5号引脚接地，1号引脚与8号引脚之间接有电阻R5，7号引脚分别与电源V33和电容 C3连接；

氧气传感器J2通过氧气信号调理电路与微控制器U5连接，氧气信号调理电路包括具有第二放大器U2A和第三放大器U2B的AD8572型双路放大器，双路放大器的5号引脚为第三放大器U2B的同相端，它通过电阻R8与氧气传感器 J2的2号引脚(信号端)连接，第三放大器U2B的输出端为7号引脚，它通过电阻R10与第二放大器U2A的同相端(3号引脚)连接，第二放大器U2A的输出端(1号引脚)通过电阻R13后输出信号SO2，信号SO2从微控制器U5的14 号引脚输入；第三放大器U2B的反相端(6号引脚)和输出端之间连接有电阻 R9，氧气传感器J2的1号引脚接地，2号引脚连接电阻R7后接地，双路放大器的8号引脚连接电源V33和电容C6，电容C6的另外一端接地，电阻R13还连接有电容C7，电容C7的另外一端接地，第二放大器U2A的反相端(2号引脚) 通过电阻R11接地，电阻R12和电容C5并联后连接在双路放大器的2号引脚和 1号引脚之间，双路放大器的4号引脚接地；

硫化氢传感器J3通过硫化氢信号调理电路与微控制器U5连接，硫化氢信号调理电路包括具有第四放大器U3A和第五放大器U3B的AD8572型双路放大器，AD8572型双路放大器：

1号引脚为第四放大器U3A的输出端，它通过电阻R14与硫化氢传感器J3 的1号引脚连接，

2号引脚为第四放大器U3A的反相端，它通过电阻R16和电阻R15与硫化氢传感器J3的3号引脚连接，电容C11的一端接在电阻R16和电阻R15之间，另外一端与1号引脚连接，

3号引脚为为第四放大器U3A的同相端，接地，

4号引脚接电源‐V33，

8号引脚连接电源V33和电容C9，电容C9的另外一端接地，

5号引脚为第五放大器U3B的同相端，接地，

6号引脚为第五放大器U3B的反相端，通过电阻R18与硫化氢传感器J3的 2号引脚连接，

7号引脚为第五放大器U3B的输出端，通过电阻R19输出信号SH2S，信号 SH2S从微控制器U5的24号引脚输入，电容C10的两端分别电阻R19和地连接， 7号引脚和6号引脚之间还连接有并联的电阻R17和电容C8；

一氧化碳传感器J4通过一氧化碳信号调理电路与微控制器U5连接，一氧化碳信号调理电路包括具有第六放大器U4A和第七放大器U4B的AD8572型双路放大器，AD8572型双路放大器：

1号引脚为第六放大器U4A的输出端，它通过电阻R20与一氧化碳传感器 J4的1号引脚连接，

2号引脚为第六放大器U4A的反相端，它通过电阻R22和电阻R21与一氧化碳传感器J4的3号引脚连接，电容C12的一端接在电阻R22和电阻R21之间，另外一端与1号引脚连接，

3号引脚为为第六放大器U4A的同相端，接地，

4号引脚接电源‐V33，

8号引脚连接电源V33和电容C13，电容C13的另外一端接地，

5号引脚为第七放大器U4B的同相端，接地，

6号引脚为第七放大器U4B的反相端，通过电阻R24与一氧化碳传感器J4 的2号引脚连接，

7号引脚为第七放大器U4B的输出端，通过电阻R25输出信号SCO，信号 SCO从微控制器U5的5号引脚输入，电容C14的两端分别电阻R25和地连接， 7号引脚和6号引脚之间还连接有并联的电阻R23和电容C15。

电源管理模块通过继电器控制电路与照明灯LED0连接，继电器控制电路与微控制器U5连接；继电器控制电路包括型号为SRS‐05VDC‐SH的继电器K1、型号为IN4148的二极管D2、型号为S8050的三极管Q2，继电器K1的1号引脚与照明灯LED0连接，3号引脚与电源V33连接，1号引脚和3号引脚是一组常开触点，4号引脚接电源VCC，5号引脚与三极管Q2的集电极连接，三极管Q2的基极通过电阻RK1与微控制器U5的22号引脚连接，微控制器U5的22号引脚向三极管Q2的基极发出信号S‐K1时，继电器K1的线圈得点，常开触点闭合，照明灯LED0导通点亮，二极管D2连接在继电器K1的4号引脚和5号引脚之间，三极管Q2的发射极接地。

报警模块包括第一警报灯LED‐1、第二警报灯LED‐2、第三警报灯LED‐3和第四警报灯LED‐4，电源管理模块通过驱动电路与第一警报灯LED‐1、第二警报灯LED‐2、第三警报灯LED‐3和第四警报灯LED‐4连接，驱动电路包括四个三极管，四个三极管的集电极分别与第一警报灯LED‐1、第二警报灯LED‐2、第三警报灯LED‐3和第四警报灯LED‐4的负极连接，第一警报灯LED‐1、第二警报灯LED‐2、第三警报灯LED‐3和第四警报灯LED‐4的正极与电源V33连接，四个三极管的基极分别与微控制器U5的13号引脚、12号引脚、11号引脚和10号引脚连接。当微控制器U5根据信号SCH4判断空气中甲烷的含量超标，13号引脚发出控制信号LED1，第一警报灯LED‐1导通点亮，当其它指数超标时，发出相应信号LED2、 LED3和LED4，点亮相应的警报灯。

报警模块还包括喇叭B1和型号为C9013的三极管Q1，三极管Q1的基极通过电阻R31与微控制器U5的9号引脚连接，集电极与电源VCC连接，发射极与喇叭B1连接，电容C45的两端分别与三极管Q1的基极和地连接，当任何一种气体检测超标时，微处理器U5向三极管Q1的基极发送信号BELL，喇叭B1通电，发出警报音。

除此以外，检测系统还包括测试模块和型号为MX3232的RS232芯片U7，测试模块包括测试按钮和型号为TLP521的光耦TLP2，光耦TLP2的正极(1号引脚)通过电阻RL1与电源V33连接，负极(2号引脚)与测试按钮连接，测试按钮另一个端子接地，光耦TLP2的集电极(4号引脚)通过电阻RL2与电源V33 连接，光耦TLP2的集电极还与微控制器U5的23号引脚连接，发射极(4号引脚)接地，按下测试按钮，光耦TLP2的集电极向微控制器U5的23号引脚发送信号KEY1，微控制器U5发出控制信号，给所有的报警灯和喇叭通电，测试它们的健康状态；RS232芯片U7的9号引脚和10号引脚分别与微控制器U5的27 号引脚和28号引脚连接。

在本说明书的描述中，参考术语“一个实施例”、“一些实施例”、“示例”、“具体示例”、或“一些示例”等的描述意指结合该实施例或示例描述的具体特征、结构、材料或者特点包含于本实用新型的至少一个实施例或示例中。在本说明书中，对所述术语的示意性表述不一定指的是相同的实施例或示例。而且，描述的具体特征、结构、材料或者特点可以在任何的一个或多个实施例或示例中以合适的方式结合。

以上述依据本实用新型的理想实施例为启示，通过上述的说明内容，相关工作人员完全可以在不偏离本项实用新型技术思想的范围内，进行多样的变更以及修改。本项实用新型的技术性范围并不局限于说明书上的内容，必须要根据权利要求范围来确定其技术性范围。