专利名称：家用智能燃气报警装置的制作方法
技术领域：
本实用新型涉及一种家用燃气浓度泄露显示报警装置。
背景技术：
家用燃气主要是天然气、人工燃气和液化石油气等，由于种种原因导致的燃气泄 露将极有可能会酿成极大家庭灾难。而目前安装在抽油烟机上的燃气泄露检测装置常常会 因为油污作用，不长时间就会失去功能，况且这种检测装置不能定量检测燃气的泄露量。因 此迫切需要一种长效、低廉、直观且具有智能性的燃气显示报警装置以解决家庭燃气使用 中的安全问题。
实用新型内容本实用新型的目的是提供一种家用智能燃气报警装置，可以实时显示燃气泄露的 浓度并超限报警。本实用新型的技术方案如下一种家用智能燃气报警装置，由燃气传感器电路、主控电路、存储器电路、键盘输 入电路、LED显示电路、电源控制电路以及报警电路组成，其特征在于所述的燃气传感器 电路由热催化元件HB1、电阻R9、R17、R18、R19以及运放U8B组成，其中电阻R9与R19通过 导线串联后与电阻R18并联，热催化元件HBl与电阻R9、R17、R18、R19构成惠斯登电桥后 接运放U8B ；所述的主控电路由单片机Ul及其外围电路、恒流源充放电电路以及多路电压转 换电路以及电压检测电路组成，所述恒流源充放电电路由2. 5V直流电源、电阻R22、R23、 R24、R36、三极管N5、N6以及电容C3组成，其中电阻RM通过导线接入单片机Ul的P3. 7 端；所述的多路电压转换电路由多路转换器U7组成，多路转换器U7的输出端X通过导线接 入单片机Ul的Pl. 1端，多路转换器U7的输入端与所述燃气传感器电路中运放U8B的输出 端相连；所述的电压检测电路由运放U9A以及多个标准直流电源组成，所述电压检测电路 通过导线接入多路转换器U7的输入端；所述的存储器电路由存储器U2组成，其中存储器U2的SDA、SCL端通过导线分别 接入单片机Ul的Pl. 6、Pl. 7端；所述的键盘输入电路由按键Si、S2、S3、S4组成，分别构成上、模式切换、下和确认 按键，按键Si、S2、S3、S4通过导线分别接入所述主控电路中单片机Ul的P3. 2 P3. 5端；所述的LED显示电路为由串并转换器U3 U6和数码管LEDl LED4组成的串行 四位显示电路；所述的电源控制电路由三极管N1、N2、N3、电阻R1、R2、二极管D1、电容C8组成，所 述的电源控制电路接入3. 6V直流电源，电阻R2通过导线接入所述主控电路中单片机Ul的 Pl. 5 端；所述的报警电路由三极管N7、蜂鸣器FM、电阻R35以及电容Cl组成，其中电阻R35通过导线接入所述主控电路中单片机Ul的Pl. 4端。本实用新型的有益效果本装置具有实时工作方式、脉冲间断工作方式以及自动工作方式等可供选择，既 充分考虑到家用燃气泄露能达到安全检测又兼顾到燃气传感器的使用寿命；本实用新型具 有对零点漂移的一键清零功能，不需要多次重复按键逐次消除零点值；另外除了燃气泄露 量超限报警功能外还具有低电压报警功能。
图1为本实用新型的硬件结构框图。图2为本实用新型的燃气传感器电路。图3为本实用新型的主控电路、存储器电路和键盘输入电路图。图4为本实用新型的LED显示电路图。图5为本实用新型的电源控制电路图。图6为本实用新型的报警电路图。
具体实施方式
参见图1、2、3、4、5、6，一种家用智能燃气报警装置，由燃气传感器电路、主控电路、 存储器电路、键盘输入电路、LED显示电路、电源控制电路以及报警电路组成，其特征在于 燃气传感器电路由热催化元件HB1、电阻R9、Rl7、R18、R19以及运放U8B组成，其中电阻R9 与R19通过导线串联后与电阻R18并联，热催化元件HBl与电阻R9、R17、R18、R19构成惠 斯登电桥后接运放U8B;主控电路由单片机Ul及其外围电路、恒流源充放电电路以及多路电压转换电路 以及电压检测电路组成，恒流源充放电电路由2. 5V直流电源、电阻R22、R23、R24、R36、三极 管N5、N6以及电容C3组成，其中电阻RM通过导线接入单片机Ul的P3. 7端；多路电压转 换电路由多路转换器U7组成，多路转换器U7的输出端X通过导线接入单片机Ul的Pl. 1 端，多路转换器U7的输入端与燃气传感器电路中运放U8B的输出端相连；电压检测电路由 运放U9A以及多个标准直流电源组成，电压检测电路通过导线接入多路转换器U7的输入 端；存储器电路由存储器U2组成，其中存储器U2的SDA、SCL端通过导线分别接入单 片机Ul的Pl. 6、Pl. 7端；键盘输入电路由按键Si、S2、S3、S4组成，分别构成上、模式切换、下和确认按键， 按键Si、S2、S3、S4通过导线分别接入主控电路中单片机Ul的P3. 2 P3. 5端；LED显示电路为由串并转换器U3 U6和数码管LEDl LED4组成的串行四位显 不电路；电源控制电路由三极管Nl、N2、N3、电阻Rl、R2、二极管D1、电容C8组成，电源控制 电路接入3. 6V直流电源，电阻R2通过导线接入主控电路中单片机Ul的Pl. 5端；报警电路由三极管N7、蜂鸣器FM、电阻R35以及电容Cl组成，其中电阻R35通过 导线接入主控电路中单片机Ul的Pl. 4端。以下结合具体工作原理对本实用新型作进一步说明[0028]1、燃气传感器电路参见图2，热催化元件HBl是用作燃气检测的探头，可连续或间断检测家用燃气的 浓度。当然要根据家用燃气的种类进行选择不同类型气体的检测探头。催化元件工作原理为该产品包括一个工作元件和一个补偿元件，将两个元件装 在一个气室中，并接在惠斯登电桥上(如图2中的电阻R17，R18//(R9+R19)与催化元件的 工作元件及补充元件构成电桥)。施加工作电压，然后在新鲜空气中将电桥调平衡。当元件 遇到燃气后，空气中的氧与燃气发生催化燃烧反应，工作元件温度上升，电阻值增加，使电 桥产生一个与甲烷体积浓度成正比的输出信号，通过电阻R20送到运放LM358中进行放大 处理。测量这个信号的大小就可知道甲烷的浓度，补偿元件可以对催化元件的工作环境，包 括电压、温度、湿度、风速、气压等进行补偿。2、主控电路参见图3，采用AT89C2051单片机的作为控制核心的电源控制、数据处理、信息存 储、A/D转换电路。主要电路介绍如下A/D 转换为了减少电路成本，本设计不采用专用的A/D转换器件，而是模拟双积分A/D转换 原理采用恒流源对电容充电，计算充电时间实现的。如图2所示，标准2. 5V电源、电阻R22、 尺23、1 24、1 36、三极管阳、呢、电容03共同构成恒流源充放电电路。设充电电流为Itl则Uc = I0XT1ZC ..............(1)因Ic^PC为定值，故U。与充电时间T1成正比。电容C3上的电压通过P1.0送内 部比较器的同向输入端，令AB =”01”时，通过多路切换集成电路MC14051的Xl引脚引入 代表燃气泄露的电压信号U。，切换到Pl. 1，送89C2051的内部比较器的反向输入端，当电容 C3上的充电电压高于Pl. 1时，89C2051内部比较器翻转(P3. 6变高，该引脚外部不可见，软 件可检测)，这时软件令P3. 7变高，N6导通，电容C3迅速放电，完成一次对输入电压的积分 并为下一次积分做准备；再令AB =”00”，将标准电压转接到Pl. 1，并使P3. 7变低，切断C3 的放电回路，对标准电压再进行积分得U0 = I0XT0/C ..............(2)比较⑴、⑵有:UC = U0X (Τ。/%)，故通过两次积分并进行运算后，燃气浓度的检 测值就与充电电阻及电容的容量无关了，由于Utl及两次积分的时间Τ。，!；已知，很容易获得 燃气浓度的检测值，又保证了 A/D转换的精度与稳定性。电源控制参见图2、5，该电路有三级电源，+3. 6伏，+3. 3伏以及+2. 5伏。3. 6伏经Ni、Ν2 构成可控输出的+3. 3伏电源，提供给除了 89C2051及显示电路之外的所有电路使用。通过 89C2051的Pl. 5引脚可以控制+3. 3伏电源的开通与关断，由于家用燃气泄露检测的传感器 的正常使用寿命只有一年，而家用燃气泄露检测一般情况下也不必要实时在线检测，故可 以控制检测元件以间断的方式工作，每隔5分钟检测1分钟，这样就可以大大延长检测元件 的寿命又兼顾了燃气使用的安全，当然也可以设置在使用燃气的时段实时检测，在不使用 燃气时间断检测，当然只要检测到有任何燃气泄露就立即采用实时检测模式。+2. 5伏电源 由电阻R4及恒流源器件DWl构成，为检测回路、A/D转换电路等提供标准的参考电源。信息存储[0042]由基于I2C总线的串行E2POM 24C04完成。本装置的设置参数如时间日期初值、燃 气浓度报警阀值、调零值等要预先存储在存储器MC04中，还可以存储每小时检测到燃气 浓度最大值以便于在线或离线查阅等。本实用新型的一个主要优点是可以一键清零，由于 放大器具有零点漂移特性以及电桥参数的不平衡等原因可以造成报警器在燃气泄露实际 为零时有微量输出而使显示不为零，在这种情况下可以进行系统设置，可以只按一次按键 就消除了这种零点漂移现象，即所谓的一键清零特性。报警电路参见图6，报警电路由三极管N7，蜂鸣器FM，电阻R35电容Cl等构成。当燃气泄露 量超过某一阀值时有89C2051的Pl. 4引脚输出脉冲信号驱动蜂鸣器发出报警信号，除了燃 气超量报警功能以外，当电源电压下降到某一设定值时也同样启动报警，如用户使用电池 时以便提醒更换电池。3、键盘输入电路与LED显示电路参见图3、4，面膜按键为输入设定按钮，分为上、下按键、确认按键、模式切换按键 等；LED显示电路为串行四位LED显示电路，可以实时显示燃气泄漏值以及各种设置参数。
权利要求1. 一种家用智能燃气报警装置，由燃气传感器电路、主控电路、存储器电路、键盘输入 电路、LED显示电路、电源控制电路以及报警电路组成，其特征在于所述的燃气传感器电 路由热催化元件HB1、电阻R9、R17、R18、R19以及运放U8B组成，其中电阻R9与R19通过导 线串联后与电阻Rl8并联，热催化元件HBl与电阻R9、R17、R18、R19构成惠斯登电桥后接 运放U8B ；所述的主控电路由单片机Ul及其外围电路、恒流源充放电电路以及多路电压转换电 路以及电压检测电路组成，所述恒流源充放电电路由2. 5V直流电源、电阻R22、R23、R24、 R36、三极管N5、N6以及电容C3组成，其中电阻RM通过导线接入单片机Ul的P3. 7端；所 述的多路电压转换电路由多路转换器U7组成，多路转换器U7的输出端X通过导线接入单 片机Ul的Pl. 1端，多路转换器U7的输入端与所述燃气传感器电路中运放U8B的输出端相 连；所述的电压检测电路由运放U9A以及多个标准直流电源组成，所述电压检测电路通过 导线接入多路转换器U7的输入端；所述的存储器电路由存储器U2组成，其中存储器U2的SDA、SCL端通过导线分别接入 单片机Ul的Pl. 6、Pl. 7端；所述的键盘输入电路由按键Si、S2、S3、S4组成，分别构成上、模式切换、下和确认按 键，按键Si、S2、S3、S4通过导线分别接入所述主控电路中单片机Ul的P3. 2 P3. 5端；所述的LED显示电路为由串并转换器U3 U6和数码管LEDl LED4组成的串行四位 显不电路；所述的电源控制电路由三极管N1、N2、N3、电阻R1、R2、二极管D1、电容C8组成，所述的 电源控制电路接入3. 6V直流电源，电阻R2通过导线接入所述主控电路中单片机Ul的Pl. 5 端；所述的报警电路由三极管N7、蜂鸣器FM、电阻R35以及电容Cl组成，其中电阻R35通 过导线接入所述主控电路中单片机Ul的Pl. 4端。
专利摘要本实用新型公开了一种家用智能燃气报警装置，由燃气传感器电路、主控电路、存储器电路、键盘输入电路、LED显示电路、电源控制电路以及报警电路组成，主电路控制部分采用2051单片机，A/D采样部分采用电容多路单积分式转换电路，通过软件的校正与恰当的标度变换可以实现高达12位转换精度。本实用新型简单、廉价、可靠、寿命长；可以实现一键校零，24小时循环记忆，密码保护等特殊功能，其智能自动调节的脉冲工作模式可以最大限度地保护燃气传感器的使用寿命，使用三节干电池或交流电源工作，可放置在厨房墙壁或卧室桌台上工作，可以有效地防止由于燃气泄露而导致的人员窒息或爆炸等灾害的发生。
文档编号G01N27/04GK201838147SQ20102055498
公开日2011年5月18日 申请日期2010年9月30日 优先权日2010年9月30日
发明者方向红, 李善田, 许广彬 申请人:方向红, 李善田, 许广彬