CN205002921U - 一种笔形超微型气体检漏仪 - Google Patents

Abstract

本实用新型专利公开了一种用于气体泄漏检测的笔形超微型电子检漏仪，特别是氢气检漏仪和制冷剂检漏仪。本检漏仪包括气敏芯片、照明灯、检测电路板、锂电池和电源管理部件，其特征是：气敏芯片经检测和控制电路连接到低功耗微控制器STM8L051F3，微控制器还连接了按键、声响电路、LED指示灯和电源管理电路。本检漏仪使用高集成度和低功耗的微控制器，大大减少了外围元器件的使用，使仪器结构紧凑、体积小巧、使用方便，笔形外形便于检测人员随身携带，并能根据不同检测需要选择对应气敏芯片。使用时根据仪器上的泄漏等级指示，可以方便地知道有无泄漏以及泄漏大小并找出泄漏点，大大提高泄漏检测的精确度和检测效率，并且简单、方便、易用。

Description

一种笔形超微型气体检漏仪

技术领域

本实用新型公开了一种检测装置，特别是涉及氢气检漏和制冷剂检漏的气体检漏仪。

背景技术

随着人们生活品质的提高，对制造技术也提出了更高的要求，产品不仅要能使用，更要用的舒服，对于制冷产品如冰箱空调来说，制冷剂的密封性是非常重要的，它将直接影响到产品的性能、能效和寿命，因此对制冷剂管路和部件的泄漏检测--即检漏技术显得愈发重要。不仅在生产领域，在检测、维护和修理场合也非常需要检漏，检漏仪对检测效果有着举足轻重的作用，同时也对检漏仪的便携性与易用性提出了更高的要求。因此一种使用简单、携带方便、精度高、工作时间长的检漏仪，必然有着广阔的应用前景。本技术同时适用于各种其它产品的检漏，如汽车发动机、变速箱、液压件、压力容器、阀门、管道等等。

发明内容

本实用新型的目的是提供一种能够进行微量气体泄漏检测，声光提示泄漏等级，体积微小的使用示踪气体或实际气体的电子气体检漏仪的技术方案。

本实用新型解决其技术问题所采用的技术方案是：一种笔形超微型气体检漏仪，包括气敏芯片、LED指示灯、LED照明灯、检测电路板、锂电池和电源管理部件，其特征是：所述检测电路板连接一微控制器U2，检测电路板设有检测和控制电路、微控制器电路，检测和控制电路连接气敏芯片，微控制器电路连接有按键电路、声响电路、LED指示灯、LED照明灯电路和电源管理电路，电源管理电路连接锂电池和电源管理部件，微控制器U2采用低功耗微控制器STM8L051F3，微控制器还连接了按键、声响电路、LED指示灯、照明灯和电源管理电路。

气敏芯片是第三代气体传感器技术，由加热单元和感应单元组成，气敏芯片经检测和控制电路连接到低功耗微控制器U2，微控制器U2还连接了按键、声响电路、LED指示灯、LED照明灯和电源管理电路，声响电路连接蜂鸣器BEE，LED指示灯为彩色发光二极管，包括有一级报警黄色LED指示灯L4、二级报警黄色LED指示灯L3、三级报警橙色LED指示灯L2和四级报警红色LED指示灯L1。

所述检测和控制电路由运算放大器U1A、U1B、电阻R1至R13、电容C1、C2、MOS管Q1、三极管Q2和二极管D1组成，气敏芯片的感应单元的一端分别连接电阻R1、R3、U1A的3脚和微控制器U2的16脚，另一端分别连接电阻R2、R4和U1B的5脚；R1、R3的另一端连接微控制器U2的15脚，R2、R4的另一端接地；U1B的8脚接VCC，U1B的4脚接地。

所述运算放大器U1A的1脚连接电阻R7、C4和微控制器U2的17脚，U1B的7脚连接电阻R8、C2和微控制器U2的14脚，R7、C4的另一端连接稳压管Q3的2脚和电阻R5，R8、C2的另一端连接U1B的6脚和电阻R6，R5、R6的另一端接地。气敏芯片的加热单元的一端接地，另一端连接电阻R9、R12和MOS管Q1的D极；R9的另一端连接二极管D1的负极，D1的正极连接微控制器U2的6脚；Q1的S极连接电阻R10，Q1的G极连接R10的另一端和三极管Q2的C极，Q2的E极接地，B极连接电阻R11，R11另一端连接微控制器U2的5脚；R12另一端连接电阻R13和微控制器U2的9脚，R13的另一端接地。

所述的按键电路由2个轻触开关极下拉电阻组成，按键S1一端接入微控制器19脚和电阻R21，另一端接VCC；按键接入微控制器的18脚和电阻R22，另一端接VCC，R21、R22另一端接地。

所述的电源管理电路由充电芯片U3、稳压管Q3、MOS管Q5、电阻R23、R24、R25、电解电容E1、E2、E3、电容C3、C4、二极管D3、红色LED和绿色LED组成，U3的4脚连接外部5V电源、电阻R23、R24、二极管D3的正极和电解电容E3的正极，U3的3脚连接锂电池正极和MOS管Q5的S极，U3的6脚连接电阻R25，U3的1脚连接红色LED负极，U3的5脚连接绿色LED负极，U3的2脚接地；R23的另一端连接Q5的G极，R24的另一端连接红色LED和绿色LED的正极，D3的负极连接Q5的D极并输出为VDD供电；E3的另一端、锂电池的负极和R25的另一端接地。Q3为3.3V的LDO，Q3的VIN脚连接VDD和E2、C4，Q3的VOUT脚连接E1、C3并输出为VCC供电，Q3的GND脚接地。

所述的锂电池是标称电压3.7V容量大于1000mAH的聚合物锂电。

所述的按键电路由2个轻触开关S1、S2和电阻R19、R20极下拉电阻组成，按键S1一端接入微控制器U2的19脚和电阻R19，另一端接VCC；S2接入微控制器U2的18脚和电阻R20，另一端接VCC，R19、R20另一端接地。

所述LED指示灯为彩色发光二极管，包括有一级报警黄色LED指示灯L4、二级报警黄色LED指示灯L3、三级报警橙色LED指示灯L2和四级报警红色LED指示灯L1，微控制器U2的20脚、10脚、11脚、12脚、13脚分别通过电阻R19、R18、R17、R16、R15连接L5、L4、L3、L2、L1的正极，L5、L4、L3、L2、L1的负极接地，L5为绿色，L4为黄色，作为泄漏等级1指示，L3为黄色，作为泄漏等级2指示，L2为橙色，作为泄漏等级3指示，L1为红色，作为泄漏等级4指示。

使用本实用新型提供的检漏仪检测的时候先按下并保持按住S1按键3秒以上，检漏仪开始工作，微控制器首先检测供电电源是否充足，充足时微控制器20脚输出高点亮电源指示灯L5（绿色LED），不足时电源指示灯以1秒频率闪烁，提示进行充电操作；电源充足，微控制器1脚输出一串方波使蜂鸣器发出“嘀”一声提示检漏仪开始工作，微控制器15脚输出高供电测试电路，微控制器6脚输出高供电气敏芯片加热单元采样电路，微控制器5脚输出高开启加热，进入预热，微控制器10脚和11脚以1秒频率输出高或低电平使泄漏等级1和泄漏等级2指示灯L4L3闪烁（黄色LED），同时气敏芯片测试信号输入微控制器16脚进行AD采样，根据采样值判断芯片有无故障，有故障则取消预热，所有LED指示灯闪烁点亮，无故障则继续预热；预热期间，加热信号通过微控制器9脚进行AD采样，当达到预定值时停止加热，不到预定值时继续加热，以此保持气敏芯片恒温在设定值。预热完成，进行检测，微控制器17脚和14脚接收气敏芯片的变化信号，计算后得出泄漏值，并按泄漏等级由LED指示灯和蜂鸣器声调变化实现声光指示。开机后短按S1键，实现开关照明灯；短按S2按键，泄漏检测值归零，用于寻找更高的泄漏；按住S2键3秒，实现开关声响；在按住S1按键3秒则关机，关机时微控制器运行在HALT状态，整机消耗电流不到5uA。

本实用新型在电源管理电路中使用了锂电池充电芯片U3，U3的3脚直接对内置锂电池进行充电，充电电源适配器与智能手机通用，也可用电脑USB口进行充电，充电电流可通过电阻R25调节，充电过程由双色LEDL7指示，红色表示正在充电，绿色表示充电完成。当有充电电源输入时，此电源也可直接供电检漏仪，使检漏仪正常工作。

本实用新型使用了低功耗的微控制器，大大减少外围独立元器件的使用，使仪器结构紧凑、体积小、使用方便，做成笔式外形更便于携带，仪器头部装有照明灯以便于检测光线较暗的机器内部和其它角落，特别适合现场检测、维护、修理。本实用新型使用第三代的气体检测技术，虽然超微型设计但检测精度非常高，因此也适合产品制造商在生产前、中、后的质量检测。使用本实用新型检漏仪，可以方便地判断出有无气体泄漏并找出泄漏点，同时可以使用示踪气体和实际气体双重检测方法。

附图说明

图1为本实用新型的结构示意图

图2为本实用新型的原理方框图

图3为图2的微控制器模块电路示意图

图4为图2的检测和控制模块电路示意图

图5为图2的电源管理模块电路示意图

图6为图2的按键模块电路示意图

图7为图2的声响模块电路示意图

图8为图2的LED指示灯模块电路示意图

具体实施方式

本实用新型的具体实施方式是，如图1~8所示：

实施例1，一种能够进行微量气体泄漏检测，声光提示泄漏等级，体积微小的使用示踪气体或实际气体的电子气体检漏仪的技术方案。

本实用新型解决其技术问题所采用的技术方案是：一种笔形超微型气体检漏仪，包括气敏芯片、LED指示灯11、LED照明灯1、检测电路板3、锂电池7和电源管理部件8，其特征是：所述检测电路板3连接一微控制器U2，检测电路板3设有检测和控制电路、微控制器电路，检测和控制电路连接气敏芯片，微控制器电路连接有按键电路、声响电路、LED指示灯、LED照明灯电路和电源管理电路，电源管理电路连接锂电池7和电源管理部件8。

气敏芯片经检测和控制电路连接到低功耗微控制器U2，微控制器U2还连接了按键、声响电路、LED指示灯11、LED照明灯1和电源管理电路，声响电路连接蜂鸣器BEE4，LED指示灯11为彩色发光二极管，包括有一级报警黄色LED指示灯L4、二级报警黄色LED指示灯L3、三级报警橙色LED指示灯L2和四级报警红色LED指示灯L1。

所述检测和控制电路由运算放大器U1A、U1B、电阻R1至R13、电容C1、C2、MOS管Q1、三极管Q2和二极管D1组成，气敏芯片的感应单元的一端分别连接电阻R1、R3、U1A的3脚和微控制器U2的16脚，另一端分别连接电阻R2、R4和U1B的5脚；R1、R3的另一端连接微控制器U2的15脚，R2、R4的另一端接地；U1B的8脚接VCC，U1B的4脚接地。

所述运算放大器U1A的1脚连接电阻R7、C4和微控制器U2的17脚，U1B的7脚连接电阻R8、C2和微控制器U2的14脚，R7、C4的另一端连接稳压管Q3的2脚和电阻R5，R8、C2的另一端连接U1B的6脚和电阻R6，R5、R6的另一端接地。气敏芯片的加热单元的一端接地，另一端连接电阻R9、R12和MOS管Q1的D极；R9的另一端连接二极管D1的负极，D1的正极连接微控制器U2的6脚；Q1的S极连接电阻R10，Q1的G极连接R10的另一端和三极管Q2的C极，Q2的E极接地，B极连接电阻R11，R11另一端连接微控制器U2的5脚；R12另一端连接电阻R13和微控制器U2的9脚，R13的另一端接地。

所述的电源管理电路由充电芯片U3、稳压管Q3、MOS管Q5、电阻R23、R24、R25、电解电容E1、E2、E3、电容C3、C4、二极管D3、红色LED和绿色LED组成，U3的4脚连接外部5V电源、电阻R23、R24、二极管D3的正极和电解电容E3的正极，U3的3脚连接锂电池正极和MOS管Q5的S极，U3的6脚连接电阻R25，U3的1脚连接红色LED负极，U3的5脚连接绿色LED负极，U3的2脚接地；R23的另一端连接Q5的G极，R24的另一端连接红色LED和绿色LED的正极，D3的负极连接Q5的D极并输出为VDD供电；E3的另一端、锂电池的负极和R25的另一端接地。Q3为3.3V的LDO，Q3的VIN脚连接VDD和E2、C4，Q3的VOUT脚连接E1、C3并输出为VCC供电，Q3的GND脚接地。

所述的按键电路由2个轻触开关按键S1、设置按键S2和电阻R19、R20极下拉电阻组成，按键S1一端接入微控制器U2的19脚和电阻R19，另一端接VCC；设置按键S2接入微控制器U2的18脚和电阻R20，另一端接VCC，R19、R20另一端接地。

所述的声响电路由蜂鸣器BEE4、二极管D1、三极管Q4和电阻R14组成，BEE的一端连接VDD和二极管D2的负极，另一端连接D1的正极和三极管Q4的C极，Q4的B极连接电阻R14，E极接地，R14的另一端接入微控制器U2的1脚。

所述LED指示灯11为彩色发光二极管，包括有一级报警黄色LED指示灯L4、二级报警黄色LED指示灯L3、三级报警橙色LED指示灯L2和四级报警红色LED指示灯L1，微控制器U2的20脚、10脚、11脚、12脚、13脚分别通过电阻R19、R18、R17、R16、R15连接L5、L4、L3、L2、L1的正极，L5、L4、L3、L2、L1的负极接地，L5为绿色，作为电源指示灯5。

使用本实用新型提供的检漏仪检测的时候先按下并保持按住S1按键3秒以上，检漏仪开始工作，微控制器首先检测供电电源是否充足，充足时微控制器20脚输出高点亮电源指示灯L5（绿色LED），不足时电源指示灯以1秒频率闪烁，提示进行充电操作；电源充足，微控制器1脚输出一串方波使蜂鸣器发出“嘀”一声提示检漏仪开始工作，微控制器15脚输出高供电测试电路，微控制器6脚输出高供电气敏芯片加热单元采样电路，微控制器5脚输出高开启加热，进入预热，微控制器10脚和11脚以1秒频率输出高或低电平使泄漏等级1和泄漏等级2指示灯L4L3闪烁（黄色LED），同时气敏芯片测试信号输入微控制器16脚进行AD采样，根据采样值判断芯片有无故障，有故障则取消预热，所有LED指示灯闪烁点亮，无故障则继续预热；预热期间，加热信号通过微控制器9脚进行AD采样，当达到预定值时停止加热，不到预定值时继续加热，以此保持气敏芯片恒温在设定值。预热完成，进行检测，微控制器17脚和14脚接收气敏芯片的变化信号，计算后得出泄漏值，并按泄漏等级由LED指示灯和蜂鸣器声调变化实现声光指示。开机后短按S1键，实现开关照明灯；短按S2按键，泄漏检测值归零，用于寻找更高的泄漏；按住S2键3秒，实现开关声响；在按住S1按键3秒则关机，关机时微控制器运行在HALT状态，整机消耗电流不到5uA。

本实用新型的上述实施例仅仅是为清楚地说明本实用新型所作的举例，而并非是对本实用新型的实施方式的限定。而对于属于本实用新型的实质精神所引伸出的显而易见的变化或变动仍属于本实用新型的保护范围。

Claims (8)

1.一种笔形超微型气体检漏仪，包括气敏芯片、LED指示灯（11）、LED照明灯（1）、检测电路板（3）、锂电池（7）和电源管理部件（8），其特征是：所述检测电路板（3）连接一微控制器U2，检测电路板（3）设有检测和控制电路、微控制器电路，检测和控制电路连接气敏芯片，微控制器电路连接有按键电路、声响电路、LED指示灯、LED照明灯电路和电源管理电路，电源管理电路连接锂电池（7）和电源管理部件（8）。

2.根据权利要求1所述的一种笔形超微型气体检漏仪，其特征在于：气敏芯片经检测和控制电路连接到低功耗微控制器U2，微控制器U2还连接了按键、声响电路、LED指示灯（11）、LED照明灯（1）和电源管理电路，声响电路连接蜂鸣器BEE（4），LED指示灯（11）为彩色发光二极管，包括有一级报警黄色LED指示灯L4、二级报警黄色LED指示灯L3、三级报警橙色LED指示灯L2和四级报警红色LED指示灯L1。

3.根据权利要求1所述的一种笔形超微型气体检漏仪，其特征在于：所述检测和控制电路由运算放大器U1A、U1B、电阻R1至R13、电容C1、C2、MOS管Q1、三极管Q2和二极管D1组成，气敏芯片的感应单元的一端分别连接电阻R1、R3、U1A的3脚和微控制器U2的16脚，另一端分别连接电阻R2、R4和U1B的5脚；R1、R3的另一端连接微控制器U2的15脚，R2、R4的另一端接地；U1B的8脚接VCC，U1B的4脚接地。

4.根据权利要求1所述的笔形超微型气体检漏仪，其特征是：所述的电源管理电路由充电芯片U3、稳压管Q3、MOS管Q5、电阻R23、R24、R25、电解电容E1、E2、E3、电容C3、C4、二极管D3、红色LED和绿色LED组成，U3的4脚连接外部5V电源、电阻R23、R24、二极管D3的正极和电解电容E3的正极，U3的3脚连接锂电池正极和MOS管Q5的S极，U3的6脚连接电阻R25，U3的1脚连接红色LED负极，U3的5脚连接绿色LED负极，U3的2脚接地；R23的另一端连接Q5的G极，R24的另一端连接红色LED和绿色LED的正极，D3的负极连接Q5的D极并输出为VDD供电；E3的另一端、锂电池的负极和R25的另一端接地；Q3为3.3V的LDO，Q3的VIN脚连接VDD和E2、C4，Q3的VOUT脚连接E1、C3并输出为VCC供电，Q3的GND脚接地。

5.根据权利要求3所述的笔形超微型气体检漏仪，其特征是：所述运算放大器U1A的1脚连接电阻R7、C4和微控制器U2的17脚，U1B的7脚连接电阻R8、C2和微控制器U2的14脚，R7、C4的另一端连接稳压管Q3的2脚和电阻R5，R8、C2的另一端连接U1B的6脚和电阻R6，R5、R6的另一端接地；气敏芯片的加热单元的一端接地，另一端连接电阻R9、R12和MOS管Q1的D极；R9的另一端连接二极管D1的负极，D1的正极连接微控制器U2的6脚；Q1的S极连接电阻R10，Q1的G极连接R10的另一端和三极管Q2的C极，Q2的E极接地，B极连接电阻R11，R11另一端连接微控制器U2的5脚；R12另一端连接电阻R13和微控制器U2的9脚，R13的另一端接地。

6.根据权利要求1所述的笔形超微型气体检漏仪，其特征是：所述的按键电路由2个轻触开关按键S1（6）、设置按键S2（10）和电阻R19、R20极下拉电阻组成，按键S1（6）一端接入微控制器U2的19脚和电阻R19，另一端接VCC；设置按键S2（10）接入微控制器U2的18脚和电阻R20，另一端接VCC，R19、R20另一端接地。

7.根据权利要求1所述的笔形超微型气体检漏仪，其特征是：所述的声响电路由蜂鸣器BEE（4）、二极管D1、三极管Q4和电阻R14组成，BEE的一端连接VDD和二极管D2的负极，另一端连接D1的正极和三极管Q4的C极，Q4的B极连接电阻R14，E极接地，R14的另一端接入微控制器U2的1脚。

8.根据权利要求2所述的笔形超微型气体检漏仪，其特征是：所述LED指示灯（11）为彩色发光二极管，包括有一级报警黄色LED指示灯L4、二级报警黄色LED指示灯L3、三级报警橙色LED指示灯L2和四级报警红色LED指示灯L1，微控制器U2的20脚、10脚、11脚、12脚、13脚分别通过电阻R19、R18、R17、R16、R15连接L5、L4、L3、L2、L1的正极，L5、L4、L3、L2、L1的负极接地，L5为绿色，作为电源指示灯（5）。