CN113250813A - 一种超级电容型发电机用co报警器 - Google Patents

一种超级电容型发电机用co报警器 Download PDF

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Abstract

本发明公开了一种超级电容型发电机用CO报警器，包括MCU控制单元U1、通信单元U2、电压基准单元U3、系统供电单元U4、报警指示单元U5、发动机运行检测单元U6、CO传感器检测单元U7、超级电容充电单元U8、温度检测单元U9及熄火控制单元U10，所述MCU控制单元U1用于分析处理整个报警器的信号，并控制相应动作，其包括单片机IC1和电容C1，所述电容C1为滤波电容，对单片机IC1供电电压进行滤波。

Description

一种超级电容型发电机用CO报警器
技术领域
本发明属于CO报警器技术领域，尤其是涉及一种超级电容型发电机用CO报警器。
背景技术
便携式发电机因其小巧可移动，工作环境适应性强等优点得到广泛应用。但由于此类发电机是通过汽油机带动磁电机输出电力，在使用过程中会产生大量CO有害气体，在许多家庭式应用中，由于忽略CO排放问题导致许多人员伤亡的事故。许多国家开始对此类产品进行了强制性安装CO报警器的安全性要求。为了适应市场需求，本发明提供了一种超级电容型发电机用CO报警器。
发明内容
本发明为了克服现有技术的不足，提供一种超级电容型发电机用CO报警器。
为了实现上述目的，本发明采用以下技术方案：一种超级电容型发电机用CO报警器,包括：
MCU控制单元U1，用于分析处理整个报警器的信号，并控制相应动作；
通信单元U2，用于收发与外部载体的信息；
系统供电单元U4，用于提供MCU控制单元U1所需工作电源；
报警指示单元U5,用于对CO浓度进行报警提示和报警器故障提示；
发动机运行检测单元U6，用于采集发电机工作状态；
CO传感器检测单元U7，用于将环境中的CO浓度转换成相应的电信号，并输出给MCU控制单元U1处理；
与所述系统供电单元U4相连的超级电容充电单元U8，用于当系统供电单元停止供电时，由超级电容为MCU控制单元U1提供所需电源；
温度检测单元U9，用于采集环境温度来补偿传感器检测单元U7受温度变化而引起的变化；
熄火控制单元U10，用于当报警器出现故障或CO浓度报警时，关闭发电机运行；
电压基准单元U3，负责为MCU控制单元U1提供基准电压，并为传感器检测单元U8提供正向偏置；当发电机产生过量CO时，通过CO传感器检测单元U7将环境中的CO浓度转换成相应的电信号输出给MCU控制单元U1处理，MCU控制单元U1处理后将信号发送到报警指示单元U5和熄火控制单元U10，进而对CO浓度进行报警提示，同时关闭发电机运行，从而防止安全事故发生；且当系统供电单元停止供电时，超级电容充电单元U8可为MCU控制单元U1提供所需电源，进一步保证了报警器的稳定性。
优选的，所述超级电容充电单元U8包括整流桥D5、电阻R17、电容C3、电容21、超级电容C9、电阻R18、二极管D6、三极管Q2、电阻R32及二极管D3。
优选的，所述CO传感器检测单元U7包括传感器J1、CO传感器防极化电路、传感器自检电路、恒电位仪电路、运算放大电路、电容C17、电阻R9、电容C7及电容C11。
优选的，所述传感器J1为三极性电化学传感器。
优选的，所述通信单元U2包括电阻R6、电阻R24、MOS管Q4、电阻R31及电容C4。
优选的，所述MCU控制单元U1包括单片机I C1和电容C1。
优选的，所述熄火控制单元U10包括电阻R3、光电耦合器I C2、电阻R4及三极管Q3。
优选的，所述温度检测单元U9包括芯片I C4、电容C18、电阻R26及电容C18。
综上所述，当发电机产生过量CO时，通过CO传感器检测单元U7将环境中的CO浓度转换成相应的电信号输出给MCU控制单元U1处理，MCU控制单元U1处理后将信号发送到报警指示单元U5和熄火控制单元U10，进而对CO浓度进行报警提示，同时关闭发电机运行，从而防止安全事故发生；且当系统供电单元停止供电时，超级电容充电单元U8可为MCU控制单元U1提供所需电源，进一步保证了报警器的稳定性。
附图说明
图1为本发明的结构示意图。
图2为MCU控制单元U1的电路结构图。
图3为通信单元U2的电路结构图。
图4为电压基准单元U3的电路结构图。
图5为系统供电单元U4的电路结构图。
图6为报警指示单元U5的电路结构图。
图7为发动机运行检测单元U6的电路结构图。
图8为CO传感器检测单元U7的电路结构图。
图9为超级电容充电单元U8的电路结构图。
图10为温度检测单元U9的电路结构图
图11为熄火控制单元U10的电路结构图
具体实施方式
如图1-11所示，一种超级电容型发电机用CO报警器,包括MCU控制单元U1、通信单元U2、电压基准单元U3、系统供电单元U4、报警指示单元U5、发动机运行检测单元U6、CO传感器检测单元U7、超级电容充电单元U8、温度检测单元U9及熄火控制单元U10，所述MCU控制单元U1用于分析处理整个报警器的信号，并控制相应动作，其包括单片机IC1和电容C1，所述电容C1为滤波电容，对单片机IC1供电电压进行滤波。
具体的，所述通信单元U2，用于收发与外部载体的信息，其包括电阻R6、电阻R24、电阻R27、MOS管Q4、电阻R31及电容C4，所述电阻R6和电阻R24为限流电阻；所述电阻R27为MOS管Q4的基极提供低电位偏置，防止MOS管Q4误触发；单片机IC1的TX脚发出的信号经过MOS管Q4输出到外部TXO；所述电阻R31为限流电阻；所述电容C4为滤波电容，对外部RXO输入的信号进行滤波，然后输入到单片机IC1的RX脚。
具体的，所述系统供电单元U4，用于提供MCU控制单元U1所需工作电源，其包括电阻R25、电阻R34、三极管Q7、二极管D7及电容C13，所述电阻R25为限流电阻；所述电阻R34为三极管Q7的B极偏置电阻，其与二极管D7构成稳压电路；二极管D7为稳压二极管，保证三极管Q7的E极输出电压VCC稳定；所述电容C13为滤波电容，对VCC进行滤波。
具体的，所述报警指示单元U5,用于对CO浓度进行报警提示和报警器故障提示，其包括灯具LED4、灯具LED3电阻R1及电阻R2，所述电阻R1和电阻R2为限流电阻；所述灯具LED4为红灯，用于CO气体浓度报警指示，包括CO峰值浓度报警指示和CO均值浓度报警指示；所述灯具LED3为黄灯，用于模块故障报警指示，故障包括超级电容故障、报警器高温故障指示、传感器故障指示等。
具体的，发动机运行检测单元U6，用于采集发电机工作状态，其包括电阻R1、二极管D2及电容C20，所述电阻R12为限流电阻，二极管D2为稳压二极管，两者构成稳压输出电路，保证输入到单片机IC1的I/O2脚的电压不会高出二极管D2的稳压值；电容C20为滤波电容，对输入到单片机IC1的I/O2脚的电压进行滤波；
具体的，所述CO传感器检测单元U7，用于将环境中的CO浓度转换成相应的电信号，并输出给MCU控制单元U1处理，其包括传感器J1、CO传感器防极化电路、传感器自检电路、恒电位仪电路、运算放大电路、电容C17、电阻R9、电容C7及电容C11，所述传感器J1为三极性电化学传感器；所述传感器防极化电路由电阻R29、电阻R30、J型场效应管Q6及J型场效应管Q8构成；所述传感器自检电路由电阻R13、电容C15及单片机IC1的I/O1脚构成；所述恒电位仪电路包括电阻R20、电阻R16、电阻R22、电容C8、电容C16及芯片IC3.1，其为传感器J1工作电极和参比电极间加一个恒定电位，以维持传感器J1的电化学稳定性，使传感器能稳定地输出模拟信号；所述运算放大电路由电阻R8、电阻R10、电阻R7、电容C5、电容C19、运算放大器IC3_1及运算放大器IC3_2构成，将传感器J1输出的电信号放大输出至单片机IC1的AD2脚；所述电容C17为滤波电容，可对传感器J1输出信号进行滤波；所述电阻R9和电容C7对运算放大器IC3_2输出的信号进行滤波；所述电容C11为运算放大器IC3_1和运算放大器IC3_2的供电电源进行滤波。
具体的，所述超级电容充电单元U8包括整流桥D5、电阻R17、电容C3、电容21、超级电容C9、电阻R18、二极管D6、三极管Q2、电阻R32及二极管D3，所述电阻R17为热敏电阻，起限流作用；所述电容C3和电容C21对整流桥D5输出的电压进行储能和滤波；所述电阻R18、二极管D6及三极管Q2可构成串联稳压电路；所述二极管D6提供稳压基准；所述电阻R32为超级电容充电限流电阻；所述超级电容C9容量可根据实际功耗和使用年限选择；所述二极管D3防止VCC电源反向输入。
具体的，所述温度检测单元U9包括芯片IC4、电容C18、电阻R26及电容C18，所述芯片IC4为温度传感器芯片，用于检测所处环境温度；所述电容C18选用滤波电容，对输入电源VCC进行滤波；所述电阻R26为上拉电阻；所述电容C2为滤波电容，其对芯片IC4输出的信号滤波，然后输出到单片机IC1的AD1口。
具体的，所述熄火控制单元U10，用于当报警器出现故障或CO浓度报警时，关闭发电机运行，其包括电阻R3、光电耦合器IC2、电阻R4及三极管Q3，所述电阻R3为限流电阻；所述电阻R4为限流电阻；所述电阻R5是三极管Q3的下拉偏置电阻，防止三极管Q3误触发；单片机IC1的I/O5控制光电耦合器IC2的通断，从而控制三极管Q3的通断，然后控制LO1处点火触发电压直连到地，达到点火器熄火的目的。
具体的，所述电压基准单元U3，负责为MCU控制单元U1提供基准电压，并为传感器检测单元U8提供正向偏置，其包括芯片IC5、电阻R19、电容C14、电阻R21、电阻R23、电容C10及电容C12，所述芯片IC5是电压基准芯片，基准电压经过由电阻R19和电容C14组成的滤波电路输送到单片机IC1的REF2V脚，电阻R21和电阻R23的比例决定RefAP的电压；所述电容C10和电容C12为滤波电容，电容C10对芯片输出的基准电压进行滤波，电容C12对形成的RefAP电压进行滤波；VCC为芯片IC5电压基准芯片供电，REF2V输入到单片机IC1的REF2V脚，是单机片IC1的ADC采样电压基准；RefAP输入到CO传感器检测单元U7中的运算放大器IC3_1和IC3_2，为运算放大器IC3_1和IC3_2提供正向偏置。

Claims (10)

1.一种超级电容型发电机用CO报警器,包括：
MCU控制单元U1，用于分析处理整个报警器的信号，并控制相应动作；
通信单元U2，用于收发与外部载体的信息；
系统供电单元U4，用于提供MCU控制单元U1所需工作电源；
报警指示单元U5,用于对CO浓度进行报警提示和报警器故障提示；
发动机运行检测单元U6，用于采集发电机工作状态；
CO传感器检测单元U7，用于将环境中的CO浓度转换成相应的电信号，并输出给MCU控制单元U1处理；
与所述系统供电单元U4相连的超级电容充电单元U8，用于当系统供电单元停止供电时，由超级电容为MCU控制单元U1提供所需电源；
温度检测单元U9，用于采集环境温度来补偿传感器检测单元U7受温度变化而引起的变化；
熄火控制单元U10，用于当报警器出现故障或CO浓度报警时，关闭发电机运行；
电压基准单元U3，负责为MCU控制单元U1提供基准电压，并为传感器检测单元U8提供正向偏置；
其特征在于：所述CO传感器检测单元U7包括传感器J1、CO传感器防极化电路、传感器自检电路、恒电位仪电路、运算放大电路、电容C17、电阻R9、电容C7及电容C11；。
2.根据权利要求1所述的一种超级电容型发电机用CO报警器，其特征在于：所述超级电容充电单元U8包括整流桥D5、电阻R17、电容C3、电容21、超级电容C9、电阻R18、二极管D6、三极管Q2、电阻R32及二极管D3。
3.根据权利要求1所述的一种超级电容型发电机用CO报警器，其特征在于：所述恒电位仪电路包括电阻R20、电阻R16、电阻R22、电容C8、电容C16及芯片IC3.1。
4.根据权利要求1所述的一种超级电容型发电机用CO报警器，其特征在于：所述传感器J1为三极性电化学传感器。
5.根据权利要求1所述的一种超级电容型发电机用CO报警器，其特征在于：所述通信单元U2包括电阻R6、电阻R24、MOS管Q4、电阻R31及电容C4。
6.根据权利要求1所述的一种超级电容型发电机用CO报警器，其特征在于：所述MCU控制单元U1包括单片机IC1和电容C1。
7.根据权利要求1所述的一种超级电容型发电机用CO报警器，其特征在于：所述熄火控制单元U10包括电阻R3、光电耦合器IC2、电阻R4及三极管Q3。
8.根据权利要求1所述的一种超级电容型发电机用CO报警器，其特征在于：所述温度检测单元U9包括芯片IC4、电容C18、电阻R26及电容C18。
9.根据权利要求1所述的一种超级电容型发电机用CO报警器，其特征在于：所述电压基准单元U3包括芯片IC5、电阻R19、电容C14、电阻R21、电阻R23、电容C10及电容C12。
10.根据权利要求1所述的一种超级电容型发电机用CO报警器，其特征在于：所述报警指示单元U5包括灯具LED4、灯具LED3电阻R1及电阻R2。
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