CN104240449A - 一种探测报警器 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种探测报警器，包括：一微处理器用于所述探测报警器的中心控制和信号处理；一传感器连接于微处理器，传感器通过处理器分时控制加热功率，实现同一传感器分时检测不同气体；一温度检测控制电路连接于微处理器，温度检测控制电路通过温度检测实现感温式火灾报警，并将检测到的温度作为温度补偿输入传感器，进行传感器的检测结果的修正。

Description

一种探测报警器

技术领域

本发明涉及一种探测报警器，尤其涉及一种同时能够检测至少两种不同气体的探测报警器。

背景技术

在目前城市居民生活中，几乎家家户户都会使用到燃气，在不同的地域，使用的燃气种类是不一样的，有天然气(主要成分甲烷)、液化气(主要成分丙烷)、煤制气(主要成分氢气或一氧化碳)。由于燃气的特殊物理、化学属性，其应用的安全性尤为值得关注。为了保证人身与财产的安全，现在市面上有各种各样的检测气体泄漏报警的产品，也有着各种专利技术。通过对现有的燃气报警产品的分析，发现都是单一气体种类的报警，比如只检测甲烷或丙烷，或者是只检测一氧化碳或氢气。其目的仅为防止燃气管线的泄漏发生意外。

不管对于何种燃气具(燃气热水器、燃气壁挂两用炉、燃气灶具)燃气的主要用途是燃烧，只要是燃烧就有可能发生不完全燃烧现象，不完全燃烧就会产生一氧化碳，一氧化碳是有毒有害气体，每年因为一氧化碳中毒导致的伤亡事故时有发生，屡见报端，所以厨房安全一直是相关部门进行研究的重要课题。厨房中的另外一个安全领域是防火，所以经常会在厨房中放置火灾探测器。个别用户的安全防范意识较强，会分别安装燃气泄漏报警器、一氧化碳报警器、火灾报警器，以应对不同的异常事故。这样一个厨房内就会安放多个报警探测器，对社会资源造成很大浪费。

所以有的厂家就开发了能够检测两种气体的报警器，比如甲烷和一氧化碳。其目的就是为了防止厨房的燃气泄漏和燃气燃烧不充分产生的一氧化碳。但现有的此类产品多数是采用两个气体传感器，分别来检测甲烷和一氧化碳。由于这两种气体的物理、化学特性不一致，检测这两类气体的传感器的工作原理也不一致，多数采用半导体或催化燃烧式传感器来检测甲烷，使用电化学式传感器来检测一氧化碳。两种不同原理的传感器其工作寿命以及技术差异性相差很大，所以会导致整个报警器的寿命“变短”，技术性能“变窄”，同时成本也增加。

由于报警器需要电源，或者需要对外提供输入输出接口，必然有连接导线。受建筑结构和其他设备的安装要求，所需的连接导线长短不确定。一般来讲报警器所带的导线是稍有富余的，不建议现场去增加导线，这样就导致在现场连接时可能有剩余的导线，如果将多余的导线剪掉，一旦需要移动设备时其导线就不够长了。如果不剪掉多余的导线，则在家庭中使用就不美观。

一般电器或产品都有其工作寿命，现在一般有相关标准规定电器产品的寿命。对于普通消费者来讲，不清楚这些规定，并且也一般无法记住产品是何时购买的或出厂的，即时有的产品贴有寿命到期的标识，使用者一般也难以查看或注意到。特别是对于安全性产品，一旦超出其工作寿命，对消费者来讲就失去了保障，等于在“欺骗”消费者，大大增加了安全隐患。

发明内容

本发明的目的在于提供一种探测报警器，以克服现有技术中同一探测传感器无法同时检测至少两种气体，造成的产品寿命受到影响，增加成本，并且对产品的寿命无法进行安全提示，带来的安全隐患问题。

为达到上述目的，本发明提供了一种探测报警器，其特征在于，包括：

一微处理器：用于所述探测报警器的中心控制和信号处理；

一传感器：连接于所述微处理器，所述传感器通过所述处理器分时控制加热功率，实现同一传感器分时检测不同气体；

一温度检测控制电路：连接于所述微处理器，所述温度检测控制电路通过温度检测实现感温式火灾报警，并将检测到的温度作为温度补偿输入所述传感器，进行所述传感器的检测结果的修正。

上述探测报警器，其特征在于，所述不同气体为两种气体，该两种气体为：甲烷和一氧化碳；或，丙烷和一氧化碳；或，氢气和一氧化碳。

上述探测报警器，其特征在于，还包括：

一对外联动控制电路：连接于所述微处理器，对外输出所述探测报警器的系统状态电平，进行外部设备联动控制；

一通信电路：连接于所述微处理器，对外输出所述探测报警器的系统信号，进行对外通信。

上述探测报警器，其特征在于，还包括：连接于所述微处理器的一电源电路、一光指示电路及一声音报警电路。

上述探测报警器，其特征在于，还包括：

多种对外接口，连接于所述微处理器，用于输出所述探测报警器的报警信号或从外设获取输入指令。

上述探测报警器，其特征在于，所述微处理器基于所述传感器采集的信号进行分析后可输出系统正常、气体报警或系统故障状态，并且，所述微处理器能判断所述传感器的工作寿命，并进行使用年限提示和故障报警。

上述探测报警器，其特征在于，所述传感器还包括一敏感材料工作电路，该电路工作于不同的温度，所述敏感材料通过不同的工作温度，对不同气体表现不同电阻值变化，进而使同一传感器检测出不同气体。

上述探测报警器，其特征在于，所述温度检测控制电路还包括一热敏电阻，所述热敏电阻与固定电阻分压，进行电压检测输出，并根据温度预置门限值，输出系统正常或高温报警状态。

上述探测报警器，其特征在于，所述多种对外接口包括电容输出接口，直流输出接口、无源继电器输出接口、串行通信接口。

上述探测报警器，其特征在于，当甲烷泄漏或一氧化碳超浓度正常时，所述电容输出接口和所述直流输出接口均输出高阻，所述无源继电器输出接口输出常开信号，所述报警器输出正常状态；当所述报警器报警后，所述无源继电器输出接口输出常闭信号，所述报警器输出报警状态。

与现有技术相比，本发明具有以下优点：本发明提供的探测报警器采用的传感器能够同时检测至少两种不同气体；本发明的探测报警器采用盘线槽设计，能够缠绕多余电源线，提高产品使用的美感度；同时，本发明的探测报警器提供产品使用寿命提醒功能，提升了产品使用安全性。

附图说明

图1为本发明探测报警器的电路板结构示意图；

图2为本发明的探测报警器的正面结构示意图；

图3为本发明的探测报警器的侧面结构示意图；

图4为本发明的探测报警器的下盖壳体结构示意图。

其中，附图标记：

10 微处理器                         20 传感器

30 温度检测控制电路                 40 对外联动控制电路

50 通信电路                         60 电源电路

70 光指示电路                       80 声音报警电路

90 对外接口

具体实施方式

以下结合附图和具体实施例对本发明进行详细描述，但不作为对本发明的限定。

如图1所示，本发明提供的一种探测报警器，包括：微处理器10、传感器20、温度检测控制电路30、对外联动控制电路40、通信电路50、电源电路60、光指示电路70、声音报警电路80及多种对外接口90。

其中，微处理器10：用于探测报警器的中心控制和信号处理；微处理器基于所述传感器采集的信号进行分析后可输出系统正常、气体报警或系统故障状态，并且，所述微处理器能判断所述传感器的工作寿命，并进行使用年限提示和故障报警。

本实施例中，微处理器使用microchip公司PIC16F73单片机，可通过单片机判断并输出整机工作状态。当整机工作正常且无任何报警时，整机处于正常工作状态，单片机控制显示正常状态或不显示任何状态；当整机工作正常且检测到燃气报警或一氧化碳超过或温度报警时，单片机控制显示报警状态或发出信号使其他设备联动报警；当单片机检测到异常信号输入，如图1中GAS端电压为0V，此信号在传感器正常工作中是不可能发生的，检测到此信号意味着传感器管脚短路，则整机立即输出故障信号，提示整机处于故障状态，单片机控制显示故障状态。本实例可提示传感器短路、断路故障，热敏电阻断路、短路故障等。因为传感器是有寿命限值的，通过单片机的程序累计产品的实际运行时间。当传感器累计使用时间超过其承诺寿命后，单片机根据计时程度提示传感器失效故障，并发出声光报警提示，防止传感器超期服役导致的检测失效问题。

传感器20：连接于微处理器10，传感器10通过微处理器10分时控制加热功率，实现同一传感器20分时检测不同气体；

传感器20还包括一敏感材料工作电路，该电路工作于不同的温度，所述敏感材料通过不同的工作温度，对不同气体表现不同电阻值变化，进而使同一传感器检测出不同气体。传感器20通过探测器外壳的进气孔4采集气体，进行气体检测。

本发明使用一个半导体式传感器，来实现两种气体的检测，同时检测甲烷和一氧化碳，或者是丙烷和一氧化碳，或者是氢气和一氧化碳。这样就可以同时检测燃气泄漏报警，和燃烧不充分产生的一氧化碳报警。在进行气体检测的同时，增加温度检测，来实现感温式的火灾报警，这也是符合中国厨房的相关安全规范。这样产品成本降低了，同时产品的寿命也不会因两种气体的特性而相互影响，使用户买一个产品实现多重保护，也节约了社会资源。

本发明具体实施例采用日本FIS公司SB-95半导体式传感器，通过控制传感器的加热功率，使其内部的敏感材料电路工作于不同的温度，其敏感材料就对不同的气体表现出特有的敏感特性(输出电阻的变化)，进而检测出需要检测的气体。根据处理器内部预设的报警门限，就可以实现气体超门限报警。通过处理器分时控制传感器的加热功率，来实现分时检测不同的气体，进而实现使用同一传感器检测不同气体的功能。

SB-95传感器根据不同的加热温度可检测甲烷和一氧化碳两种气体。当传感器处于高功率加热过程中时，传感器处于甲烷检测过程，此时传感器可将甲烷气体浓度信号转换成电信号通过GAS端输入到单片机内。单片机采集到此信号并根据预设定的报警信号进行比较，判断当前环境中甲烷是否超过设定值。当传感器处于低功率加热过程中时，传感器处于一氧化碳检测过程，此时传感器可将一氧化碳气体浓度信号转换成电信号，单片机的处理方式类似甲烷过程。单片机通过HEAT端控制V1MOS管的开关，进而控制传感器的加热能量大小，实现高功率加热和低功率加热的切换，进而实现一个传感器同时检测两种气体报警的功能。

温度检测控制电路30：连接于微处理器10，温度检测控制电路30通过温度检测实现感温式火灾报警，并将检测到的温度作为温度补偿输入传感器20，进行传感器20的检测结果的修正。

温度检测控制电路30还包括一热敏电阻301，使用热敏电阻301与固定电阻分压，检测电压输出，根据热敏电阻301的温度特性(温度与电阻值的对应关系)，通过处理器的计算功能，就可以计算出当前的温度，再根据处理器内部的报警门限，就可以实现温度报警功能。

本实例中使用热敏电阻RT、电阻R1组成温度检测电路，热敏电阻RT根据环境温度的不同表现出不同的电阻值，进而与电阻R1输出不同大小的电压值。单片机通过TEMP端口检测该电压变化并推导出当前温度值的大小，同时根据温度变化的特点分析出当前是否出现超温危险。同时该温度还作为温度补偿输入，用于前述气体传感器的计算修正。为了更好的检测环境温度的变化，热敏电阻RT的敏感部分从报警器内部探出到报警器主机壳体外部，如图2～图4所示，为了保护热敏电阻301，本报警器具有感温罩1。本实例中感温罩1位于上盖壳体2的正表面，生产时通过不同的模具成型。两个结构件加工后通过粘胶或者热合、变形插入等方式组合成一个牢固的上盖。整机装配时热敏电阻301从上盖壳体2的透出孔穿到壳体外部和感温罩1之间，进而实现温度检测功能的同时又能有效保护热敏器件。该感温罩1采用爪状结构，包括一盘状结构及从该盘状结构周边伸出的多个平行爪脚，该感温罩1可以防止直径超过5～8毫米的物体接触到热敏电阻301的敏感部分，进而实现温度检测功能的同时又能有效保护热敏器件。

对外联动控制电路40：连接于微处理器10，对外输出探测报警器的系统状态电平，进行外部设备联动控制；

对于报警器来讲检测到报警之后，根据需要会控制一些外部设备，比如：启动风机排风、关闭阀门、关闭其他设备电源、启动外部声光等。具体的控制设备对象不一样，其电路接口不一样，可以采用继电器、可控硅、晶体管、MOS管等，其电路技术为通用技术，此处不再详细讨论。

通信电路50：连接于微处理器10，对外输出探测报警器的系统信号，进行对外通信。

产品实现对外通讯功能可以有多种多样的硬件技术方案以及软件技术方案，如数字量的通讯可以有：TTL电平、RS232、RS485、CAN通讯、数字载波通讯等；开关量的通讯有：PWM脉宽、开关量电平、光耦隔离电平输出等；也可由有线方式或无线方式等，可以是单向通讯也可以是双向通讯。其技术成熟且通用，此处不再详细讨论。对外通讯的目的是将本产品与外界有交互的接口，便于外界获取本产品的相关数据或状态，或者对本产品进行控制。本产品具有对其他设备的接口功能，比如可以将本产品状态传递给燃气具，由燃气具进行其他进一步的动作处理。

进一步的，连接于微处理器10的一电源电路60、一光指示电路70及一声音报警电路80。

一般电路在工作时都需要电源，其电源技术很成熟，技术也通用，可以采用很多方案来实现，此处不再详细讨论。

光指示电路70可以采用LED发光二极管，或者数码管，或者LCD显示器，能够显示产品的运行状态，比如传感器预热、电路故障、报警、联动输出指示、通讯指示灯状态。其电路技术为通用技术，此处不再详细讨论。

声报警指示电路80可以采用喇叭、或蜂鸣器。当报警器有异常时(故障或报警)发出不同的声音或音调报警，引起人们注意。其电路技术为通用技术，此处不再详细讨论。

进一步的，该探测报警器，还包括：

多种对外接口90，连接于微处理器10，用于输出探测报警器的报警信号或从外设获取输入指令。所述多种对外接口包括电容输出接口，直流输出接口、无源继电器输出接口、串行通信接口。

本可燃气体探测报警器中的多种对外接口是为了将报警器的报警信号输出或者从外设获取相应的输入指令。该接口方式多种多样，本实例中同时具有电容输出接口、直流输出接口、无源继电器输出接口和TTL串行通信接口等，当报警器未检测到甲烷泄漏或者一氧化碳超浓度时，电容输出接口、直流输出接口均输出高阻，无源继电器输出常开信号，使用TTL通信接口查询报警器状态时输出正常工作状态；当报警器报警后，电容输出联动与之相连的电磁阀门或机械手等，直流输出高电平并驱动与之相连的其他外部设备，无源继电器输出常闭信号，使用TTL通信接口查询报警器状态时报警器输出报警状态。

当然，根据功能需求的不同，对外输出接口的功能也多种多样。如前述直流输出接口可能在报警器正常状态时输出高电平，而在报警后状态切换成直流低电平或脉冲信号等，此处不再一一罗列其各种输出状态组合，但通过此种形式或类似此种形式将报警信号输出到其他外部设备或者从外部设备获取信号的过程，均受此发明的权利要求保护。

此外，为解决连接导线剩余影响居室美观的问题，本报警器设计了可以缠绕剩余导线的结构，将多余的导线缠绕在产品底座上，使产品外观整洁。

如图2所示，本实例中盘线槽8位于报警器下盖壳体5和安装盘6之间。下盖壳体5和安装盘6分别由两块模具成型，生产中将下盖壳体5和安装盘6装配后在下盖壳体5和安装盘6之间形成一个可缠绕的盘线槽8，同时在下盖的底部有一个固定线缆的定位装置7，该定位装置7为一定位卡勾。整机生产时或现场安装时，可将多余的导线缠绕在该盘线槽8中，缠绕后将导线固定到下盖底部的定位装置7上，这样多余的走线就被完美的隐藏到整机内部，起到了美观的作用。

本发明以揭露如上，但是上述实施例只是举例说明，并非用以限定本发明，本领域技术人员可根据实际需要对上述实施例进行合理变型，但这些相应的改变和变形都应属于本发明所附的权利要求的保护范围。

Claims (10)

1.一种探测报警器，其特征在于，包括：

一微处理器：用于所述探测报警器的中心控制和信号处理；

一传感器：连接于所述微处理器，所述传感器通过所述微处理器分时控制加热功率，实现同一传感器分时检测不同气体；

一温度检测控制电路：连接于所述微处理器，所述温度检测控制电路通过温度检测实现感温式火灾报警，并将检测到的温度作为温度补偿输入所述传感器，进行所述传感器的检测结果的修正。

2.根据权利要求1所述探测报警器，其特征在于，所述不同气体为两种气体，该两种气体为：甲烷和一氧化碳；或，丙烷和一氧化碳；或，氢气和一氧化碳。

3.根据权利要求1所述探测报警器，其特征在于，还包括：

一对外联动控制电路：连接于所述微处理器，对外输出所述探测报警器的系统状态电平，进行外部设备联动控制；

一通信电路：连接于所述微处理器，对外输出所述探测报警器的系统信号，进行对外通信。

4.根据权利要求1或3所述探测报警器，其特征在于，还包括：连接于所述微处理器的一电源电路、一光指示电路及一声音报警电路。

5.根据权利要求4所述探测报警器，其特征在于，还包括：

多种对外接口，连接于所述微处理器，用于输出所述探测报警器的报警信号或从外设获取输入指令。

6.根据权利要求1所述探测报警器，其特征在于，所述微处理器基于所述传感器采集的信号进行分析后可输出系统正常、气体报警或系统故障状态，并且，所述微处理器能判断所述传感器的工作寿命，并进行使用年限提示和故障报警。

7.根据权利要求1所述探测报警器，其特征在于，所述传感器还包括一敏感材料工作电路，该电路工作于不同的温度，所述敏感材料通过不同的工作温度，对不同气体表现不同电阻值变化，进而使同一传感器检测出不同气体。

8.根据权利要求1所述探测报警器，其特征在于，所述温度检测控制电路还包括一热敏电阻，所述热敏电阻与固定电阻分压，进行电压检测输出，并根据温度预置门限值，输出系统正常或高温报警状态。

9.根据权利要求5所述探测报警器，其特征在于，所述多种对外接口包括电容输出接口，直流输出接口、无源继电器输出接口、串行通信接口。

10.根据权利要求9所述探测报警器，其特征在于，当甲烷泄漏或一氧化碳超浓度正常时，所述电容输出接口和所述直流输出接口均输出高阻，所述无源继电器输出接口输出常开信号，所述报警器输出正常状态；当所述报警器报警后，所述无源继电器输出接口输出常闭信号，所述报警器输出报警状态。