基于低功耗蓝牙的煤气泄漏检测与报警装置制造方法
【专利摘要】本实用新型公开了一种基于低功耗蓝牙的煤气泄漏检测与报警装置，包括带有煤气泄漏检测电路板的主机单元和带有煤气泄漏报警电路板的从机单元，煤气泄漏检测电路板包括主机电源模块、主机充电管理模块、气体采样模块和主机低功耗蓝牙模块，气体采样模块的输出端与主机低功耗蓝牙模块相连；煤气泄漏报警电路板包括从机电源模块、从机充电管理模块、从机低功耗蓝牙模块、驱动电路和报警模块，从机低功耗蓝牙模块、驱动电路和报警模块依次相连。本实用新型能够实时高精度检测煤气是否泄漏，并对泄露严重程度进行判断，最大限度的保证煤气使用安全，功耗非常低，适合家庭、火锅店、饭店等需要频繁使用煤气的场合。
【专利说明】基于低功耗蓝牙的煤气泄漏检测与报警装置
【技术领域】
[0001]本实用新型涉及煤气泄漏检测与报警技术，具体涉及一种基于低功耗蓝牙的煤气泄漏检测与报警装置。
【背景技术】
[0002]随着智能家居、智能硬件的技术的发展，出现了很多煤气泄漏报警器。根据出现时间，可分为两类:固定式报警器和智能型报警器。固定式报警器通常安装在使用者的厨房或煤气出气处，内部集成高分贝蜂鸣器，当检测到煤气异常时，发出响亮的报警声。这种报警器比较流行，也比较实用，其缺点是体积较大，且报警方式不够人性化，如在夜晚发生报警时，容易造成人员恐慌，产生骚乱。而大体积不易安装，尤其是在大型餐饮场所，如火锅店这种每张火锅桌下都有煤气管或煤气瓶的场合。这种报警器还需要定期更换电池，使用较为麻烦。智能型报警器出现于智能硬件兴起之时，通常在室内多点安装检测器，检测器通过低功耗蓝牙与手机通信，手机上安装手机应用软件(APP)，APP可实时接收到来自检测器的煤气检测情况。这种结构适合使用者在检测区域的情况，如使用者在家时可实时查看，一旦离开这无从得知，若利用远程传输方式(如GPRS)，则成本较高。另一方面，能与低功耗蓝牙配对的手机并未完全普及，以安卓系统手机为例，通常要求其配置为蓝牙4.0，安卓系统4.3的版本。目前绝大部分使用中的智能手机版本还在安卓2.0?安卓4.0之间。与此同时，部分人群，与需要长时间在家的老年人还没有智能手机，且对操作手机也不熟练。
实用新型内容
[0003]本实用新型要解决的技术问题是提供一种能够实时高精度检测煤气是否泄漏，并对泄露严重程度进行判断，最大限度的保证煤气使用安全，功耗非常低，适合家庭、火锅店、饭店等需要频繁使用煤气的场合的基于低功耗蓝牙的煤气泄漏检测与报警装置。
[0004]为解决上述技术问题，本实用新型采用的技术方案为:
[0005]一种基于低功耗蓝牙的煤气泄漏检测与报警装置，包括带有煤气泄漏检测电路板的主机单元和带有煤气泄漏报警电路板的从机单元，所述煤气泄漏检测电路板包括主机电源模块、主机充电管理模块、气体采样模块和主机低功耗蓝牙模块，所述主机电源模块分别与主机充电管理模块、气体采样模块、主机低功耗蓝牙模块相连，所述气体采样模块的输出端与主机低功耗蓝牙模块相连；所述煤气泄漏报警电路板包括从机电源模块、从机充电管理模块、从机低功耗蓝牙模块、驱动电路和报警模块，所述从机电源模块分别与从机充电管理模块、从机低功耗蓝牙模块、驱动电路、报警模块相连，所述主机低功耗蓝牙模块和从机低功耗蓝牙模块通过蓝牙相连，所述从机低功耗蓝牙模块、驱动电路和报警模块依次相连。
[0006]所述主机单元包括呈环状的硅胶体，所述煤气泄漏检测电路板为柔性电路板，所述煤气泄漏检测电路板封装于所述硅胶体的内部。
[0007]所述从机单元包括呈环状的硅胶体，所述煤气泄漏报警电路板为柔性电路板，所述煤气泄漏报警电路板封装于所述硅胶体的内部。
[0008]所述主机电源模块包括电源转换芯片Ul_l和Ul_2，锂电池BATl，按键PBl，电阻Rl_l ?Rl_ll，电容 Cl_l ?Cl_5，三极管 Q1_1、Q1_2，TVS 管 Tl_l，电感 Ll_l ?Ll_2 ;锂电池BATl的正极通过按键PBl与TVS管Tl_l的阴极、电容Cl_l的一端、电源转换芯片Ul_l的11脚及13脚相连接，TVS管Tl_l的阳极与电容Cl_l的另一端、电容Cl_2的一端、锂电池BATl的负极、电源转换芯片Ul_l的15脚相连接，电容Cl_2的另一端与电源转换芯片Ul_l的9脚相连接，电源转换芯片Ul_l的I脚通过电感Ll_l与电源转换芯片Ul_l的7脚及14脚相连接，电源转换芯片Ul_l的14脚还通过电阻Rl_l电源转换芯片Ul_l的7脚相连接，并通过电阻Rl_2与电源转换芯片Ul_l的5脚及电阻Rl_3的一端相连接；电阻Rl_3的另一端与锂电池BATl的负极相连接，并通过电容Cl_3与电源转换芯片Ul_l的14脚相连接，电源转换芯片Ul_l的14脚输出2V电压；三极管Ql_l的发射极与电源转换芯片Ul_l的11脚相连接，并通过电阻Rl_4与三极管Ql_l的基极、电阻Rl_5的一端相连接，电阻Rl_5的另一端与主机低功耗蓝牙模块相连接；三极管Ql_l的集电极与电源转换芯片Ul_2的5脚相连接；电源转换芯片Ul_2的2脚通过电感Ll_2与电源转换芯片Ul_2的4脚相连接，电源转换芯片Ul_2的6、7、8脚相连接后通过电容Cl_4与电源转换芯片Ul_2的9脚相连接，并接至锂电池BATl的负极；电源转换芯片Ul_2的I脚输出5V电压，并通过电阻Rl_6与电源转换芯片Ul_2的10脚及电阻Rl_7的一端相连接；电阻Rl_7的另一端与电源转换芯片Ul_2的3脚相连接后接至锂电池BATl的负极，并通过电容Cl_5与电源转换芯片Ul_2的I脚相连接；三极管Ql_2的基极通过电阻Rl_8与主机低功耗蓝牙模块相连接、集电极通过电阻Rl_9与电源转换芯片Ul_l的11脚相连接、发射极通过电阻Rl_10与电阻Rl_ll相连接，电阻Rl_ll的另一端接至锂电池BATl的负极；电阻Rl_10与电阻Rl_ll的公共端与主机低功耗蓝牙模块相连接。
[0009]所述主机充电管理模块包括电阻R2_l?R2_3，micro USB接口 J2_l，二极管D2_l，电容C2_l?C2_4，充电管理芯片U2_l，发光二极管LED2_1 ；micro USB接口 J2_l的电源正极输入端VBUS与二极管D2_l的阳极相连接，二极管D2_l的阴极与电容C2_l的正极、电阻R2_l的一端、电容C2_2的一端及充电管理芯片U2_l的I脚相连接；电容C2_l的负极与micro USB接口 J2_l的电源负极端GND相连接，并接至锂电池BATl的负极；电容C2_2的另一端与充电管理芯片U2_l的2脚相连接，并接至锂电池BATl的负极；电阻R2 j的另一端与发光二极管LED2_1的阳极、充电管理芯片U2_l的4脚相连接；发光二极管LED2_1的阴极与充电管理芯片U2_l的3脚相连接；充电管理芯片U2_l的4脚通过电容C2_3接至锂电池BATl的负极；充电管理芯片U2_l的5脚与锂电池BATl的正极相连接，并通过电容C2_4接至BATl的负极，同时通过电阻R2_2与电阻R2_3的一端相连接，电阻R2_3的另一端接至锂电池BATl的负极；电阻R2_2与电阻R2_3的公共端与主机低功耗蓝牙模块相连接。
[0010]所述气体采样模块包括电阻R3_l?R3_5，三极管Q3_l和Q3_2，半导体气体传感器U3_l，运算放大器U3_2 ;三极管Q3_l的发射极通过电阻R3_l与电阻R3_2的一端、三极管Q3_l的基极相连接，并与主机电源模块中电源转换芯片Ul_l的14脚相连接；电阻R3_2的另一端与主机低功耗蓝牙模块相连接；三极管Q3_l的集电极与半导体气体传感器U3_l的I脚、3脚相连接；三极管Q3_2的发射极通过电阻R3_3与电阻R3_4的一端、三极管Q3_2的基极相连接，并与主机电源模块中电源转换芯片Ul_2的I脚相连接；电阻R3_4的另一端与主机低功耗蓝牙模块相连接；三极管Q3_2的集电极与半导体气体传感器U3_l的2脚相连接；半导体气体传感器U3_l的4脚和6脚相连接后，与运算放大器U3_2的正向输入端相连接，并通过电阻R3_5与半导体气体传感器U3_l的5脚相连接，半导体气体传感器U3_l的5脚接至锂电池BATl的负极；运算放大器U3_2的负向输入端与运算放大器U3_2的输出端相连接后，再与主机低功耗蓝牙模块相连接。
[0011]所述主机低功耗蓝牙模块包括蓝牙芯片U4_l，电感L4_l?L4_7，电容C4_l?C4_12,晶振X4_l，天线A4_l ；电感L4_l、L4_2的一端分别与主机电源模块中电源管理芯片Ul_l的14脚相连接，电感L4_l的另一端与蓝牙芯片U4_l的I脚、12脚相连接，蓝牙芯片U4_l的I脚、12脚分别通过电容C4_3、电容C4_2与锂电池BATl的负极相连接；电感L4_2的另一端与蓝牙芯片U4-1的35脚、36脚及电感L4_3的一端相连接，蓝牙芯片U4-1的35脚通过电容C4_7与锂电池BATl的负极相连接，电感L4_3的一端通过电容C4_l与锂电池BATl的负极相连接；电感L4_3的另一端通过电感L4_4与蓝牙芯片U4_l的2脚相连接；蓝牙芯片U4_l的37脚通过电感C4_6与锂电池BATl的负极相连接，并通过晶振X4_l与蓝牙芯片U4_l的38脚相连接，蓝牙芯片U4_l的38脚通过电容C4_5与锂电池BATl的负极相连接；蓝牙芯片U4_l的39脚通过电容C4_4与锂电池BATl的负极相连接；蓝牙芯片U4_l的29脚通过电容C4_9与锂电池BATl的负极相连接；蓝牙芯片U4_l的33、34脚与锂电池BATl的负极相连接；蓝牙芯片U4_l的32脚与电容C4_8的一端、电感L4_5的一端相连接，电感L4_5的一端通过电感L4_6与电容C4_10的一端相连接，电容C4_10的另一端与锂电池BATl的负极相连接；电感L4_5与电感L4_6的公共端与蓝牙芯片U4_l的31脚相连接，电感L4_6与电容C4_10的公共端与蓝牙芯片U4_l的30脚相连接；电容C4_8的另一端与电容C4_ll的一端相连接，并通过电感L4_7与天线A4_l及电容C4_12的一端相连接；电容C4_ll的另一端与电容C4_12的另一端与锂电池BATl的负极相连接；蓝牙芯片U4_l的4脚分别与电阻Rl_10与电阻Rl_ll的公共端相连接，蓝牙芯片U4_l的5脚与电阻R2_2与电阻R2_3的公共端相连接，蓝牙芯片U4_l的6脚与运算放大器U3_2的负向输入端、运算放大器U3_2的输出端相连接，蓝牙芯片U4_l的45脚与电阻Rl_5的另一端相连接，蓝牙芯片U4_l的46脚通过电阻Rl_8与三极管Ql_2的基极相连接，蓝牙芯片U4_l的47脚与电阻R3_2的另一端相连接，蓝牙芯片U4_l的48脚与电阻R3_4的另一端相连接。
[0012]所述报警模块包括多个四个单色发光二极管LED5_1?LED5_4、一个三色发光二极管LED5_2以及一个微型直流振动电机M5_l，所述驱动电路的输出端分别与单色发光二极管LED5_1?LED5_4、三色发光二极管LED5_2以及微型直流振动电机M5_l相连。
[0013]所述从机电源模块为锂电池BAT2，所述从机充电管理模块为充电管理芯片U5_2，所述从机低功耗蓝牙模块为蓝牙芯片U5_l，所述驱动电路为三极管Q5_l、Q5_2组成的二级放大电路，所述煤气泄漏报警电路板还包括按键PB2，电阻R5_l?R5_13，电感L5_l?L5_7，电容 C5_l ?C5_16，micro USB 接口 J5_l，二极管 D5-1 ;三色发光二极管 LED5_2 为红、绿、橙三色LED，单色发光二极管LED5_1用于指示电源是否已开启，单色发光二极管LED5_4用于指示是否在进行USB充电单色发光二极管LED5_3用于指示电量是否正常，三色发光二极管LED5_2用于指示泄漏的严重程度，无泄漏时三色LED不发光，当从机接收到来自主机单元的报警后，根据煤气泄漏由轻到重的程度分别显示绿色、橙色、红色，与此同时微型直流电机振动M5_l的频率也由慢变快；按键PB2用于打开和关闭手环；三色发光二极管LED5_2的红色发光脚R通过电阻R5_5与蓝牙芯片U5_l的14脚相连接，三色发光二极管LED5_2的绿色发光脚G通过电阻R5_6与蓝牙芯片U5_l的15脚相连接，三色发光二极管LED5_2的公共端C与锂电池BAT2的负极相连接；微型直流振动电机M5_l的正极通过电阻R5_9与三极管Q5_l的集电极相连接，三极管Q5_l的基极通过电阻R5_8与蓝牙芯片U5_l的25脚相连接，并通过电阻R5_7与三极管Q5_l发射极相连接，三极管Q5_l的发射极通过按键PB2与锂电池BAT2的正极相连接。
[0014]本实用新型基于低功耗蓝牙的煤气泄漏检测与报警装置具有下述优点:
[0015]1、本实用新型的主机单元I和从机单元2之间通过低功耗蓝牙相连，每个主机单元可与4?5个从机单元进行通信，主机单元实时检测人工煤制气中的氢气或一氧化碳，当发现煤气泄漏时，通过低功耗蓝牙传输到从机单元，从机单元通过振动提醒佩戴者，并通过报警模块指示泄漏严重程度，适合家庭、火锅店、饭店等需要频繁使用煤气的场合，为安全使用煤气保驾护航，最大限度的保证煤气使用安全。
[0016]2、本实用新型的主机单元I和从机单元2之间通过低功耗蓝牙相连，功耗非常低，能长期使用。
【专利附图】
【附图说明】
[0017]为了更清楚地说明本实用新型实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本实用新型的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
[0018]图1为本实用新型实施例的框架结构示意图。
[0019]图2为本实用新型实施例中主机单元和从机单元的匹配结构示意图。
[0020]图3为本实用新型实施例中主机电源模块的电路结构示意图。
[0021]图4为本实用新型实施例中主机充电管理模块的电路结构示意图。
[0022]图5为本实用新型实施例中气体采样模块的电路结构示意图。
[0023]图6为本实用新型实施例中主机低功耗蓝牙模块的电路结构示意图。
[0024]图7为本实用新型实施例中煤气泄漏报警电路板的电路结构示意图。
[0025]图例说明:1、主机单元；11、主机电源模块；12、主机充电管理模块；13、气体采样模块；14、主机低功耗蓝牙模块；2、从机单元；21、从机电源模块；22、从机充电管理模块；
23、从机低功耗蓝牙模块；24、驱动电路；25、报警模块。
【具体实施方式】
[0026]下面结合附图对本实用新型的优选实施例进行详细阐述，以使本实用新型的优点和特征能更易于被本领域技术人员理解，从而对本实用新型的保护范围做出更为清楚明确的界定。
[0027]如图1所示，本实施例基于低功耗蓝牙的煤气泄漏检测与报警装置包括带有煤气泄漏检测电路板的主机单元I和带有煤气泄漏报警电路板的从机单元2，煤气泄漏检测电路板包括主机电源模块11、主机充电管理模块12、气体采样模块13和主机低功耗蓝牙模块14，主机电源模块11分别与主机充电管理模块12、气体采样模块13、主机低功耗蓝牙模块14相连，气体采样模块13的输出端与主机低功耗蓝牙模块14相连；煤气泄漏报警电路板包括从机电源模块21、从机充电管理模块22、从机低功耗蓝牙模块23、驱动电路24和报警模块25，从机电源模块21分别与从机充电管理模块22、从机低功耗蓝牙模块23、驱动电路
24、报警模块25相连，主机低功耗蓝牙模块14和从机低功耗蓝牙模块23通过蓝牙相连，从机低功耗蓝牙模块23、驱动电路24和报警模块25依次相连。
[0028]如图2所示，主机单元I包括呈环状的硅胶体，煤气泄漏检测电路板为柔性电路板，煤气泄漏检测电路板封装于硅胶体的内部；从机单元2包括呈环状的硅胶体，煤气泄漏报警电路板为柔性电路板，煤气泄漏报警电路板封装于硅胶体的内部。呈环状的硅胶体可以作为手环供人体佩戴在手腕上，携带和使用更方便；手环式的报警终端，可以时刻提醒佩戴者，例如针对特定用户人群通过选择声音、灯光、振动式的友好报警方式，不易造成恐慌及惊吓，特别是适合老年人使用及在夜间使用。
[0029]如图3所示，主机电源模块11包括电源转换芯片Ul_l和Ul_2，锂电池BATl，按键PB1，电阻 Rl_l ?Rl_ll，电容 Cl_l ?Cl_5，三极管 Ql_l、Ql_2, TVS 管 Tl_l，电感 Ll_l ?Ll_2 ;锂电池BATl的正极通过按键PBl与TVS管Tl_l的阴极、电容Cl_l的一端、电源转换芯片Ul_l的11脚及13脚相连接，TVS管Tl_l的阳极与电容Cl_l的另一端、电容Cl_2的一端、锂电池BATl的负极、电源转换芯片Ul_l的15脚相连接，电容Cl_2的另一端与电源转换芯片Ul_l的9脚相连接，电源转换芯片Ul_l的I脚通过电感Ll_l与电源转换芯片Ul_l的7脚及14脚相连接，电源转换芯片Ul_l的14脚还通过电阻Rl_l电源转换芯片Ul_l的7脚相连接，并通过电阻Rl_2与电源转换芯片Ul_l的5脚及电阻Rl_3的一端相连接；电阻Rl_3的另一端与锂电池BATl的负极相连接，并通过电容Cl_3与电源转换芯片Ul_l的14脚相连接，电源转换芯片ui_l的14脚输出2V电压；三极管Ql_l的发射极与电源转换芯片Ul_l的11脚相连接，并通过电阻Rl_4与三极管Ql_l的基极、电阻Rl_5的一端相连接，电阻Rl_5的另一端与主机低功耗蓝牙模块14相连接；三极管Ql_l的集电极与电源转换芯片Ul_2的5脚相连接；电源转换芯片Ul_2的2脚通过电感Ll_2与电源转换芯片Ul_2的4脚相连接，电源转换芯片Ul_2的6、7、8脚相连接后通过电容Cl_4与电源转换芯片Ul_2的9脚相连接，并接至锂电池BATl的负极；电源转换芯片Ul_2的I脚输出5V电压，并通过电阻Rl_6与电源转换芯片Ul_2的10脚及电阻Rl_7的一端相连接；电阻Rl_7的另一端与电源转换芯片Ul_2的3脚相连接后接至锂电池BATl的负极，并通过电容Cl_5与电源转换芯片Ul_2的I脚相连接；三极管Ql_2的基极通过电阻Rl_8与主机低功耗蓝牙模块14相连接、集电极通过电阻Rl_9与电源转换芯片Ul_l的11脚相连接、发射极通过电阻Rl_10与电阻Rl_ll相连接，电阻Rl_ll的另一端接至锂电池BATl的负极；电阻Rl_10与电阻Rl_ll的公共端与主机低功耗蓝牙模块14相连接。本实施例中，电源转换芯片Ul_l和Ul_2分别是TPS62150和TPS63031电源转换芯片。
[0030]如图4所示，主机充电管理模块12包括电阻R2_l?R2_3，micro USB接口 J2_l，二极管D2_l，电容C2_l?C2_4，充电管理芯片U2_l，发光二极管LED2_1 ；micro USB接口 J2_l的电源正极输入端VBUS与二极管D2_l的阳极相连接，二极管D2_l的阴极与电容C2_l的正极、电阻R2_l的一端、电容C2_2的一端及充电管理芯片U2_l的I脚相连接；电容C2_l的负极与micro USB接口 J2_l的电源负极端GND相连接，并接至锂电池BATl的负极；电容C2_2的另一端与充电管理芯片U2_l的2脚相连接，并接至锂电池BATl的负极；电阻R2_l的另一端与发光二极管LED2_1的阳极、充电管理芯片U2_l的4脚相连接；发光二极管LED2_1的阴极与充电管理芯片U2_l的3脚相连接；充电管理芯片U2_l的4脚通过电容C2_3接至锂电池BATl的负极；充电管理芯片U2_l的5脚与锂电池BATl的正极相连接，并通过电容C2_4接至BATl的负极，同时通过电阻R2_2与电阻R2_3的一端相连接，电阻R2_3的另一端接至锂电池BATl的负极；电阻R2_2与电阻R2_3的公共端与主机低功耗蓝牙模块14相连接。通过micro USB接口 J2_l能够利用现有手机常用的micro USB充电电源来对锂电池BATl进行充电，而且主机单元I的功耗极低，能够极大提升锂电池BATl的使用寿命。本实施例中，充电管理芯片U2_l为MAX1551充电管理芯片。
[0031]如图5所示，气体采样模块13包括电阻R3_l?R3_5，三极管Q3_l和Q3_2，半导体气体传感器U3_l，运算放大器U3_2 ;三极管Q3 j的发射极通过电阻R3_l与电阻R3_2的一端、三极管Q3_l的基极相连接，并与主机电源模块11中电源转换芯片Ul_l的14脚相连接；电阻R3_2的另一端与主机低功耗蓝牙模块14相连接；三极管Q3_l的集电极与半导体气体传感器U3_l的I脚、3脚相连接；三极管Q3_2的发射极通过电阻R3_3与电阻R3_4的一端、三极管Q3_2的基极相连接，并与主机电源模块11中电源转换芯片Ul_2的I脚相连接；电阻R3_4的另一端与主机低功耗蓝牙模块14相连接；三极管Q3_2的集电极与半导体气体传感器U3_l的2脚相连接；半导体气体传感器U3_l的4脚和6脚相连接后，与运算放大器U3_2的正向输入端相连接，并通过电阻R3_5与半导体气体传感器U3_l的5脚相连接，半导体气体传感器U3_l的5脚接至锂电池BATl的负极；运算放大器U3_2的负向输入端与运算放大器U3_2的输出端相连接后，再与主机低功耗蓝牙模块14相连接。本实施例中半导体气体传感器U3_l为TGS822TF半导体气体传感器，此外也可以根据需要采用其他半导体气体传感器。
[0032]如图6所示，主机低功耗蓝牙模块14包括蓝牙芯片U4_l，电感L4_l?L4_7，电容C4_l?C4_12，晶振X4_l，天线A4_l ；电感L4_l、L4_2的一端分别与主机电源模块11中电源管理芯片Ul_l的14脚相连接，电感L4_l的另一端与蓝牙芯片U4_l的I脚、12脚相连接，蓝牙芯片U4_l的I脚、12脚分别通过电容C4_3、电容C4_2与锂电池BATl的负极相连接；电感L4_2的另一端与蓝牙芯片U4-1的35脚、36脚及电感L4_3的一端相连接，蓝牙芯片U4-1的35脚通过电容C4_7与锂电池BATl的负极相连接，电感L4_3的一端通过电容C4_l与锂电池BATl的负极相连接；电感L4_3的另一端通过电感L4_4与蓝牙芯片U4_l的
2脚相连接；蓝牙芯片U4_l的37脚通过电感C4_6与锂电池BATl的负极相连接，并通过晶振X4_l与蓝牙芯片U4_l的38脚相连接，蓝牙芯片U4_l的38脚通过电容C4_5与锂电池BATl的负极相连接；蓝牙芯片U4_l的39脚通过电容C4_4与锂电池BATl的负极相连接；蓝牙芯片U4_l的29脚通过电容C4_9与锂电池BATl的负极相连接；蓝牙芯片U4_l的33、34脚与锂电池BATl的负极相连接；蓝牙芯片U4_l的32脚与电容C4_8的一端、电感L4_5的一端相连接，电感L4_5的一端通过电感L4_6与电容C4_10的一端相连接，电容C4_10的另一端与锂电池BATl的负极相连接；电感L4_5与电感L4_6的公共端与蓝牙芯片U4_l的31脚相连接，电感L4_6与电容C4_10的公共端与蓝牙芯片U4_l的30脚相连接；电容C4_8的另一端与电容C4_ll的一端相连接，并通过电感L4_7与天线A4_l及电容C4_12的一端相连接；电容C4_ll的另一端与电容C4_12的另一端与锂电池BATl的负极相连接；蓝牙芯片U4_l的4脚分别与电阻Rl_10与电阻Rl_ll的公共端相连接，蓝牙芯片U4_l的5脚与电阻R2_2与电阻R2_3的公共端相连接，蓝牙芯片U4_l的6脚与运算放大器U3_2的负向输入端、运算放大器U3_2的输出端相连接，蓝牙芯片U4_l的45脚与电阻Rl_5的另一端相连接，蓝牙芯片U4_l的46脚通过电阻Rl_8与三极管Ql_2的基极相连接，蓝牙芯片U4_l的47脚与电阻R3_2的另一端相连接，蓝牙芯片U4_l的48脚与电阻R3_4的另一端相连接。本实施例中，蓝牙芯片U4_l为nRF51822低功耗蓝牙芯片。
[0033]如图7所示，报警模块25包括多个四个单色发光二极管LED5_1?LED5_4、一个三色发光二极管LED5_2以及一个微型直流振动电机M5_l，驱动电路24的输出端分别与单色发光二极管LED5_1?LED5_4、三色发光二极管LED5_2以及微型直流振动电机M5_l相连。本实施例中，从机电源模块21为锂电池BAT2，从机充电管理模块22为充电管理芯片U5_2，从机低功耗蓝牙模块23为蓝牙芯片U5_l，驱动电路24为三极管Q5_1、Q5_2组成的二级放大电路，煤气泄漏报警电路板还包括按键PB2，电阻R5_l?R5_13，电感L5_l?L5_7，电容C5_l?C5_16，micro USB接口 J5_l，二极管D5-1 ;三色发光二极管LED5_2为红、绿、橙三色LED，单色发光二极管LED5_1用于指示电源是否已开启，单色发光二极管LED5_4用于指示是否在进行USB充电单色发光二极管LED5_3用于指示电量是否正常，三色发光二极管LED5_2用于指示泄漏的严重程度，无泄漏时三色LED不发光，当从机接收到来自主机单元I的报警后，根据煤气泄漏由轻到重的程度分别显示绿色、橙色、红色，与此同时微型直流电机振动M5_l的频率也由慢变快；按键PB2用于打开和关闭手环；三色发光二极管LED5_2的红色发光脚R通过电阻R5_5与蓝牙芯片U5_l的14脚相连接，三色发光二极管LED5_2的绿色发光脚G通过电阻R5_6与蓝牙芯片U5_l的15脚相连接，三色发光二极管LED5_2的公共端C与锂电池BAT2的负极相连接；微型直流振动电机M5_l的正极通过电阻R5_9与三极管Q5_l的集电极相连接，三极管Q5_l的基极通过电阻R5_8与蓝牙芯片U5_l的25脚相连接，并通过电阻R5_7与三极管Q5_l发射极相连接，三极管Q5_l的发射极通过按键PB2与锂电池BAT2的正极相连接。
[0034]本实施例中，在一个应用示例中，蓝牙芯片U5_l为nRF51822蓝牙芯片，充电管理芯片U5_2是MAX1551充电管理芯片，通过充电管理芯片U5_2、micro USB接口 J5_l能够方便实现对锂电池BAT2的充电。
[0035]本实施例的工作过程如下:主机单元I中的电源管理芯片Ul_l实现将锂电池BATl的电压(通常为3.6?4.2V)降压到2V，电源管理芯片Ul_l所使用的芯片具有很高的转换效率，从而节省电源损耗，该电压供主机单元I中其他各电路使用；电源管理芯片Ul_2实现将锂电池BATl的电压升压到5V，用于加热半导体气体传感器U3_l内部的微加热器，用于气体检测。电阻Rl_10与Rl_ll用于采集电池电压，并输入到蓝牙芯片U4_l，实现对电池电压的实时监测。基于充电管理芯片U2_l的micro USB充电管理电路实现对锂电池的充电管理,该芯片能自动检测电池充电电压,防止过充。气体采样模块13主要通过高精度的半导体气体传感器U3_l采集煤气中氢气或一氧化碳的浓度，来判断是否有煤气泄漏，运算放大器U3_l实现对采样电阻R3_5的电压跟随，防止采样精度受损。主机低功耗蓝牙模块14实时对主机单元I中其他电路的控制，并实现与从机单元2的蓝牙通信。当检测到异常时即时将异常信息(煤气泄漏、泄漏严重程度)发送到从机单元2 ;从机单元2做成手环佩戴在人体手腕，从机单元2接收到报警信号，根据泄漏严重程度，三色发光二极管LED5_2开始发光，同时微型直流振动电机M5_l开始振动，从而提醒佩戴者。主机单元I可同时与4?5个从机单元2进行通信，即可同时将报警信息发送到4?5个从机佩戴者。根据蓝牙通信规律，主机单元I和从机单元2的有效通信距离不超过50米。因此在家庭环境及餐饮店可进行正常使用。
[0036]以上所述仅为本实用新型的优选实施方式，本实用新型的保护范围并不仅限于上述实施方式，凡是属于本实用新型原理的技术方案均属于本实用新型的保护范围。对于本领域的技术人员而言，在不脱离本实用新型的原理的前提下进行的若干改进和润饰，这些改进和润饰也应视为本实用新型的保护范围。
【权利要求】
1.一种基于低功耗蓝牙的煤气泄漏检测与报警装置，其特征在于:包括带有煤气泄漏检测电路板的主机单元(I)和带有煤气泄漏报警电路板的从机单元(2)，所述煤气泄漏检测电路板包括主机电源模块(11)、主机充电管理模块(12)、气体采样模块(13)和主机低功耗蓝牙模块(14),所述主机电源模块(11)分别与主机充电管理模块(12)、气体米样模块(13)、主机低功耗蓝牙模块(14)相连，所述气体采样模块(13)的输出端与主机低功耗蓝牙模块(14)相连；所述煤气泄漏报警电路板包括从机电源模块(21)、从机充电管理模块(22)、从机低功耗蓝牙模块(23)、驱动电路(24)和报警模块(25)，所述从机电源模块(21)分别与从机充电管理模块(22)、从机低功耗蓝牙模块(23)、驱动电路(24)、报警模块(25)相连，所述主机低功耗蓝牙模块(14)和从机低功耗蓝牙模块(23)通过蓝牙相连，所述从机低功耗蓝牙模块(23)、驱动电路(24)和报警模块(25)依次相连。
2.根据权利要求1所述的基于低功耗蓝牙的煤气泄漏检测与报警装置，其特征在于:所述主机单元(I)包括呈环状的硅胶体，所述煤气泄漏检测电路板为柔性电路板，所述煤气泄漏检测电路板封装于所述硅胶体的内部。
3.根据权利要求2所述的基于低功耗蓝牙的煤气泄漏检测与报警装置，其特征在于:所述从机单元(2)包括呈环状的硅胶体，所述煤气泄漏报警电路板为柔性电路板，所述煤气泄漏报警电路板封装于所述硅胶体的内部。
4.根据权利要求3所述的基于低功耗蓝牙的煤气泄漏检测与报警装置，其特征在于:所述主机电源模块(11)包括电源转换芯片Ul_l和Ul_2，锂电池BAT1，按键PB1，电阻Rl_l ?Rl_ll,电容 Cl_l ?Cl_5，三极管 Q1_1、Q1_2，TVS 管 Tl_l，电感 Ll_l ?Ll_2 ;锂电池BATl的正极通过按键PBl与TVS管Tl_l的阴极、电容Cl_l的一端、电源转换芯片Ul_l的11脚及13脚相连接，TVS管Tl_l的阳极与电容Cl_l的另一端、电容Cl_2的一端、锂电池BATl的负极、电源转换芯片Ul_l的15脚相连接，电容Cl_2的另一端与电源转换芯片Ul_l的9脚相连接，电源转换芯片Ul_l的I脚通过电感Ll_l与电源转换芯片Ul_l的7脚及14脚相连接，电源转换芯片Ul_l的14脚还通过电阻Rl_l电源转换芯片Ul_l的7脚相连接，并通过电阻Rl_2与电源转换芯片Ul_l的5脚及电阻Rl_3的一端相连接；电阻Rl_3的另一端与锂电池BATl的负极相连接，并通过电容Cl_3与电源转换芯片Ul_l的14脚相连接，电源转换芯片Ul_l的14脚输出2V电压；三极管Ql_l的发射极与电源转换芯片Ul_l的11脚相连接，并通过电阻Rl_4与三极管Qlj的基极、电阻Rl_5的一端相连接，电阻Rl_5的另一端与主机低功耗蓝牙模块(14)相连接；三极管Ql_l的集电极与电源转换芯片Ul_2的5脚相连接；电源转换芯片Ul_2的2脚通过电感Ll_2与电源转换芯片Ul_2的4脚相连接，电源转换芯片Ul_2的6、7、8脚相连接后通过电容Cl_4与电源转换芯片Ul_2的9脚相连接，并接至锂电池BATl的负极；电源转换芯片Ul_2的I脚输出5V电压，并通过电阻Rl_6与电源转换芯片Ul_2的10脚及电阻Rl_7的一端相连接；电阻Rl_7的另一端与电源转换芯片Ul_2的3脚相连接后接至锂电池BATl的负极，并通过电容Cl_5与电源转换芯片Ul_2的I脚相连接；三极管Ql_2的基极通过电阻Rl_8与主机低功耗蓝牙模块(14)相连接、集电极通过电阻Rl_9与电源转换芯片Ul_l的11脚相连接、发射极通过电阻Rl_10与电阻Rl_ll相连接，电阻Rl_ll的另一端接至锂电池BATl的负极；电阻Rl_10与电阻Rl_ll的公共端与主机低功耗蓝牙模块(14)相连接。
5.根据权利要求4所述的基于低功耗蓝牙的煤气泄漏检测与报警装置，其特征在于:所述主机充电管理模块(12)包括电阻R2_l?R2_3，micro USB接口 J2_l，二极管D2_l，电容C2_l?C2_4，充电管理芯片U2_l，发光二极管LED2_1 ；micro USB接口 J2_l的电源正极输入端VBUS与二极管D2_l的阳极相连接，二极管D2_l的阴极与电容C2_l的正极、电阻R2_l的一端、电容C2_2的一端及充电管理芯片U2_l的I脚相连接；电容C2_l的负极与micro USB接口 J2_l的电源负极端GND相连接，并接至锂电池BATl的负极；电容C2_2的另一端与充电管理芯片U2_l的2脚相连接，并接至锂电池BATl的负极；电阻R2_l的另一端与发光二极管LED2_1的阳极、充电管理芯片U2_l的4脚相连接；发光二极管LED2_1的阴极与充电管理芯片U2_l的3脚相连接；充电管理芯片U2_l的4脚通过电容C2_3接至锂电池BATl的负极；充电管理芯片U2_l的5脚与锂电池BATl的正极相连接，并通过电容C2_4接至BATl的负极，同时通过电阻R2_2与电阻R2_3的一端相连接，电阻R2_3的另一端接至锂电池BATl的负极；电阻R2_2与电阻R2_3的公共端与主机低功耗蓝牙模块(14)相连接。
6.根据权利要求5所述的基于低功耗蓝牙的煤气泄漏检测与报警装置，其特征在于:所述气体采样模块(13)包括电阻R3_l?R3_5，三极管Q3_l和Q3_2，半导体气体传感器U3_l，运算放大器U3_2 ;三极管Q3_l的发射极通过电阻R3_l与电阻R3_2的一端、三极管Q3_l的基极相连接，并与主机电源模块(11)中电源转换芯片Ul_l的14脚相连接；电阻R3_2的另一端与主机低功耗蓝牙模块(14)相连接；三极管Q3_l的集电极与半导体气体传感器U3_l的I脚、3脚相连接；三极管Q3_2的发射极通过电阻R3_3与电阻R3_4的一端、三极管Q3_2的基极相连接，并与主机电源模块(11)中电源转换芯片Ul_2的I脚相连接；电阻R3_4的另一端与主机低功耗蓝牙模块(14)相连接；三极管Q3_2的集电极与半导体气体传感器U3_l的2脚相连接；半导体气体传感器U3_l的4脚和6脚相连接后，与运算放大器U3_2的正向输入端相连接，并通过电阻R3_5与半导体气体传感器U3_l的5脚相连接，半导体气体传感器U3_l的5脚接至锂电池BATl的负极；运算放大器U3_2的负向输入端与运算放大器U3_2的输出端相连接后，再与主机低功耗蓝牙模块(14)相连接。
7.根据权利要求6所述的基于低功耗蓝牙的煤气泄漏检测与报警装置，其特征在于:所述主机低功耗蓝牙模块(14)包括蓝牙芯片U4_l，电感L4_l?L4_7，电容C4_l?C4_12，晶振X4_l，天线A4_l ;电感L4_l、L4_2的一端分别与主机电源模块(11)中电源管理芯片Ul_l的14脚相连接，电感L4_l的另一端与蓝牙芯片U4_l的I脚、12脚相连接，蓝牙芯片U4_l的I脚、12脚分别通过电容C4_3、电容C4_2与锂电池BATl的负极相连接；电感L4_2的另一端与蓝牙芯片U4-1的35脚、36脚及电感L4_3的一端相连接，蓝牙芯片U4-1的35脚通过电容C4_7与锂电池BATl的负极相连接，电感L4_3的一端通过电容C4_l与锂电池BATl的负极相连接；电感L4_3的另一端通过电感L4_4与蓝牙芯片U4_l的2脚相连接；蓝牙芯片U4_l的37脚通过电感C4_6与锂电池BATl的负极相连接，并通过晶振X4_l与蓝牙芯片U4_l的38脚相连接，蓝牙芯片U4_l的38脚通过电容C4_5与锂电池BATl的负极相连接；蓝牙芯片U4_l的39脚通过电容C4_4与锂电池BATl的负极相连接；蓝牙芯片U4_l的29脚通过电容C4_9与锂电池BATl的负极相连接；蓝牙芯片U4_l的33、34脚与锂电池BATl的负极相连接；蓝牙芯片U4_l的32脚与电容C4_8的一端、电感L4_5的一端相连接，电感L4_5的一端通过电感L4_6与电容C4_10的一端相连接，电容C4_10的另一端与锂电池BATl的负极相连接；电感L4_5与电感L4_6的公共端与蓝牙芯片U4_l的31脚相连接，电感L4_6与电容C4_10的公共端与蓝牙芯片U4_l的30脚相连接；电容C4_8的另一端与电容C4_ll的一端相连接，并通过电感L4_7与天线A4_l及电容C4_12的一端相连接；电容C4_ll的另一端与电容C4_12的另一端与锂电池BATl的负极相连接；蓝牙芯片U4_l的4脚分别与电阻Rl_10与电阻Rl_ll的公共端相连接，蓝牙芯片U4_l的5脚与电阻R2_2与电阻R2_3的公共端相连接，蓝牙芯片U4_l的6脚与运算放大器U3_2的负向输入端、运算放大器U3_2的输出端相连接，蓝牙芯片U4_l的45脚与电阻Rl_5的另一端相连接，蓝牙芯片U4_l的46脚通过电阻Rl_8与三极管Ql_2的基极相连接，蓝牙芯片U4_l的47脚与电阻R3_2的另一端相连接，蓝牙芯片U4_l的48脚与电阻R3_4的另一端相连接。
8.根据权利要求1?7中任意一项所述的基于低功耗蓝牙的煤气泄漏检测与报警装置，其特征在于:所述报警模块(25)包括多个四个单色发光二极管LED5 j?LED5_4、一个三色发光二极管LED5_2以及一个微型直流振动电机M5_l，所述驱动电路(24)的输出端分别与单色发光二极管LED5_1?LED5_4、三色发光二极管LED5_2以及微型直流振动电机M5_l相连。
9.根据权利要求8所述的基于低功耗蓝牙的煤气泄漏检测与报警装置，其特征在于:所述从机电源模块(21)为锂电池BAT2，所述从机充电管理模块(22)为充电管理芯片U5_2，所述从机低功耗蓝牙模块(23)为蓝牙芯片U5_l，所述驱动电路(24)为三极管Q5_l、Q5_2组成的二级放大电路，所述煤气泄漏报警电路板还包括按键PB2，电阻R5_l?R5_13，电感L5_l?L5_7，电容C5_l?C5_16，micro USB接口 J5_l，二极管D5-1 ;三色发光二极管LED5_2为红、绿、橙三色LED，单色发光二极管LED5_1用于指示电源是否已开启，单色发光二极管LED5_4用于指示是否在进行USB充电单色发光二极管LED5_3用于指示电量是否正常，三色发光二极管LED5_2用于指示泄漏的严重程度，无泄漏时三色LED不发光，当从机接收到来自主机单元(I)的报警后，根据煤气泄漏由轻到重的程度分别显示绿色、橙色、红色，与此同时微型直流电机振动M5_l的频率也由慢变快；按键PB2用于打开和关闭手环；三色发光二极管LED5_2的红色发光脚R通过电阻R5_5与蓝牙芯片U5_l的14脚相连接，三色发光二极管LED5_2的绿色发光脚G通过电阻R5_6与蓝牙芯片U5_l的15脚相连接，三色发光二极管LED5_2的公共端C与锂电池BAT2的负极相连接；微型直流振动电机M5_l的正极通过电阻R5_9与三极管Q5_l的集电极相连接，三极管Q5_l的基极通过电阻1?5_8与蓝牙芯片U5_l的25脚相连接，并通过电阻R5_7与三极管Q5_l发射极相连接，三极管Q5_l的发射极通过按键PB2与锂电池BAT2的正极相连接。
【文档编号】G08B21/16GK204189279SQ201420596366
【公开日】2015年3月4日 申请日期:2014年10月15日 优先权日:2014年10月15日
【发明者】周玲, 姚冰, 郭玉坤, 杨春旺, 李东风 申请人:安徽芯核防务装备技术股份有限公司