CN203606925U

CN203606925U - 一种室内空气安全警报器

Info

Publication number: CN203606925U
Application number: CN201320791617.0U
Authority: CN
Inventors: 凌云; 肖伸平; 曾红兵
Original assignee: Hunan University of Technology
Current assignee: Hunan University of Technology
Priority date: 2013-12-05
Filing date: 2013-12-05
Publication date: 2014-05-21
Anticipated expiration: 2023-12-05

Abstract

一种室内空气安全警报器，由电源、检测电路、单片机电路、报警指示电路组成。电源向检测电路、单片机电路、报警指示电路提供工作电源，检测电路将一氧化碳气体浓度和氧气浓度分别转换成电压输出至单片机电路，单片机电路判断一氧化碳气体浓度超出安全浓度值或者氧气浓度低于安全浓度值时，驱动报警指示电路发出相应的声光报警信号。所述警报器能够同时检测一氧化碳气体浓度和氧气浓度，电路简单，可靠性高，成本低，功耗低，采用电池供电可以长期连续工作。

Description

一种室内空气安全警报器

技术领域

本实用新型涉及一种气体检测报警装置，尤其是一种室内空气安全警报器。

背景技术

在密闭的浴室洗澡，昏倒甚至遇难；冬天在密闭的房间烤煤火、炭火，昏倒甚至遇难，此类事故时有发生。而造成此类事故的主要原因，就是在洗澡或者烤火时，密闭的室内有毒一氧化碳气体的聚集和空气中缺氧。现有的气体检测装置大多只能对有毒气体浓度或者是氧气浓度进行单独检测，能够完成多种气体检测的设备价格昂贵，功耗高，需要采用交流电源供电或者是经常更换电池。

发明内容

本实用新型的目的旨在提供一种可靠性高、成本低，能够同时检测一氧化碳气体浓度和氧气浓度的室内空气安全警报器。

本实用新型采取的技术方案是：一种室内空气安全警报器，由电源、检测电路、单片机电路、报警指示电路组成。电源向检测电路、单片机电路、报警指示电路提供工作电源，检测电路将一氧化碳气体浓度和氧气浓度分别转换成电压输出至单片机电路，单片机电路判断一氧化碳气体浓度超出安全浓度值或者氧气浓度低于安全浓度值时，驱动报警指示电路发出相应的声光报警信号。

所述电源由电池组、第一电容组成；电池组的正极为第一电源电压、负极为公共地；第一电容并联在电池组的正极和负极。

所述检测电路由一氧化碳传感器、氧气传感器、第一运放、第二运放、第一电位器、第二电位器、第一电阻、第二电阻、第三电阻、第四电阻、第五电阻、第二电容组成。

所述第一运放、第一电位器、第一电阻、第二电容组成反相I/U变换器，一氧化碳传感器的正端和负端分别连接至第一运放的“-”输入端和“+”输入端。

所述第二运放、第二电阻、第三电阻、第二电位器组成反相放大器，氧气传感器的正端连接至反相放大器的输入端、负端连接至第二运放的“+”输入端。

所述检测电路的供电电源为第二电源电压，第四电阻、第五电阻组成分压电路对第二电源电压进行分压，得到第三电源电压；第三电源电压连接至第一运放和第二运放的“+”输入端；一氧化碳浓度电压从第三电源电压端和第一运放输出端输出；氧气浓度电压从第三电源电压端和第二运放输出端输出。

所述单片机电路由单片机、晶体振荡器、第三电容组成。

所述单片机从第一输出端输出第二电源电压；一氧化碳浓度电压从单片机的第一差分电压输入端输入，氧气浓度电压从单片机的第二差分电压输入端输入。

所述报警指示电路由第一发光二极管、第二发光二极管、有源蜂鸣器、DC/DC升压模块、三极管、第六电阻、第七电阻、第八电阻组成。

所述第一发光二极管、第六电阻串联后，连接至单片机的第二输出端和公共地之间；第二发光二极管、第七电阻串联后，连接至单片机的第三输出端和公共地之间。

所述三极管发射极连接至第一电源电压、集电极连接至DC/DC升压模块的直流电压输入端、基极串联第八电阻后连接至单片机的第四输出端；有源蜂鸣器两端分别连接至DC/DC升压模块的直流电压输出端和公共地。

所述一氧化碳传感器的是TGS5042气敏传感器。

所述氧气传感器是KE-50气敏传感器。

所述第一运放、第二运放是超低噪声的轨到轨输入输出集成运算放大器ADA4528-2中的两个独立运放。

所述DC/DC升压模块型号是S-2.4SYMK。

所述电池组由2节1.5V的纽扣电池组成。

所述单片机的型号是MSP430F4250。

本实用新型的有益效果是，能够同时检测一氧化碳气体浓度和氧气浓度，电路简单，可靠性高，成本低；功耗低，采用2节1.5V纽扣电池供电，在未报警的情况下，不考虑电池的自放电因素，警报器可以连续工作多年。

附图说明

图1是本实用新型的结构框图。

图2是本实用新型的电路图。

图3是本实用新型的工作步骤原理图。

具体实施方式

下面结合实施例及附图对本实用新型作进一步详细的描述，但本实用新型的实施方式不限于此。

如图1所示的本实用新型结构框图，由电源100、检测电路200、单片机电路300、报警指示电路400组成。电源100向检测电路200、单片机电路300、报警指示电路400提供工作电源，检测电路200将一氧化碳气体浓度和氧气浓度分别转换成电压输出至单片机电路300，单片机电路300判断一氧化碳气体浓度超出安全浓度值或者氧气浓度低于安全浓度值时，驱动报警指示电路400发出相应的声光报警信号。

本实用新型电路如图2所示。

电源100由电池组101、第一电容102组成。电池组101由2节1.5V的纽扣电池组成，电池组101的正极为第一电源电压＋V1、负极为公共地GND；第一电容102并联在电池组101的正极和负极。

检测电路200由一氧化碳传感器201、氧气传感器206、第一运放202、第二运放207、第一电位器203、第二电位器209、第一电阻204、第二电阻208、第三电阻210、第四电阻211、第五电阻212、第二电容205组成。

一氧化碳传感器201选择TGS5042气敏传感器；氧气传感器206选择KE-50气敏传感器。

第一运放202、第一电位器203、第一电阻204、第二电容205组成反相I/U变换器，一氧化碳传感器201的正端I＋和负端I－分别连接至第一运放202的“-”输入端和“+”输入端。

第二运放207、第二电阻208、第三电阻210、第二电位器209组成反相放大器，氧气传感器206的正端U＋连接至反相放大器的输入端、负端U－连接至第二运放207的“+”输入端。

检测电路200的供电电源为第二电源电压＋V2，第二电源电压＋V2由单片机电路300控制。

第四电阻211、第五电阻212组成分压电路对第二电源电压＋V2进行分压，得到第三电源电压＋V3；第三电源电压＋V3连接至第一运放202和第二运放207的“+”输入端。

第一运放202、第二运放207是超低噪声的轨到轨输入输出集成运算放大器ADA4528-2中的两个独立运放；ADA4528-2的电源V＋连接至第二电源电压＋V2、电源V－连接至公共地GND。

一氧化碳浓度电压从第三电源电压＋V3、第一运放202输出端输出；氧气浓度电压从第三电源电压＋V3、第二运放207输出端输出。

单片机电路300由单片机301、晶体振荡器302、第三电容303组成。

单片机301的型号是MSP430F4250，晶体振荡器302的振荡频率为32.768kHz。

单片机301从第一输出端P1.3输出第二电源电压＋V2；一氧化碳浓度电压连接至单片机301的第一差分电压输入端A0＋、A0－；氧气浓度电压连接至单片机301的第二差分电压输入端A1＋、A1－。

报警指示电路400由第一发光二极管402、第二发光二极管404、有源蜂鸣器408、DC/DC升压模块407、三极管406、第六电阻401、第七电阻403、第八电阻405组成。

第一发光二极管402、第六电阻401串联后，连接至单片机301的第二输出端P1.1和公共地GND之间；第二发光二极管404、第七电阻403串联后，连接至单片机301的第三输出端P1.2和公共地GND之间。

三极管406发射极连接至第一电源电压＋V1、集电极连接至DC/DC升压模块407的直流电压输入端VIN、基极串联第八电阻405后连接至单片机301的第四输出端P1.0；有源蜂鸣器408两端分别连接至DC/DC升压模块407的直流电压输出端和公共地GND；DC/DC升压模块407的参考地GND连接至公共地GND。

DC/DC升压模块407的型号是S-2.4SYMK。

电路的工作原理是：

检测电路200中的反相I/U变换器将一氧化碳传感器201输出的电流转换成差分电压送至单片机301的第一差分电压输入端A0＋、A0－，第一电位器203用于调节转换比例系数；反相放大器将氧气传感器206输出的电压放大后送至单片机301的第二差分电压输入端A1＋、A1－，第二电位器209用于调节放大倍数。

单片机301的工作步骤原理如图3所示，具体是：

步骤一，初始化；

步骤二，进入LPM3低功耗状态；定时器定时1s到，转到步骤三；

步骤三，通过第一输出端P1.3开启第二电源电压＋V2给检测电路200供电，开启单片机301内部的A/D转换器的相关电源；

步骤四，启动A/D转换器进行连续转换，读取多次A/D转换数据并进行滤波、标度变换等数据处理工作；

步骤五，将读入的一氧化碳浓度、氧气浓度与预先设定的设定值比较，超过设定值则进行声光报警；

步骤六，关闭第二电源电压＋V2，关闭单片机301内部A/D转换器的相关电源，转到步骤二。

单片机301工作在LPM3模式时，仅消耗1μA电流；报警指示电路400在未报警的情况下不消耗电流；单片机301的激活周期为1s，激活后单片机电路300和检测电路200的电源电流小于1mA，设进行多次A/D转换和完成数据处理所需时间为3ms，则整个电路的平均工作电流是4μA。用2节1.5V、单节放电到1.1V时有效容量为200mAh的纽扣电池供电，不考虑电池的自放电因素，在没有报警的情况下，工作时间长达50000小时，或者是5.7年。

Claims

1.一种室内空气安全警报器，由电源、检测电路、单片机电路、报警指示电路组成，其特征在于：

所述电源由电池组、第一电容组成；电池组的正极为第一电源电压、负极为公共地；第一电容并联在电池组的正极和负极；

所述检测电路由一氧化碳传感器、氧气传感器、第一运放、第二运放、第一电位器、第二电位器、第一电阻、第二电阻、第三电阻、第四电阻、第五电阻、第二电容组成；

所述第一运放、第一电位器、第一电阻、第二电容组成反相I/U变换器，一氧化碳传感器的正端和负端分别连接至第一运放的“-”输入端和“+”输入端；

所述第二运放、第二电阻、第三电阻、第二电位器组成反相放大器，氧气传感器的正端连接至反相放大器的输入端、负端连接至第二运放的“+”输入端；

所述检测电路的供电电源为第二电源电压，第四电阻、第五电阻组成分压电路对第二电源电压进行分压，得到第三电源电压；第三电源电压连接至第一运放和第二运放的“+”输入端；一氧化碳浓度电压从第三电源电压端和第一运放输出端输出；氧气浓度电压从第三电源电压端和第二运放输出端输出；

所述单片机电路由单片机、晶体振荡器、第三电容组成；

所述单片机从第一输出端输出第二电源电压；一氧化碳浓度电压从单片机的第一差分电压输入端输入，氧气浓度电压从单片机的第二差分电压输入端输入；

所述报警指示电路由第一发光二极管、第二发光二极管、有源蜂鸣器、DC/DC升压模块、三极管、第六电阻、第七电阻、第八电阻组成；

所述第一发光二极管、第六电阻串联后，连接至单片机的第二输出端和公共地之间；第二发光二极管、第七电阻串联后，连接至单片机的第三输出端和公共地之间；.

2.如权利要求1所述的室内空气安全警报器，其特征在于：所述一氧化碳传感器的是TGS5042气敏传感器。

3.如权利要求1所述的室内空气安全警报器，其特征在于：所述氧气传感器是KE-50气敏传感器。

4.如权利要求1所述的室内空气安全警报器，其特征在于：所述第一运放、第二运放是超低噪声的轨到轨输入输出集成运算放大器ADA4528-2中的两个独立运放。

5.如权利要求1所述的室内空气安全警报器，其特征在于：所述DC/DC升压模块型号是S-2.4SYMK。

6.如权利要求1所述的室内空气安全警报器，其特征在于：所述电池组由2节1.5V的纽扣电池组成。

7.如权利要求1所述的室内空气安全警报器，其特征在于：所述单片机的型号是MSP430F4250。