CN205333601U - 一种气体检测装置 - Google Patents

Abstract

本实用新型涉及一种气体检测装置。其包括气体检测系统及用于为所述气体检测系统提供工作电源的供电系统，所述的供电系统包括:利用地板的形变产生电能的发电地板，其正输出端与气体检测系统的电源正输入端电连接，负输出端与气体检测系统的电源负输入端电连接；蓄电池及其充放电控制电路，其中，蓄电池的正极与气体检测系统的电源正输入端电连接，负极与气体检测系统的电源负输入端电连接，并且其正极通过隔离二极管与所述发电地板的正输出端连接。实施本实用新型，气体检测系统不用外界供电便可长期工作，具有产品成本低、使用维护成本低、且节能环保的优势。

Description

一种气体检测装置

技术领域

本实用新型涉及环境监测设备，更具体地说，涉及一种用于写字楼、工厂等需要长期在线监测环境气体的场所的气体检测装置。

背景技术

气体传感器在工业生产和人们的日常生活中起着重要的作用。工业生产、环境保护、医疗保健等领域都需要利用气体传感器监测环境气体，当气体成分发生异常时，产生报警，以减少安全事故发生。

对环境长期进行气体监测时，通常需要对环境中多个点进行实时监测，由于传感器是低功耗产品，如果专门为传感器设计外部电源供电系统，整个检测系统成本会比较高。如果采用储能电池供电时，也需要定期对电池进行充电维护，维护成本高。并且由于需要检测气体的环境通常是室内环境，无法采用太阳能、风能等发电方式供电，因此传感器会因为供电问题在应用上受到限制。

实用新型内容

本实用新型要解决的技术问题在于，针对现有应用于室内环境检测的气体检测装置系统成本、维护成本高的缺陷，提供一种用于室内场所的气体检测装置，其可采用发电地板进行供电。

本实用新型解决其技术问题所采用的技术方案是：构造一种气体检测装置，包括气体检测系统及用于为所述气体检测系统提供工作电源的供电系统，所述供电系统包括:

利用地板的形变产生电能的发电地板，其正输出端与气体检测系统的电源正输入端电连接，负输出端与气体检测系统的电源负输入端电连接；及

蓄电池及其充放电控制电路，其中，蓄电池的正极与气体检测系统的电源正输入端电连接，负极与气体检测系统的电源负输入端电连接，并且其正极通过隔离二极管与所述发电地板的正输出端连接。

在本实用新型所述的气体检测装置中，所述发电地板包括相对设置的正地板电极、负地板电极，以及夹在正地板电极与负地板电极之间的压电晶体层，其中，正地板电极电连接于发电地板的正输出端，负地板电极电连接于发电地板的负输出端。

在本实用新型所述的气体检测装置中,所述的供电系统还包括稳压芯片，其中，稳压芯片的输入端与蓄电池的正极电连接，稳压芯片的输出端与气体检测系统的电源正输入端电连接。

在本实用新型所述的气体检测装置中，所述的气体检测系统包括用于采集环境空气中有害气体浓度信息的气体采集传感器；及与所述气体采集传感器连接的用于根据所述浓度信息计算气体浓度值并当所述浓度值超过预定阈值时发出报警指令的中央处理器。

在本实用新型所述的气体检测装置中，所述的气体检测系统还包括与中央处理器连接的用于根据来自中央处理器的报警指令发出报警信号的报警灯装置和蜂鸣器。

在本实用新型所述的气体检测装置中，所述的气体检测系统还包括与中央处理器连接的用于显示所述气体浓度值的数码显示装置。

在本实用新型所述的气体检测装置中，所述的气体检测系统还包括与中央处理器连接的用于将采集到的气体数据传送至后台服务器的通信模块。

在本实用新型所述的气体检测装置中，所述供电系统中的蓄电池、隔离二极管和稳压芯片，以及所述气体检测系统中的气体采集传感器、中央处理器、报警灯装置、蜂鸣器、通信模块和数码显示装置均集成在一个壳体中，所述发电地板的输出端通过供电电缆与设置在所述壳体上的气体检测系统的电源输入端电连接。

在本实用新型所述的气体检测装置中，所述蓄电池是工作电压为3.6V～4.2V的锂电池。

在本实用新型所述的气体检测装置中，所述稳压芯片是低压差线性稳压器。

实施本实用新型的气体检测装置，具有以下有益效果：可以采集人走过发电地板时产生的电量，为气体传感器工作提供电能，并为蓄电池充电；使得该装置不用外界供电便可长期工作，具有气体检测装置成本低、使用维护成本低、且节能环保的优势。

附图说明

下面将结合附图及实施例对本实用新型作进一步说明，附图中：

图1是本实用新型气体检测装置外部结构示意图；

图2是本实用新型气体检测装置实施例的逻辑框图；

图3是根据本实用新型一实施例的气体检测装置的供电系统的电路图；

图4是本实用新型气体检测装置中发电地板的原理图。

具体实施方式

本实用新型构思一种气体检测装置，其采用发电地板和蓄电池来给传感器供电。发电地板是一种微能量采集装置，能利用地板的形变产生电能。写字楼、工厂都是人活动比较密集的场所，当在该场所人行走比较频繁的地方安装发电地板，在有人走过发电地板时，地板发生形变，就产生电量，便可给传感器供电工作，同时也可以给蓄电池充电，发电地板不能供电的时候，由蓄电池给系统供电，则气体检测系统可以长期保持正常工作。

如图1和图2所示，本实用新型的气体检测装置包括气体检测系统20及用于为气体检测系统提供工作电源的供电系统10。

其中，供电系统10包括发电地板11、蓄电池12及其充放电控制电路(图中未示出)、隔离二极管D1和稳压芯片13。气体检测系统20包括气体采集传感器21、中央处理器22、通信模块23、报警灯装置2、蜂鸣器3和数码显示装置4。

在一实施例中，本实用新型气体检测装置包括壳体1，用于为气体检测系统20及供电系统10中的蓄电池12、隔离二极管D1、稳压芯片13提供结构上的支持和保护，壳体1上设置有报警灯2、蜂鸣器3、数码显示装置4和气体通气孔5，气体采集传感器21、中央处理器22和通信模块23安装在壳体内。设置气体通气孔5用以保证环境中的气体可以快速到达气体检测装置内部，数码显示装置4用于显示所测到气体浓度信息。壳体1上设置电源输入端(包括正输入端和负输入端)，供电电缆6一端连接于该电源输入端，另一端连接于铺设在室内的发电地板11的电源输出端(包括正输出端和负输出端)。

在电路连接上，发电地板11的正输出端与气体检测系统的电源正输入端电连接，负输出端与气体检测系统20的电源负输入端电连接。蓄电池12的正极与气体检测系统20的电源正输入端电连接，负极与气体检测系统20的电源负输入端电连接，并且蓄电池12的其正极通过隔离二极管D1与发电地板11的正输出端连接。具体地，隔离二极管D1的正极与发电地板11的正输出端电连接，负极与蓄电池12的正极电连接。蓄电池12的充放电控制电路(图中未示出)可采用现有技术，例如笔记本电脑或手机常用的蓄电池的充放电控制电路。

在供电系统10包括稳压芯片13的情况下，蓄电池12的正极与稳压芯片的输入端电连接，稳压芯片13的输出端与气体检测系统的电源正输入端电连接。需要说明的是，设置稳压芯片是本实用新型的优选实施方案，在个别实施例中，也可不设置稳压芯片。

在本实用新型的各个实施例中，气体采集传感器21用于采集环境空气中有害气体浓度信息；与气体采集传感器21连接的中央处理器22用于根据浓度信息计算气体浓度值并当浓度值超过预定阈值时发出报警指令。

报警灯装置2和蜂鸣器3与中央处理器22连接，用于接收中央处理器22发出报警指令并根据报警指令发出声光报警信号。

数码显示装置4与中央处理器22连接，用于显示所述气体浓度值。通信模块23与中央处理器连接，用于将采集到的气体数据传送至后台服务器。

图3是根据本实用新型一实施例的气体检测装置的供电系统的电路图。由图3可知，发电地板11产生的电荷经过隔离二极管，给蓄电池充电和稳压芯片供电，电池可采用锂电池，其电压VCC的变化范围是3.6V～4.2V，经过稳压芯片得到VDD，给CPU和传感器工作供电(稳压芯片主要采用低压差线性稳压器)，CPU的工作电压是3.3V，所以VDD电压为3.3V。隔离二极管的作用是在发电地板没有产生电量时，防止电池给发电电板供电，消耗电池电量。在此实施例中，蓄电池12采用工作电压为3.6V～4.2V的锂电池。

发电地板是在人踩上去后，发生变形，将人的重力势能转换成电能。图4所示是本实用新型一实施例中发电地板的结构示意图。如图4所示，发电地板11包括相对设置的正地板电极41、负地板电极42，以及夹在正地板电极与负地板电极之间的压电晶体层40，其中，正地板电极41电连接于发电地板11的正输出端，负地板电极电42连接于发电地板11的负输出端。当晶体受到某固定方向外力的作用时,内部就产生电极化现象,同时在两个表面上产生符号相反的电荷；当外力撤去后，晶体又恢复到不带电的状态；当外力作用方向改变时，电荷的极性也随之改变；晶体受力所产生的电荷量与外力的大小成正比。发电地板是利用压电效应制成的。

人在发电地板上行走时，发电地板产生电量，通过导线传输给气体检测系统，通过内部的蓄电池充放电控制器，给蓄电池充电，同时给传感器工作供电，实现整个系统正常工作。发电地板11、蓄电池12及其充放电控制电路一起组成自发电系统。

综上，本实用新型的气体检测装置的工作原理：在人走过发电地板时，地板发电给系统供电和蓄电池充电；当无人走过地板时，由蓄电池给系统供电；供电系统中的隔离二极管D1作用是禁止蓄电池给发电地板供电，消耗电能；中央处理器采集气体传感器(气体传感器包括：一氧化碳、氢气、氧气、甲醛、一氧化氮、二氧化氮、氨气等传感器)信号；计算出该气体浓度值，并通过数码显示装置(例如数码管)，当气体浓度值超过设定的阈值时，中央处理器控制蜂鸣器，发出报警信号，引人注意并做出相应措施，以免出现安全事故；无线通信模块可以将采集得到的数据传给后台服务器，以便后台对环境中的气体变化进行分析。

可以理解的，在一些实施例中，发电地板11还可以用基于踩踏式切割磁感线的发电地板所替代上述实施例中所述的压电晶体式的发电地板11功能效果。气体检测系统20中，通讯模块23可以将气体采集传感器21采集到气体数据传送到后台服务器，以便于后台对所采集到的气体采集传感器21的数据进行分析，气体采集传感器21可以包括多个气体采集传感器，例如包括采集一氧化碳、氢气、氧气、甲醛、一氧化氮、二氧化氮、氨气等传感器。

在系统空间布置方面，发电地板铺设在地上，通过供电电缆与蓄电池和气体检测系统连接，进行供电工作。气体检测系统一般放置在房间需要进行气体检测的地方。

本实用新型针对气体传感器提供一种自发电式气体检测装置，可以采集人走过发电地板时的电量，为气体传感器工作提供电能；该装置不用外界供电便可长期工作；改装成本低，采集微弱能量，节能环保，因此本实用新型具有较高的实用价值。

以上实施例只为说明本实用新型的技术构思及特点，其目的在于让熟悉此项技术的人士能够了解本实用新型的内容并据此实施，并不能限制本实用新型的保护范围。凡跟本实用新型权利要求范围所做的均等变化与修饰，均应属于本实用新型权利要求的涵盖范围。

Claims (10)

1.一种气体检测装置，包括气体检测系统(20)及用于为所述气体检测系统提供工作电源的供电系统(10)，其特征在于，所述供电系统(10)包括:

利用地板的形变产生电能的发电地板(11)，其正输出端与气体检测系统的电源正输入端电连接，负输出端与气体检测系统(20)的电源负输入端电连接；及

蓄电池(12)及其充放电控制电路，其中，蓄电池(12)的正极与气体检测系统(20)的电源正输入端电连接，负极与气体检测系统(20)的电源负输入端电连接，并且其正极通过隔离二极管(D1)与所述发电地板(11)的正输出端连接。

2.根据权利要求1所述的气体检测装置，其特征在于，所述发电地板(11)包括相对设置的正地板电极(41)、负地板电极(42)，以及夹在正地板电极与负地板电极之间的压电晶体层(40)，其中，正地板电极(41)电连接于发电地板(11)的正输出端，负地板电极(42)电连接于发电地板(11)的负输出端。

3.根据权利要求2所述的气体检测装置,其特征在于，所述的供电系统(10)还包括稳压芯片(13)，其中，稳压芯片(13)的输入端与蓄电池(12)的正极电连接，稳压芯片(13)的输出端与气体检测系统的电源正输入端电连接。

4.根据权利要求3所述的气体检测装置，其特征在于，所述的气体检测系统(20)包括用于采集环境空气中有害气体浓度信息的气体采集传感器(21)；及与所述气体采集传感器(21)连接的用于根据所述浓度信息计算气体浓度值并当所述浓度值超过预定阈值时发出报警指令的中央处理器(22)。

5.根据权利要求4所述的气体检测装置，其特征在于，所述的气体检测系统(20)还包括与中央处理器(22)连接的用于根据来自中央处理器(22)的报警指令发出报警信号的报警灯装置(2)和蜂鸣器(3)。

6.根据权利要求5所述的气体检测装置，其特征在于，所述的气体检测系统(20)还包括与中央处理器(22)连接的用于显示所述气体浓度值的数码显示装置(4)。

7.根据权利要求6所述的气体检测装置，其特征在于，所述的气体检测系统(20)还包括与中央处理器(22)连接的用于将采集到的气体数据传送至后台服务器的通信模块(23)。

8.根据权利要求7所述的气体检测装置，其特征在于，所述供电系统(10)中的蓄电池(12)、隔离二极管(D1)和稳压芯片(13)，以及所述气体检测系统(20)中的气体采集传感器(21)、中央处理器(22)、报警灯装置(2)、蜂鸣器(3)、通信模块(23)和数码显示装置(4)均集成在一个壳体(1)中，所述发电地板(11)的输出端通过供电电缆与设置在所述壳体(1)上的气体检测系统(20)的电源输入端电连接。

9.根据权利要求1至8中任一项所述的气体检测装置，其特征在于，所述蓄电池(12)是工作电压为3.6V～4.2V的锂电池。

10.根据权利要求3至8中任一项所述的气体检测装置，其特征在于，所述稳压芯片(13)为低压差线性稳压器。