一種室內空氣安全警報器的製造方法
2023-06-26 16:50:11 1
一種室內空氣安全警報器的製造方法
【專利摘要】一種室內空氣安全警報器，由電源、檢測電路、單片機電路、報警指示電路組成。電源向檢測電路、單片機電路、報警指示電路提供工作電源，檢測電路將一氧化碳氣體濃度和氧氣濃度分別轉換成電壓輸出至單片機電路，單片機電路判斷一氧化碳氣體濃度超出安全濃度值或者氧氣濃度低於安全濃度值時，驅動報警指示電路發出相應的聲光報警信號。所述警報器能夠同時檢測一氧化碳氣體濃度和氧氣濃度，電路簡單，可靠性高，成本低，功耗低，採用電池供電可以長期連續工作。
【專利說明】一種室內空氣安全警報器
【技術領域】
[0001]本實用新型涉及一種氣體檢測報警裝置，尤其是一種室內空氣安全警報器。
【背景技術】
[0002]在密閉的浴室洗澡，昏倒甚至遇難；冬天在密閉的房間烤煤火、炭火，昏倒甚至遇難，此類事故時有發生。而造成此類事故的主要原因，就是在洗澡或者烤火時，密閉的室內有毒一氧化碳氣體的聚集和空氣中缺氧。現有的氣體檢測裝置大多只能對有毒氣體濃度或者是氧氣濃度進行單獨檢測，能夠完成多種氣體檢測的設備價格昂貴，功耗高，需要採用交流電源供電或者是經常更換電池。
【發明內容】
[0003]本實用新型的目的旨在提供一種可靠性高、成本低，能夠同時檢測一氧化碳氣體濃度和氧氣濃度的室內空氣安全警報器。
[0004]本實用新型採取的技術方案是:一種室內空氣安全警報器，由電源、檢測電路、單片機電路、報警指示電路組成。電源向檢測電路、單片機電路、報警指示電路提供工作電源，檢測電路將一氧化碳氣體濃度和氧氣濃度分別轉換成電壓輸出至單片機電路，單片機電路判斷一氧化碳氣體濃度超出安全濃度值或者氧氣濃度低於安全濃度值時，驅動報警指示電路發出相應的聲光報警信號。
[0005]所述電源由電池組、第一電容組成；電池組的正極為第一電源電壓、負極為公共地；第一電容並聯在電池組的正極和負極。
[0006]所述檢測電路由一氧化碳傳感器、氧氣傳感器、第一運放、第二運放、第一電位器、第二電位器、第一電阻、第二電阻、第三電阻、第四電阻、第五電阻、第二電容組成。
[0007]所述第一運放、第一電位器、第一電阻、第二電容組成反相I/U變換器，一氧化碳傳感器的正端和負端分別連接至第一運放的輸入端和「 + 」輸入端。
[0008]所述第二運放、第二電阻、第三電阻、第二電位器組成反相放大器，氧氣傳感器的正端連接至反相放大器的輸入端、負端連接至第二運放的「 + 」輸入端。
[0009]所述檢測電路的供電電源為第二電源電壓，第四電阻、第五電阻組成分壓電路對第二電源電壓進行分壓，得到第三電源電壓；第三電源電壓連接至第一運放和第二運放的「 + 」輸入端；一氧化碳濃度電壓從第三電源電壓端和第一運放輸出端輸出；氧氣濃度電壓從第三電源電壓端和第二運放輸出端輸出。
[0010]所述單片機電路由單片機、晶體振蕩器、第三電容組成。
[0011]所述單片機從第一輸出端輸出第二電源電壓；一氧化碳濃度電壓從單片機的第一差分電壓輸入端輸入，氧氣濃度電壓從單片機的第二差分電壓輸入端輸入。
[0012]所述報警指示電路由第一發光二極體、第二發光二極體、有源蜂鳴器、DC/DC升壓模塊、三極體、第六電阻、第七電阻、第八電阻組成。
[0013]所述第一發光二極體、第六電阻串聯後，連接至單片機的第二輸出端和公共地之間；第二發光二極體、第七電阻串聯後，連接至單片機的第三輸出端和公共地之間。
[0014]所述三極體發射極連接至第一電源電壓、集電極連接至DC/DC升壓模塊的直流電壓輸入端、基極串聯第八電阻後連接至單片機的第四輸出端；有源蜂鳴器兩端分別連接至DC/DC升壓模塊的直流電壓輸出端和公共地。
[0015]所述一氧化碳傳感器的是TGS5042氣敏傳感器。
[0016]所述氧氣傳感器是KE-50氣敏傳感器。
[0017]所述第一運放、第二運放是超低噪聲的軌到軌輸入輸出集成運算放大器ADA4528-2中的兩個獨立運放。
[0018]所述DC/DC升壓模塊型號是s-2.4SYMK。
[0019]所述電池組由2節1.5V的紐扣電池組成。
[0020]所述單片機的型號是MSP430F4250。
[0021]本實用新型的有益效果是，能夠同時檢測一氧化碳氣體濃度和氧氣濃度，電路簡單，可靠性高，成本低；功耗低，採用2節1.5V紐扣電池供電，在未報警的情況下，不考慮電池的自放電因素，警報器可以連續工作多年。
【專利附圖】
【附圖說明】
[0022]圖1是本實用新型的結構框圖。
[0023]圖2是本實用新型的電路圖。
[0024]圖3是本實用新型的工作步驟原理圖。
【具體實施方式】
[0025]下面結合實施例及附圖對本實用新型作進一步詳細的描述，但本實用新型的實施方式不限於此。
[0026]如圖1所示的本實用新型結構框圖，由電源100、檢測電路200、單片機電路300、報警指示電路400組成。電源100向檢測電路200、單片機電路300、報警指示電路400提供工作電源，檢測電路200將一氧化碳氣體濃度和氧氣濃度分別轉換成電壓輸出至單片機電路300，單片機電路300判斷一氧化碳氣體濃度超出安全濃度值或者氧氣濃度低於安全濃度值時，驅動報警指示電路400發出相應的聲光報警信號。
[0027]本實用新型電路如圖2所示。
[0028]電源100由電池組101、第一電容102組成。電池組101由2節1.5V的紐扣電池組成，電池組101的正極為第一電源電壓+ V1、負極為公共地GND ;第一電容102並聯在電池組101的正極和負極。
[0029]檢測電路200由一氧化碳傳感器201、氧氣傳感器206、第一運放202、第二運放207、第一電位器203、第二電位器209、第一電阻204、第二電阻208、第三電阻210、第四電阻211、第五電阻212、第二電容205組成。
[0030]一氧化碳傳感器201選擇TGS5042氣敏傳感器；氧氣傳感器206選擇KE-50氣敏傳感器。
[0031]第一運放202、第一電位器203、第一電阻204、第二電容205組成反相I/U變換器，一氧化碳傳感器201的正端I +和負端I 一分別連接至第一運放202的輸入端和「 + 」輸入端。
[0032]第二運放207、第二電阻208、第三電阻210、第二電位器209組成反相放大器，氧氣傳感器206的正端U +連接至反相放大器的輸入端、負端U 一連接至第二運放207的「 + 」輸入端。
[0033]檢測電路200的供電電源為第二電源電壓+ V2，第二電源電壓+ V2由單片機電路300控制。
[0034]第四電阻211、第五電阻212組成分壓電路對第二電源電壓+V2進行分壓，得到第三電源電壓+ V3 ;第三電源電壓+ V3連接至第一運放202和第二運放207的「 + 」輸入端。
[0035]第一運放202、第二運放207是超低噪聲的軌到軌輸入輸出集成運算放大器ADA4528-2中的兩個獨立運放；ADA4528_2的電源V +連接至第二電源電壓+ V2、電源V —連接至公共地GND。
[0036]—氧化碳濃度電壓從第三電源電壓+ V3、第一運放202輸出端輸出；氧氣濃度電壓從第三電源電壓+ V3、第二運放207輸出端輸出。
[0037]單片機電路300由單片機301、晶體振蕩器302、第三電容303組成。
[0038]單片機301的型號是MSP430F4250，晶體振蕩器302的振蕩頻率為32.768kHz。
[0039]單片機301從第一輸出端Pl.3輸出第二電源電壓+ V2 氧化碳濃度電壓連接至單片機301的第一差分電壓輸入端AO +、A0 —;氧氣濃度電壓連接至單片機301的第二差分電壓輸入端Al +、A1 —。
[0040]報警指示電路400由第一發光二極體402、第二發光二極體404、有源蜂鳴器408、DC/DC升壓模塊407、三極體406、第六電阻401、第七電阻403、第八電阻405組成。
[0041]第一發光二極體402、第六電阻401串聯後，連接至單片機301的第二輸出端Pl.1和公共地GND之間；第二發光二極體404、第七電阻403串聯後，連接至單片機301的第三輸出端Pl.2和公共地GND之間。
[0042]三極體406發射極連接至第一電源電壓+ V1、集電極連接至DC/DC升壓模塊407的直流電壓輸入端VIN、基極串聯第八電阻405後連接至單片機301的第四輸出端P1.0 ;有源蜂鳴器408兩端分別連接至DC/DC升壓模塊407的直流電壓輸出端和公共地GND ；DC/DC升壓模塊407的參考地GND連接至公共地GND。
[0043]DC/DC升壓模塊407的型號是S_2.4SYMK。
[0044]電路的工作原理是:
[0045]檢測電路200中的反相I/U變換器將一氧化碳傳感器201輸出的電流轉換成差分電壓送至單片機301的第一差分電壓輸入端AO + ,AO 一，第一電位器203用於調節轉換比例係數；反相放大器將氧氣傳感器206輸出的電壓放大後送至單片機301的第二差分電壓輸入端Al +,Al 一，第二電位器209用於調節放大倍數。
[0046]單片機301的工作步驟原理如圖3所示，具體是:
[0047]步驟一，初始化；
[0048]步驟二，進入LPM3低功耗狀態；定時器定時Is到，轉到步驟三；
[0049]步驟三，通過第一輸出端Pl.3開啟第二電源電壓+ V2給檢測電路200供電，開啟單片機301內部的A/D轉換器的相關電源；
[0050]步驟四，啟動A/D轉換器進行連續轉換，讀取多次A/D轉換數據並進行濾波、標度變換等數據處理工作；
[0051]步驟五，將讀入的一氧化碳濃度、氧氣濃度與預先設定的設定值比較，超過設定值則進行聲光報警；
[0052]步驟六，關閉第二電源電壓+V2，關閉單片機301內部A/D轉換器的相關電源，轉
到步驟二。
[0053]單片機301工作在LPM3模式時，僅消耗I μ A電流；報警指示電路400在未報警的情況下不消耗電流；單片機301的激活周期為ls，激活後單片機電路300和檢測電路200的電源電流小於1mA，設進行多次A/D轉換和完成數據處理所需時間為3ms，則整個電路的平均工作電流是4 μ A。用2節1.5V、單節放電到1.1V時有效容量為200mAh的紐扣電池供電，不考慮電池的自放電因素，在沒有報警的情況下，工作時間長達50000小時，或者是5.7年。
【權利要求】
1.一種室內空氣安全警報器，由電源、檢測電路、單片機電路、報警指示電路組成，其特徵在於: 所述電源由電池組、第一電容組成；電池組的正極為第一電源電壓、負極為公共地；第一電容並聯在電池組的正極和負極； 所述檢測電路由一氧化碳傳感器、氧氣傳感器、第一運放、第二運放、第一電位器、第二電位器、第一電阻、第二電阻、第三電阻、第四電阻、第五電阻、第二電容組成； 所述第一運放、第一電位器、第一電阻、第二電容組成反相I/υ變換器，一氧化碳傳感器的正端和負端分別連接至第一運放的輸入端和「+」輸入端； 所述第二運放、第二電阻、第三電阻、第二電位器組成反相放大器，氧氣傳感器的正端連接至反相放大器的輸入端、負端連接至第二運放的「+」輸入端； 所述檢測電路的供電電源為第二電源電壓，第四電阻、第五電阻組成分壓電路對第二電源電壓進行分壓，得到第三電源電壓；第三電源電壓連接至第一運放和第二運放的輸入端；一氧化碳濃度電壓從第三電源電壓端和第一運放輸出端輸出；氧氣濃度電壓從第三電源電壓端和第二運放輸出端輸出； 所述單片機電路由單片機、晶體振蕩器、第三電容組成； 所述單片機從第一輸出端輸出第二電源電壓；一氧化碳濃度電壓從單片機的第一差分電壓輸入端輸入，氧氣濃度電壓從單片機的第二差分電壓輸入端輸入； 所述報警指示電路由第一發光二極體、第二發光二極體、有源蜂鳴器、DC/DC升壓模塊、三極體、第六電阻、第七電阻、第八電阻組成； 所述第一發光二極體、第六電阻串聯後，連接至單片機的第二輸出端和公共地之間；第二發光二極體、第七電阻串聯後，連接至單片機的第三輸出端和公共地之間 所述三極體發射極連接至第一電源電壓、集電極連接至DC/DC升壓模塊的直流電壓輸入端、基極串聯第八電阻後連接至單片機的第四輸出端；有源蜂鳴器兩端分別連接至DC/DC升壓模塊的直流電壓輸出端和公共地。
2.如權利要求1所述的室內空氣安全警報器，其特徵在於:所述一氧化碳傳感器的是TGS5042氣敏傳感器。
3.如權利要求1所述的室內空氣安全警報器，其特徵在於:所述氧氣傳感器是KE-50氣敏傳感器。
4.如權利要求1所述的室內空氣安全警報器，其特徵在於:所述第一運放、第二運放是超低噪聲的軌到軌輸入輸出集成運算放大器ADA4528-2中的兩個獨立運放。
5.如權利要求1所述的室內空氣安全警報器，其特徵在於:所述DC/DC升壓模塊型號是 S-2.4SYMK。
6.如權利要求1所述的室內空氣安全警報器，其特徵在於:所述電池組由2節1.5V的紐扣電池組成。
7.如權利要求1所述的室內空氣安全警報器，其特徵在於:所述單片機的型號是MSP430F4250。
【文檔編號】G08B21/14GK203606925SQ201320791617
【公開日】2014年5月21日 申請日期:2013年12月5日 優先權日:2013年12月5日
【發明者】凌雲, 肖伸平, 曾紅兵 申請人:湖南工業大學