CN202058283U - 一种集成瓦斯报警功能的led照明矿用安全帽电路系统 - Google Patents

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何书专
李丽
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Abstract

本实用新型公开了一种集成瓦斯报警功能的LED照明矿用安全帽电路系统，包括锂电池(1)、锂电池保护模块(2)、升降压模块(3)、微控制器(5)、LED驱动模块(8)和LED照明灯头(9)，所述电路系统还包括瓦斯传感器模块(4)，瓦斯传感器模块(4)与升降压模块(3)连接，瓦斯传感器模块(4)通过A/D转换器(5)与微控制器(6)连接，微控制器(6)与声音报警装置(7)连接，瓦斯传感器模块(4)进行监测瓦斯的浓度并通过声音报警装置(7)和LED照明灯头(9)进行报警，保障人身安全。

Description

一种集成瓦斯报警功能的LED照明矿用安全帽电路系统
技术领域
本实用新型涉及一种电路系统，特别是一种集成瓦斯报警功能的LED照明矿用安全帽电路系统。
背景技术
目前，市场上流通的矿用安全帽主要由锂电池、LED灯头、控制电路以及安全帽壳体组成。
LED灯头由大功率LED作为主光源，小功率LED作为辅助光源，当主光源出现故障的时候，可由辅助光源继续提供照明。
但是，近年来由瓦斯爆炸引起的矿难事故频发，严重威胁人身安全和影响生产。目前市场上流通的矿用安全帽不具备瓦斯监测的功能，不能对区域性瓦斯气体的浓度进行实时监测并报警。
实用新型内容
本实用新型所要解决的技术问题是提供一种集成照明和瓦斯报警功能的矿用安全帽电路系统。
为了解决上述的技术问题，本实用新型的技术方案是：一种集成瓦斯报警功能的LED照明矿用安全帽电路系统，包括锂电池、锂电池保护模块、升降压模块、微控制器、LED驱动模块和LED照明灯头，锂电池、锂电池保护模块、升降压模块和微控制器顺序连接，LED驱动模块和锂电池保护模块、微控制器连接，LED照明灯头和LED驱动模块连接。
所述电路系统还包括瓦斯传感器模块，瓦斯传感器模块与升降压模块连接，瓦斯传感器模块通过A/D转换器与微控制器连接，微控制器与声音报警装置连接。
所述瓦斯传感器模块由瓦斯传感器与电阻组成分压电路，其分压点经滤波电容接入A/D转换器。
所述声音报警装置包括蜂鸣器和三极管，微控制器的IO口经电阻连接到三极管的基极，蜂鸣器正极接电源，负极接三极管的集电极，三极管的发射极接地。
瓦斯报警功能由瓦斯传感器和控制电路组成。经过锂电池保护电路提供过充、过放、过流、过温及短路等电池所需保护功能的锂电池电压经控制电路中的升降压电路产生适合微控制器的工作电压，当瓦斯传感器检测到气体时，由瓦斯传感器和电阻组成的分压电路输出电压，经AD转换器将此电压模拟信号转换成数字信号，单片机将该数字信号与临界值进行比较，当浓度达到瓦斯危害标准时单片机输出信号鸣响蜂鸣器，并控制LED驱动电路，使LED光源闪烁，以达到报警的效果，直到控制电路监测到的瓦斯浓度处于危害标准以下或者人工关闭报警。该报警LED灯的电路密封在安全帽壳体内，传感器通过防爆罩与外界空气接触。
本实用新型可以在给使用者提供头部保护和矿下照明的同时，通过瓦斯传感器实时的监测安全帽所在区域的瓦斯浓度，并当瓦斯浓度达到危害标准时通过蜂鸣器和LED灯头闪烁对安全帽使用者提出警告，致使其尽快撤出，保障人身安全。
附图说明
下面结合附图和具体实施方式对本实用新型作进一步详细的说明。
图1为本实用新型的原理方框图。
图2为本实用新型电路原理图。
图3为本实用新型瓦斯传感器监测电路图。
具体实施方式
如图1、2所示，一种集成瓦斯报警功能的LED照明矿用安全帽电路系统，包括锂电池1、锂电池保护模块2、升降压模块3、微控制器6、LED驱动模块8和LED照明灯头9，锂电池1、锂电池保护模块2、升降压模块3和微控制器6顺序连接，LED驱动模块8和锂电池保护模块2、微控制器6连接，LED照明灯头9和LED驱动模块8连接。
锂电池1的规格为标称电压3.6V，容量3AH以上，可为光源提供12小时以上照明电量。锂电池保护模块2采用单节锂电池/锂聚合物电池可充电电池组保护芯片XB4301，具有过充、过放、过流、过温及短路等所有的电池所需保护功能，并且工作时功耗非常低。
升降压模块3采用单片微功率升压DC/DC转换器NCP1402将不稳定的锂电池电压升高到稳定的单片机工作电压。
瓦斯传感器模块4中瓦斯传感器与电阻R1组成分压电路，当检测到瓦斯气体时，分压电路输出电压会随着瓦斯气体浓度的变化而变化，输出电压经过高频滤波电路输入到微控制器6内部的AD转换器5内，转换成数字信号。
微控制器6采用STC15F系列单片机，带8路10位AD转换。声音报警装置7由蜂鸣器和开关三极管构成，当瓦斯传感器监测到瓦斯浓度超标时给三极管一个高电平，鸣响蜂鸣器。
LED驱动模块8由微功率同步降压/升压恒流DC/DC转换器XZ3441及其外围电路构成，利用高于、低于或等于输出的锂电池电压产生可调节的稳定输出电压，驱动LED照明灯头9。
微控制器6通过瓦斯传感器模块4不断监测周围环境的瓦斯浓度，并通过AD转换器6得到实时数据，在给定监测次数时，当瓦斯浓度超过危害标准次数超过上限时鸣响声音报警装置7，并驱动LED驱动模块使LED照明灯头9闪烁；当瓦斯浓度处于安全标准的次数等于监测次数时，关闭声音报警装置7及恢复LED照明灯头9亮度，确保安全。
如图3所示，本实用新型瓦斯传感器监测电路。该监测电路是用瓦斯传感器MQ和电阻RL串联组成，传感器MQ选用可燃性气体传感器哦MQ214，该传感器具有高灵敏度、快速响应恢复、低功耗、长寿命以及驱动电路简单等特点。瓦斯传感器监测瓦斯浓度电阻变化，表现在分压电阻电压Vout的输出。
上述实施例不以任何方式限制本实用新型，凡是采用等同替换或等效变换的方式获得的技术方案均落在本实用新型的保护范围内。

Claims (3)

1.一种集成瓦斯报警功能的LED照明矿用安全帽电路系统，包括锂电池(1)、锂电池保护模块(2)、升降压模块(3)、微控制器(5)、LED驱动模块(8)和LED照明灯头(9)，锂电池(1)、锂电池保护模块(2)、升降压模块(3)和微控制器(6)顺序连接，LED驱动模块(8)和锂电池保护模块(2)、微控制器(6)连接，LED照明灯头(9)和LED驱动模块(8)连接，其特征在于：所述电路系统还包括瓦斯传感器模块(4)，瓦斯传感器模块(4)与升降压模块(3)连接，瓦斯传感器模块(4)通过A/D转换器(5)与微控制器(6)连接，微控制器(6)与声音报警装置(7)连接。
2.根据权利要求1所述的一种集成瓦斯报警功能的LED照明矿用安全帽电路系统，其特征在于：所述瓦斯传感器模块(4)由瓦斯传感器与电阻组成分压电路，其分压点经滤波电容接入A/D转换器(5)。
3.根据权利要求1所述的一种集成瓦斯报警功能的LED照明矿用安全帽电路系统，其特征在于：所述声音报警装置(7)包括蜂鸣器和三极管，微控制器(6)的IO口经电阻连接到三极管的基极，蜂鸣器正极接电源，负极接三极管的集电极，三极管的发射极接地。
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Cited By (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
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CN102669866A (zh) * 2012-05-31 2012-09-19 无锡莱吉特信息科技有限公司 一种矿井安全帽
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CN103263106A (zh) * 2013-06-04 2013-08-28 苏州原点工业设计有限公司 一种报警安全帽
CN104775852A (zh) * 2014-06-30 2015-07-15 李国芳 一种矿井下用安全控制装置
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