CN202330279U - 一种可遥控的红外可燃气体探测器 - Google Patents
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Abstract
本实用新型公开了一种可遥控的红外可燃气体探测器,属于火灾探测技术领域,其结构为:包括防爆外壳,还包括遥控器、红外传感器和气室,其中,防爆外壳内设有单片机,单片机上连接有红外接收探头,防爆外壳上设有正对着红外接收探头的红外接收探头孔,遥控器与红外接收探头无线连接;红外传感器位于防爆外壳下侧并与单片机电路连接,气室位于红外传感器下侧并与红外传感器密封连接。本实用新型在电路设计中加入了红外接收探头,并配备遥控器进行调整零点、量程和预设报警值等操作,解决了探测器非近距离调试或标定的不便,提高了仪表检测的准确性,降低了维护成本,节能环保。
Description
技术领域
本实用新型涉及一种可遥控的红外可燃气体探测器,属于火灾探测技术领域。
背景技术
可燃气体造成的火灾是各类火灾中危害较严重的一种,当可燃气体在空气(或氧气)达到一定浓度范围时,遇着火源便会发生爆炸现象。因此对于可燃气体的探测研究应运而生。红外可燃气体传感器(以下简称红外传感器)是基于NDIR检测原理,既当红外光通过待测气体时,气体分子可吸收特定波长的红外光,其吸收关系服从朗伯-比尔吸收定律,吸收系数取决于气体特性,并随着入射波长而变,在红外光源与传感器之间安装适合被测气体吸收波长的窄带滤光片,传感器就可以反应被测气体的浓度变化。
国内市场的可燃气体传感器主要有电化学气体传感器和催化燃烧可燃气体传感器。电化学气体传感器利用可燃气体的化学活性,气体进入传感器与内部的电解液产生化学反应来分辨气体成份、检测气体浓度。催化燃烧可燃气体传感器利用催化燃烧的热效应原理,由检测元件和补偿元件配对构成测量电桥,在一定温度条件下,可燃气体在检测元件载体表面及催化剂的作用下发生无焰燃烧,载体温度就升高,通过它内部的铂丝电阻也相应升高,从而使平衡电桥失去平衡,输出一个与可燃气体浓度成正比的电信号。两者的优点是成本低;缺点是因为消耗电解液或催化剂的不可逆性,其寿命较短,且传感器会发生中毒现象。
红外气体传感器及仪器应用广泛,适用于监测近乎各种气体。具有精度高、选择性好、可靠性高、不中毒、不依赖于氧气、受环境干扰因素较小、寿命长等显著优点。由于环境等因素的影响,使用的红外传感器需要进行现场调零和标定,确保检测计量的准确性。大多数探测器选择磁棒在探测器外壳的近距离感应操作,使用磁棒的好处是不用定期拆下探测器外壳进行调零和标定,降低安全隐患,维护简单;缺点是磁棒的感应距离非常近,甚至有的磁棒需要接触到探测器外壳才能被感应到,这在对安装在高出的探测器标定或者要求远距离操作的场合会造成不便。比如在报警浓度调试时,将探测器放入采用有机玻璃制成的封闭容器中进行调试,由于容器中存在一定量的可燃气体,磁棒通过有机玻璃罩后的磁场减弱很多,无法被感应到进行相应的调试操作,此时需要先排放容器中的可燃气体,打开玻璃罩再进行调节,这样造成了操作繁琐、效率降低且污染环境、浪费气体资源,也同时无法实时进行设置等相关操作。
发明内容
针对上述现有技术,本实用新型提供了一种可遥控的红外可燃气体探测器。
本实用新型是通过以下技术方案实现的:
一种可遥控的红外可燃气体探测器,包括防爆外壳,还包括遥控器、红外传感器和气室,其中,防爆外壳内设有单片机,单片机上连接有红外接收探头,防爆外壳上设有正对着红外接收探头的红外接收探头孔,遥控器与红外接收探头无线连接;红外传感器位于防爆外壳下侧并与单片机电路连接,气室位于红外传感器下侧并与红外传感器密封连接;防爆外壳正面设有浓度显示LCD和状态指示灯LED,浓度显示LCD和状态指示灯LED均与单片机电路连接;防爆外壳背面设有与单片机电路连接的接线端子;防爆外壳两侧设有进线孔和出线孔;防爆外壳侧面设有安装孔。
所述遥控器是用红外遥控发射电路,能够单发指令,配合红外接收探头接收信号,由单片机软件解码。该遥控器用两节5号电池作为电源工作,设置两个上、下选择键和一个功能按键。
所述防爆外壳采用304不锈钢材料制成,符合GB3836.2-2000防爆标准要求。
所述单片机分为上下两块PCB板,中间由插针连接,红外传感器的连线连接在上块PCB板上。
所述红外接收探头为红外接收探头HS0038。
所述红外接收探头孔是开在防爆外壳上的透光孔,透光孔内正对着红外接收探头。通过透光孔,红外接收探头可以接收到遥控器的红外指令,并且输出可以让单片机识别的TTL信号。
所述状态指示灯LED由3个不同颜色的LED灯组成:绿、黄、红三种颜色,分别对应可燃气体浓度的正常、故障、报警三个状态,报警信号有高、低两个报警值,可由遥控器设置。
所述进线孔和出线孔采用M20螺纹接口。
所述安装孔采用M8螺纹接口。
所述红外传感器,采用非色散红外(NDIR)技术,检测特定的气体,如红外甲烷传感器只可检测甲烷气体。传感器的通气孔部位结合有粉末冶金层,放置于气室中,可输出电压模拟信号,也可以与单片机实现数据通信。具体应用时,可更换红外传感器的种类来实现对不同气体的检测。在红外传感器接口处都采用密封接口。
所述气室是一个筒形结构,红外传感器的通气孔固定在里边,气室侧壁设有气孔,外部和内部可以彻底换气,达到内部和外部的气体浓度一致;同时气室具有保护红外传感器的作用,具体表现在防尘、防水等方面。
所述接线端子包含有4-20mA电流输出接口、电源接口、三个报警继电器接口和两线制485总线接口,共12个端子。
安装时,所有电路部件均安装在防爆外壳内,电源线及信号线等在进线孔和出线孔走线;通过安装孔将本实用新型的探测器固定在预测点位,接线端子共有12个接口。现场测试时,接上24V电源,等待开机自检测和探测器预热。由遥控器设置初始化,即调整零点、量程及报警值等操作。正常工作状态时,当环境中的可燃气体扩散至气室内,并接触到红外气体传感器,单片机实时扫描并读取传感器的数值,将气体浓度计算出来,并送于浓度显示LCD 4显示浓度,同时状态指示灯LED 5显示该浓度下的状态,绿色表示电源正常工作,黄色表示故障信号,红色表示报警信号。设置高、低两个报警浓度值,当可燃气体的浓度未达到低浓度值时,探测器处于正常工作状态;达到低报警浓度值时,开始报警并伴随低浓度报警动作,报警动作持续一定时间后自动复位或按键复位;当浓度达到高报警浓度值时,持续高报警动作直到手动按键复位。
本实用新型有如下几个状态:
1、热机自检测状态:可燃气体探测器接入额定电压时,三色状态指示灯LED齐亮,浓度显示LCD自检测,传感器进入预热状态。
2、遥控设置状态:绿色LED灯常亮。用遥控设置探测器的调整零点、量程及报警值等,LCD光标闪烁显示设置状态。
3、正常工作状态:绿色LED灯常亮,此时探测器进入正常工作状态,LCD显示目前环境被测气体的浓度值。
4、报警状态:当计算的可燃气体浓度达到预设报警值,绿色LED灯常亮,红色报警灯亮起,同时驱动继电器实现相应的报警动作。
5、故障状态:探测器出现故障时,绿色LED灯常亮,黄色LED灯亮起,同时驱动继电器实现相应的报警动作。
6、复位状态:当探测器进入其他状态一段时间后,可自动复位或者按键复位。绿色LED灯闪烁几秒钟后常亮。
本实用新型在电路设计中加入了红外接收探头,并配备遥控器进行调整零点、量程和预设报警值等操作,解决了探测器非近距离调试或标定的不便,提高了仪表检测的准确性,降低了维护成本,节能环保。同时,为了方便与各种工业控制模块相互连接,本实用新型的探测器主电路中还配备了4-20mA标准电流信号输出接口、RS-485数据总线接口及3个可编程报警继电器输出接口。另外,本实用新型还配有浓度显示LCD和状态指示灯LED,方便对气体浓度的实时检测。
附图说明
图1为本实用新型的原理框图;
图2是本实用新型的探测器正面示意图;
图3是本实用新型的探测器背面示意图。
其中,1、进线孔;2、出线孔;3、红外接收探头孔;4、浓度显示LCD;5、状态指示灯LED;6、安装孔;7、红外传感器;8、气室;9、接线端子。
具体实施方式
下面结合附图对本实用新型作进一步的说明。
一种可遥控的红外可燃气体探测器,包括防爆外壳,还包括遥控器、红外传感器和气室8,如图2、3所示,其中,防爆外壳内设有单片机,单片机上连接有红外接收探头,防爆外壳上设有正对着红外接收探头的红外接收探头孔3,遥控器与红外接收探头无线连接;红外传感器7位于防爆外壳下侧并与单片机电路连接,气室8位于红外传感器7下侧并与红外传感器7密封连接;防爆外壳正面设有浓度显示LCD 4和状态指示灯LED 5,浓度显示LCD 4和状态指示灯LED 5均与单片机电路连接;防爆外壳背面设有与单片机电路连接的接线端子9;防爆外壳两侧设有进线孔1和出线孔2;防爆外壳侧面设有安装孔6。
所述遥控器是用红外遥控发射电路,能够单发指令,配合红外接收探头接收信号,由单片机软件解码,原理框图如图1所示。该遥控器用两节5号电池作为电源工作,设置两个上、下选择键和一个功能按键。
所述防爆外壳采用304不锈钢材料制成,符合GB3836.2-2000防爆标准要求。
所述单片机分为上下两块PCB板,中间由插针连接,红外传感器7的连线连接在上块PCB板上。
所述红外接收探头为红外接收探头HS0038。所述红外接收探头孔3是开在防爆外壳上的透光孔,透光孔内正对着红外接收探头。通过透光孔,红外接收探头可以接收到遥控器的红外指令,并且输出可以让单片机识别的TTL信号。
所述状态指示灯LED 5由3个不同颜色的LED灯组成:绿、黄、红三种颜色,分别对应可燃气体浓度的正常、故障、报警三个状态,报警信号有高、低两个报警值,可由遥控器设置。
所述进线孔1和出线孔2采用M20螺纹接口。所述安装孔6采用M8螺纹接口。
所述红外传感器7,采用非色散红外(NDIR)技术,检测特定的气体,如红外甲烷传感器只可检测甲烷气体。传感器的通气孔部位结合有粉末冶金层,放置于气室8中,可输出电压模拟信号,也可以与单片机实现数据通信。具体应用时,可更换红外传感器7的种类来实现对不同气体的检测。在红外传感器7接口处都采用密封接口。所述气室8是一个筒形结构,红外传感器7的通气孔固定在里边,气室8侧壁设有气孔,外部和内部可以彻底换气,达到内部和外部的气体浓度一致;同时气室具有保护红外传感器7的作用,具体表现在防尘、防水等方面。
所述接线端子9包含有4-20mA电流输出接口、电源接口、三个报警继电器接口和两线制485总线接口,共12个端子。
安装时,所有电路部件均安装在防爆外壳内,其正视图如图2所示,电源线及信号线等在进线孔1和出线孔2走线;通过安装孔6将本实用新型的探测器固定在预测点位。探测器的背面如图3所示,接线端子9共有12个接口。现场测试时,接上24V电源,等待开机自检测和探测器预热。由遥控器设置初始化,即调整零点、量程及报警值等操作。正常工作状态时,当环境中的可燃气体扩散至气室8内,并接触到红外气体传感器7,单片机实时扫描并读取传感器的数值,将气体浓度计算出来,并送于浓度显示LCD 4显示浓度,同时状态指示灯LED 5显示该浓度下的状态,绿色表示电源正常工作,黄色表示故障信号,红色表示报警信号。设置高、低两个报警浓度值,当可燃气体的浓度未达到低浓度值时,探测器处于正常工作状态;达到低报警浓度值时,开始报警并伴随低浓度报警动作,报警动作持续一定时间后自动复位或按键复位;当浓度达到高报警浓度值时,持续高报警动作直到手动按键复位。
本实用新型有如下几个状态:
1、热机自检测状态:可燃气体探测器接入额定电压时,三色状态指示灯LED齐亮,浓度显示LCD自检测,传感器进入预热状态。
2、遥控设置状态:绿色LED灯常亮。用遥控设置探测器的调整零点、量程及报警值等,LCD光标闪烁显示设置状态。
3、正常工作状态:绿色LED灯常亮,此时探测器进入正常工作状态,LCD显示目前环境被测气体的浓度值。
4、报警状态:当计算的可燃气体浓度达到预设报警值,绿色LED灯常亮,红色报警灯亮起,同时驱动继电器实现相应的报警动作。
5、故障状态:探测器出现故障时,绿色LED灯常亮,黄色LED灯亮起,同时驱动继电器实现相应的报警动作。
6、复位状态:当探测器进入其他状态一段时间后,可自动复位或者按键复位。绿色LED灯闪烁几秒钟后常亮。
本实用新型在探测器的主电路中设计加入红外接收探头HS0038,接收红外信号频率为38kHz,周期约26μs,其out管脚输出与单片机的外部中断INT0连接,当遥控器发射按键指令时,由HS0038接收到该信号并送入单片机进行软件解码,将遥控编码脉冲所对应的键值翻译出来。遥控器采用红外遥控发射电路,用两节5号电池作为电源工作,有两个上、下选择键和一个功能按键来完成所有的设置操作。主电路由24V电源供电,其中红外可燃气体传感器连接在上块电路板中,经过电压转换至3.3V供电。上块电路板还包含单片机电路、LED、LCD显示电路、RS485总线及红外接收探头HS0038等,其中LCD液晶通过三根塑料螺柱固定在上块PCB板上。下块电路板包含电源转换处理电路、4-20mA电流输出电路、3个可编程继电器输出等。
上述未详尽描述的内容均为所属领域的公知常识,为所属领域技术人员所熟知的,在此不再赘述。
上述虽然结合附图对本实用新型的具体实施方式进行了描述,但并非对本实用新型保护范围的限制,所属领域技术人员应该明白,在本实用新型的技术方案的基础上,本领域技术人员不需要付出创造性劳动即可做出的各种修改或变形仍在本实用新型的保护范围以内。
Claims (9)
1.一种可遥控的红外可燃气体探测器,包括防爆外壳,其特征在于:还包括遥控器、红外传感器和气室,其中,所述防爆外壳内设有单片机,单片机上连接有红外接收探头,防爆外壳上设有正对着红外接收探头的红外接收探头孔,遥控器与红外接收探头无线连接;红外传感器位于防爆外壳下侧并与单片机电路连接,气室位于红外传感器下侧并与红外传感器密封连接;防爆外壳正面设有浓度显示LCD和状态指示灯LED,浓度显示LCD和状态指示灯LED均与单片机电路连接;防爆外壳背面设有与单片机电路连接的接线端子;防爆外壳两侧设有进线孔和出线孔;防爆外壳侧面设有安装孔。
2.根据权利要求1所述的一种可遥控的红外可燃气体探测器,其特征在于:所述防爆外壳采用304不锈钢材料制成。
3.根据权利要求1所述的一种可遥控的红外可燃气体探测器,其特征在于:所述单片机分为上下两块PCB板,中间由插针连接,红外传感器的连线连接在上块PCB板上。
4.根据权利要求1所述的一种可遥控的红外可燃气体探测器,其特征在于:所述红外接收探头为红外接收探头HS0038。
5.根据权利要求1所述的一种可遥控的红外可燃气体探测器,其特征在于:所述状态指示灯LED由3个不同颜色的LED灯组成。
6.根据权利要求1所述的一种可遥控的红外可燃气体探测器,其特征在于:所述进线孔和出线孔采用M20螺纹接口。
7.根据权利要求1所述的一种可遥控的红外可燃气体探测器,其特征在于:所述安装孔采用M8螺纹接口。
8.根据权利要求1所述的一种可遥控的红外可燃气体探测器,其特征在于:所述气室是一个筒形结构,红外传感器的通气孔固定在里边,气室侧壁设有气孔。
9.根据权利要求1所述的一种可遥控的红外可燃气体探测器,其特征在于:所述接线端子包含有4-20mA电流输出接口、电源接口、三个报警继电器接口和两线制485总线接口。
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