煤氣閥鈕監測報警裝置的製作方法

2023-10-10 06:21:09 2

專利名稱：煤氣閥鈕監測報警裝置的製作方法
技術領域：
本實用新型是一種由紅外發射、接收傳感器組成的可以對煤氣閥鈕進行監測報警的裝置。
目前現有的煤氣報警裝置都是採用一氧化碳氣體傳感器方式，當有煤氣洩露時，一氧化碳氣體使氣體傳感器的物理性質發生變化，將這一變化進行電路處理後，使揚聲器發出聲響報警。這種氣體傳感器式報警器需要煤氣洩露到一定濃度才能報警，不能進行預先的報警。
發明本實用新型的目的是為了提供一種能預先進行監測報警的裝置。(使用紅外線發射、接收傳感器監視煤氣閥鈕的打開與關閉)當煤氣閥鈕一打開，有煤氣通過時，便進行音樂聲響與紅綠髮光二極體交替閃亮報警，能隨時提醒人們煤氣正在使用。
為了監測是否正在使用煤氣，本實用新型採取對煤氣閥鈕進行監視的方法(如圖2)，把紅外線發射管和接收管分別封在一對平行銅管的一端。當煤氣閥鈕關閉時(不使用煤氣時)，使其一端發射的紅外線被煤氣閥鈕反射後可以進入另一銅管，並被其中的紅外線接收管接收。當煤氣閥鈕被打開(使用煤氣時)，紅外發射管發射的紅外信號無法反射到紅外接收管的銅管內，紅外接收管收不到紅外信號。這樣便起到了對煤氣閥鈕的監測作用。由於在燈光、自然光中都含有紅外線成分，容易對紅外接收管產生影響，所以在控制過程中，使用脈衝信號發射，這樣既有利於接收，又有利於排除外界低頻紅外線的幹擾。由於本裝置在煤氣閥鈕開啟的任何時刻都報警，所以不僅能預防煤氣被水澆滅造成洩露，還能防止因遺忘灶上有火造成的危險。
該實用新型的電路部分主要由三部分組成(如

圖1)，BG8～BG10為第一部分，BG1～BG7為第二部分，IC1(音樂塊)和反相器(4049)以及外圍相關電路為第三部分。由於在監測煤氣閥鈕時，需要脈衝紅外光信號，所以在該電路第一部分的發射電路中，採用了一個無穩態振蕩電路作為脈衝源，它由BG8、BG9、BG10組成，因為在無穩態振蕩電路中，每個三極體的發射極都是間歇地流過電流，且流過電流的頻率與振蕩頻率相同，本電路利用這一特性，把BG9發射極的電流直接加到BG10的基極，將其放大，然後通過R19限流(起到保護紅外發射管的作用)，由D9、D10兩個紅外發射管發射出去(本電路是給兩組煤氣閥鈕設計的，所以發射管與接收管都是兩個)。電路的第二部分是紅外線接收部分，由於所接收的信號是脈衝信號，利用R1與C3並聯的方式進行偏置，在這裡用C3來加大脈衝信號的通過，再加到BG1的基極進行放大，為獲得足夠大的信號去推動報警等功能電路，採用BG2、BG3組成的達林頓放大電路和由BG4、BG5組成的正反饋放大電路進行放大。放大信號經過D4整流，再經過BG6、BG7放大後，得到接收部分輸出的控制信號。該電路的第三部分是由接收部分控制的報警電路。為適合各種情況，在該實用新型中加上了兩種報警方式，一種是聲響報警方式，可由開關K來選擇響與不響，由反相器1、2組成的雙穩態電路來控制；另一種報警方式是紅色和綠色發光二極體交替閃爍的報警方式，由於這種報警方式對人們的生活影響不大，所以採取強制執行的方式。
由於該電路採用了①全天候對煤氣閥鈕進行監視的方式，可以達到預防的作用，防患於未然。②脈衝發射和選擇性接收方式，可以有效地防止外界低頻紅外線的幹擾、使報警準確無誤。③新式的雙穩態電路，使電路化簡，操作更靈活。其中①項可達到提前報警的功能是以往報警器所不能及的。
以下結合附圖(圖1和圖2)以及具體實施方式
，對本實用新型作進一步詳細的說明。
一．傳感器部分該裝置最主要的技術特徵是在監視煤氣閥鈕時採用了光電傳感器技術，最重要的部分就是安在煤氣閥鈕後部的光電傳感器。這傳感器的主要部分是一個紅外發射二極體和一個紅外接收二極體，把它們分別封裝在一對平行的銅管的一端(銅管內徑Φ5mm、長30mm)，銅管的另一端均為敞口，並指向煤氣閥鈕，使紅外發射二極體發出的紅外線被所在的銅管束成一束，發射出去，照在煤氣閥鈕上。當煤氣閥鈕關閉時，(如圖2的上面部分)紅外光線被煤氣閥鈕反射回來並部分地進入紅外接收管所在的銅管內，被紅外接收管接收，此紅外信號由屏蔽線傳給盒內的電路進行處理後，不進行聲光報警。當煤氣閥鈕打開時(如圖2的下面部分)，紅外光線被反射到紅外接收管銅管以外的方向，紅外接收管收不到紅外信號，盒內的電路就可以作出相應的處理，進行聲光報警。
二．電路部分1)紅外線發射電路。該電路由BG8、BG9、BG10、D8、D9、D10及其附屬的元件構成。BG8、BG9等組成一個無穩態振蕩電路，由於其比較常見，這裡不作其工作的詳細說明。BG8的發射極上串接的二極體D8，是為了與BG9的發射極串接的BG10對稱，振蕩出佔空比50％的方波，使發射效果最佳，將BG10的基極接到BG9的發射極上，把方波放大後經過紅外發射二極體D9、D10發射出去。在選取BG10的時候，儘量選取放大倍數高、集電極最大電流Ic較大(超過100mA)的三極體。在BG10的集電極加上限流電阻R19，與串聯的紅外線發射二極體相連，再接到電源正極上，這樣便可限制電流、保護紅外發射二極體、減少損耗。
2)紅外線接收電路。本電路是針對脈衝紅外線發射而設計的，紅外接收二極體接收到的紅外信號通過屏蔽線送到安裝於盒內的電路中進行處理。信號放大器共有三級，第一級通過電阻R1和電容C2把輸入的信號傳到BG1的基極進行放大(R1主要用作BG1的偏置)，放大的信號中伴有直流和交流的成分，在BG1的集電極上接有電感L，以消除信號中的低頻紅外線成分，而把所需的交流成分保留下來，傳給下一級放大電路。第二級為了提高放大倍數，採用了達林頓放大電路，前級信號用C3耦合過來，R2作負反饋電阻，並起到偏壓作用，這樣的電路在使用中非常穩定。第三級是一個正反饋放大電路，整個部分看起來象雙穩態電路，但是加在兩個基極上的偏置都比較大，使正反饋量比雙穩態電路低的多，不能使兩個三極體達到一個飽和一個截止，使很小的信號輸入就可以得到較大的輸出，在BG5的集電極輸出放大後成削波狀的高頻脈衝信號，經過由C5、D3、D4、C6組成的微分電路整流、濾波後，加到BG6、BG7組成的達林頓放大電路進行直流放大，輸出給繼電器J進行動作。使用繼電器的常閉點J，如圖1右下方，反相器4的輸出在繼電器釋放時可以控制D11、D12、D13、D14交替發光。因為當煤氣閥鈕關閉時(不使用煤氣時)光線能反射回紅外接收管(如圖2上面部分)，使BG6的基極有電流流過，繼電器吸合，常閉點打開；煤氣閥鈕打開時繼電器釋放，常閉點閉合，所以本電路採用繼電器通斷的方式來控制紅綠光閃爍報警，並通過BG7輸出電勢的高低來控制聲音報警。
3)報警電路。為了使本裝置適合各種情況下的需要，特地在本裝置中設置兩種報警方式，一種是可開可關的音樂聲響報警；另一種是紅綠色光交替閃亮的報警方式。音樂聲響報警的音源是一個音樂塊IC1(現有兩種音樂塊，一種是電位觸發的，另一種是脈衝觸發的，這裡選用電位觸發的，因為它的控制信號是電位而不是脈衝)。音樂塊通過蜂鳴器Y輸出聲響信號。在這裡，雙穩態電路是由反相器1與反相器2組成的正反饋電路構成，用來控制音樂塊是否發音，這部分是典型的雙穩態電路；不過在觸發它、使它翻轉所用的方式是不同於傳統方法的，本電路在反相器2的輸出端引出一組輸出，通過電阻R10加到電容C7上，這樣可以使C7的正極產生一個比雙穩態電路翻轉稍慢一些的電壓變化，這個電壓穩定後與反相器2的輸出相反，用開關K把這兩個電壓進行短路時，由於正反饋電阻很大，就使反相器2的輸入電壓與原先電壓高低相反，從而達到了使其翻轉的目的；反相器3起隔離作用，通過發光二極體D7顯示是否有聲響報警的狀態。
第二種報警方式是紅色和綠色發光二極體交替閃亮的報警方式，這種方式由於是視覺報警，不會對人們的生活造成多大影響，所以本實用新型中這種報警方式採用了強制使用方式。這個報警電路是由振蕩電路(由反相器5、6組成)和輸出隔離(由反相器4組成)、發光二極體D11、D12、D13、D14構成。反相器5、6組成振蕩電路，這裡就不分析它的工作過程了。由於反相器4的反相作用，使反相器4的輸出端呈電平一高一底的變化狀態，利用發光二極體電壓要超過1．5V才發光的特性，使發光二極體交替閃亮，發出紅綠光交替閃爍的報警信號。通過繼電器來控制反相器4對發光二極體的控制。
在該報警裝置的實施實例中，傳感器裝在兩根內徑Φ5mm、長30mm的銅管內。銅管開口端與煤氣閥鈕之間的距離在2～4cm之間，傳感器有效。電路中第2部分接收電路中，R3是2．2K，R5、R6是120K，R4、R7是1K，這樣就可以保證正反饋電路的工作了。在第3部分報警電路中，R20為120K，C11為4．7μF，使振蕩電路輸出周期約為1．4s的方波供閃光報警用，報警用的發光二極體D11、D12、D13、D14是高亮度的發光二極體，這樣在白天也能看清楚。
權利要求1．一種煤氣閥鈕監測報警裝置，其特徵在於，該裝置通過紅外線光電傳感器對煤氣閥鈕進行時時的監視，安裝於煤氣閥鈕後部的光電傳感器，是一個紅外發射二極體和一個紅外接收二極體，它們分別被裝在一對平行的銅管的一端(銅管內徑Φ5mm、長30mm)，銅管的另一端敞口，並指向煤氣閥鈕，使紅外發射二極體發出的紅外線被所在的銅管束成一束，發射出去，照在煤氣閥鈕上。當煤氣閥鈕閉合時，紅外光被煤氣閥鈕反射回原來的方向，並部分地進入紅外接收管所在的銅管內，被紅外接收管接收，此紅外信號被變成電信號由屏蔽線傳給盒內的電路，由接收電路(BG1～BG7)先進行放大，檢波，放大後，加到繼電器上一個電壓，使其吸合，這樣，繼電器便斷開了長閉點J，使反相器4輸出的波高6V、1．4Hz的方波加不到D11、D12、D13、D14上，使它們不能發光；此時，BG7的集電極呈低電勢，通過D6的作用，使音樂塊IC1的觸發極呈低電勢，不發聲，從而斷開了所有報警。當煤氣閥鈕打開時，(使用煤氣時)，紅外線發光管發射的紅外信號被煤氣閥鈕反射到紅外接收二極體銅管以外的方向，不能進入紅外接收二極體所在的銅管，紅外接收管收不到紅外信號，盒內電路沒有輸入，因此接收部分輸入的信號不是波動的，在檢波過程中沒有輸出，BG6、BG7組成的達林頓放大電路也沒有輸入，繼電器釋放，長閉點閉合，因而連通了反相器4來的方波對D11、D12、D13、D14的控制，進行閃光；由於D6的作用，BG7集電極的電勢不能對音樂塊IC1的觸發極造成控制，所以當由反相器1、2組成的雙穩態電路通過R12對音樂塊IC1的輸出是高電位時，音樂塊IC1發聲；雙穩態對音樂塊IC1輸出是低電位時，音樂塊IC1就不發聲。其特徵在於用紅外發射、接收二極體來檢測煤氣閥鈕的打開與關閉，當煤氣閥鈕一打開，控制電路就進行聲與光的報警提示，使人們不會忘記煤氣正在使用。
2．如權利要求1所述的一種煤氣閥鈕監測報警裝置，構成的可翻轉雙穩態電路，其特徵是在C8的正極上產生一個比由反相器1、2、電阻R14組成的雙穩態電路動作稍慢一步的電壓高低的變化，開關K在閉合的短時間內，雙穩態電路翻轉。這樣的電路適合於手控操作，而且外部零件很少。
3．一種煤氣閥鈕監測報警裝置，其特徵在於所以本電路採用了四個發光二極體串聯的方法，讓它們在繼電器長閉點打開時不能發光，而在繼電器長閉點閉合時，能夠受反相器4輸出的波高6V、1．4Hz的方波的控制交替發光(D11、D12同時發光或D13、D14同時發光)。
專利摘要該實用新型屬於光電傳感器應用技術和電子控制電路技術領域。在實用新型中利用了光電傳感器原理,反射型的光電傳感器可以感應出煤氣閥鈕(或其他類似的閥鈕)的開與關,將開與關信號處理後,使開的信號控制聲響電路,在人們出門前、睡覺前、以及任何時候,隨時提醒人們煤氣正在使用,防止發生忘關煤氣閥鈕而帶來的火險災害。
文檔編號G08B21/00GK2428767SQ9925402
公開日2001年5月2日 申請日期1999年11月15日 優先權日1999年11月15日
發明者王秋林 申請人:王秋林