CN103839381A - 一种家用燃气安全检测报警系统 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种家用燃气安全检测报警系统，包括实时检测可燃气体的浓度值并将浓度信号转换成电信号的气敏传感器、用于抑制检测过程中零点漂移问题的温度补偿电路、用于将气敏传感器输出的电信号放大处理的采样放大电路和单片机，单片机通过串口通信模块与上位机进行通信，单片机的输入端接有的时钟电路、复位电路和参数设置模块，单片机的输出端接有状态指示灯和声音报警电路以及用于显示气敏传感器所检测可燃气体浓度值的浓度显示模块，单片机的输出端接有光电隔离器，光电隔离器接有用于控制排风扇和燃气控制电磁阀启动或关闭的继电器。该家用燃气安全检测报警系统提高了燃气使用的安全性。

Description

一种家用燃气安全检测报警系统

技术领域

本发明涉及一种家用燃气安全检测报警系统。

背景技术

近年来，随着天然气开发利用的普及，由家庭天然气泄漏引起的安全事故也随之频繁出现，使人们的人身财产安全受到极大的威胁，甚至给家庭和国家造成严重的损失。为了减少这类事故的发生，就必须对这些可燃气体进行现场实时检测，采用先进可靠的安全检测仪表，严密检测环境中可燃性气体的浓度，及早发现事故隐患，采取有效措施，避免事故发生，才能确保家庭生活安全。因此，研究可燃性气体的检测方法与研制可燃性气体报警器就成为传感器技术发展领域的一个重要课题。目前家用燃气安全检测报警器已经在生活中得到了普遍的应用，但是普遍存在检测效果不佳，容易发生误报和漏报现象。

发明内容

本发明的目的在于克服上述现有技术中的不足，提供一种家用燃气安全检测报警系统。该家用燃气安全检测报警系统提高了燃气使用的安全性，且其结构设计合理，可靠性好，灵敏度高，抗干扰性好，便于推广使用。

为实现上述目的，本发明采用的技术方案是：一种家用燃气安全检测报警系统，其特征在于：包括实时检测可燃气体的浓度值并将浓度信号转换成电信号的气敏传感器、与所述气敏传感器相接且用于抑制检测过程中零点漂移问题的温度补偿电路、与温度补偿电路相接且用于将气敏传感器输出的电信号放大处理的采样放大电路和与采样放大电路相接的单片机，以及为本系统各用电单元供电的电源模块，所述单片机通过串口通信模块与上位机进行通信，所述单片机的输入端接有为单片机提供时间基准的时钟电路、用于实现系统复位的复位电路和用于进行参数设置的参数设置模块，所述单片机的输出端接有用于指示该系统处于运行、报警或故障状态的状态指示灯和用于在本系统处于报警或故障状态下驱动扬声器发出鸣叫报警声的声音报警电路以及用于显示气敏传感器所检测可燃气体浓度值的浓度显示模块，所述单片机的输出端接有光电隔离器，所述光电隔离器接有用于控制排风扇和燃气控制电磁阀启动或关闭的继电器，所述继电器为固态继电器，所述单片机采用STC12C5A16S2。

上述的一种家用燃气安全检测报警系统，其特征在于：所述电源电路中的三端稳压芯片采用LM7805芯片。

上述的一种家用燃气安全检测报警系统，其特征在于：所述时钟电路采用12MHz晶振和两个30pF电容匹配。

上述的一种家用燃气安全检测报警系统，其特征在于：所述复位电路采用按键高电平复位。

上述的一种家用燃气安全检测报警系统，其特征在于：所述参数设置模块包括采用4个独立式键盘。

上述的一种家用燃气安全检测报警系统，其特征在于：所述串口通信模块中的电平转换芯片采用MAX232芯片。

上述的一种家用燃气安全检测报警系统，其特征在于：所述状态指示灯采用LED发光二极管，所述浓度显示模块采用4位数码管。

上述的一种家用燃气安全检测报警系统，其特征在于：所述气敏传感器采用MQ-411。

上述的一种家用燃气安全检测报警系统，其特征在于：所述温度补偿电路中的运算放大器采用OP07。

上述的一种家用燃气安全检测报警系统，其特征在于：所述采样放大电路中的运算放大器采用LM358。

本发明与现有技术相比具有以下优点：

1、结构设计合理：本发明包括电源电路、时钟电路、复位电路、参数设置模块、串口通信模块、单片机、状态指示灯、声音报警电路、浓度显示模块、气敏传感器、温度补偿电路、采样放大电路、光电隔离器和继电器，结构设计合理。

2、实时性高：本发明实现了小电流、弱信号对高电压、大电流的有效安全控制。

3、抗干扰性好：本发明在硬件上使用了信号的光电隔离、对输入输出电路起到了隔离作用，这些手段有效的抑制了系统噪声，提高了系统的抗干扰性。

4、智能化：本发明在硬件系统设计中，以集成A/D转换等多种功能的单片机为核心，以及良好的人机交互和远程通信功能，使得报警器不仅结构简单，而且实现了燃气检测的数字化、智能化。奠定了良好的基础，进一步提高了燃气检测的可靠性。

5、准确度高：本发明在软件上采用线性内插值计算方法对传感器进行非线性校正，运行速度快，校正精度高，提高了报警准确度。

6、可靠性好：本发明在信号输入电路中采用温度补偿校正的方法，同时应用高精度低温漂的运算放大器，从而抑制了零点漂移，较好地解决了模拟式报警器零点漂移问题，有效提高了系统的可靠性。

下面通过附图和实施例，对本发明的技术方案做进一步的详细描述。

附图说明

图1为本发明的电路原理框图。

附图标记说明:

1—电源电路；                2—时钟电路；               3—复位电路；

4—参数设置模块；            5—串口通信模块；           6—单片机；

7—状态显示灯；              8—声音报警电路；           9—浓度显示模块；

10—气敏传感器；              11—温度补偿电路；          12—采样放大电路；

13—光电隔离器；              14—继电器；                15—排风扇；

16—燃气控制电磁阀；          17—上位机。

具体实施方式

如图1所示的一种家用燃气安全检测报警系统，包括实时检测可燃气体的浓度值并将浓度信号转换成电信号的气敏传感器10、与所述气敏传感器10相接且用于抑制检测过程中零点漂移问题的温度补偿电路11、与温度补偿电路11相接且用于将气敏传感器10输出的电信号放大处理的采样放大电路12和与采样放大电路12相接的单片机6，以及为本系统各用电单元供电的电源模块1，所述单片机6通过串口通信模块5与上位机17进行通信，所述单片机6的输入端接有为单片机6提供时间基准的时钟电路2、用于实现系统复位的复位电路3和用于进行参数设置的参数设置模块4，所述单片机6的输出端接有用于指示该系统处于运行、报警或故障状态的状态指示灯7和用于在本系统处于报警或故障状态下驱动扬声器发出鸣叫报警声的声音报警电路8以及用于显示气敏传感器10所检测可燃气体浓度值的浓度显示模块9，所述单片机6的输出端接有光电隔离器13，所述光电隔离器13接有用于控制排风扇15和燃气控制电磁阀16启动或关闭的继电器14，所述继电器14为固态继电器，所述单片机6采用STC12C5A16S2。

本实施例中，所述电源电路1中的三端稳压芯片采用LM7805芯片。所述时钟电路2采用12MHz晶振和两个30pF电容匹配。所述复位电路3采用按键高电平复位。所述参数设置模块4包括采用4个独立式键盘。所述串口通信模块5中的电平转换芯片采用MAX232芯片。所述状态指示灯7采用LED发光二极管，所述浓度显示模块9采用4位数码管。所述气敏传感器10采用MQ-411。所述温度补偿电路11中的运算放大器采用OP07。所述采样放大电路12中的运算放大器采用LM358。

本发明的工作过程是：该家用燃气安全检测报警系统接通电源后，报警、故障、电源指示灯依次点亮1S，用于测试状态显示灯7是否正常，接下来报警系统进入1分钟自检状态，报警指示灯闪亮，自检状态结束后电源指示灯闪亮，报警系统进入正常运行状态。此时气敏传感器10实时检测所处环境中的可燃气体浓度信息，采用温度补偿电路11解决了传感器的零点漂移问题，采样放大电路12将气敏传感器10输出的弱电流信号变换为电压信号后，再经放大电路处理变成单片机6所需要的0-5V标准模拟输入信号。单片机6实时监测传感器采集到得浓度值与预先设置的报警浓度值进行比较，并做出相应的动作。如果检测到的可燃气体浓度值低于设定的报警浓度值，则报警系统正常运行，如果检测到的可燃气体浓度值达到或高于设定的报警浓度值，则报警指示灯常亮，蜂鸣器发出鸣叫声，通知用户采取相应的措施，并且通过光电隔离器13控制继电器14吸合，启动燃气控制电磁阀16和排风机15。用户可以在数码管提醒下通过按键进行参数设置，提供了非常友好的人机交互界面。串口通信模块5通过RS232总线实现报警系统与上位机17的串行通信，实现对报警系统的远程控制功能，用户可以通过上位机17远程设置报警浓度以及对报警器工作状态的查询。本报警系统既可以显示控制又可以远程控制，增加了系统使用的灵活性。

以上所述，仅是本发明的较佳实施例，并非对本发明作任何限制，凡是根据本发明技术实质对以上实施例所作的任何简单修改、变更以及等效结构变换，均仍属于本发明技术方案的保护范围内。

Claims (10)

1.一种家用燃气安全检测报警系统，其特征在于：包括实时检测可燃气体的浓度值并将浓度信号转换成电信号的气敏传感器（10）、与所述气敏传感器（10）相接且用于抑制检测过程中零点漂移问题的温度补偿电路（11）、与温度补偿电路（11）相接且用于将气敏传感器（10）输出的电信号放大处理的采样放大电路（12）和与采样放大电路（12）相接的单片机（6），以及为本系统各用电单元供电的电源模块（1），所述单片机（6）通过串口通信模块（5）与上位机（17）进行通信，所述单片机（6）的输入端接有为单片机（6）提供时间基准的时钟电路（2）、用于实现系统复位的复位电路（3）和用于进行参数设置的参数设置模块（4），所述单片机（6）的输出端接有用于指示该系统处于运行、报警或故障状态的状态指示灯（7）和用于在本系统处于报警或故障状态下驱动扬声器发出鸣叫报警声的声音报警电路（8）以及用于显示气敏传感器（10）所检测可燃气体浓度值的浓度显示模块（9），所述单片机（6）的输出端接有光电隔离器（13），所述光电隔离器（13）接有用于控制排风扇（15）和燃气控制电磁阀（16）启动或关闭的继电器（14），所述继电器（14）为固态继电器，所述单片机（6）采用STC12C5A16S2。

2.根据权利要求1所述的一种家用燃气安全检测报警系统，其特征在于：所述电源电路（1）中的三端稳压芯片采用LM7805芯片。

3.根据权利要求1所述的一种家用燃气安全检测报警系统，其特征在于：所述时钟电路（2）采用12MHz晶振和两个30pF电容匹配。

4.根据权利要求1所述的一种家用燃气安全检测报警系统，其特征在于：所述复位电路（3）采用按键高电平复位。

5.根据权利要求1所述的一种家用燃气安全检测报警系统，其特征在于：所述参数设置模块（4）包括采用4个独立式键盘。

6.根据权利要求1所述的一种家用燃气安全检测报警系统，其特征在于：所述串口通信模块（5）中的电平转换芯片采用MAX232芯片。

7.根据权利要求1所述的一种家用燃气安全检测报警系统，其特征在于：所述状态指示灯（7）采用LED发光二极管，所述浓度显示模块（9）采用4位数码管。

8.根据权利要求1所述的一种家用燃气安全检测报警系统，其特征在于：所述气敏传感器（10）采用MQ-411。

9.根据权利要求1所述的一种家用燃气安全检测报警系统，其特征在于：所述温度补偿电路（11）中的运算放大器采用OP07。

10.根据权利要求1所述的一种家用燃气安全检测报警系统，其特征在于：所述采样放大电路（12）中的运算放大器采用LM358。

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