CN206961294U - 可燃性气体检测报警安全控制器 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种可燃性气体检测报警安全控制器，包括可燃性气体传感器电路模块、信号采集与处理模块、浓度显示模块、声光报警电路模块和安全控制模块，上述各电路模块由但单片机控制，所述装置还包括一用于排风换气的外接负载电路；当气体浓度超过报警门限时，单片机驱动安全控制模块中的继电器吸合，外接负载电路接通；本实用新型可以实时监测、显示空气中可燃性气体浓度，并能够根据浓度值所处的范围进行分等级预警，指示当前空气质量等级。还可以自动打开相应的安全装置、排除险情，避免不必要的生命财产损失。其体积小、重量轻、灵敏度高，而且可以不受外界电源控制，同时又能够根据不同使用环境调整报警门限值，使用非常方便。

Description

可燃性气体检测报警安全控制器

技术领域

本实用新型涉及气体检测技术，具体涉及一种可燃性气体检测报警安全控制器。

背景技术

在炼油厂、化工厂、油库和液化气站等作业环境中不可避免地会有可燃性气体或液体蒸汽的泄漏，如果泄漏的可燃性气体或液体蒸汽没有被及时发现，气体浓度不断积累，当与空气混合达到一定比例时，随时都有可能发生火灾、爆炸等恶性事故。另外家用燃气的泄漏也会造成火灾、中毒等严重后果。

实用新型内容

实用新型目的：未解决现有技术中存在的问题，本实用新型的目的是提供一种对空气中的可燃性气体浓度进行有效检测和预警的安全控制器。

技术方案：一种可燃性气体检测报警控制器，包括可燃性气体传感器电路模块、信号采集与处理模块、浓度显示模块、声光报警电路模块和安全控制模块，上述各电路模块由但单片机控制，所述装置还包括一用于排风换气的外接负载电路；当气体浓度超过报警门限时，单片机驱动安全控制模块中的继电器吸合，外接负载电路接通。

所述安全控制模块通过第一PNP型三极管驱动继电器吸合。

所述可燃性气体传感器电路模块采用MQ-2可燃性气体传感器；其中，MQ-2的A 端接+5V电源，B端经2.2KΩ电阻接地。电阻起到保护传感器的作用，防止传感器在加热过程中烧坏了。

在所述可燃性气体传感器电路模块的信号输出端设有一RC并联电路。

所述浓度显示模块采用LCD1602段式液晶显示器。

所述LCD1602段式液晶显示器的引脚3通过10KΩ和470Ω电阻串联分压调整显示器对比度。

所述声光报警电路模块包括蜂鸣器驱动电路和/或多个用于指示空气质量等级的LED发光二极管；其中，蜂鸣器驱动电路包括蜂鸣器、限流电阻和用于控制电路通断的第二PNP三极管。

所述LED发光二极管串联有限流电阻。

所述控制器还包括一用于调节报警门限值的按键调节模块，所述按键调节模块外接于单片机。

所述信号采集与处理模块采用A/D转换器ADC0809。

有益效果：与现有技术相比，本实用新型可以实时监测、显示空气中可燃性气体浓度，并能够根据浓度值所处的范围进行分等级预警，指示当前空气质量等级。还可以自动打开相应的安全装置、排除险情，避免不必要的生命财产损失。其体积小、重量轻、灵敏度高，而且可以不受外界电源控制，同时又能够根据不同使用环境调整报警门限值，使用非常方便。

附图说明

图1为本实用新型的整体电路结构连接原理图；

图2为可燃性气体传感器电路模块；

图3为信号采集与处理模块电路；

图4为可燃性气体浓度显示模块电路；

图5为声光报警模块电路中的蜂鸣器驱动电路；

图6为声光报警模块电路中的LED发光二极管电路；

图7为安全控制模块电路；

图8为按键调节模块电路。

具体实施方式

下面结合附图对本实用新型的技术方案作进一步说明。

本实用新型提供如下技术方案：一种可燃性气体检测报警控制器，包括可燃性气体传感器电路模块1、信号采集与处理模块2、浓度显示模块3、声光报警电路模块4和安全控制模块5，上述各模块由单片机89C51/52控制，单片机89C51/52外接一用于调节报警门限值的按键调节模块6，如图1所示。

如图2所示为可燃性气体传感器电路模块1，采用MQ-2可燃性气体传感器，具有探测范围广、灵敏度高、响应速度快、抗干扰能力强、使用寿命长和维护成本低等优点，可实现对以氢气为主要成分的煤气、天然气、石油液化气和烷类等可燃性气体的探测； MQ-2线圈的加热电阻为31Ω±3Ω，加热电压为5.0V±0.2V，在5V工作电源作用下，经计算可串接5.1Ω电阻，MQ-2的A端接+5V电源，B端经2.2kΩ电阻(R7)接地， R7电阻起到保护传感器的作用，防止传感器在加热过程中烧坏了。为了提高整个报警装置的可靠性，在信号输出端设计一个RC并联电路(104电容和1K电阻并联)。

如图3所示为信号采集与处理模块2：当空气中可燃性气体浓度升高时，MQ-2传感器AB间的电阻减小，使其引脚4和6输出的模拟电压随之增大。在检测到可燃性气体时，输出电压值在1.5-3.5V之间。由于A/D转换器ADC0809的输入电压在0-5V的范围内，所以可以将此模拟电压直接送入A/D转换器转换成单片机可以识别的数字信号。将输出的模拟电压接入ADC0809的IN0通道，并选通该模拟通道，将转换后的8 位数字信号送入单片机的P1口进行处理。

如图4所示，浓度显示模块3采用LCD1602段式液晶显示器实时显示所测的可燃性气体浓度值和4个报警门限值。LCD1602段式液晶显示器可以显示2行数据，每行 16个字符，显示画质高，不闪烁。它与单片机之间的连接电路简单，只需将D0-D7 8 位双向数据端与单片机的P0口依次相连即可实现数据传输。引脚3可以通过调整电位器调整显示器的对比度，此处直接采用10K和470Ω电阻串联分压给显示器提供一个适宜的灰度。只要使能端(LCDEN)由高电平跳变为低电平，液晶显示器则开始执行命令。通常，报警器检测到的浓度会用数码管或者液晶显示器显示出来，但是一个数码管只能显示一位数字，而LCD1602液晶可以显示2行数据，共32个字符，且其显示画质比较高，和单片机之间的连接方式也比较简单，相比之下，液晶的性能更好。

如图5、图6所示为声光报警电路模块4：本电路模块将可燃性气体浓度划分成不同的预警等级，采用不同颜色的LED发光二极管指示当前环境中空气质量等级；其中，绿灯(LEDG)亮表示空气质量良好；黄灯(LEDY)亮表示空气质量一般，室内弥漫少量烟雾；红灯(LEDR)亮表示空气质量差，可能有燃气轻度泄漏，将单片机P2口相应端子置 0，发光二极管可正向导通发光，为了防止电路中电流过大使二极管烧坏，每个发光二极管均需串联一个限流电阻。除了LED发光二极管电路，还包括蜂鸣器报警模块，如图5所示，当燃气大量泄漏或者起火时，蜂鸣器会进行鸣响报警，蜂鸣器驱动电路包括：三极管、蜂鸣器和限流电阻。PNP型三极管Q1起开关作用，控制电路通断。其基极的低电平使三极管饱和导通，使蜂鸣器报警；而基极高电平则使三极管截止，蜂鸣器停止报警。

如图7所示为安全控制模块5：当浓度超过最高报警门限而无人为操作处理时，单片机会驱动继电器吸合，从而接通外接负载电路，打开排风扇，进行排风换气，保证用气环境安全。电路中继电器模块通过PNP型三极管Q2驱动，当浓度超过最高报警门限时，单片机P3.4端会由高电平跳变成低电平，三极管导通继电器吸合，继电器起开关作用，可以驱动外接负载电路。

如图8所示为按键调节模块6：报警门限值可以通过按键电路进行调节，单片机外接按键电路采用独立式连接方式，这种接法驱动程序简单且系统更加稳定。可以通过单片机I/O口读取的高低电平状态来判断是否有按键按下。按下S1键，进入报警限修改模式，连续按下S1键可依次调整光标位置，此时，每按一下S2键，报警限就在原来基础上加1；每按一下S3键，报警限就在原来基础上减1。

本实施例采用+5V电源给报警电路供电，以家用天然气报警为例进行实施方式说明：

(1)无可燃性气体环境下测试：接通工作电源后，绿灯亮、蜂鸣器未发出警报、排风扇不工作说明电路正常；如果发现液晶显示器的浓度示数快速上升，黄灯或者红灯亮，蜂鸣器报警，则说明系统未稳定，通常需要将电路通电一段时间，使传感器预热，待其稳定，直至绿灯亮、液晶显示器浓度示数稳定为止。

(2)有可燃性气体环境下测试：接通工作电源，轻按煤气灶开关1秒后关掉，如果液晶显示器浓度示数在0-15ppm之间绿灯亮；15-30ppm之间黄灯亮；30-60ppm之间红灯亮；大于60ppm时蜂鸣器报警、排风扇转动，表明电路工作正常；如果未出现声光报警现象，则需通过按键重新设置报警门限值，将报警门限降低，以适合当前环境中可燃性气体浓度的检测报警。

(3)声光报警电路的验证测试：在成功实现对可燃性气体报警设置后，需要再次进行无可燃性气体环境下的验证测试。当天然气消散后，如果声光报警未消失，则需要再次调整按键设置报警门限，直至声光报警现象消失时刻停止调整按键。

Claims (10)

1.一种可燃性气体检测报警安全控制器，其特征在于：包括可燃性气体传感器电路模块(1)、信号采集与处理模块(2)、浓度显示模块(3)、声光报警电路模块(4)和安全控制模块(5)，上述各电路模块由单片机控制，所述控制器还包括一用于排风换气的外接负载电路；当气体浓度超过报警门限时，单片机驱动安全控制模块(5)中的继电器吸合，外接负载电路接通。

2.根据权利要求1所述的可燃性气体检测报警安全控制器，其特征在于：所述安全控制模块(5)通过第一PNP型三极管驱动继电器吸合。

3.根据权利要求1所述的可燃性气体检测报警安全控制器，其特征在于：所述可燃性气体传感器电路模块(1)采用MQ-2可燃性气体传感器；其中，MQ-2的A端接+5V电源，B端经2.2KΩ电阻接地。

4.根据权利要求3所述的可燃性气体检测报警安全控制器，其特征在于：在所述可燃性气体传感器电路模块(1)的信号输出端设有一RC并联电路。

5.根据权利要求1所述的可燃性气体检测报警安全控制器，其特征在于：所述浓度显示模块(3)采用LCD1602段式液晶显示器。

6.根据权利要求5所述的可燃性气体检测报警安全控制器，其特征在于：所述LCD1602段式液晶显示器的引脚3通过10KΩ和470Ω电阻串联分压调整显示器对比度。

7.根据权利要求1所述的可燃性气体检测报警安全控制器，其特征在于：所述声光报警电路模块(4)包括蜂鸣器驱动电路和/或多个用于指示空气质量等级的LED发光二极管；其中，蜂鸣器驱动电路包括蜂鸣器、限流电阻和用于控制电路通断的第二PNP三极管。

8.根据权利要求7所述的可燃性气体检测报警安全控制器，其特征在于：所述LED发光二极管串联有限流电阻。

9.根据权利要求1所述的可燃性气体检测报警安全控制器，其特征在于：所述控制器还包括一用于调节报警门限值的按键调节模块(6)，所述按键调节模块(6)外接于单片机。

10.根据权利要求1所述的可燃性气体检测报警安全控制器，其特征在于：所述信号采集与处理模块(2)采用A/D转换器ADC0809。