專利名稱：煤氣報警器的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實用新型是屬于氣敏傳感元件檢測技術(shù)領(lǐng)域。
現(xiàn)有的co濃度報警器，所使用的傳感器一般可分為三大類型第一、光譜型co傳感器，此類傳感器由于存在難于將co濃度轉(zhuǎn)變成電信號和價格昂貴這兩大缺點，不能得到廣泛地應(yīng)用；第二，原電池型co傳感器，這類傳感器由于存在造價高、壽命短、維護要求高等缺點，難于制成普及型co報警器；第三，半導(dǎo)體氣敏元件，這類傳感器體積小、造價低、靈敏度高、維護容易，是制造普及型co報警器的理想元件，但同樣也存在著穩(wěn)定性差、輸出零點隨時間飄移嚴重，對co氣體的選擇性差等缺點，使報警器易受其它氣體的干擾，造成報警器誤報警和報警不可靠。
本實用新型的目的就是提出一種新型的煤氣報警器，它選用了具有高靈敏度的、對co濃度選擇性較好的MQ－CO型氣敏元件作為傳感器，采用了特殊方式供電，提高傳感器的穩(wěn)定性和整機的可靠性，克服了以前CO報警器所存在的缺點。這種煤氣報警器從來未在國內(nèi)外公知共用過。
本實用新型是由電源、變流單元、傳感器、報警單元、記憶單元所組成。由220V、50HZ的變流電壓經(jīng)變壓、整流、濾波、穩(wěn)壓后得到的＋9V電壓作為工作電壓。傳感器選用MQ－CO型氣敏元件。變流單元中的自激式多諧振蕩器產(chǎn)生不對稱的方波信號，控制傳感器加熱電流發(fā)生器產(chǎn)生工作電流和清洗電流的時間間隔，使傳感器工作在較小的工作電流下，具有高靈敏度和較好地CO的選擇性，有效地將CO濃度轉(zhuǎn)變成電信號。當傳感器工作一段時間之后，為保證傳感器的穩(wěn)定性，克服因零點飄移而不能長期連續(xù)工作的缺點，對傳感器進行大電流清洗，使傳感元件輸出電壓突跳后迅速降到起始電壓值。在大電流清洗期間，報警器暫時停止工作。大電流清洗間隔時間本儀器選12分鐘一次。一旦傳感器所處環(huán)境的CO濃度達到250±50ppm時，傳感器轉(zhuǎn)換的電信號輸出使得報警單元工作，報警單元產(chǎn)生強弱變化的報警聲，報警指示燈不停閃動，直到傳感器所處環(huán)境的CO濃度下降到低于250±50ppm時，報警單元才停止工作。若報警信號持續(xù)3分鐘以上，即CO濃度在3分鐘后仍未低于250±50ppm時，記憶單元工作，并形成永久性記憶，此后CO濃度低于250±50ppm時，也不能恢復(fù)記憶功能，只有請維修人員更換記憶元件后，才能恢復(fù)記憶功能。
為保障儀器本身的工作正常，在本儀器內(nèi)設(shè)置了斷絲報警、傳感器輸出穩(wěn)定性監(jiān)視、定時自檢、自校等多種自檢功能。本儀器不僅具有結(jié)構(gòu)簡單、體積小、價格低、耗電少、使用方便、工作可靠等特點，而且可連續(xù)工作四個月以上，不需進行任何調(diào)整和校對，有效地防止煤氣中毒事件發(fā)生，是測量CO濃度的普及型報警器。本實用新型還可兼作門鈴使用。
附

圖1、2為本實用新型的電路結(jié)構(gòu)框圖。
附圖3為本實用新型的變流單元線路圖。
附圖4為本實用新型的電源線路圖。
附圖5為本實用新型的報警單元線路圖。
附圖6為本實用新型的記憶單元線路圖。
附圖7為自激式多諧振蕩器的輸出波形圖。
本實用新型的實施例結(jié)合附圖加以敘述。
本實用新型是由電源1、變流單元2、傳感器3、報警單元4、記憶單元5等所組成。電源1是將220V、50HZ的交流電壓經(jīng)變壓器B轉(zhuǎn)變?yōu)?2V電壓，復(fù)經(jīng)全波整流、濾波后加至三端穩(wěn)壓器7809的輸入端，7809輸出端輸出穩(wěn)定的9V直流電壓，并作為傳感器3、變流單元2、報警單元4、記憶單元5等電路的工作電壓。
變流單元2是由自激式多諧振蕩器6和傳感器加熱電流發(fā)生器7所構(gòu)成。由定時器13(NE555)、電阻R1、R2、R3、電容C1組成的自激式多諧振蕩器6，定時器13的管腳4、8端接＋9V，3端經(jīng)電阻R3接＋9V，7端分別經(jīng)電阻R1接＋9V，經(jīng)電阻R2接6端，6端分別經(jīng)電容C1接地和直接接2端，1端接地，3端輸出的不對稱方波信號V1分別接至傳感器加熱電流發(fā)生器7中的電阻R5、R7，接至報警單元4中的報警比較電路8的比較器14的4端。由電阻R5、R6、 R7、R8、R9和三極管T1、T2、T3構(gòu)成的傳感器加熱電流發(fā)生器7，三極管T1的基極經(jīng)電阻R5接定時器13的3端，三極管T2的基極經(jīng)電阻R7接定時器13的3端；T1的發(fā)射極接地，T1的集電極經(jīng)電阻R9接三極管T3的基極，經(jīng)電阻R6分別接＋9V和T3的集電極。T2的集電極經(jīng)電阻R8接＋9V，T2的發(fā)射極和T3的發(fā)射極一起接至傳感器3的A端。
傳感器3選用高靈敏度，對CO濃度有較好選擇性的MQ－CO型氣敏元件，傳感器3的B端接＋9V，C端經(jīng)電阻R13接地。在C端輸出的斷絲報警信號V3送至報警比較電路9的比較器15的6端。傳感器D端經(jīng)電阻R10接地，在D端輸出的，由CO濃度轉(zhuǎn)換的電信號V2送至報警比較電路8的比較器14的3端。
自激式多諧振蕩器6產(chǎn)生寬度不對稱的方波信號V1，通過電阻、電容各參數(shù)的合理選擇，使寬度不對稱的方波信號V1的t1時間寬度為11分40秒，t2時間寬度為20秒。在t1時間內(nèi)，V1為高電平，此電壓經(jīng)電阻R7到三極管T2的基極，使T2管飽和導(dǎo)通，輸出約80mA左右的小加熱電流I提供給傳感元件3。此時，傳感元件對CO有較高的靈敏度，周圍其它可燃氣體(如H2等)對CO測量的影響較小，傳感元件把CO濃度轉(zhuǎn)換成電信號V2。當CO濃度超過250±50ppm時，傳感元件在其D端輸出報警信號V2，并傳送至報警電路。在t2時間內(nèi)，V1為低電平，此電平經(jīng)反相管T1反相后加至T3管的基極，使T3管飽和導(dǎo)通，并輸出大于150mA的大電流傳送至傳感元件3。這是由于傳感元件3工作在小加熱電流時，其元件輸出穩(wěn)定性較差，輸出零點隨時間向偏大方向飄移，并且其動態(tài)特性較差，響應(yīng)時間長。因此，傳感元件3在小加熱電流工作一段時間后，必須通入大加熱電流I’，對元件進行清洗，使元件輸出電壓很快恢復(fù)到初始電壓值，使傳感元件輸出電壓能跟蹤上CO濃度的變化。同時在傳感器3的B端和D端之間接一電阻R12，提高傳感元件的穩(wěn)定性，使其能長期連續(xù)工作。在大加熱電流清洗期間，暫時停止報警器工作。
在定時器13的3端和地之間接一綠色發(fā)光二極管L1和電阻R4當V1處于高電平時，發(fā)光管L1亮，當V1處于低電平時，發(fā)光管L1熄，借以指示多諧振蕩器6的工作情況。
在傳感元件3的B端和D端之間接一自檢按鈕開關(guān)K1和電阻R11，自檢時，按下開關(guān)K1，產(chǎn)生聲光報警信號，此報警信號V2送至報警單元。
報警單元4是由報警比較電路8、9，控制振蕩器10，基本振蕩器11和揚聲器12組成。由電阻R14、R15、R16、可調(diào)電阻W1、比較器14、15(LM324)構(gòu)成報警比較電路8、9。＋9V電壓經(jīng)電阻R14、W1、R15接比較器15的5端，此5端經(jīng)電阻R16接地。比較器14的2端接W1的動觸點，其4端接定時器13的3端，其3端接傳感器的D端，其1端經(jīng)電阻R17接比較器16的12端，其1端還接至記憶單元5中的電阻R26和二極管D7的負極。比較器15的6端接傳感器的3端，其7端接二極管D6的正極。
由電阻R17、R19、R20、R21、電容C2、比較器16構(gòu)成控制振蕩器10。比較器16的13端分別經(jīng)電容C2接地，經(jīng)電阻R21接其14端；12端分別經(jīng)電阻R19接地，經(jīng)電阻R20接其14端；14端接二極管D5的正極，D5的負極經(jīng)電阻R24接三極管T4的基極，D6的負極接D5的負極。
由電阻R24、R25、電容C3、C4，三極管T4、T5構(gòu)成基本振蕩器11。T4管的基極經(jīng)電容C3接地，經(jīng)電容C4接T5管的發(fā)射極，T4管的集電極經(jīng)電阻R25接＋9V，T4管的發(fā)射極接地。T5管的基極接T4管的集電極，T5管的集電極接＋9V，T5管的發(fā)射極接揚聲器12。
當傳感元件3所處環(huán)境的CO濃度低于250±50ppm時，傳感元件在其D端輸出的報警信號V2小于W1動觸點電壓，比較器14輸出低電平。當傳感元件的加熱絲正常時，比較器15的6端輸入電壓大于5端電壓，比較器15輸出低電平。當環(huán)境CO濃度達到報警濃度(250±50ppm)時，V2大于W1動觸點電壓，比較器14輸出高電平V4。當傳感元件加熱絲斷時，比較器15的6端輸入電壓VV3小于5端電壓，比較器15翻轉(zhuǎn)，輸出高電平V5。
當比較器14或15輸出為零時，控制振蕩器10停振，當比較器14輸出電平V4＞2V后，振蕩器產(chǎn)生3～4HZ的方波電壓V6，經(jīng)D5送至基本振蕩器11，當比較器15輸出電平V5為高，此電平經(jīng)D6送至基本振蕩器。這里，比較器14輸出電壓V4為控制振蕩器10的控制電壓。
當基本振蕩器11的輸入電壓V6為零時，三極管T4截止，切斷T4、T5間的正反饋連系，振蕩器停振，揚聲器12不發(fā)聲。當V6＞1V后，隨V6上升，三極管T4的基極電流Ib增大，T4管導(dǎo)通。Ib越大，T4管越導(dǎo)通，對應(yīng)不同的Ib，得到不同的振蕩頻率，使揚聲器12產(chǎn)生起伏報警聲。
在比較器15的7端和地之間接一黃色發(fā)光管L2和電阻R18，在比較器16的14端和地之間接一紅色發(fā)光管L3和電阻R22，在電源＋9V和二極管D5的負極之間接一電阻R23和按鈕開關(guān)K2。當傳感器元件3加熱絲斷時，比較器15的7端輸出高電平，黃色發(fā)光管L2亮，同時揚聲器12產(chǎn)生與CO濃度超限報警不同的報警聲。當CO濃度超限時，比較器16的14端輸出高電平，紅色發(fā)光管L3亮，揚聲器12產(chǎn)生起伏報警聲。當把報警器作為門鈴使用時，按下門鈴開關(guān)K2，揚聲器就會產(chǎn)生不同于CO濃度超限報警及斷絲報警的聲音信號(門鈴聲)，而報警指示燈(紅燈、黃燈)均不亮。
由電阻R26、R27、R28、R29、R30、R31，電容C5，二極管D7，比較器17，三極管T6，保險絲RD，白色發(fā)光管L4構(gòu)成記憶單元5。報警比較電路8的比較器14的1端接二極管D7的負極和電阻R26，電阻R26的另一端和二極管D7的正極接比較器17的10端，比較器17的10端經(jīng)電容C5接地。比較器17的9端經(jīng)電阻R27接＋9V，經(jīng)電阻R28接地，其11端直接接地，其8端經(jīng)電阻R29接T6管的基極，T6管的發(fā)射極接地，T6管的集電極經(jīng)保險絲RD接＋9V，經(jīng)白色發(fā)光管L4、電阻R30接＋9V，經(jīng)電阻R31接地。
當傳感元件3所處環(huán)境CO濃度達到報警濃度時，比較器14輸出高電平V4，此電壓經(jīng)R26對電容C5充電，經(jīng)過三分鐘，C5上電壓上升到略超過比較電壓，比較器17翻轉(zhuǎn)，并輸出高電平，經(jīng)R29使T6管飽和導(dǎo)通，使保險絲RD斷，記憶白燈常亮，報警停止后，電容C6經(jīng)二極管D7迅速放電。這樣，既使環(huán)境CO濃度再降到報警點以下，也無法消除記憶，只有更換保險絲RD，才能恢復(fù)記憶功能。
權(quán)利要求1.一種新型的煤氣報警器，是由電源1、變流單元2、傳感器3、報警單元4、記憶單元5所組成，其特征在于a、電源1是將220V、50HZ交流電壓經(jīng)變壓、整流、濾波、穩(wěn)壓，得到+9V直流工作電壓；由自激式多諧振蕩器6和傳感器加熱電流發(fā)生器7構(gòu)成變流單元2；傳感器3選用MQ-CO型氣敏半導(dǎo)體元件；由報警比較電路8、9和控制振蕩器10、基本振蕩器11及揚聲器12構(gòu)成報警單元4；b、自激式多諧振蕩器6產(chǎn)生的不對稱方波信號V1分別送至傳感器加熱電流發(fā)生器7和報警比較電路8，傳感器加熱電流發(fā)生器7輸出的傳感器3工作電流I或清洗電流I′送至傳感器3，傳感器3的CO濃度超限報警信號V2送至報警比較電路8，傳感器3的斷絲報警信號V3送至報警比較電路9，報警比較電路8輸出的報警信號V4送至控制振蕩器10和記憶單元5，報警比較電路9輸出的斷絲報警信號V5送控制振蕩器10，控制振蕩器輸出的報警信號V6經(jīng)基本振蕩器11送至揚聲器12。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的煤氣報警器，其特征在于由定時器13、電阻R1、R2、R3、電容C1組成的自激式多諧振蕩器6，定時器13的4。8端接＋9V，3端經(jīng)電阻R3接＋9V，7端分別經(jīng)電阻R1接＋9V，經(jīng)電阻R2接其6端，6端接2端和經(jīng)電容C1接地，1端接地，3端分別接傳感器加熱電流發(fā)生器7中的電阻R5、R7和報警比較電路8中的比較器14的4端；由電阻R5、R6、R7、R8、R9和三極管T1、T2、T3構(gòu)成的傳感器加熱電流發(fā)生器7，三極管T1的基極經(jīng)電阻R5接定時器13的3端，三極管T2的基極經(jīng)電阻R7接定時器13的3端，T1的發(fā)射極接地，T1的集電極經(jīng)電阻R9接三極管T3的基極，經(jīng)電阻R6分別接＋9V和T3的集電極，T2的集電極經(jīng)電阻R8接＋9V，T2的發(fā)射極和T3的發(fā)射極一起接傳感器3的A端；傳感器3的B端接＋9V，C端經(jīng)電阻R13接地，C端接報警比較電路9中的比較器15的6端，D端經(jīng)電阻R10接地，D端接報警比較電路8中的比較器14的3端。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的煤氣報警器，其特征在于由電阻R14、R15、R16、可調(diào)電阻W1及比較器14、15構(gòu)成的報警比較電路8、9，＋9V電壓經(jīng)電阻R14、W1、R15接比較器15的5端，此5端經(jīng)電阻R16接地，比較器14的2端接W1的動觸點，其4端接定時器13的3端，其3端接傳感器的D端，其1端經(jīng)電阻R17接比較器16的12端，其1端還接至記憶單元5中的電阻R26和二極管D7的負極，比較器15的6端接傳感器的C端，其7端接二極管D6的正極；由電阻R17、R19、R20、R21、電容C2和比較器16構(gòu)成的控制振蕩器10，比較器16的13端分別經(jīng)電容C2接地，經(jīng)電阻R21接其14端，其12端分別經(jīng)電阻R19接地，經(jīng)電阻R20接其14端，14端接二極管D5的正極，D5的負極經(jīng)電阻R24接三極管T4的基極，D6的負極接D5的負極；由電阻R24、R25、電容C3、C4和三極管T4、T5構(gòu)成基本振蕩器11，T4管的基極經(jīng)電容C3接地，經(jīng)電容C4接T5管的發(fā)射極，T4管的集電極經(jīng)電阻R25接＋9V和直接接T5管的基極，T4管的發(fā)射極接地，T5管的集電極接＋9V，T5管的發(fā)射極接揚聲器12。
4.根據(jù)權(quán)利要求1或2或3所述的煤氣報警器，其特征在于由電阻R26、R27、R28、R29、R30、R31、電容C5、二極管D7、比較器17、三極管T6、保險絲RD和白色發(fā)光管L4構(gòu)成的記憶單元5，報警比較電路8中的比較器14的1端接二極管D7的負極和電阻R26一端，電阻R26的另一端和二極管D7的正極接比較器17的10端，比較器17的10端經(jīng)電容C5接地，比較器17的9端經(jīng)電阻R27接＋9V，經(jīng)電阻R28接地，其11端接地，其8端經(jīng)電阻R29接T6管的基極，T6管的發(fā)射極接地，T6管的集電極經(jīng)保險絲RD接＋9V，經(jīng)白色發(fā)光管L4、電阻R30接＋9V，經(jīng)電阻R31接地。
5.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的煤氣報警器，其特征在于定時器13的型號是NE555，并在定時器13的3端和地之間接一綠色發(fā)光管L1和電阻R4；在傳感元件3的B端和D端之間接一自檢按鈕開關(guān)K1和電阻R11，并在兩端并接一電阻R12。
6.根據(jù)權(quán)利要求1或2或3所述的煤氣報警器，其特征在于比較器14、15、16、17的型號是LM324，在比較器15的7端和地之間接一黃色發(fā)光管L2和電阻R18，在比較器16的14端和地之間接一紅色發(fā)光管L3和電阻R12，在電源＋9V和二極管D5的負極之間接一電阻R23和按鈕開關(guān)K2。
專利摘要一種新型的煤氣報警器，是由電源、變流單元、傳感器、報警單元、記憶單元所組成，當CO濃度超限時，及時發(fā)出聲光報警信號。本實用新型通過選用高靈敏度的MQ-CO型傳感器和采用特殊的方式供電，來提高傳感器的穩(wěn)定性和整機的可靠性，以保證連續(xù)工作四個月以上，不需做任何調(diào)整。同時，還具備了各種自檢功能和記憶功能。這種煤氣報警器不僅廣泛地應(yīng)用于各種測量CO濃度的場合，而且具有體積小、價格低、耗電少、結(jié)構(gòu)簡單、可兼作門鈴等特點。
文檔編號G08B17/10GK2061716SQ9020062
公開日1990年9月5日 申請日期1990年1月19日 優(yōu)先權(quán)日1990年1月19日
發(fā)明者周化仁 申請人:中國礦業(yè)大學(xué)