數碼管顯示的兩線制氣體探測器的製作方法
2023-05-21 10:21:26 1
專利名稱：數碼管顯示的兩線制氣體探測器的製作方法
技術領域：
本發明涉及氣體探測領域，具體而言，涉及ー種數碼管顯示的兩線制氣體探測器。
背景技術：
エ業環境布線往往佔工程成本的很大一部分比例，在成本與安全性考慮下兩線制探測器應運而生。在現有技術中，兩線氣體探測器都是使用液晶作為濃度顯示。液晶作為濃度顯示本身具有兩大缺點1、不具備自主發光的能力，環境光線低時無法看清；2、低溫效果差，冬季使用反應慢且看不清。
採用數碼管顯示能很好的解決上述問題。但數碼管靜態功耗大，受限於兩線對靜態能量提供的限制，目前國內外沒有其他廠家提供可應用兩線制數碼管顯示的氣體探測器。
發明內容
本發明提供一種數碼管顯示的兩線制氣體探測器，用以克服現有技術中存在的上述問題。為達到上述目的，本發明提供了一種數碼管顯示的兩線制氣體探測器，其包括電流保護限制模塊、電源變換模塊、數碼管控制模塊、電流信號控制模塊、MCU単元、紅外控制模塊和傳感器模塊，其中電流保護限制模塊電連接在外部電源與電源變換模塊之間；電流保護限制模塊與電流信號控制模塊電連接，為電流信號控制模塊提供工作電壓；MCU単元分別與電流信號控制模塊、數碼管控制模塊、紅外控制模塊和傳感器模塊電連接。進ー步地，電流保護限制模塊包括寬溫恆流電流源和電流控制器，其中寬溫恆流電流源包括三端可調電流源、溫度補償ニ極管、第一電阻和第二電阻，第一電阻電連接在三端可調電流源的第二端和第三端之間，溫度補償ニ極管的正極與三端可調電流源的第二端電連接，第二電阻電連接在溫度補償ニ極管的負極與三端可調電流源的第三端之間；電流控制器包括PNP型三極體、NPN型三極體、第三電阻、第四電阻、第五電阻、第六電阻和第七電阻，第三電阻電連接在三端可調電流源的第一端和PNP型三極體的發射極之間，第四電阻電連接在三端可調電流源的第一端和PNP型三極體的基極之間，第五電阻電連接在PNP型三極體的基極和NPN型三極體的集電極之間，第六電阻的一端與NPN型三極體的基極電連接，第六電阻的另一端作為輸出端向電源變換模塊提供電壓，第七電阻電連接在NPN型三極體的基極和發射極之間，NPN型三極體的發射極接地。進ー步地，電源變換模塊包括N溝道JFET場效應管、第一穩壓ニ極管、低壓差穩壓器、DCDC控制器、第二穩壓ニ極管、電感、第一電容、第二電容、第三電容和第四電容，其中N溝道JFET場效應管的源極與第六電阻的輸出端電連接，低壓差穩壓器的輸入端和輸出端分別與N溝道JFET場效應管的漏極和柵極電連接；D⑶C控制器的輸入端與低壓差穩壓器的輸出端電連接；第一穩壓ニ極管電連接在低壓差穩壓器的輸入端與地之間；第一電容電連接在低壓差穩壓器的輸入端與地之間；第二電容電連接在低壓差穩壓器的輸出端與地之間；第二穩壓ニ極管電連接在ECDC控制器的輸出端與地之間；·電感的一端電連接DCDC控制器的輸出端，第三電容與第四電容並聯後電連接在電感的另一端與地之間。進ー步地，數碼管控制模塊包括第八電阻和第九電阻，其中第八電阻電連接在電感的另一端與D⑶C控制器的反饋端之間；第九電阻電連接在DOTC控制器的反饋端與地之間，第九電阻為可變電阻。在上述實施例中，外部的電源供應通過電流保護限制模塊進入整機，通過電源變換模塊將外部電壓轉換為整機工作電壓，提高電流負責能力。同時電流保護限制模塊也為電流信號控制模塊13提供額外的外部電壓。MCU單元控制整機狀態，包括控制電流信號控制模塊，控制數碼管控制模塊，控制紅外控制模塊，接收來自傳感器模塊的信號。
為了更清楚地說明本發明實施例或現有技術中的技術方案，下面將對實施例或現有技術描述中所需要使用的附圖作簡單地介紹，顯而易見地，下面描述中的附圖僅僅是本發明的一些實施例，對於本領域普通技術人員來講，在不付出創造性勞動的前提下，還可以根據這些附圖獲得其他的附圖。圖I為本發明一實施例的數碼管顯示的兩線制氣體探測器結構示意圖；圖2為本發明一優選實施例的電流保護限制模塊結構示意圖；圖3為本發明一優選實施例的電源變換模塊結構示意圖；圖4為本發明一優選實施例的數碼管控制模塊結構示意圖。
具體實施例方式下面將結合本發明實施例中的附圖，對本發明實施例中的技術方案進行清楚、完整地描述，顯然，所描述的實施例僅僅是本發明一部分實施例，而不是全部的實施例。基於本發明中的實施例，本領域普通技術人員在沒有付出創造性勞動前提下所獲得的所有其他實施例，都屬於本發明保護的範圍。圖I為本發明一實施例的數碼管顯示的兩線制氣體探測器結構示意圖；如圖所示，該數碼管顯示的兩線制氣體探測器包括電流保護限制模塊111、電源變換模塊112、數碼管控制模塊12、電流信號控制模塊13、MCU単元14、紅外控制模塊16和傳感器模塊15，其中電流保護限制模塊111電連接在外部電源與電源變換模塊112之間，電流保護限制模塊111與電源變換模塊112構成電源模塊11 ；
電流保護限制模塊111與電流信號控制模塊13電連接，為電流信號控制模塊13提供工作電壓；MCU單元14分別與電流信號控制模塊13、數碼管控制模塊12、紅外控制模塊16和傳感器模塊15電連接。在本實施例中，外部的電源供應通過電流保護限制模塊111進入整機，通過電源變換模塊112將外部電壓轉換為整機工作電壓，提高電流負責能力。同時電流保護限制模塊111也為電流信號控制模塊13提供額外的外部電壓。MCU単元14控制整機狀態，包括控制電流信號控制模塊13，控制數碼管控制模塊12，控制紅外控制模塊16，接收來自傳感器模塊15的信號。圖2為本發明一優選實施例的電流保護限制模塊結構示意圖；如圖所示，電流保護限制模塊包括寬溫恆流電流源Ml和電流控制器M2，其中 寬溫恆流電流源Ml包括三端可調電流源U1、溫度補償ニ極管D1、第一電阻Rl和第二電阻R2，第一電阻Rl電連接在三端可調電流源Ul的第二端和第三端之間，溫度補償ニ極管Dl的正極與三端可調電流源Ul的第二端電連接，第二電阻R2電連接在溫度補償ニ極管Dl的負極與三端可調電流源Ul的第三端之間；電流控制器M2包括PNP型三極體T1、NPN型三極體T2、第三電阻R3、第四電阻R4、第五電阻R5、第六電阻R6和第七電阻R7，第三電阻R3電連接在三端可調電流源Ul的第一端和PNP型三極體Tl的發射極之間，第四電阻R4電連接在三端可調電流源Ul的第一端和PNP型三極體Tl的基極之間，第五電阻R5電連接在PNP型三極體Tl的基極和NPN型三極體T2的集電極之間，第六電阻R6的一端與NPN型三極體T2的基極電連接，第六電阻R6的另一端作為輸出端向電源變換模塊112提供電壓，第七電阻R7電連接在NPN型三極體T2的基極和發射極之間，NPN型三極體T2的發射極接地。在圖2的實施例中，經過整流橋整流後的外部電壓正極通過NI節點連接到電流保護限制模塊111入口點，由三端可調電流源U1、溫度補償ニ極管D1、電流設置電阻R1、R2組成寬溫恆流電流源Ml ;由多隻電阻及三極體組成帶有初始狀態的電流控制器M2。電流控制器M2通過N3的電壓來控制電流的大小。通過精確的電阻匹配使得在N3未受空前或N3失效時，寬溫恆流電流源Ml為整個探測器提供3. 5mA的最大工作電流。當探測器正常工作後，N3電壓提供到3V，啟動電流控制器M2。此時寬溫恆流電流源Ml輸出電流最大值將增加到21mA，探測器可正常工作。電流保護限制模塊的重要作用在於探測器中含有電感及電容等器件，未包含電流保護限制模塊的探測器在下屬情況時，整機電流不能滿足低電流的要求。由於兩線產品，電流值充當氣體濃度信號，如果電流突然増加會導致外部氣體控制器讀取到錯誤的報警信息，產生誤報警，包括如下情況I、上電開機及電源電壓不穩時，外部電源為探測器內部電容充電或放電導致高電流輸入；2、探測器內部元件損壞，如電源變換模塊短路。而探測器包含電流保護限制模塊後，電流會被限制到預設的電流值，從而杜絕了誤報；而且由於各種原因造成的探測器內部損壞，也導致電流被限制在3. 5mA以下，此時與其連接的報警控制器也會發出故障報警，提示探測器出現故障。
圖3為本發明一優選實施例的電源變換模塊結構示意圖；如圖所示，該電源變換模塊包括N溝道JFET場效應管U2、第一穩壓ニ極管D2、低壓差穩壓器U3、D⑶C控制器U4、第二穩壓ニ極管D3、電感LI、第一電容Cl、第二電容C2、第三電容C3和第四電容C4，其中N溝道JFET場效應管U2的源極與第六電阻R6的輸出端電連接，低壓差穩壓器U3的輸入端和輸出端分別與N溝道JFET場效應管U2的漏極和柵極電連接；D⑶C控制器U4的輸入端與低壓差穩壓器U3的輸出端電連接；第一穩壓ニ極管D2電連接在低壓差穩壓器U3的輸入端與地之間；第一電容Cl電連接在低壓差穩壓器U3的輸入端與地之間；
第二電容C2電連接在低壓差穩壓器U3的輸出端與地之間；第二穩壓ニ極管D4電連接在D⑶C控制器U4的輸出端與地之間； 電感LI的一端電連接D⑶C控制器U4的輸出端，第三電容C3與第四電容C4並聯後電連接在電感LI的另一端與地之間。在圖3的實施例中，由N溝道JFET場效應管U2、第一穩壓ニ極管D2及低壓差穩壓器(LDO) U3組成高耐壓穩壓器。由N3流入的電流通過N溝道JFET場效應管U2，N溝道JFET場效應管U2的柵極由低壓差穩壓器(LD0)U3的輸出端控制。N溝道JFET場效應管U2的柵極、源級電壓差閉合控制N溝道JFET場效應管U2源級輸出電壓，使得U2輸出電壓總是滿足低壓差穩壓器(LDO) U3的輸入電壓要求，也就是說無論N3的電壓多高，都不會燒毀差穩壓器(LD0)U3。為防止U2意外損壞，在低壓差穩壓器(LD0)U3輸入端並聯放置穩壓ニ極管D2。經過低壓差穩壓器(LDO) U3的穩壓出後DOTC控制器U4將能量轉換為低壓為整機供電。由於DCDC控制器U4是將能量轉換，所以輸入較高電壓較小電流輸出就是較低電壓較高的電流。而簡單電路中低壓也就能帶來更好的節能。圖4為本發明一優選實施例的數碼管控制模塊結構示意圖；如圖所示，該數碼管控制模塊包括第八電阻R8和第九電阻R9，其中第八電阻R8電連接在電感LI的另一端與D⑶C控制器U4的反饋端之間；第九電阻R9電連接在DOTC控制器U4的反饋端與地之間，第九電阻R9為可變電阻，第八電阻R8、第九電阻R9為DCDC控制器U4提供反饋電壓。在圖4實施例中，系統電壓由N5進入數碼管控制模塊，通過DOTC轉換將電壓轉換為更低的電壓值。通過更改R9的電阻值來調節N6的電壓，可對DCDC控制器輸出電壓進行微量控制，MCU単元根據數碼管顯示的情況調整DCDC控制器的輸出，使數碼管在多數點亮與少數點亮時亮度保持一致。為達到最佳省電的效果，MCU単元在控制數碼管點亮時可採用閃亮顯示法。每次盡讓數碼管點亮lOOus，休息4900US後再次點亮。這種方法不僅提高了亮度而且降低了數碼管的功耗。本領域普通技術人員可以理解附圖只是ー個實施例的示意圖，附圖中的模塊或流程並不一定是實施本發明所必須的。本領域普通技術人員可以理解實施例中的裝置中的模塊可以按照實施例描述分布於實施例的裝置中，也可以進行相應變化位於不同於本實施例的ー個或多個裝置中。上述實施例的模塊可以合併為ー個模塊，也可以進ー步拆分成多個子模塊。最後應說明的是以上實施例僅用以說明本發明的技術方案，而非對其限制；儘管參照前述實施例對本發明進行了詳細的說明，本領域的普通技術人員應當理解其依然可以對前述實施例所記載的技術方案進行修改，或者對其中部分技術特徵進行等同替換；而這些修改或者替換，並不使相應技術方案的本質脫離本發明實施例技術方案的精神和範
圍。·
權利要求
1.一種數碼管顯示的兩線制氣體探測器，其特徵在於，包括電流保護限制模塊、電源變換模塊、數碼管控制模塊、電流信號控制模塊、MCU単元、紅外控制模塊和傳感器模塊，其中 所述電流保護限制模塊電連接在外部電源與所述電源變換模塊之間； 所述電流保護限制模塊與所述電流信號控制模塊電連接，為所述電流信號控制模塊提供工作電壓； 所述MCU単元分別與所述電流信號控制模塊、所述數碼管控制模塊、所述紅外控制模塊和所述傳感器模塊電連接。·
2.根據權利要求I所述的數碼管顯示的兩線制氣體探測器，其特徵在於，所述電流保護限制模塊包括寬溫恆流電流源和電流控制器，其中 所述寬溫恆流電流源包括三端可調電流源、溫度補償ニ極管、第一電阻和第二電阻，所述第一電阻電連接在所述三端可調電流源的第二端和第三端之間，所述溫度補償ニ極管的正極與所述三端可調電流源的第二端電連接，所述第二電阻電連接在所述溫度補償ニ極管的負極與所述三端可調電流源的第三端之間； 所述電流控制器包括PNP型三極體、NPN型三極體、第三電阻、第四電阻、第五電阻、第六電阻和第七電阻，所述第三電阻電連接在所述三端可調電流源的第一端和所述PNP型三極體的發射極之間，所述第四電阻電連接在所述三端可調電流源的第一端和所述PNP型三極體的基極之間，所述第五電阻電連接在所述PNP型三極體的基極和所述型三極體的集電極之間，所述第六電阻的一端與所述NPN型三極體的基極電連接，所述第六電阻的另一端作為輸出端向所述電源變換模塊提供電壓，所述第七電阻電連接在所述NPN型三極體的基極和發射極之間，所述NPN型三極體的發射極接地。
3.根據權利要求2所述的數碼管顯示的兩線制氣體探測器，其特徵在於，所述電源變換模塊包括N溝道JFET場效應管、第一穩壓ニ極管、低壓差穩壓器、D⑶C控制器、第二穩壓ニ極管、電感、第一電容、第二電容、第三電容和第四電容，其中 所述N溝道JFET場效應管的源極與所述第六電阻的輸出端電連接，所述低壓差穩壓器的輸入端和輸出端分別與所述N溝道JFET場效應管的漏極和柵極電連接； 所述DCDC控制器的輸入端與所述低壓差穩壓器的輸出端電連接； 所述第一穩壓ニ極管電連接在所述低壓差穩壓器的輸入端與地之間； 所述第一電容電連接在所述低壓差穩壓器的輸入端與地之間； 所述第二電容電連接在所述低壓差穩壓器的輸出端與地之間； 所述第二穩壓ニ極管電連接在所述DCDC控制器的輸出端與地之間； 所述電感的一端電連接所述DCDC控制器的輸出端，所述第三電容與所述第四電容並聯後電連接在所述電感的另一端與地之間。
4.根據權利要求3所述的數碼管顯示的兩線制氣體探測器，其特徵在於，所述數碼管控制模塊包括第八電阻和第九電阻，其中 所述第八電阻電連接在所述電感的另一端與所述DCDC控制器的反饋端之間； 所述第九電阻電連接在所述DCDC控制器的反饋端與地之間，所述第九電阻為可變電阻。
全文摘要
本發明公開了一種數碼管顯示的兩線制氣體探測器，其包括電流保護限制模塊、電源變換模塊、數碼管控制模塊、電流信號控制模塊、MCU單元、紅外控制模塊和傳感器模塊，其中，電流保護限制模塊電連接在外部電源與電源變換模塊之間；電流保護限制模塊與電流信號控制模塊電連接，為電流信號控制模塊提供工作電壓；MCU單元分別與電流信號控制模塊、數碼管控制模塊、紅外控制模塊和傳感器模塊電連接。
文檔編號G01N33/00GK102841181SQ20121031902
公開日2012年12月26日 申請日期2012年8月31日 優先權日2012年8月31日
發明者王偉剛, 李宣南, 毛飛 申請人:哈爾濱東方報警設備開發有限公司