CN105572179A - 一种基于放大修真电路的线性报警高灵敏度天燃气检测仪 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种基于放大修真电路的线性报警高灵敏度天燃气检测仪，其特征在于，主要由微控制器，分别与微控制器相连的电源、放大修真电路、显示器和报警驱动电路，与放大修真电路相连的信号调理电路，与信号调理电路相连的气体传感器，以及与报警驱动电路相连的报警器组成。本发明对气体传感器所采集到的信号进行处理，避免信号受到外界的干扰信号影响，如此则可以提高本发明的检测精度。本发明设置有报警驱动电路，该报警驱动电路可以稳定的驱动报警器，从而使报警器可以线性的发出警报声，避免出现断断续续报警的现像。本发明设置有放大修真电路，其可以对在处理过程中出现的失真信号进行修复，从而避免因信号失真而影响本发明的检测精度。

Description

一种基于放大修真电路的线性报警高灵敏度天燃气检测仪

技术领域

本发明涉及一种检测仪，具体是指一种基于放大修真电路的线性报警高灵敏度天燃气检测仪。

背景技术

燃气的普及提高了人们的生产效率、生活质量。但是在使用燃气的过程中，因燃气泄漏、废气等原因造成的燃气爆炸、中毒等意外事故时有发生，给人们的生命和财产安全带来了严重的威胁。因此，安全使用燃气一直是燃气主管部门工作的重中之重。现在人们通过使用天燃气检测仪检测是否有燃气泄露，然而传统的天燃气检测仪的检测结果并不准确，这给人们的安全带来了很大的隐患。

发明内容

本发明的目的在于克服传统的天燃气检测仪的检测结果不准确缺陷，提供一种基于放大修真电路的线性报警高灵敏度天燃气检测仪。

本发明的目的通过下述技术方案实现：一种基于放大修真电路的线性报警高灵敏度天燃气检测仪，主要由微控制器，分别与微控制器相连接的电源、放大修真电路、显示器和报警驱动电路，与放大修真电路相连接的信号调理电路，与信号调理电路相连接的气体传感器，以及与报警驱动电路相连接的报警器组成；所述电源还同时与报警驱动电路和显示器相连接。

进一步的，所述放大修真电路由放大器P3，三极管VT6，与非门A1，与非门A2，与非门A3，串接在放大器P3的正极和输出端之间的电阻R19，负极与三极管VT6的基极相连接、正极则形成该放大修真电路的输入端的电容C14，N极与与非门A1的负极相连接、P极接地的二极管D8，串接在放大器P3的负极和二极管D8的P极之间的电阻R17，串接在三极管VT6的集电极和二极管D8的P极之间的电阻R18，正极与三极管VT6的集电极相连接、负极则与二极管D8的P极相连接的电容C15，N极与与非门A1的正极相连接、P极则与三极管VT6的发射极相连接的二极管D7，以及串接在放大器P3的输出端和与非门A2的正极之间的电阻R20组成；所述与非门A3的负极与二极管D8的N极相连接，其正极则与与非门A2的输出端相连接，其输出端则与与非门A1的输出端相连接；所述与非门A2的负极与与非门A1的输出端相连接，其输出端则形成该放大修真电路的输出端并与微控制器相连接；所述放大修真电路的输入端则与信号调理电路的输出端相连接。

所述报警驱动电路由三极管VT3，三极管VT4，三极管VT5，正极经电阻R10后与三极管VT3的基极相连接、负极则经电容C9后与三极管VT3的发射极相连接的电容C8，正极与三极管VT3的基极相连接、负极则与电容C8的负极相连接的电容C10，P极经电阻R11后与三极管VT3的集电极相连接、N极则经电容C13后与三极管VT5的发射极相连接的二极管D4，一端与三极管VT3的集电极相连接、另一端则经电阻R13后与三极管VT4的基极相连接的电阻R12，正极与电阻R12和电阻R13的连接点相连接、负极则与电容C8的负极相连接的电容C11，P极与电容C8的负极相连接、N极则顺次经稳压二极管D6、电阻R16以及电阻R15后与二极管D4的N极相连接的二极管D5，一端与三极管VT4的集电极相连接、另一端则与二极管D5的N极共同形成该报警驱动电路的驱动信号输出端的电阻R14，正极与二极管D4的N极相连接、负极则与三极管VT5的基极相连接的电容C12组成；所述三极管VT4的发射极与二极管D4的N极相连接；所述三极管VT5的基极与二极管D5的N极相连接；所述电容C8的正极和负极共同形成该报警驱动电路的信号输入端并与微控制器相连接；所述二极管D4的N极与三极管VT5的集电极则共同形成该报警驱动电路的电源输入端并与电源相连接；所述报警驱动电路的驱动信号输出端则与报警器相连接。

所述信号调理电路由前端放大电路，与前端放大电路相连接的频率处理电路，以及与频率处理电路相连接的低通滤波电路组成；所述前端放大电路的输入端与气体传感器相连接，低通滤波电路的输出端则与放大修真电路的输入端相连接。

所述前端放大电路由放大器P1，三极管VT1，负极经电阻R2后与放大器P1的负极相连接、正极则形成该前端放大电路的输入端的电容C1，正极与电容C1的负极相连接、负极接地的电容C2，串接在放大器P1的正极和输出端之间的电阻R1，以及串接在放大器P1的输出端与三极管VT1的基极之间的电阻R3组成；所述放大器P1的输出端与频率处理电路相连接；所述三极管VT1的发射极与频率处理电路相连接、其集电极接地。

所述频率处理电路由处理芯片U，一端与处理芯片U的CS管脚相连接、另一端则与放大器P1的输出端相连接的电阻R4，正极与处理芯片U的CS管脚相连接、负极则与处理芯片U的VIN管脚相连接的电容C3，N极与处理芯片U的CS管脚相连接、P极接地的二极管D1，N极与处理芯片U的RT管脚相连接、P极则与处理芯片U的VIN管脚相连接的二极管D2，正极与处理芯片U的GND管脚相连接、负极接地的电容C4，以及正极与电容C4的正极相连接、负极则与处理芯片U的PWMD管脚相连接的电容C5组成；所述处理芯片U的VDD管脚与三极管VT1的发射极相连接，其LD管脚和GATE管脚则均与低通滤波电路相连接。

所述低通滤波电路由放大器P2，三极管VT2，串接在处理芯片U的LD管脚和放大器P2的正极之间的电阻R5，串接在处理芯片U的GATE管脚和放大器P2的负极之间的电阻R6，串接在放大器P2的正极和输出端之间的电阻R8，正极接地、负极则与三极管VT2的基极相连接的电容C6，串接在放大器P2的负极和电容C6的正极之间的电阻R7，串接在电容C6的正极和三极管VT2的集电极之间的电阻R9，以及N极经电容C7后与放大器P2的输出端相连接、P极则与三极管VT2的发射极相连接的二极管D3组成；所述放大器P2的输出端则形成该低通滤波电路的输出端。

所述处理芯片U为HV9910B集成芯片。

本发明较现有技术相比，具有以下优点及有益效果：

(1)本发明可以对气体传感器所采集到的信号进行处理，避免信号受到外界的干扰信号影响，如此则可以提高本发明的检测精度。

(2)本发明的灵敏度高，可以在第一时间检测出是否有天燃气泄露，从而可以确保人们安全的使用天燃气。

(3)本发明设置有报警驱动电路，该报警驱动电路可以稳定的驱动报警器，从而使报警器可以线性的发出警报声，避免出现断断续续报警的现像。

(4)本发明设置有放大修真电路，其可以对在处理过程中出现的失真信号进行修复，从而避免因信号失真而影响本发明的检测精度。

附图说明

图1为本发明的整体结构示意图。

图2为本发明的信号调理电路的结构示意图。

图3为本发明的报警驱动电路的结构示意图。

图4为本发明的放大修真电路的结构示意图。

具体实施方式

下面结合实施例对本发明作进一步地详细说明，但本发明的实施方式并不限于此。

实施例

如图1所示，本发明的基于放大修真电路的线性报警高灵敏度天燃气检测仪，主要由微控制器，分别与微控制器相连接的电源、放大修真电路、显示器和报警驱动电路，与放大修真电路相连接的信号调理电路，与信号调理电路相连接的气体传感器，以及与报警驱动电路相连接的报警器组成；所述电源还同时与报警驱动电路和显示器相连接。

其中，气体传感器采用郑州炜盛电子科技有限公司生产的MQ-4型天然气传感器，该型号的天然气传感器灵敏度高、长寿命、成本低廉。信号调理电路可以对气体传感器输出的信号进行处理，为了达到更好的实施效果，如图2所示，该信号调理电路由前端放大电路，与前端放大电路相连接的频率处理电路，以及与频率处理电路相连接的低通滤波电路组成。

其中，所述前端放大电路由放大器P1，三极管VT1，电阻R2，电阻R1，电阻R3，电容C1以及电容C2组成。连接时，电容C1的负极经电阻R2后与放大器P1的负极相连接、其正极则与气体传感器的信号输出端相连接。电容C2的正极与电容C1的负极相连接、其负极接地。电阻R1串接在放大器P1的正极和输出端之间。电阻R3则串接在放大器P1的输出端与三极管VT1的基极之间。所述放大器P1的输出端与频率处理电路相连接。所述三极管VT1的发射极与频率处理电路相连接、其集电极接地。其中，该电阻R3和三极管VT1组成一个信号偏置电路，其确保前端放大电路可以不失真的对气体传感器所输出的信号进行放大。

所述频率处理电路可以对前端放大电路输出的信号的频率进行处理，使信号的频率更加稳定，其由处理芯片U，电阻R4，电容C3，电容C4，电容C5，二极管D1以及二极管D2组成。

连接时，电阻R4的一端与处理芯片U的CS管脚相连接、其另一端则与放大器P1的输出端相连接。电容C3的正极与处理芯片U的CS管脚相连接、其负极则与处理芯片U的VIN管脚相连接。二极管D1的N极与处理芯片U的CS管脚相连接、其P极接地。二极管D2的N极与处理芯片U的RT管脚相连接、其P极则与处理芯片U的VIN管脚相连接。电容C4的正极与处理芯片U的GND管脚相连接、其负极接地。电容C5的正极与电容C4的正极相连接、其负极则与处理芯片U的PWMD管脚相连接。所述处理芯片U的VDD管脚与三极管VT1的发射极相连接，其LD管脚和GATE管脚则均与低通滤波电路相连接。经前端放大电路输出的信号输入到频率处理电路，并由处理芯片U进行处理，经处理芯片处理后的信号的频率保持在100-150HZ，从而使信号更加稳定。为了达到更好的实施效果，所述的处理芯片U优选为HV9910B集成芯片来实现。

该低通滤波电路可以对掺杂在信号中的干扰信号进行过滤，其由放大器P2，三极管VT2，电阻R5，电阻R6，电阻R7，电阻R8，电阻R9，电容C6，电容C7以及二极管D3组成。

连接时，电阻R5串接在处理芯片U的LD管脚和放大器P2的正极之间。电阻R6串接在处理芯片U的GATE管脚和放大器P2的负极之间。电阻R8串接在放大器P2的正极和输出端之间。电容C6的正极接地、其负极则与三极管VT2的基极相连接。电阻R7串接在放大器P2的负极和电容C6的正极之间。电阻R9串接在电容C6的正极和三极管VT2的集电极之间。二极管D3的N极与电容C7的负极相连接、其P极则与三极管VT2的发射极相连接。所述电容C7的正极则与放大器P2的输出端相连接。所述放大器P2的输出端则形成该低通滤波电路的输出端并与放大修真电路的输入端相连接。

另外，放大修真电路用于对在处理过程中出现的失真信号进行修复，从而避免因信号失真而影响本发明的检测精度，其结构如图4所示，由放大器P3，三极管VT6，与非门A1，与非门A2，与非门A3，电阻R17，电阻R18，电阻R19，电阻R20，电容C14，电容C15，二极管D7以及二极管D8组成。

连接时，电阻R19串接在放大器P3的正极和输出端之间。电容C14的负极与三极管VT6的基极相连接、其正极则形成该放大修真电路的输入端并与低通滤波电路的输出端相连接。二极管D8的N极与与非门A1的负极相连接、其P极接地。电阻R17串接在放大器P3的负极和二极管D8的P极之间。电阻R18串接在三极管VT6的集电极和二极管D8的P极之间。电容C15的正极与三极管VT6的集电极相连接、其负极则与二极管D8的P极相连接。二极管D7的N极与与非门A1的正极相连接、其P极则与三极管VT6的发射极相连接。电阻R20则串接在放大器P3的输出端和与非门A2的正极之间。

同时，所述与非门A3的负极与二极管D8的N极相连接，其正极则与与非门A2的输出端相连接，其输出端则与与非门A1的输出端相连接。所述与非门A2的负极与与非门A1的输出端相连接，其输出端则形成该放大修真电路的输出端并与微控制器相连接。

信号调理电路所输出的信号由放大器P3、三极管VT6、电阻R19、电阻R17、电阻R18以及电容C15组成的放大电路进行放大后再输入到由与非门A1、与非门A2以及与非门A3所组成的整形电路进行整形处理。经放大修真电路处理后的信号不会出现失真。

该微控制器则作为本发明的控制中心，其优先采用MAX716型微处理芯片，该MAX716型微处理芯片的B1管脚与放大修真电路的输出端相连接，其UCC管脚接电源，其B7管脚接显示器，B5管脚和B2管脚则均接报警驱动电路。该电源用于给本发明提供工作电源，显示器则用于显示天燃气的浓度值，报警驱动电路则可以在气体传感器检测到有天燃气泄露时驱动报警器发出警报声。

如图3所示，该报警驱动电路由三极管VT3，三极管VT4，三极管VT5，电阻R10，电阻R11，电阻R12，电阻R13，电阻R14，电阻R15，电阻R16，电容C8，电容C9，电容C10，电容C11，电容C12，电容C13，二极管D4，二极管D5以及稳压二极管D6组成。

连接时，电容C8的正极经电阻R10后与三极管VT3的基极相连接、其负极则与电容C9的负极相连接。所述电容C9的正极则与三极管VT3的发射极相连接。电容C10的正极与三极管VT3的基极相连接、其负极则与电容C8的负极相连接。二极管D4的P极经电阻R11后与三极管VT3的集电极相连接、其N极则与电容C13的正极相连接。所述电容C13的负极则与三极管VT5的发射极相连接。电阻R12的一端与三极管VT3的集电极相连接、其另一端则经电阻R13后与三极管VT4的基极相连接。电容C11的正极与电阻R12和电阻R13的连接点相连接、其负极则与电容C8的负极相连接。二极管D5的P极与电容C8的负极相连接、其N极则与稳压二极管D6的P极相连接。所述稳压二极管D6的N极则经电阻R16和电阻R15后与二极管D4的N极相连接。电阻R14的一端与三极管VT4的集电极相连接、其另一端则与二极管D5的N极共同形成该报警驱动电路的驱动信号输出端并与报警器相连接。电容C12的正极与二极管D4的N极相连接、其负极则与三极管VT5的基极相连接。所述三极管VT4的发射极与二极管D4的N极相连接。所述三极管VT5的基极与二极管D5的N极相连接。所述电容C8的正极与MAX716型微处理芯片的B5管脚相连接，其负极则与MAX716型微处理芯片的B2管脚相连接。所述二极管D4的N极与三极管VT5的集电极则共同形成该报警驱动电路的电源输入端并与电源相连接。

其中，三极管VT3，三极管VT4，电容C10，电容C11，电阻R11，电阻R12，电阻R13，电阻R14以及二极管D4组成一个互补型振荡电路，当微控制器发出的信号从信号输入端输入后，该互补型振荡电路开始工作，三极管VT3和三极管VT4开始导通，从而使报警器得电工作。

工作时，如果天燃气没有泄露，本发明则不会发出报警信号。当有天燃气泄露时，气体传感器检测到空气中存在有可燃气体，气体传感器的电导率随空气中可燃气体浓度的增加而增大，同时气体传感器把电导率的变化转换为与该可燃气体浓度相对应的电压信号并输出给信号调理电路。该信号调理电路对气体传感器输出的电压信号进行处理后发送给放大修真电路，该放大修真电路对信号中失真的信号进行修复后发送给微控制器，微控制器对输入的电压信号进行识别并转换为可燃气体浓度信号后分别发送给报警驱动电路和显示器，该显示器显示出可燃气体浓度值，同时报警驱动电路则驱动报警器发出警报声。

如上所述，便可很好的实现本发明。

Claims (8)

1.一种基于放大修真电路的线性报警高灵敏度天燃气检测仪，其特征在于，主要由微控制器，分别与微控制器相连接的电源、放大修真电路、显示器和报警驱动电路，与放大修真电路相连接的信号调理电路，与信号调理电路相连接的气体传感器，以及与报警驱动电路相连接的报警器组成；所述电源还同时与报警驱动电路和显示器相连接。

2.根据权利要求1所述的一种基于放大修真电路的线性报警高灵敏度天燃气检测仪，其特征在于：所述放大修真电路由放大器P3，三极管VT6，与非门A1，与非门A2，与非门A3，串接在放大器P3的正极和输出端之间的电阻R19，负极与三极管VT6的基极相连接、正极则形成该放大修真电路的输入端的电容C14，N极与与非门A1的负极相连接、P极接地的二极管D8，串接在放大器P3的负极和二极管D8的P极之间的电阻R17，串接在三极管VT6的集电极和二极管D8的P极之间的电阻R18，正极与三极管VT6的集电极相连接、负极则与二极管D8的P极相连接的电容C15，N极与与非门A1的正极相连接、P极则与三极管VT6的发射极相连接的二极管D7，以及串接在放大器P3的输出端和与非门A2的正极之间的电阻R20组成；所述与非门A3的负极与二极管D8的N极相连接，其正极则与与非门A2的输出端相连接，其输出端则与与非门A1的输出端相连接；所述与非门A2的负极与与非门A1的输出端相连接，其输出端则形成该放大修真电路的输出端并与微控制器相连接；所述放大修真电路的输入端则与信号调理电路的输出端相连接。

3.根据权利要求2所述的一种基于放大修真电路的线性报警高灵敏度天燃气检测仪，其特征在于：所述报警驱动电路由三极管VT3，三极管VT4，三极管VT5，正极经电阻R10后与三极管VT3的基极相连接、负极则经电容C9后与三极管VT3的发射极相连接的电容C8，正极与三极管VT3的基极相连接、负极则与电容C8的负极相连接的电容C10，P极经电阻R11后与三极管VT3的集电极相连接、N极则经电容C13后与三极管VT5的发射极相连接的二极管D4，一端与三极管VT3的集电极相连接、另一端则经电阻R13后与三极管VT4的基极相连接的电阻R12，正极与电阻R12和电阻R13的连接点相连接、负极则与电容C8的负极相连接的电容C11，P极与电容C8的负极相连接、N极则顺次经稳压二极管D6、电阻R16以及电阻R15后与二极管D4的N极相连接的二极管D5，一端与三极管VT4的集电极相连接、另一端则与二极管D5的N极共同形成该报警驱动电路的驱动信号输出端的电阻R14，正极与二极管D4的N极相连接、负极则与三极管VT5的基极相连接的电容C12组成；所述三极管VT4的发射极与二极管D4的N极相连接；所述三极管VT5的基极与二极管D5的N极相连接；所述电容C8的正极和负极共同形成该报警驱动电路的信号输入端并与微控制器相连接；所述二极管D4的N极与三极管VT5的集电极则共同形成该报警驱动电路的电源输入端并与电源相连接；所述报警驱动电路的驱动信号输出端则与报警器相连接。

4.根据权利要求3所述的一种基于放大修真电路的线性报警高灵敏度天燃气检测仪，其特征在于：所述信号调理电路由前端放大电路，与前端放大电路相连接的频率处理电路，以及与频率处理电路相连接的低通滤波电路组成；所述前端放大电路的输入端与气体传感器相连接，低通滤波电路的输出端则与放大修真电路的输入端相连接。

5.根据权利要求4所述的一种基于放大修真电路的线性报警高灵敏度天燃气检测仪，其特征在于：所述前端放大电路由放大器P1，三极管VT1，负极经电阻R2后与放大器P1的负极相连接、正极则形成该前端放大电路的输入端的电容C1，正极与电容C1的负极相连接、负极接地的电容C2，串接在放大器P1的正极和输出端之间的电阻R1，以及串接在放大器P1的输出端与三极管VT1的基极之间的电阻R3组成；所述放大器P1的输出端与频率处理电路相连接；所述三极管VT1的发射极与频率处理电路相连接、其集电极接地。

6.根据权利要求5所述的一种基于放大修真电路的线性报警高灵敏度天燃气检测仪，其特征在于：所述频率处理电路由处理芯片U，一端与处理芯片U的CS管脚相连接、另一端则与放大器P1的输出端相连接的电阻R4，正极与处理芯片U的CS管脚相连接、负极则与处理芯片U的VIN管脚相连接的电容C3，N极与处理芯片U的CS管脚相连接、P极接地的二极管D1，N极与处理芯片U的RT管脚相连接、P极则与处理芯片U的VIN管脚相连接的二极管D2，正极与处理芯片U的GND管脚相连接、负极接地的电容C4，以及正极与电容C4的正极相连接、负极则与处理芯片U的PWMD管脚相连接的电容C5组成；所述处理芯片U的VDD管脚与三极管VT1的发射极相连接，其LD管脚和GATE管脚则均与低通滤波电路相连接。

7.根据权利要求6所述的一种基于放大修真电路的线性报警高灵敏度天燃气检测仪，其特征在于：所述低通滤波电路由放大器P2，三极管VT2，串接在处理芯片U的LD管脚和放大器P2的正极之间的电阻R5，串接在处理芯片U的GATE管脚和放大器P2的负极之间的电阻R6，串接在放大器P2的正极和输出端之间的电阻R8，正极接地、负极则与三极管VT2的基极相连接的电容C6，串接在放大器P2的负极和电容C6的正极之间的电阻R7，串接在电容C6的正极和三极管VT2的集电极之间的电阻R9，以及N极经电容C7后与放大器P2的输出端相连接、P极则与三极管VT2的发射极相连接的二极管D3组成；所述放大器P2的输出端则形成该低通滤波电路的输出端。

8.根据权利要求7所述的一种基于放大修真电路的线性报警高灵敏度天燃气检测仪，其特征在于：所述处理芯片U为HV9910B集成芯片。