CN103235009A - 便携式可燃气体检测仪 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种便携式可燃气体检测仪属于对一定情况响应的报警装置，特别是可燃气体检测报警装置。该便携式可燃气体检测仪，包括DC-DC电源、气敏元件、检测电路，其特征是：装有可燃气体传感器的信号处理电路连接到作为中央处理器的单片机STM32F103上，中央处理器还连接着气体采样电路、按键信号采集电路，声音报警电路，液晶显示电路，使用状态指示电路和时钟电路，在探头部位增加了吸气装置。本检测仪使用单片机为中央处理器大大减少了外围独立元器件的使用，气体采样电路能主动对待测气体进行采样，可方便地对于狭窄的间隙、管道进行检测。根据仪器液晶上的浓度指示，就可以方便的判断出有无可燃气体的泄漏。
Description
技术领域
本发明属于对一定情况响应的报警装置，特别是可燃气体检测报警装置。
背景技术
随着可燃气体应用领域的迅速扩大，在给人们的生产、生活带来极大方便的同时，由于其易燃易爆的特性，使得事故的发生率也相应的提高了，对人们的生命和财产安全构成了极大的威胁。为防患于未然，对可燃气体的泄漏进行检测就显得十分必要了。同时应该看到，相应的检测仪器的便携性与易用性，对检测工作的执行效果有着举足轻重的作用，因此一种使用简单、携带方便、精度高、工作时间长的检测仪器，必然有着广阔的应用前景。
现有的便携式可燃气体检测仪采用被动感气设计，需要在检测仪上安装细长的探头深入到被监测部位的深部才能进行检测，有些形状复杂的部位探头伸入困难。
发明内容
本发明的目的是提供一种能够主动进行气体采样，数字显示可燃气体的泄漏浓度，并及时进行声光报警的检测仪器的技术方案。
本发明解决其技术问题所采用的技术方案是：一种便携式可燃气体检测仪，包括DC-DC电源、气敏元件、检测电路，其特征是：装有可燃气体传感器的信号处理电路连接到作为中央处理器的单片机STM32F103上，中央处理器还连接着气体采样电路、按键信号采集电路，声音报警电路，液晶显示电路，使用状态指示电路和时钟电路，
所述的传感器安装在带有进气孔的传感器探头内，传感器探头下部设有吸气管接口，安装在吸气管接口上的吸气管另一端与吸气泵相连接，吸气泵由吸气泵驱动电路控制，所述的吸气泵驱动电路，吸气泵的一端通过电阻R41连接到电池正极，另一端接三极管Q5的集电极，Q5的发射极直接接地，基极通过R42连接到单片机的35脚。
所述的DC-DC电源为使用LM1117芯片和E5、E6组成的3.3V降压电路，E5一端直接接地，E5的另一端连接电源输入端，并接入MCP1702-5芯片的脚3，LM1117芯片脚1直接接地，脚2连接E6组成输出端连接到液晶显示电路、时钟电路、单片机供电电路；MCP1702-5芯片和E7、E8组成的5V降压电路，E7的一端连接电源输入端，并接到MCP1702-5芯片的脚2，E7的另一端接地，MCP1702-5芯片的脚1直接接地，脚3连接E8的一端组成输出端连接到时钟电路、气体采样电路，E8的另一端接地，MCP1702-5芯片和C2、C3组成的5V降压电路，C3的一端连接电源输入端，并接到MCP1702-5芯片的脚2，C3的另一端接地，MCP1702-5芯片的脚1直接接地，脚3连接C2的一端组成输出端连接到气体传感器，C2的另一端接地。
所述的气体采样电路和信号处理电路，半导体传感器JYZ4-B的信号端分别连接电阻R5、R6，R5的另一端连接单片机STM32F103的15脚，R6的另一端分别连接电阻R2和R7，R7的另一端接地，IC1的脚8接5V，脚4接地，脚1接电阻R28、R1，R28另一端连接到单片机的脚14，IC1的脚2接R1的另一端和R3，C1，R3的另一端接单片机的脚20，IC1的脚3接C1的另一端和电阻R2、R4，R4的另一端接地。
所述的按键信号采集电路，按键K1、K2接入单片机的57脚和58脚，K1、K2的另一端接地，按键K3一端直接接电池，另一端接D1的正极，再通过电阻R35连接到单片机的61脚。
所述的声音报警电路，蜂鸣器BUZZER的正端接电源，另一端接Q4的集电极，Q4的发射极接地，单片机的脚34通过电阻R31连接到Q4的基极。
所述的液晶显示电路，由单片机的8脚、9脚、10脚、11脚、24脚、25脚、37脚、38脚、39脚、40脚、51脚、52脚、53脚连接到IC1的脚19、脚18、脚17、脚16、脚15、脚14、脚13、脚12、脚11、脚10、脚9、脚8、脚7，驱动液晶，液晶背光电路由单片机的33脚通过电阻R34连接到Q6的基极，Q6的发射极接地，Q6的集电极接液晶背光。
所述的使用状态指示电路，单片机的脚26、脚23通过电阻R43、R44连接到单色指示灯LED2、LED3的阳极，LED2、LED3的阴极接地，LED1的阳极通过R46连接到LM1117的2脚输出端，阴极接地。
所述的时钟电路，由IC4、IC5及其外围电路组成，IC5的脚8接电源，脚6、脚5分别接IC4的脚6、脚5，IC5的脚4接地，脚3接3V电子，电子另一端接地，IC5的脚1、脚2分别接JZ的两端，IC4的脚1、脚2、脚3、脚4直接接地，脚8接C6和电源，C6另一端接地，脚7接单片机62脚。
使用本发明提供的检测仪器检测的时候首先按下“开关”键K3，使Q2导通，DC-DC电源开始工作，输出5V电压，单片机STM32F103开始工作。检测K3按下的时间，大于3秒后，单片机的脚59输出高电平，控制Q3导通，仪器开始预热，此时K3的断开不会再影响仪器的工作。如果K3在3秒前断开，则仪器因为断电而停止工作。预热完毕后，风扇开始工作，通过吸气管将外部气体吸入仪器内的传感器室进行检测，传感器信号电压首先送入单片机STM32F103的15脚进行AD采样，根据采样值判断传感器是否存在故障。如果有故障发生时(传感器信号端与5V或地短路)，15脚上的对应电压为将近5V或0V；而正常时此电压在2.5～3.0V之间，并随着可燃气体浓度的增加而增大。有故障则点亮故障指示灯，同时蜂鸣器发出故障音。无故障时，IC1对传感器信号进行放大，并将结果送入单片机的14脚，单片机分析处理后将数字显示在液晶上，如果达到或超过报警点，仪器将发出声光报警信号。仪器液晶对电池的电量进行实时显示，当电池电压过低时，电池符号空，同时每分钟响一次间断提示声；如用户继续使用，当电池的电压降低到保护值时，仪器将自动关闭，以保护电池。液晶上还显示气体种类、时间等内容，并配合按键进行自检、报警点调整、标定、调零、设定时间等菜单操作。为了使用的方便，仪器特设了“启闭”和“调零”键K1、K2。当仪器使用年限长，在洁净的空气中，传感器数字有漂移时，长按“调零”键，仪器自动调零。
本发明的有益效果是检测器使用单片机为中央处理器大大减少了外围独立元器件的使用，使设备结构紧凑、体积小、使用方便；气体采样电路能主动对待测气体进行采样，特别对于狭窄的间隙、管道等仪器无法进入的地方，方便地进行检测；使用设备进行可燃气体检测时仅需要根据仪器液晶上的浓度指示，就可以方便的判断出有无可燃气体的泄漏，甚至找到泄漏点，从而大大提高了检测效率和质量。
附图说明
图1为本发明的结构方框示意图，
图2为图1中中央处理器模块电路示意图，
图3为图1中DC-DC电源模块电路示意图，
图4为图1中声音报警电路模块电路示意图，
图5为图1中液晶显示电路模块电路示意图，
图6为图1中气体采样处理电路模块电路示意图，
图7为图1中时钟电路模块电路示意图，
图8为图1中吸气泵驱动模块电路示意图，
图9为图1中按键信号采集电路和使用状态显示模块电路示意图，
图10为本发明主动吸气部分结构示意图。
图中，1.可燃气体传感器，2.锂电池，3.气体采样处理电路，4.DC-DC电源，5.中央处理器，6.时钟电路，7.使用状态指示电路，8.按键信号采集电路，9.声音报警电路，10.液晶显示电路，11.传感器探头，12.进气孔，13.传感器，14.吸气管接口，15.外壳，16.吸气管，17.吸气泵。
具体实施方式
本发明的具体实施方式是，如图所示：
实施例1，一种便携式可燃气体检测仪，包括DC-DC电源4、气敏元件、检测电路，其特征是：装有可燃气体传感器1的信号处理电路连接到作为中央处理器5的单片机STM32F103上，中央处理器还连接着气体采样处理电路3、按键信号采集电路8，声音报警电路9，液晶显示电路10，使用状态指示电路7和时钟电路6，
所述的传感器13安装在带有进气孔12的传感器探头11内，传感器探头下部设有吸气管接口14，安装在吸气管接口上的吸气管16另一端与吸气泵17相连接，吸气泵由吸气泵驱动电路控制，所述的吸气泵驱动电路，吸气泵的一端通过电阻R41连接到电池正极，另一端接三极管Q5的集电极，Q5的发射极直接接地，基极通过R42连接到单片机的35脚。
所述的DC-DC电源为使用LM1117芯片和E5、E6组成的3.3V降压电路，E5一端直接接地，E5的另一端连接电源输入端，并接入MCP1702-5芯片的脚3，LM1117芯片脚1直接接地，脚2连接E6组成输出端连接到液晶显示电路、时钟电路、单片机供电电路；MCP1702-5芯片和E7、E8组成的5V降压电路，E7的一端连接电源输入端，并接到MCP1702-5芯片的脚2，E7的另一端接地，MCP1702-5芯片的脚1直接接地，脚3连接E8的一端组成输出端连接到时钟电路、气体采样电路，E8的另一端接地，MCP1702-5芯片和C2、C3组成的5V降压电路，C3的一端连接电源输入端，并接到MCP1702-5芯片的脚2，C3的另一端接地，MCP1702-5芯片的脚1直接接地，脚3连接C2的一端组成输出端连接到气体传感器，C2的另一端接地。
所述的气体采样电路和信号处理电路，半导体传感器JYZ4-B的信号端分别连接电阻R5、R6，R5的另一端连接单片机STM32F103的15脚，R6的另一端分别连接电阻R2和R7，R7的另一端接地，IC1的脚8接5V，脚4接地，脚1接电阻R28、R1，R28另一端连接到单片机的脚14，IC1的脚2接R1的另一端和R3，C1，R3的另一端接单片机的脚20，IC1的脚3接C1的另一端和电阻R2、R4，R4的另一端接地。
所述的按键信号采集电路，按键K1、K2接入单片机的57脚和58脚，K1、K2的另一端接地，按键K3一端直接接电池，另一端接D1的正极，再通过电阻R35连接到单片机的61脚。
所述的声音报警电路，蜂鸣器BUZZER的正端接电源，另一端接Q4的集电极，Q4的发射极接地，单片机的脚34通过电阻R31连接到Q4的基极。
所述的液晶显示电路，由单片机的8脚、9脚、10脚、11脚、24脚、25脚、37脚、38脚、39脚、40脚、51脚、52脚、53脚连接到IC1的脚19、脚18、脚17、脚16、脚15、脚14、脚13、脚12、脚11、脚10、脚9、脚8、脚7，驱动液晶，液晶背光电路由单片机的33脚通过电阻R34连接到Q6的基极，Q6的发射极接地，Q6的集电极接液晶背光。
所述的使用状态指示电路，单片机的脚26、脚23通过电阻R43、R44连接到单色指示灯LED2、LED3的阳极，LED2、LED3的阴极接地，LED1的阳极通过R46连接到LM1117的2脚输出端，阴极接地。
所述的时钟电路，由IC4、IC5及其外围电路组成，IC5的脚8接电源，脚6、脚5分别接IC4的脚6、脚5，IC5的脚4接地，脚3接3V电子，电子另一端接地，IC5的脚1、脚2分别接JZ的两端，IC4的脚1、脚2、脚3、脚4直接接地，脚8接C6和电源，C6另一端接地，脚7接单片机62脚。
使用本发明提供的检测仪器检测的时候首先按下“开关”键K3，使Q2导通，DC-DC电源开始工作，输出5V电压，单片机STM32F103开始工作。检测K3按下的时间，大于3秒后，单片机的脚59输出高电平，控制Q3导通，仪器开始预热，此时K3的断开不会再影响仪器的工作。如果K3在3秒前断开，则仪器因为断电而停止工作。预热完毕后，风扇开始工作，通过吸气管将外部气体吸入仪器内的传感器室进行检测，传感器信号电压首先送入单片机STM32F103的15脚进行AD采样，根据采样值判断传感器是否存在故障。如果有故障发生时(传感器信号端与5V或地短路)，15脚上的对应电压为将近5V或0V；而正常时此电压在2.5～3.0V之间，并随着可燃气体浓度的增加而增大。有故障则点亮故障指示灯，同时蜂鸣器发出故障音。无故障时，IC1对传感器信号进行放大，并将结果送入单片机的14脚，单片机分析处理后将数字显示在液晶上，如果达到或超过报警点，仪器将发出声光报警信号。仪器液晶对电池的电量进行实时显示，当电池电压过低时，电池符号空，同时每分钟响一次间断提示声；如用户继续使用，当电池的电压降低到保护值时，仪器将自动关闭，以保护电池。液晶上还显示气体种类、时间等内容，并配合按键进行自检、报警点调整、标定、调零、设定时间等菜单操作。为了使用的方便，仪器特设了“启闭”和“调零”键K1、K2。当仪器使用年限长，在洁净的空气中，传感器数字有漂移时，长按“调零”键，仪器自动调零。
本发明的有益效果是检测器使用单片机为中央处理器大大减少了外围独立元器件的使用，使设备结构紧凑、体积小、使用方便；气体采样电路能主动对待测气体进行采样，特别对于狭窄的间隙、管道等仪器无法进入的地方，方便地进行检测；使用设备进行可燃气体检测时仅需要根据仪器液晶上的浓度指示，就可以方便的判断出有无可燃气体的泄漏，甚至找到泄漏点，从而大大提高了检测效率和质量。
Claims (9)
1.一种便携式可燃气体检测仪，包括DC-DC电源、气敏元件、检测电路，其特征是：装有可燃气体传感器的信号处理电路连接到作为中央处理器的单片机STM32F103上，中央处理器还连接着气体采样电路、按键信号采集电路，声音报警电路，液晶显示电路，使用状态指示电路和时钟电路，
所述的传感器安装在带有进气孔的传感器探头内，传感器探头下部设有吸气管接口，安装在吸气管接口上的吸气管另一端与吸气泵相连接，吸气泵由吸气泵驱动电路控制，所述的吸气泵驱动电路，吸气泵的一端通过电阻R41连接到电池正极，另一端接三极管Q5的集电极，Q5的发射极直接接地，基极通过R42连接到单片机的35脚。
2.根据权利要求1所确定的便携式可燃气体检测仪，其特征是：所述的DC-DC电源为使用LM1117芯片和E5、E6组成的3.3V降压电路，E5一端直接接地，E5的另一端连接电源输入端，并接入MCP1702-5芯片的脚3，LM1117芯片脚1直接接地，脚2连接E6组成输出端连接到液晶显示电路、时钟电路、单片机供电电路；MCP1702-5芯片和E7、E8组成的5V降压电路，E7的一端连接电源输入端，并接到MCP1702-5芯片的脚2，E7的另一端接地，MCP1702-5芯片的脚1直接接地，脚3连接E8的一端组成输出端连接到时钟电路、气体采样电路，E8的另一端接地，MCP1702-5芯片和C2、C3组成的5V降压电路，C3的一端连接电源输入端，并接到MCP1702-5芯片的脚2，C3的另一端接地，MCP1702-5芯片的脚1直接接地，脚3连接C2的一端组成输出端连接到气体传感器，C2的另一端接地。
3.根据权利要求1所确定的便携式可燃气体检测仪，其特征是：所述的气体采样电路和信号处理电路，半导体传感器JYZ4-B的信号端分别连接电阻R5、R6，R5的另一端连接单片机STM32F103的15脚，R6的另一端分别连接电阻R2和R7，R7的另一端接地，IC1的脚8接5V，脚4接地，脚1接电阻R28、R1，R28另一端连接到单片机的脚14，IC1的脚2接R1的另一端和R3，C1，R3的另一端接单片机的脚20，IC1的脚3接C1的另一端和电阻R2、R4，R4的另一端接地。
4.根据权利要求1所确定的便携式可燃气体检测仪，其特征是：所述的按键信号采集电路，按键K1、K2接入单片机的57脚和58脚，K1、K2的另一端接地，按键K3一端直接接电池，另一端接D1的正极，再通过电阻R35连接到单片机的61脚。
5.根据权利要求1所确定的便携式可燃气体检测仪，其特征是：所述的声音报警电路，蜂鸣器BUZZER的正端接电源，另一端接Q4的集电极，Q4的发射极接地，单片机的脚34通过电阻R31连接到Q4的基极。
6.根据权利要求1所确定的便携式可燃气体检测仪，其特征是：所述的液晶显示电路，由单片机的8脚、9脚、10脚、11脚、24脚、25脚、37脚、38脚、39脚、40脚、51脚、52脚、53脚连接到IC1的脚19、脚18、脚17、脚16、脚15、脚14、脚13、脚12、脚11、脚10、脚9、脚8、脚7，驱动液晶，液晶背光电路由单片机的33脚通过电阻R34连接到Q6的基极，Q6的发射极接地，Q6的集电极接液晶背光。
7.根据权利要求1所确定的便携式可燃气体检测仪，其特征是：所述的使用状态指示电路，单片机的脚26、脚23通过电阻R43、R44连接到单色指示灯LED2、LED3的阳极，LED2、LED3的阴极接地，LED1的阳极通过R46连接到LM1117的2脚输出端，阴极接地。
8.根据权利要求1所确定的便携式可燃气体检测仪，其特征是：所述的时钟电路，由IC4、IC5及其外围电路组成，IC5的脚8接电源，脚6、脚5分别接IC4的脚6、脚5，IC5的脚4接地，脚3接3V电子，电子另一端接地，IC5的脚1、脚2分别接JZ的两端，IC4的脚1、脚2、脚3、脚4直接接地，脚8接C6和电源，C6另一端接地，脚7接单片机62脚。
9.权利要求1所确定的便携式可燃气体检测仪的使用方法，其特征是：首先按下“开关”键K3，使Q2导通，DC-DC电源开始工作，输出5V电压，单片机STM32F103开始工作，检测K3按下的时间，大于3秒后，单片机的脚59输出高电平，控制Q3导通，仪器开始预热，此时K3的断开不会再影响仪器的工作。如果K3在3秒前断开，则仪器因为断电而停止工作，预热完毕后，风扇开始工作，通过吸气管将外部气体吸入仪器内的传感器室进行检测，传感器信号电压首先送入单片机STM32F103的15脚进行AD采样，根据采样值判断传感器是否存在故障，如果有故障发生时表现为传感器信号端与5V或地短路，15脚上的对应电压为将近5V或0V；而正常时此电压在2.5～3.0V之间，并随着可燃气体浓度的增加而增大，有故障则点亮故障指示灯，同时蜂鸣器发出故障音，无故障时，IC1对传感器信号进行放大，并将结果送入单片机的14脚，单片机分析处理后将数字显示在液晶上，如果达到或超过报警点，仪器将发出声光报警信号，仪器液晶对电池的电量进行实时显示，当电池电压过低时，电池符号空，同时每分钟响一次间断提示声；如用户继续使用，当电池的电压降低到保护值时，仪器将自动关闭，以保护电池，液晶上还显示气体种类、时间等内容，并配合按键进行自检、报警点调整、标定、调零、设定时间等菜单操作，为了使用的方便，仪器特设了“启闭”和“调零”键K1、K2，当仪器使用年限长，在洁净的空气中，传感器数字有漂移时，长按“调零”键，仪器自动调零。
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| PE01 | Entry into force of the registration of the contract for pledge of patent right |
Denomination of invention: Using method of portable combustible gas detector Effective date of registration: 20190930 Granted publication date: 20160330 Pledgee: Bank of Tai'an Limited by Share Ltd. Ji'nan branch Pledgor: JINAN CHANGQING COMPUTER APPLICATIONS Co.,Ltd. Registration number: Y2019370000053 |
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