CN208313923U - 一种智能tvoc气体变送器 - Google Patents
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Abstract
本实用新型涉及气体检测技术领域，特别涉及一种智能TVOC气体变送器。本实用新型包括单片机控制电路，单片机控制电路的信号输入端通过继电器电路与第一供电电路的电源输出端相连接，单片机控制电路的信号输入端与信号放大电路的信号输出端相连接，信号放大电路的信号输入端与信号采集电路的输出端相连接，信号放大电路的电源输入端与第二供电电路的电源输出端相连接，单片机控制电路的信号输出端分别与电压电流转换电路、显示电路、报警电路的信号输入端相连接。本实用新型能够对微弱的可燃性气体或有毒气体进行现场检测，能够将检测到的可燃性气体或有毒气体的警示信息进行显示和报警，本实用新型可靠性高、灵敏度高、成本低廉。
Description
技术领域
本实用新型涉及气体检测技术领域，特别涉及一种智能TVOC气体变送器。
背景技术
可燃气体变送器通常被应用在煤矿、冶金等工业技术领域中，这些工业技术领域中常常由于泄露而存在大量可燃性气体或有毒害的气体，工作人员长期处于这样的环境中，容易对身体造成伤害，因此可燃气体变送器的灵敏度和可靠性显得尤为重要。
现有的可燃气体变送器容易受到外界环境的干扰，从而导致灵敏度不高，而且成本高，稳定性不好，因此迫切需要提供一种灵敏度高、成本低廉、稳定性好的可燃气体变送器。
实用新型内容
本实用新型为了克服上述现有技术的不足，提供了一种灵敏度高、成本低廉、稳定性好的智能可燃气体变送器。
要解决以上所述的技术问题，本实用新型采取的技术方案为：
一种智能TVOC气体变送器包括单片机控制电路，所述单片机控制电路的信号输入端通过继电器电路与第一供电电路的电源输出端相连接，单片机控制电路的信号输入端与信号放大电路的信号输出端相连接，所述信号放大电路的信号输入端与用于采集可燃气体信号的信号采集电路的输出端相连接，信号放大电路的电源输入端与第二供电电路的电源输出端相连接，所述单片机控制电路的信号输出端分别与电压电流转换电路、显示电路、报警电路的信号输入端相连接。
优选的，所述单片机控制电路包括控制芯片，所述控制芯片的型号为STM32F051C8T6芯片，所述STM32F051C8T6芯片的引脚45与继电器电路相连接，STM32F051C8T6芯片的引脚11与信号放大电路相连接，STM32F051C8T6芯片的引脚14与电压电流转换电路相连接。
优选的，所述继电器电路包括第二电阻R2，所述第二电阻R2的一端连接STM32F051C8T6芯片的引脚45，第二电阻R2的另一端分别与第三电阻R3的一端、第一三极管Q1的基极相连接，所述第一三极管Q1的发射极、第三电阻R3的另一端均接地，第一三极管Q1的集电极分别连接电磁铁的一端、第一二极管D1的正极，所述电磁铁的另一端、第一二极管D1的负极均连接电源，所述继电器电路还包括与电磁铁相配合的开关，所述开关的活动端与第一供电电路的一个输出端相连接，开关的其中一个固定端与第一供电电路的另一个输出端相连接。
优选的，所述信号放大电路包括第一放大器，所述第一放大器的负极信号输入端分别与第四电阻R4的一端、第七电阻R7的一端、第四电容C4的一端相连接，所述第七电阻R7的另一端分别连接第五电阻R5的一端、第六电阻R6的一端，所述第五电阻R5的另一端分别连接外部接口和电源，所述第六电阻R6的另一端分别连接外部接口并接地，所述第一放大器的正极信号输入端分别连接第八电阻R8的一端、第九电阻R9的一端，所述第九电阻R9的另一端接地，所述第八电阻R8的另一端连接外部接口，所述第一放大器的信号输出端分别连接第四电阻R4的另一端、第四电容C4的另一端以及第十电阻R10的一端，所述第十电阻R10的另一端分别连接第六电容C6的一端、第一电感L1的一端，所述第一电感L1的另一端分别连接第七电容C7的一端以及STM32F051C8T6芯片的引脚11，所述第六电容C6的另一端、第七电容C7的另一端均接地。
优选的，所述电压电流转换电路包括第二放大器，所述第二放大器的正极信号输入端分别连接第八电容C8的一端以及STM32F051C8T6芯片的引脚14，所述第八电容C8的另一端接地，第二放大器的负极信号输入端分别连接第九电容C9的一端、第十一电阻R11的一端，所述第九电容C9的另一端分别连接第二放大器的信号输出端以及第二三极管Q2的基极，所述第十一电阻R11的另一端分别连接第二三极管Q2的发射极以及第十二电阻R12的一端，所述第十二电阻R12的另一端接地，所述第二三极管Q2的集电极分别连接第十三电阻R13的一端以及第三放大器的正极信号输入端，所述第十三电阻R13的另一端分别连接第十电容C10的一端、第十四电阻R14的一端、第二稳压二极管D2的正极，所述第十电容C10的另一端接地，第二稳压二极管D2的负极连接电源，第十四电阻R14的另一端分别连接第十五电阻R15的一端、第三三极管Q3的发射极，所述第十五电阻R15的另一端分别连接第十一电容C11的一端、第三放大器的负极信号输入端，所述第三放大器的信号输出端分别连接第十一电容C11的另一端、第三三极管Q3的基极，所述第三三极管Q3的集电极连接第三二极管D3的正极，所述第三二极管D3的负极连接电源。
进一步的，所述第一放大器的型号为OPA2277。
进一步的，所述第二放大器和第三放大器的型号均为LM324。
进一步的，本智能可燃气体变送器还包括外部设备，所述电压电流转换电路的信号输出端与外部设备相连接。
进一步的，所述外部设备包括手机或电脑。
进一步的，所述显示电路为液晶显示屏，所述报警电路为闪灯和/或蜂鸣器。
本实用新型的有益效果为：
(1)、本实用新型包括单片机控制电路、继电器电路、信号放大电路、电压电流转换电路、显示电路、报警电路、第一供电电路、第二供电电路，本实用新型能够对微弱的可燃性气体或有毒气体进行现场检测，并且能够将检测到的可燃性气体或有毒气体的警示信息进行显示和报警，而且本实用新型可靠性高、灵敏度高、成本低廉、稳定性好。
(2)、所述单片机控制电路包括控制芯片，所述控制芯片的型号为STM32F051C8T6芯片，STM32F051C8T6芯片处理信号速度快，成本低，STM32F051C8T6芯片以及其外围电路即信号放大电路、电压电流转换电路结构简单，易于搭建。
(3)、所述电压电流转换电路的信号输出端与外部设备相连接，能够将检测到的可燃性气体或有毒气体的警示信息通过短信的方式通知用户，起到了双重报警的作用。
附图说明
下面对本实用新型说明书中每幅附图表达的内容及图中的标记作简要说明：
图1为本实用新型的结构原理图；
图2为本实用新型的单片机控制电路的原理图；
图3为本实用新型的继电器电路的原理图；
图4为本实用新型的信号放大电路的原理图；
图5为本实用新型的电压电流转换电路的原理图；
图6为本实用新型的第二供电电路的原理图。
图中的附图标记含义如下：
10—单片机控制电路 20—继电器电路
30—信号放大电路 40—电压电流转换电路
50—显示电路 60—报警电路
70—第一供电电路 80—第二供电电路
具体实施方式
下面对照附图，对本实用新型的具体实施方式如所涉及的各构件的形状、构造、各部分之间的相互位置及连接关系、各部分的作用及工作原理等作进一步的详细说明：
如图1所示，一种智能TVOC气体变送器包括单片机控制电路10，所述单片机控制电路10的信号输入端通过继电器电路20与第一供电电路70的电源输出端相连接，单片机控制电路10的信号输入端与信号放大电路30的信号输出端相连接，所述信号放大电路30的信号输入端与用于采集可燃气体信号的信号采集电路的输出端相连接，信号放大电路30的电源输入端与第二供电电路80的电源输出端相连接，所述单片机控制电路10的信号输出端分别与电压电流转换电路40、显示电路50、报警电路60的信号输入端相连接，所述电压电流转换电路40的信号输出端与手机相连接。
进一步的，所述显示电路50为液晶显示屏，所述报警电路60为闪灯。
具体的，所述信号采集电路为气敏传感器，用于采集煤矿中的可燃性气体或有毒气体，并将采集到的可燃性气体或有毒气体发送至信号放大电路30进行放大。
所述电压电流转换电路40将电压转换后输出4mA～20mA的电流信号，以便将检测到的可燃性气体或有毒气体的警示信息传输至用户手机。
如图2所示，所述单片机控制电路10包括控制芯片，所述控制芯片的型号为STM32F051C8T6芯片，所述STM32F051C8T6芯片的引脚45与继电器电路20相连接，STM32F051C8T6芯片的引脚11与信号放大电路30相连接，STM32F051C8T6芯片的引脚14与电压电流转换电路40相连接。
如图3所示，所述继电器电路20包括第二电阻R2，所述第二电阻R2的一端连接STM32F051C8T6芯片的引脚45，第二电阻R2的另一端分别与第三电阻R3的一端、第一三极管Q1的基极相连接，所述第一三极管Q1的发射极、第三电阻R3的另一端均接地，第一三极管Q1的集电极分别连接电磁铁的一端、第一二极管D1的正极，所述电磁铁的另一端、第一二极管D1的负极均连接电源，所述继电器电路20还包括与电磁铁相配合的开关，所述开关的活动端与第一供电电路70的一个输出端相连接，开关的其中一个固定端与第一供电电路70的另一个输出端相连接。
如图4所示，所述信号放大电路30包括第一放大器型号为OPA2277，所述OPA2277的负极信号输入端分别与第四电阻R4的一端、第七电阻R7的一端、第四电容C4的一端相连接，所述第七电阻R7的另一端分别连接第五电阻R5的一端、第六电阻R6的一端，所述第五电阻R5的另一端分别连接外部接口和电源，所述第六电阻R6的另一端分别连接外部接口并接地，所述OPA2277的正极信号输入端分别连接第八电阻R8的一端、第九电阻R9的一端，所述第九电阻R9的另一端接地，所述第八电阻R8的另一端连接外部接口，所述OPA2277的信号输出端分别连接第四电阻R4的另一端、第四电容C4的另一端以及第十电阻R10的一端，所述第十电阻R10的另一端分别连接第六电容C6的一端、第一电感L1的一端，所述第一电感L1的另一端分别连接第七电容C7的一端以及STM32F051C8T6芯片的引脚11，所述第六电容C6的另一端、第七电容C7的另一端均接地。
如图5所示，所述电压电流转换电路40包括第二放大器型号为LM324，所述第二放大器的正极信号输入端分别连接第八电容C8的一端以及STM32F051C8T6芯片的引脚14，所述第八电容C8的另一端接地，第二放大器的负极信号输入端分别连接第九电容C9的一端、第十一电阻R11的一端，所述第九电容C9的另一端分别连接第二放大器的信号输出端以及第二三极管Q2的基极，所述第十一电阻R11的另一端分别连接第二三极管Q2的发射极以及第十二电阻R12的一端，所述第十二电阻R12的另一端接地，所述第二三极管Q2的集电极分别连接第十三电阻R13的一端以及第三放大器的正极信号输入端，所述第三放大器型号为LM324，所述第十三电阻R13的另一端分别连接第十电容C10的一端、第十四电阻R14的一端、第二稳压二极管D2的正极，所述第十电容C10的另一端接地，第二稳压二极管D2的负极连接电源，第十四电阻R14的另一端分别连接第十五电阻R15的一端、第三三极管Q3的发射极，所述第十五电阻R15的另一端分别连接第十一电容C11的一端、第三放大器的负极信号输入端，所述第三放大器的信号输出端分别连接第十一电容C11的另一端、第三三极管Q3的基极，所述第三三极管Q3的集电极连接第三二极管D3的正极，所述第三二极管D3的负极连接电源。
如图6所示，所述第二供电电路80包括MC34063芯片，用于为信号放大电路30提供2.6V电源。
所述第一供电电路70用于提供+24V电源。
为使本实用新型技术方案更加清楚明了，以下通过一具体实施例对本实用新型的工作过程进行说明。
如图1所示，所述继电器电路20的信号输入端接入电源后，开关接通，单片机控制电路10上电，本智能可燃气体变送器开始工作，所述信号采集电路实时采集煤矿中的可燃性气体或有毒气体，并将气体信号转换为电信号，并将电信号发送至信号放大电路30进行信号放大，所述单片机控制电路10判断电信号是否大于内部预先设置的阈值，如果超过阈值，则控制液晶显示屏显示气体信息，控制闪灯或蜂鸣器报警，从而提醒井下作业人员当前气体超过阈值，同时，控制电压电流转换电路40将电压转换后输出电流信号，例如，当电压为0V时对应输出4mA电流，当电压为3V时对应输出20mA电流，电压电流转换电路40通过信号转换设备将电流信号进行转换，最终将转换的信息通过短信传输至用户手机。
综上所述，本实用新型能够对微弱的可燃性气体或有毒气体进行现场检测，并且能够将检测到的可燃性气体或有毒气体的警示信息进行显示和报警。
以上内容是结合具体的优选实施方式对本实用新型作的进一步详细说明，不能认定本实用新型的具体实施方式只局限于这些说明。对于本实用新型所属技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本实用新型的技术方案下得出的其他实施方式，均应包含在本实用新型的保护范围内。
Claims (10)
1.一种智能TVOC气体变送器，其特征在于：包括单片机控制电路(10)，所述单片机控制电路(10)的信号输入端通过继电器电路(20)与第一供电电路(70)的电源输出端相连接，单片机控制电路(10)的信号输入端与信号放大电路(30)的信号输出端相连接，所述信号放大电路(30)的信号输入端与用于采集可燃气体信号的信号采集电路的输出端相连接，信号放大电路(30)的电源输入端与第二供电电路(80)的电源输出端相连接，所述单片机控制电路(10)的信号输出端分别与电压电流转换电路(40)、显示电路(50)、报警电路(60)的信号输入端相连接。
2.如权利要求1所述的一种智能TVOC气体变送器，其特征在于：所述单片机控制电路(10)包括控制芯片，所述控制芯片的型号为STM32F051C8T6芯片，所述STM32F051C8T6芯片的引脚45与继电器电路(20)相连接，STM32F051C8T6芯片的引脚11与信号放大电路(30)相连接，STM32F051C8T6芯片的引脚14与电压电流转换电路(40)相连接。
3.如权利要求2所述的一种智能TVOC气体变送器，其特征在于：所述继电器电路(20)包括第二电阻R2，所述第二电阻R2的一端连接STM32F051C8T6芯片的引脚45，第二电阻R2的另一端分别与第三电阻R3的一端、第一三极管Q1的基极相连接，所述第一三极管Q1的发射极、第三电阻R3的另一端均接地，第一三极管Q1的集电极分别连接电磁铁的一端、第一二极管D1的正极，所述电磁铁的另一端、第一二极管D1的负极均连接电源，所述继电器电路(20)还包括与电磁铁相配合的开关，所述开关的活动端与第一供电电路(70)的一个输出端相连接，开关的其中一个固定端与第一供电电路(70)的另一个输出端相连接。
4.如权利要求3所述的一种智能TVOC气体变送器，其特征在于：所述信号放大电路(30)包括第一放大器，所述第一放大器的负极信号输入端分别与第四电阻R4的一端、第七电阻R7的一端、第四电容C4的一端相连接，所述第七电阻R7的另一端分别连接第五电阻R5的一端、第六电阻R6的一端，所述第五电阻R5的另一端分别连接外部接口和电源，所述第六电阻R6的另一端分别连接外部接口并接地，所述第一放大器的正极信号输入端分别连接第八电阻R8的一端、第九电阻R9的一端，所述第九电阻R9的另一端接地，所述第八电阻R8的另一端连接外部接口，所述第一放大器的信号输出端分别连接第四电阻R4的另一端、第四电容C4的另一端以及第十电阻R10的一端，所述第十电阻R10的另一端分别连接第六电容C6的一端、第一电感L1的一端，所述第一电感L1的另一端分别连接第七电容C7的一端以及STM32F051C8T6芯片的引脚11，所述第六电容C6的另一端、第七电容C7的另一端均接地。
5.如权利要求4所述的一种智能TVOC气体变送器，其特征在于：所述电压电流转换电路(40)包括第二放大器，所述第二放大器的正极信号输入端分别连接第八电容C8的一端以及STM32F051C8T6芯片的引脚14，所述第八电容C8的另一端接地，第二放大器的负极信号输入端分别连接第九电容C9的一端、第十一电阻R11的一端，所述第九电容C9的另一端分别连接第二放大器的信号输出端以及第二三极管Q2的基极，所述第十一电阻R11的另一端分别连接第二三极管Q2的发射极以及第十二电阻R12的一端，所述第十二电阻R12的另一端接地，所述第二三极管Q2的集电极分别连接第十三电阻R13的一端以及第三放大器的正极信号输入端，所述第十三电阻R13的另一端分别连接第十电容C10的一端、第十四电阻R14的一端、第二稳压二极管D2的正极，所述第十电容C10的另一端接地，第二稳压二极管D2的负极连接电源，第十四电阻R14的另一端分别连接第十五电阻R15的一端、第三三极管Q3的发射极，所述第十五电阻R15的另一端分别连接第十一电容C11的一端、第三放大器的负极信号输入端，所述第三放大器的信号输出端分别连接第十一电容C11的另一端、第三三极管Q3的基极，所述第三三极管Q3的集电极连接第三二极管D3的正极，所述第三二极管D3的负极连接电源。
6.如权利要求4所述的一种智能TVOC气体变送器，其特征在于：所述第一放大器的型号为OPA2277。
7.如权利要求5所述的一种智能TVOC气体变送器，其特征在于：所述第二放大器和第三放大器的型号均为LM324。
8.如权利要求1～7任意一项所述的一种智能TVOC气体变送器，其特征在于：本智能可燃气体变送器还包括外部设备，所述电压电流转换电路(40)的信号输出端与外部设备相连接。
9.如权利要求8所述的一种智能TVOC气体变送器，其特征在于：所述外部设备包括手机或电脑。
10.如权利要求9所述的一种智能TVOC气体变送器，其特征在于：所述显示电路(50)为液晶显示屏，所述报警电路(60)为闪灯和/或蜂鸣器。
Priority Applications (1)
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| CN201820191843.8U CN208313923U (zh) | 2018-02-05 | 2018-02-05 | 一种智能tvoc气体变送器 |
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