CN105528865B - 一种可燃气体探测报警装置 - Google Patents
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Abstract
本发明提出可燃气体探测报警装置,包含控制单元与若干个传感单元;控制单元包含电源模块、主控模块、开关量输出模块、CAN总线收发串行通信模块、报警模块、遥控模块与触控显示模块;所述的传感单元包含传感模块、控制器、数码显示模块、CAN通信模块与按键输入模块;所述的传感模块、数码显示模块与按键输入模块均分别与控制器相连,所述的控制器与CAN通信模块相连;所述的CAN通信模块通过CAN总线与控制单元相连。本发明的优点是:减少了传感硬件与控制单元的连线数量,实现了在狭窄柴油机的内部运行环境置入多个传感硬件,运用单一控制系统对多个检测部位同时监测的目的。
Description
技术领域
本发明涉及柴油机安全检测报警领域,具体涉及可燃气体探测报警领域。
背景技术
在生产和生活中需要对可燃气体和爆炸性气体的浓度进行实时检测,如可燃气体安全检测、煤矿瓦斯超标、环境可燃气体浓度检测和家庭燃气泄漏检测等。为保障柴油机的安全运行,尤其对一些使用LNG或CNG燃料的大功率柴油机进行燃气泄露检测时,需要在柴油机工作过程中对其内外部运行的环境和呼吸总管、空气总管、燃气总管、涡轮增压器出口弯管等多处进行可燃气体泄露检测,以便在可燃气体超标时及时发出报警信号避免灾情发生。在同一检测环境中同时存在多处监控点,由于受到安装空间限制,现有技术通常利用气体检测装置对一处监控点检测完毕后再进行下一处监控点的检测,再把检测结果传送至主控制器。现有技术不能同时对多个检测部位进行实时监控,单一的检测系统不能够实现检测以及报警功能。
发明内容
本发明的目的在于解决使用LNG或CNG燃料柴油机对多个检测部位同时进行实时监测并能触发报警的问题。
本发明提出一种可燃气体探测报警装置,包含控制单元与若干个传感单元;所述的控制单元包含电源模块、主控模块、开关量输出模块、CAN总线收发串行通信模块、报警模块、遥控模块与触控显示模块;所述的主控模块包含有多个串口;所述的开关量输出模块、报警模块分别与主控模块的不同输出相连,CAN总线收发串行通信模块、遥控模块与触控显示模块分别与主控模块的不同串口相连;所述电源模块的输入与外部直流电源相接,并提供主控模块、开关量输出模块、CAN总线收发串行通信模块、报警模块、遥控模块与触控显示模块的工作电压;所述的传感单元包含传感模块、控制器、数码显示模块、CAN通信模块与按键输入模块;所述的传感模块、数码显示模块与按键输入模块均分别与控制器相连,所述的控制器与CAN通信模块相连;所述的CAN通信模块通过CAN总线与控制单元相连。
进一步的,所述的传感模块包含多路可燃气传感模块、温度传感模块与烟雾传感模块。
进一步的,所述电源模块的输入为4线接口J4,且与外接24V直流电源相连;所述4线接口J4的输入引脚经保险丝F1后连接二极管D1的正极,二极管D1的负极与单片开关降压芯片U6的输入相连;同时,二极管D1的负极还连接有滤波电容C18、电压参考电阻R26,电压参考电阻的另一端与稳压管DZ1负极相连,稳压管DZ1正极接地;稳压管DZ1的负极还与单片开关降压芯片U6的使能引脚相连;所述单片开关降压芯片U6的散热THER PAD引脚与地相连,软启动引脚与地之间连接电容C19;单片开关降压芯片U6的外接电容引脚与输出引脚间跨接电容C7;输出引脚还连有电感L1与二极管D2的负极;二极管D2的正极与地相连;电感L1的另一端接有串联的采样电阻R30,采样电阻R27,并与地相接,采样电阻R30与采样电阻R27的连接端还与单片开关降压芯片U6的反馈引脚相连;单片开关降压芯片U6的频率补偿引脚接有电容C21与电阻R29,其中电容C21直接接地,电阻串联另一个电容C20后接地;单片开关降压芯片U6的时间参考引脚与地之间连接电阻R28;采样电阻R30与电感L1的连接端与地之间还并联有滤波电容E1与滤波电容C22,滤波电容E1与采样电阻R30连接端为电源模块的一级输出电压端;所述的一级输出电压端与三端稳压芯片U5的输入相连;所述三端稳压芯片U5的接地引脚与地相连,输出引脚为电源模块的二级输出电压端。
本发明在使用时,多路可燃气体传感模块可用于柴油机须检测位置的可燃气体泄漏传感,类似的,温度传感模块与烟雾传感模块用于相应的须检测位置;当传感单元监测到可燃气体浓度、温度或烟雾的传感参数超标时,由CAN通信模块将信号通过CAN总线及控制单元的4线输出接口J9传递给CAN总线收发器U2,进而传递给主控模块;在经过主控模块的程序处理后,在相应的输出引脚输出信号,触发蜂鸣器鸣响、相应报警指示灯点亮,且通过驱动芯片U3驱动相应继电器动作,并输出开关量信号通过三线式开关量输出接口实现外部设备的扩展或连接;本发明的电源模块部分按外接24V直流电源设计,与柴油机控制系统系统连接,在可燃气体浓度超标时能进行预警、报警或联动控制的功能;另一方面,传感单元上的控制器、按键单元模块与显示模块的设计使得传感单元本身能够进行对本体传感单元的编码,从而能够进行多传感模块的扩展,且控制单元根据不同的编码进行的识别与准确控制。
相比现有技术,本发明的有益效果还在于减少了传统传感硬件与控制单元的连线数量,并相对减小了传感硬件的尺寸,实现了在狭窄柴油机的内部运行环境置入多个传感硬件,运用单一控制系统对多个检测部位同时监测的目的,在传感单元发出相应的报警信号后发出声光报警以提醒人员及时处理。
附图说明
附图1为本发明的原理框图。
附图2为控制单元电源模块的电路图。
附图3为控制单元CAN总线收发串行通信模块的电路图。
附图4为控制单元开关量输出模块的电路图。
附图5为控制单元报警模块的电路图。
具体实施方式
为了使本发明实现的技术手段、创作特征、达成目的与作用更加清楚及易于了解,下面结合附图和具体实施方式对本发明作进一步阐述:
如图1,一种可燃气体探测报警装置,包含控制单元与若干个传感单元;所述的控制单元包含电源模块、主控模块、开关量输出模块、CAN总线收发串行通信模块、报警模块、遥控模块与触控显示模块;所述的主控模块包含有多个串口;所述的开关量输出模块、报警模块分别与主控模块的不同输出相连,CAN总线收发串行通信模块、遥控模块与触控显示模块分别与主控模块的不同串口相连;所述电源模块的输入与外部直流电源相接,并提供主控模块、开关量输出模块、CAN总线收发串行通信模块、报警模块、遥控模块与触控显示模块的工作电压;所述的传感单元包含传感模块、控制器、数码显示模块、CAN通信模块与按键输入模块;所述的传感模块、数码显示模块与按键输入模块均分别与控制器相连,所述的控制器与CAN通信模块相连;所述的CAN通信模块通过CAN总线与控制单元相连;进一步的,所述的传感模块包含多路可燃气传感模块、温度传感模块与烟雾传感模块。
特别的,如图2、图3、图4和图5所示,所述电源模块的输入为4线接口J4,且与外接24V直流电源相连;所述4线接口J4的输入引脚经保险丝F1后连接二极管D1的正极,二极管D1的负极与单片开关降压芯片U6的输入相连;同时,二极管D1的负极还连接有滤波电容C18、电压参考电阻R26,电压参考电阻的另一端与稳压管DZ1负极相连,稳压管DZ1正极接地;稳压管DZ1的负极还与单片开关降压芯片U6的使能引脚相连;所述单片开关降压芯片U6的散热THER PAD引脚与地相连,软启动SS引脚与地之间连接电容C19;单片开关降压芯片U6的外接电容引脚与输出引脚间跨接电容C7;输出引脚还连有电感L1与二极管D2的负极;二极管D2的正极与地相连;电感L1的另一端接有串联的采样电阻R30,采样电阻R27,并与地相接,采样电阻R30与采样电阻R27的连接端还与单片开关降压芯片U6的反馈引脚相连;单片开关降压芯片U6的频率补偿引脚接有电容C21与电阻R29,其中电容C21直接接地,电阻串联另一个电容C20后接地;单片开关降压芯片U6的时间参考引脚与地之间连接电阻R28;采样电阻R30与电感L1的连接端与地之间还并联有滤波电容E1与滤波电容C22,滤波电容E1与采样电阻R30连接端为电源模块的一级输出电压端:5V输出;5V输出与三端稳压芯片U5的输入相连;所述三端稳压芯片U5的接地引脚与地相连,输出引脚为电源模块的二级输出电压端:3.3V输出;所述的开关量输出模块包含有驱动芯片U3,驱动芯片U3的五路输入引脚分别与主控模块的输出相连,主控模块输出分别对驱动芯片U3由第一输入引脚到第五输入引脚分别依次输出GAS_ERR_OUT信号、GAS_WARNING OUT信号、GAS_Alarm_OUT信号、high_temperature_detection信号以及Smoke_Alarm_OUT信号,驱动芯片U3多余的输入引脚及接地引脚与地相连;驱动芯片U3的公共引脚与5V输出相连;驱动芯片U3的五路输出引脚与5V输出之间分别连接了继电器K1、继电器K2、继电器K3、继电器K4、继电器K5的线圈端;继电器K1的线圈端并联有限流电阻R8与发光二极管DE6;继电器K2的线圈端并联有限流电阻R9与发光二极管DE7;继电器K3的线圈端并联有限流电阻R10与发光二极管DE8;继电器K4的线圈端并联有限流电阻R11与发光二极管DE9;继电器K5的线圈端并联有限流电阻R12与发光二极管DE10;其中发光二极管DE6、发光二极管DE7、发光二极管DE8、发光二极管DE9与发光二极管DE10的连接方向均是二极管的正极指向5V输出;继电器K1的静触点端与三线式开关量输出接口J5的2脚相连,继电器K1的常闭端与三线式开关量输出接口J5的3脚相连,继电器K1的常开端与三线式开关量输出接口J5的1脚相连;继电器K2的静触点端与三线式开关量输出接口J7的2脚相连,继电器K2的常闭端与三线式开关量输出接口J7的3脚相连,继电器K2的常开端与三线式开关量输出接口J7的1脚相连;继电器K3的静触点端与三线式开关量输出接口J8的2脚相连,继电器K3的常闭端与三线式开关量输出接口J8的3脚相连,继电器K3的常开端与三线式开关量输出接口J8的1脚相连;继电器K4的静触点端与三线式开关量输出接口J10的2脚相连,继电器K4的常闭端与三线式开关量输出接口J10的3脚相连,继电器K4的常开端与三线式开关量输出接口J10的1脚相连;继电器K5的静触点端与三线式开关量输出接口J11的2脚相连,继电器K5的常闭端与三线式开关量输出接口J11的3脚相连,继电器K5的常开端与三线式开关量输出接口J11的1脚相连;所述CAN总线收发串行通信模块包含CAN总线收发器U2与4线输出接口J9;所述的CAN总线收发器U2的电源引脚VDD与电源模块的一级输出电压端相连,并且连接一个滤波电容C5到地;CAN总线收发器U2的接收数据RXD引脚与电阻R6相连后再与主控模块的串口的RX端相连,电阻R6与主控模块串行数据接收RX引脚的连线端还接有电阻R13,电阻R13的另一端接地;CAN总线收发器U2的发送数据TXD引脚与主控模块的串口的TX端相连,低电平电压输入/输出CAN T-引脚与高电平电压输入/输出CAN T+引脚之间跨接一个测试电阻R17,其中低电平电压输入/输出CAN T-引脚还与4线输出接口J9的3脚相连,高电平电压输入/输出CAN T+引脚与4线输出接口J9的4脚相连;所述4线输出接口J9的1脚与电源模块的4线接口J4的输入引脚相连,4线输出接口J9的2脚接地;所述CAN总线收发器U2的接地VSS引脚与地相连,Slope电阻输入RS引脚与地之间连接电阻R15;所述的报警模块包含一个蜂鸣器B2与四个报警指示LED灯,所述的四个报警指示LED灯DE2、DE3、DE4与DE5的正极均与3.3V输出相连,四个报警指示灯DE2、DE3、DE4与DE5的负极分别串联限流电阻R2、R3、R4、R5后与主控模块的对应输出引脚独立相连;另,发光二极管DE1正极与3.3V相连,发光二极管DE1的负极串联限流电阻R1后接地,作为3.3V输出电源的指示灯;所述的蜂鸣器B2的A脚与5V输出相连,蜂鸣器B2的B脚与NPN三极管Q1的集电极相连,NPN三极管Q1的发射极接地,基极与地之间连接电阻R32,基极还连接电阻R31,电阻R31的另一端与主控模块的输出相连,主控模块相应的输出引脚在需要发出警报时输出高电平的BELL信号;进一步的,所述的遥控模块包含红外遥控模块或射频遥控模块。
本发明在使用时,多路可燃气体传感模块可用于柴油机须检测位置的可燃气体泄漏传感,类似的,温度传感模块与烟雾传感模块用于相应的须检测位置;当传感单元监测到可燃气体浓度、温度或烟雾的传感参数超标时,由CAN通信模块将信号通过CAN总线及控制单元的4线输出接口J9传递给CAN总线收发器U2,进而传递给主控模块;在经过主控模块的程序处理后,在相应的输出引脚输出信号,触发蜂鸣器鸣响、相应报警指示灯点亮,且通过驱动芯片U3驱动相应继电器动作,并输出开关量信号通过三线式开关量输出接口实现外部设备的扩展或连接;本发明的电源模块部分按外接24V直流电源设计,与柴油机控制系统系统连接,在可燃气体浓度超标时能进行预警、报警或联动控制的功能;另一方面,传感单元上的控制器、按键单元模块与显示模块的设计使得传感单元本身能够进行对本体传感单元的编码,从而能够进行多传感模块的扩展,且控制单元根据不同的编码进行的识别与准确控制。
以上,仅为本发明较佳的具体实施方式,但本发明的保护范围并不局限于此,凡在本发明的精神和原则之内,所作的任何修改、等同替换、改进等,均应包含在本发明的保护范围之内。
Claims (5)
1.一种可燃气体探测报警装置,用于LNG燃料柴油机或CNG燃料柴油机,其特征在于:包含控制单元,还包含用于探测LNG燃料柴油机或CNG燃料柴油机燃气泄漏的若干个传感单元;所述的控制单元包含电源模块、主控模块、开关量输出模块、CAN总线收发串行通信模块、报警模块、遥控模块与触控显示模块;所述的主控模块包含有多个串口;所述的开关量输出模块、报警模块分别与主控模块的不同输出相连,CAN总线收发串行通信模块、遥控模块与触控显示模块分别与主控模块的不同串口相连;所述电源模块的输入与外部直流电源相接,并提供主控模块、开关量输出模块、CAN总线收发串行通信模块、报警模块、遥控模块与触控显示模块的工作电压;所述的传感单元包含传感模块、控制器、数码显示模块、CAN通信模块与按键输入模块;所述的传感模块、数码显示模块与按键输入模块均分别与控制器相连,所述的控制器与CAN通信模块相连;所述的CAN通信模块通过CAN总线与控制单元相连;所述电源模块的输入为4线接口J4,且与外接24V直流电源相连;所述4线接口J4的输入引脚经保险丝F1后连接二极管D1的正极,二极管D1的负极与单片开关降压芯片U6的输入相连;同时,二极管D1的负极还连接有滤波电容C18、电压参考电阻R26,电压参考电阻的另一端与稳压管DZ1负极相连,稳压管DZ1正极接地;稳压管DZ1的负极还与单片开关降压芯片U6的使能引脚相连;所述单片开关降压芯片U6的散热THERPAD引脚与地相连,软启动引脚与地之间连接电容C19;单片开关降压芯片U6的外接电容引脚与输出引脚间跨接电容C7;输出引脚还连有电感L1与二极管D2的负极;二极管D2的正极与地相连;电感L1的另一端接有串联的采样电阻R30,采样电阻R27,并与地相接,采样电阻R30与采样电阻R27的连接端还与单片开关降压芯片U6的反馈引脚相连;单片开关降压芯片U6的频率补偿引脚接有电容C21与电阻R29,其中电容C21直接接地,电阻串联另一个电容C20后接地;单片开关降压芯片U6的时间参考引脚与地之间连接电阻R28;采样电阻R30与电感L1的连接端与地之间还并联有滤波电容E1与滤波电容C22,滤波电容E1与采样电阻R30连接端为电源模块的一级输出电压端;所述的一级输出电压端与三端稳压芯片U5的输入相连;所述三端稳压芯片U5的接地引脚与地相连,输出引脚为电源模块的二级输出电压端;所述的开关量输出模块包含有驱动芯片U3,驱动芯片U3的五路输入引脚分别与主控模块的输出相连,多余的输入引脚及接地引脚与地相连;驱动芯片U3的公共引脚与电源模块的一级输出电压端相连;驱动芯片U3的五路输出引脚与电源模块的一级输出电压端之间分别连接了继电器K1、继电器K2、继电器K3、继电器K4、继电器K5的线圈端;继电器K1的线圈端并联有限流电阻R8与发光二极管DE6;继电器K2的线圈端并联有限流电阻R9与发光二极管DE7;继电器K3的线圈端并联有限流电阻R10与发光二极管DE8;继电器K4的线圈端并联有限流电阻R11与发光二极管DE9;继电器K5的线圈端并联有限流电阻R12与发光二极管DE10;其中发光二极管DE6、发光二极管DE7、发光二极管DE8、发光二极管DE9与发光二极管DE10的连接方向均是二极管的正极指向电源模块的一级输出电压端;继电器K1的静触点端与三线式开关量输出接口J5的2脚相连,继电器K1的常闭端与三线式开关量输出接口J5的3脚相连,继电器K1的常开端与三线式开关量输出接口J5的1脚相连;继电器K2的静触点端与三线式开关量输出接口J7的2脚相连,继电器K2的常闭端与三线式开关量输出接口J7的3脚相连,继电器K2的常开端与三线式开关量输出接口J7的1脚相连;继电器K3的静触点端与三线式开关量输出接口J8的2脚相连,继电器K3的常闭端与三线式开关量输出接口J8的3脚相连,继电器K3的常开端与三线式开关量输出接口J8的1脚相连;继电器K4的静触点端与三线式开关量输出接口J10的2脚相连,继电器K4的常闭端与三线式开关量输出接口J10的3脚相连,继电器K4的常开端与三线式开关量输出接口J10的1脚相连;继电器K5的静触点端与三线式开关量输出接口J11的2脚相连,继电器K5的常闭端与三线式开关量输出接口J11的3脚相连,继电器K5的常开端与三线式开关量输出接口J11的1脚相连。
2.根据权利要求1所述的一种可燃气体探测报警装置,其特征在于:所述的传感模块包含多路可燃气传感模块、温度传感模块或烟雾传感模块。
3.根据权利要求1或2所述的一种可燃气体探测报警装置,其特征在于:所述CAN总线收发串行通信模块包含CAN总线收发器U2与4线输出接口J9;所述的CAN总线收发器U2的电源引脚VDD与电源模块的一级输出电压端相连,并且连接一个滤波电容C5到地;CAN总线收发器U2的接收数据RXD引脚与电阻R6相连后再与主控模块的串口的RX端相连,电阻R6与主控模块串行数据接收RX引脚的连线端还接有电阻R13,电阻R13的另一端接地;CAN总线收发器U2的发送数据TXD引脚与主控模块的串口的TX端相连,低电平电压输入/输出CAN T-引脚与高电平电压输入/输出CAN T+引脚之间跨接一个测试电阻R17,其中低电平电压输入/输出CAN T-引脚还与4线输出接口J9的3脚相连,高电平电压输入/输出CAN T+引脚与4线输出接口J9的4脚相连;所述4线输出接口J9的1脚与电源模块的4线接口J4的输入引脚相连,4线输出接口J9的2脚接地;所述CAN总线收发器U2的接地VSS引脚与地相连,Slope电阻输入RS引脚与地之间连接电阻R15。
4.根据权利要求1或2所述的一种可燃气体探测报警装置,其特征在于:所述的报警模块包含一个蜂鸣器B2与四个报警指示LED灯,所述的四个报警指示LED灯DE2、DE3、DE4与DE5的正极均与电源模块的二级输出电压端相连,四个报警指示灯DE2、DE3、DE4与DE5的负极分别串联限流电阻R2、R3、R4、R5后与主控模块的对应输出引脚独立相连;所述的蜂鸣器B2的A脚与电源模块的一级输出电压端相连,蜂鸣器B2的B脚与NPN三极管Q1的集电极相连,NPN三极管Q1的发射极接地,基极与地之间连接电阻R32,基极还连接电阻R31,电阻R31的另一端与主控模块的输出相连,主控模块相应的输出引脚在需要发出警报时输出高电平的BELL信号。
5.根据权利要求1或2所述的一种可燃气体探测报警装置,其特征在于:所述的遥控模块包含红外遥控模块或射频遥控模块。
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