专利名称：家用燃气保安器的制作方法
技术领域：
本实用新型涉及一种可燃和有害气体监测、保安装置，尤其是用于家用燃气监测、保安器。
在工农业生产和日常生活中，使用或接触到可燃和有害气体，如煤气、液化石油气或天然气等越来越多。而这些气体大部分是有毒、易燃、易爆性气体，一旦泄漏，将会导致使用环境的污染甚至引起火灾或爆炸事故的发生。为确保国家、居民财产和人身安全，对使用环境中可燃和有害气体的准确监测，浓度超限报警和安全控制显得尤为重要，以防患未然。随着微电子技术和机电一体化的发展，尤其是新一代传感器件的相继开发，可燃和有害气体的监测、报警或保安装置得到了很快的发展。一大批体积小巧、电路简单、性能可靠、报警功能完善的燃气监测、报警或保安装置应运而生，在国民经济的各个部门和人们的日常生活中得到了广泛的应用，起到了积极的防范作用。然而，目前市场上出售的燃气报警或保安器虽然种类很多，但多数只是大同小异，产品性能和技术水平也都比较接近。最基本部份均离不开传感(检测)探头、电子控制开关、报警电路和供电电源四部份。气敏传感器是监测可燃和有害气体的传感器件，它能将被监测气体中的有关成份和浓度的物理特性自动转化为电信号，再配置以电压比较器或门限电路，对电子控制开关或报警电路进行控制或报警，具有对可燃和有害气体监测、报警的最基本功能，有的还具有自动换气装置。最具代表性的市售产品是福建省闽清县传感器厂生产的福梅牌KB-MO1型可燃气体泄漏报警器。但是，由于气敏传感器参数的离散性很大，在整机生产中需要逐个调整比较电路，才能保证整机性能的一致性。因此，装调工作量大，生产成本高，很难作到大批量工业化生产。所选用的气敏传感器灵敏度低，低浓度下的选择性差。此外，现有燃气报警器及其同类产品的传感器不能互换，致使整机与探头同时报废，造成极大浪费。报警电路设计简单，报警功能不完善，只有声光报警，没有语言报警，很多情况下报警状态不鲜明，起不到预警作用，更没有明确一级报警为环境污染危险报警，二级报警为消防报警。电子控制开关只有自动换气装置，没有自动关闭气源装置，安全性能差。
本实用新型的目的就是为了提供一种选择性好、灵敏度高，实现气敏元件的互换性，报警性能安全可靠、功能更加完善、具有有效防患保安措施的新型家用燃气保安器。
为实现上述目的，本实用新型解决技术问题的方案是采用组合式结构，主要包括可更换的气敏监测传感器、声光报警器、自动控制排气插座和自动关闭气源开关四个部份。报警电路主要由气敏传感器电路、比较电路、开机延时电路、振荡电路、语言报警电路、控制电路和供电电路等组成。气敏传感器选用高灵敏度、高选择性的气敏元件，在气敏元件中封装配对电组，使其输出特性一致，实现气敏元件的互换性。在现有技术中，增加开机延时电路以消除传感器在预热时可能引起的误报警。增加比较电路、逻辑电路和语言报警电路以实现多种报警功能。控制电路不只具有声光报警、语言报警控制和自动排风控制，而且还增加了自动关闭气源控制。当燃气泄漏超过允许浓度时，不仅能自动监测、报警、自动启动排风装置，而且还能自动关闭气源。
与现有技术相比，本实用新型的优点是1.由于在气敏元件内封装配对电阻，通过调整配对电阻，使气敏元件的输出特性一致，实现了气敏元件的互换性。降低了生产成本，有利于大批量工业化生产。
2.选择性好、灵敏度高，对水蒸气、烟雾、酒精挥发气等不敏感，消除了误报警、误控制，报警性能可靠。
3.报警功能完善，防患保安措施有效，不但具有声光报警，而且还有语言报警，不但具有监测、安全报警的基本功能，而且还具有自动排风和自动关闭气源的消防安全功能。
以下结合附图和实施例对本实用新型家用燃气保安器作进一步详细的描述。
图1是本实用新型家用燃气保安器组合结构图；图2是本实用新型家用燃气保安器电原理方框图；图3是本实用新型家用燃气保安器原理电路图；图4是本实用新型家用燃气保安器气敏元件管座视图；图1所示的家用燃气保安器结构，采用组合式结构，主要包括可更换的气敏传感器1、声光报警器2、自动控制排气插座3和自动关闭气源开关4四个部份。从图2和图3可以看出，报警电路主要由气敏传感器电路、比较电路、开机延时电路、振荡电路、语言报警电路、控制电路和供电电路等组成，由三块CMOS集成块CD4001、CD4011和CD40106实现逻辑功能。气敏传感器电路选用高灵敏度、高选择性气敏元件，在气敏元件中封装配对电阻，调整配对电阻使其输出特性一致，实现了气敏元件的互换性。改变加热丝电阻使回路电压VC和加热线电压VH保持在直流4～6伏。由图4可知，在气敏元件的管座上增加一个接地极f′，在BB′电极与f′接地极之间焊接一个可调的配对电阻，封装在网罩内。调整配对电阻除满足气敏元件自身性能要求外，还使气敏传感器的灵敏度一致，一级报警时的输出值为2.0伏，二级报警时的输出值为3.0伏，解决了气敏传感器的互换性。传感器检测电路内增加了由R1、C3和非门40106A以及保护二极管D1组成的延时电路，用以消除气敏元件因每次通电时初始导电率下降可能发生的误报警。比较电路采用LM393电压比较器，利用R2、R3分压电路设定一级报警点，利用R4、R5分压电路设定二级报警点。报警电路内增加的语言报警电路是一块大规模CMOS电路，它由振荡电路、存储器、音调发生器、节奏发生器和驱动器五部份组成。当交流或直流信号加至其触发输入端时，它能按予先设定的顺序、节奏和速度输出事先设立的语言信号。为增大音量，减小电路的功耗，语言集成电路外还需用功放电路LM386驱动扬声器，由R14、R15分压电路及耦合电容C9、反馈电容C10调整功率放大因数，利用C11隔直流电容消除无用的直流功耗。二级报警信号和频率为1Hz的振荡信号通过或非门4001D控制三极管T2的导通或截止，控制蜂鸣器HTD、发光二极管JL3R的导通或截止。HTD按1Hz鸣叫，发光二极管按1Hz闪烁。控制电路增加了延时电路和控制自动关闭气源开关的脉冲信号电路，一级报警、二级报警需控制换气扇，排换被污染的空气。延时换气时间由C6、R9以及保护二极管D2组成的RC延时电路控制，实现解除一级报警状态后，依然保持三分钟的排风。当保安器进入二级报警状态时，控制电路在保持一级报警排风功能的同时，由R11、C8以及保护二极管D3组成的RC延时控制复合三极管T6、T7导通，发出控制自动关闭气源开关的9伏脉冲信号，关闭气源。供电电路采用交流降压(220V～9V)、桥式整流，选用三端稳压器7805稳压输出直流5伏，给传感器和集成芯片供电。自动关闭气源开关选用低压防爆机械、电磁双通道阀门，在正常情况下，关闭“机械”通路，使用“电磁”通路，阀门处于自动工作状态。当“电磁”通路因停电、损坏或老化或锈死等原因出现失灵情况时，能手动打开“机械”通路。
保安器处于预热时期，电容C3充电，集成芯片非门40106A的3端输出高电平，在预热时期内，延时电路输出高电平，非门40106D组成的振荡电路输出振荡高、低电平，通过调整电容C5，电阻R8的参数，频率约为1Hz，与非门4011A输出频率约为1Hz的高电平控制三极管T3的通、断，发光二极管HL2G以1Hz的频率闪烁。不论传感器输出是高电平还是低电平，或非门4001B的3端输出低电平，防止误报警。
保安器通过大于5分钟的延时，非门40106A的3端输出低电平，与非门4011A的3端输出高电平，三极管T3导通，发光二极管HL2G停止闪烁，固定发光。
保安器正常工作时①或非门4001A的1端输入为高电平，2端输入为低电平，3端输出为低电平。非门40106F的12端输出高电平，非门40106E的10端输出低电平，三极管T6截止，不发出排风信号。②与非门4011B的4出高电平，非门40106C的6端输出低电平，语言电路不报警。③或非门4001C的8输入端为高电平，9输入端是振荡信号，输出端10为低电平，三极管T1截止，发光二极管HL1Y不发光。同时二级报警器中的红灯HL3R不发光，蜂鸣器不报警，也不给出控制关断气阀的电信号。
保安器处于一级报警状态时，比较电路LM393A的1端输出低电平，或非门4001A的输入端均为低电平，输出端3为高电平。一级报警状态①非门40106F12端输出低电平。非门40106E的10端输出高电平控制三级管T5导通，给出排风控制信号。从报警状态回到安全状态，电容C6通过电阻R9放电，调整电容C6电阻R9参数，能维持非门40106F的12端保持低电平大于3分钟。即保持排风时间大于3分钟。②与非门4011B的输入端均为高电平，输出端4为低电平，非门40106C输出端6为高电平，语言电路工作，通过LM386组成的功放电路驱动喇叭输出语言报警信号。③或非门4001C输入端8为低电平，9输入端是振荡信号，输出端10为振荡高电平控制三极管T1通、断，黄灯LH1Y闪烁。二级报警处于非报警状态，属于上述的正常工作状态。
保安器处于二级报警状态，比较电路LM393A，LM393B的输出端均为低电平。①保持一级报警的排风状态。②与一级报警电路类似或非门4001B输出端4为高电平，电容C8，电阻R11充放电产生一个高电平脉冲控制复合三极管T6、T7导通，给出控制气阀的脉冲信号。解除二级报警，气阀需手动复位。③与非门4011C的输出为低电平，或非门4011D输出振荡高电平信号控制三极管T2通、断，声光报警，红灯HL3R闪烁，蜂鸣器HTD啸叫报警。
本实用新型主要用于家用燃气安全监测、保安，也可用于厂矿企业可燃和有害气体的安全监测、保安。
权利要求1.一种家用燃气保安器，主要由气敏传感器电路，报警电路、控制电路和供电电路等组成，其特征在于采用组合式结构，主要包括可更换的气敏传感器[1]、声光报警器[2]、自动控制排气插座[3]和自动关闭气源开关[4]四个部分；报警电路主要由气敏传感器电路、比较电路、开机延时电路、振荡电路、控制电路和供电电路等组成，气敏传感器电路选用高灵敏度、高选择性气敏元件，在气敏元件中封装配对电阻、调整配对电阻使其输出特性一致，实现气敏元件的互换性。
2.根据权利要求1所述的家用燃气保安器，其特征在于在气敏元件的管座上增加一个接地极f′，在BB′电极与f′接地极之间焊接一个可调的配对电阻，封装在网罩内；调整配对电阻，使一级报警时输出值2.0伏，二级报警时输出值3.0伏；改变加热丝电阻使回路电压VC和加热丝电压VH的直流电压保持在4～6伏。
专利摘要本实用新型公开了一种家用燃气保安器,主要由气敏传感器电路、比较电路,开机延时电路,振荡电路、逻辑电路、语言报警电路、控制电路和供电电路等组成,气敏传感器选用高灵敏度、高选择性气敏元件,其中封装配对电阻,调整配对电阻使其输出特性一致,实现气敏元件的互换性。该发明不但具有监测、报警的基本功能,而且还有自动排风和自动关闭气源的消防保安功能。
文档编号G05D7/06GK2296030SQ96215529
公开日1998年10月28日 申请日期1996年7月15日 优先权日1996年7月15日
发明者范茂彦, 周桂华, 王彩君, 张志勇 申请人:北京大方基业科贸集团