CN208686481U - 内燃机一氧化碳报警控制电路 - Google Patents

Abstract

本实用新型提供的一种内燃机一氧化碳报警控制电路，包括电源电路、停机控制电路、中央控制电路以及一氧化碳检测电路；一氧化碳浓度检测电路，用于检测内燃机工作环境的一氧化碳浓度并输出检测信号至中央控制电路；中央控制电路，用于接收一氧化碳浓度检测电路输出的一氧化碳浓度检测信号，并在一氧化碳浓度超过安全值时输出停机控制信号至停机控制电路；停机控制电路，在一氧化碳浓度超过设定阈值时用于接收中央控制电路输出的停机控制信号并执行停机命令；电源电路，用于接收点火线圈感应出的电压信号并进行处理，输出直流电VCC至中央控制电路以及一氧化碳浓度检测电路；能够准确地检测出内燃机在工作过程中所产生的一氧化碳浓度，并且能够根据检测结果准确控制发动机停机。

Description

内燃机一氧化碳报警控制电路

技术领域

本实用新型涉及一种内燃机报警设备，尤其涉及一种内燃机一氧化碳报警控制电路。

背景技术

内燃机作为动力源广泛应用于现代的生产生活中，比如通过内燃机直接驱动机械设备动作，或者由内燃机带动发电机工作形成备用电源等，内燃机的动力源来自于化石燃料，在内燃机工作过程中会产生一氧化碳(化学式CO)，当内燃机所产生的CO浓度使工作环境超标时，将引起人身伤害甚至造成人员伤亡。

虽然现有的内燃机可能会设置CO浓度检测装置，但是现有的用于内燃机的CO浓度检测装置结构复杂，并且控制精度低，在使用过程中无法清楚地判断出是否是由CO超标引起的发动机停机。

因此，为了解决上述技术问题，亟需提出一种新的内燃机一氧化碳报警控制设备。

实用新型内容

有鉴于此，本实用新型提供的一种内燃机一氧化碳报警控制电路，能够准确地检测出内燃机在工作过程中所产生的一氧化碳浓度，并且能够根据检测结果准确控制发动机停机，为准确判断发动机是否由一氧化碳超标引起停机提供保障，而且整个电路结构简单，准确性以及可靠性高，使用寿命长。

本实用新型提供的一种内燃机一氧化碳报警控制电路，包括电源电路、停机控制电路、中央控制电路以及一氧化碳检测电路；

一氧化碳浓度检测电路，用于检测内燃机工作环境的一氧化碳浓度并输出检测信号至中央控制电路；

中央控制电路，用于接收一氧化碳浓度检测电路输出的一氧化碳浓度检测信号，并在一氧化碳浓度超过安全值时输出停机控制信号至停机控制电路；

停机控制电路，在一氧化碳浓度超过设定阈值时用于接收中央控制电路输出的停机控制信号并执行停机命令；

电源电路，用于接收磁电机线圈感应出的电压信号并进行处理，输出直流电VCC至中央控制电路以及一氧化碳浓度检测电路。

进一步，所述一氧化碳浓度检测电路包括检测电路、校准电路以及转换放大电路；

所述检测电路，用于检测内燃机工作时所产生的一氧化碳浓度，并输出浓度电流信号至转换放大电路中进行处理，其电源端与电源电路的输出端连接；

所述转换放大电路，用于接收检测电路输出的浓度电流信号，并将浓度电流信号转换成电压信号后进行放大处理，形成检测放大电压信号，并将该检测放大电压信号输出至中央控制电路；

所述校准电路，其控制输入端与中央控制电路连接，输出端与转换放大电路连接，用于根据中央控制电路输出的校准控制信号并对转换放大电路进行检测放大电压信号进行校准。

进一步，所述转换放大电路包括运放IC2A、运放IC2B、电阻R11、电阻R10、电阻R9、电阻R12、电阻R13、电阻R14以及电阻R16；

所述运放IC2A的同相端与电阻R11的一端连接，电阻R11的另一端与检测电路的参考电压点VG连接，运放IC2A的反相端与电阻R10的一端连接，电阻R10的另一端通过电阻R9与一氧化碳传感器的正输出端连接，电阻R9和电阻R10之间的公共连接点通过电阻R12连接于运放IC2A的输出端，运放IC2A的输出端通过电阻R13与运放IC2B的反相端连接，运放IC2B的同相端通过电阻R14接地SGND，运放IC2B的反相端通过电阻R16连接于运放IC2B的输出端，运放IC2B的输出端作为转换放大电路的输出端与中央控制电路的浓度信号输入端连接。

进一步，所述检测电路一氧化碳传感器U2、运放IC3A、电阻R3、电阻R4以及电容C4；

运放IC3A的反相端与一氧化碳传感器U2的负输出端连接，电阻R3的一端连接于电源电路的输出端，另一端通过电阻R4和电容C4并联后接地SGND，电阻R3和电阻R4之间的公共连接点与运放IC3A的同相端连接，运放IC3A的输出端输出参考电压VG，所述运放IC3A的输出端还与一氧化碳传感器U2的负输出端直接连接。

进一步，所述校准电路包括运放IC3B、电阻R15、电阻R18以及电容C5；

所述运放IC3B的同相端与电阻R18的一端连接，电阻R18的另一端作为校准电路的输入端连接于中央控制电路；运放IC3B的同相端通过电容C5接地SGND，运放IC3B的反相端与运放IC3B的输出端直接连接，运放IC3B的输出端与电阻R15的一端连接，电阻R15的另一端作为校准电路的输出端连接于运放IC2B的同相端。

进一步，所述停机控制电路包括二极管D5、电阻R5、电阻R6以及电阻R1以及可控硅Q1；

所述二极管D5的正极作为停机控制电路的控制输入端与中央控制电路连接，二极管D5的负极通过电阻R5和电阻R6串联后接停机线，可控硅Q1的正极接地GND，负极接停机线，可控硅Q1的控制极连接于电阻R5和电阻R6之间的公共连接点；所述电阻R1的一端连接于停机线与可控硅Q1的负极之间的公共连接点，电阻R1的另一端接地SGND。

进一步，所述电源电路包括电阻R2、二极管D1、二极管D4、二极管D2、二极管D3、电容C1、电容C2、电容C3、稳压管DW以及电源芯片U1；

二极管D1的正极连接于停机线与磁电机线圈之间的公共连接点，二极管D1的负极与电源芯片U1的输入端连接，电源芯片U1的输出端输出直流电VCC，电源芯片U1的输入端通过电容C2接地SGND，电源芯片U1的输出端通过电容C3接地SGND，二极管D3的正极连接于二极管D1的负极，二极管D3的负极通过电阻R2与稳压管DW的负极连接，稳压管DW的正极接地SGND，电容C1一端连接于稳压管DW的负极，电容C1的另一端接地SGND，稳压管DW的负极与电容C1之间的公共连接点与二极管D4的正极连接，二极管D4的负极连接于电源芯片U1的输入端和电容C2之间的公共连接点，二极管D2的正极连接于稳压管DW与地SGND之间的公共连接点，二极管D2的负极与地GND连接。

进一步，还包括用于检测内燃机所处环境温度的温度检测电路，所述温度检测电路的输出端与中央控制电路连接。

进一步，所述温度检测电路包括电阻R23和温度传感器RT；

所述电阻R23的一端连接于电源电路的输出端，电阻R23的另一端通过温度传感器RT接地SGND，温度传感器RT和电阻R23之间的公共连接点作为温度检测电路的输出端连接于中央控制电路的温度信号输入端。

本实用新型的有益效果：通过本实用新型，能够准确地检测出内燃机在工作环境中的一氧化碳浓度，并且能够根据检测结果准确控制发动机停机，为准确判断发动机是否由一氧化碳超标引起停机提供保障，而且整个电路结构简单，准确性以及可靠性高，使用寿命长。

附图说明

下面结合附图和实施例对本实用新型作进一步描述：

图1为本实用新型的电路原理图。

具体实施方式

以下结合说明书附图对本实用新型做出进一步详细说明，如图所示：

本实用新型提供的一种内燃机一氧化碳报警控制电路，包括电源电路、停机控制电路、中央控制电路以及一氧化碳检测电路；

一氧化碳浓度检测电路，用于检测内燃机工作时的一氧化碳浓度并输出检测信号至中央控制电路；

中央控制电路，用于接收一氧化碳浓度检测电路输出的一氧化碳浓度检测信号，并在一氧化碳浓度超过安全值时输出停机控制信号至停机控制电路；其中，中央控制电路优选采用KF8F3132，当然，也可以采用现有的其他芯片实现；

停机控制电路，在一氧化碳浓度超过设定阈值时用于接收中央控制电路输出的停机控制信号并执行停机命令；

电源电路，用于接收磁电机线圈感应出的电压信号并进行处理，输出直流电VCC至中央控制电路以及一氧化碳浓度检测电路；通过上述结构，能够准确地检测出内燃机在工作过程中所产生的一氧化碳浓度，并且能够根据检测结果准确控制发动机停机，为准确判断发动机是否由一氧化碳超标引起停机提供保障，而且整个电路结构简单，准确性以及可靠性高，使用寿命长。

本实施例中，所述一氧化碳浓度检测电路包括检测电路、校准电路以及转换放大电路；

所述检测电路，用于检测内燃机工作时所产生的一氧化碳浓度，并输出浓度电流信号至转换放大电路中进行处理，其电源端与电源电路的输出端连接；

所述转换放大电路，用于接收检测电路输出的浓度电流信号，并将浓度电流信号转换成电压信号后进行放大处理，形成检测放大电压信号，并将该检测放大电压信号输出至中央控制电路；

所述校准电路，其控制输入端与中央控制电路连接，输出端与转换放大电路连接，用于根据中央控制电路输出的校准控制信号并对转换放大电路进行检测放大电压信号进行校准，通过上述结构，能够准确地检测出内燃机工作过程中所产生的一氧化碳浓度，从而为内燃机工作环境一氧化碳超过安全值时使内燃机可靠停机提供保证。

本实施例中，所述转换放大电路包括运放IC2A、运放IC2B、电阻R11、电阻R10、电阻R9、电阻R12、电阻R13、电阻R14以及电阻R16；

所述运放IC2A的同相端与电阻R11的一端连接，电阻R11的另一端与检测电路的参考电压点VG连接，运放IC2A的反相端与电阻R10的一端连接，电阻R10的另一端通过电阻R9与一氧化碳传感器的正输出端连接，电阻R9和电阻R10之间的公共连接点通过电阻R12连接于运放IC2A的输出端，运放IC2A的输出端通过电阻R13与运放IC2B的反相端连接，运放IC2B的同相端通过电阻R14接地SGND，运放IC2B的反相端通过电阻R16连接于运放IC2B的输出端，运放IC2B的输出端作为转换放大电路的输出端与中央控制电路的浓度信号输入端连接，由于一氧化碳浓度传感器输出为浓度电流信号并且较为微弱，通过电阻R9、R10、R11、R12以及运放IC2A的作用，将浓度电流信号转换为线性电压信号，并通过电阻R13、R14、R16及运放IC2B进行放大后输入至中央控制电路中进行处理，从而能够保证中央控制电路接收到准确稳定的一氧化碳浓度信号并进行相应的处理。

本实施例中，所述检测电路有一氧化碳传感器U2、运放IC3A、电阻R3、电阻R4以及电容C4；

运放IC3A的反相端与一氧化碳传感器U2的负输出端连接，电阻R3的一端连接于电源电路的输出端，另一端通过电阻R4和电容C4并联后接地SGND，电阻R3和电阻R4之间的公共连接点与运放IC3A的同相端连接，运放IC3A的输出端输出参考电压VG，所述运放IC3A的输出端还与一氧化碳传感器U2的负输出端直接连接，其中，运放IC3A用于向运放IC2A提供偏置电源，用于解决运放IC2A不能输出负电压信号的问题，一氧化碳传感器U2采用TGS5141传感器，当然，也可以采用其他一氧化碳传感器。

本实施例中，所述校准电路包括运放IC3B、电阻R15、电阻R18以及电容C5；

所述运放IC3B的同相端与电阻R18的一端连接，电阻R18的另一端作为校准电路的输入端连接于中央控制电路；运放IC3B的同相端通过电容C5接地SGND，运放IC3B的反相端与运放IC3B的输出端直接连接，运放IC3B的输出端与电阻R15的一端连接，电阻R15的另一端作为校准电路的输出端连接于运放IC2B的同相端，由于运算放大器IC2B、IC2A的失调电压、电阻以及一氧化碳传感器的等元件的离散型，当CO浓度为零时，而运放IC2B的输出不为零，从而造成误报等情况，通过上述结构，中央控制电路通过向校准电路输出PWM波，通过电阻R18和电容C5组成的滤波电路的作用，一方面进行滤波处理，另一方面，滤波电路将PWM波转换为与PWM波的占空比成正比的直流电压，该直流电压通过运放IC3B进行阻抗变换处理后形成校准电压，然后该校准电压通过电阻R15输出至运放IC2B的同相端，通过中央控制电路通过调整PWM控制信号的占空比即可调整校准电压的大小，从而实现调零的目的，即确保在CO浓度为零时，运放IC2B同样输出为零。

本实施例中，所述停机控制电路包括二极管D5、电阻R5、电阻R6以及电阻R1以及可控硅Q1；

所述二极管D5的正极作为停机控制电路的控制输入端与中央控制电路连接，二极管D5的负极通过电阻R5和电阻R6串联后接停机线，可控硅Q1的正极接地GND，负极接停机线，可控硅Q1的控制极连接于电阻R5和电阻R6之间的公共连接点；所述电阻R1的一端连接于停机线与可控硅Q1的负极之间的公共连接点，电阻R1的另一端接地SGND；当内燃机的一氧化碳浓度超过设定阈值时，中央控制电路输出高电平，二极管D5导通，并且向可控硅的控制极输入触发电流，触发电流流过二极管D5→电阻R6→可控硅Q1_GK极(控制极和负极)→电阻R1形成的回路，使得可控硅Q1导通，磁电机线圈短路而使内燃机停机。

本实施例中，所述电源电路包括电阻R2、二极管D1、二极管D4、二极管D2、二极管D3、电容C1、电容C2、电容C3、稳压管DW以及电源芯片U1；

二极管D1的正极连接于停机线与磁电机线圈之间的公共连接点，二极管D1的负极与电源芯片U1的输入端连接，电源芯片U1的输出端输出直流电VCC，电源芯片U1的输入端通过电容C2接地SGND，电源芯片U1的输出端通过电容C3接地SGND，二极管D3的正极连接于二极管D1的负极，二极管D3的负极通过电阻R2与稳压管DW的负极连接，稳压管DW的正极接地SGND，电容C1一端连接于稳压管DW的负极，电容C1的另一端接地SGND，稳压管DW的负极与电容C1之间的公共连接点与二极管D4的正极连接，二极管D4的负极连接于电源芯片U1的输入端和电容C2之间的公共连接点，二极管D2的正极连接于稳压管DW与地SGND之间的公共连接点，二极管D2的负极与地GND连接，上述中的地GND指的是内燃机的壳体，而地SGND指的是电路参考地；本实施例中的内燃机磁电机线圈是内燃机点火线圈的初级，担负发电线圈和点火线圈初级的双重功能，作为点火线圈初级与次级线圈组成一个升压变压器，在点火时自感应一个高压通过次级线圈升压后再施加到火花塞，磁电机线圈作为发电线圈会输出正弦波电压，当正弦波电压处于正半轴时，通过二极管D1向电容C2充电，并且在C2充电后供给电源芯片U1，经电源芯片U1处理后输出稳定的直流电VCC，并且，感应电压通过D1、D3以及电阻R2向电容C1充电，稳压管DW用于对电容C1的电压进行限幅，当电容C3的电压下降时(内燃机停机)，电容C1释放电压，电流通过二极管D4向C2充电，从而内燃机停机后持续稳定运行一段时间，其中电源芯片U1根据实际需要进行选择，比如LM2596-5V芯片、LM7805芯片等；其中，图中的S为手动停机开关，为现有技术。

本实施例中，还包括用于检测内燃机所处环境温度的温度检测电路，所述温度检测电路的输出端与中央控制电路连接。具体地：

所述温度检测电路包括电阻R23和温度传感器RT；

所述电阻R23的一端连接于电源电路的输出端，电阻R23的另一端通过温度传感器RT接地，温度传感器RT和电阻R23之间的公共连接点作为温度检测电路的输出端连接于中央控制电路的温度信号输入端，通过上述结构，能够实时检测当前内燃机所处的环境温度，中央控制电路根据所获得浓度检测信号并结合环境温度采用现有的算法对一氧化碳的浓度进行计算，从而确保计算的结果的准确性。

本实施例中的中央控制电路(即图1中的MCU)采用现有的芯片即可，本领域技术人员根据实际工况需要选择即可，中央控制电路在浓度超标时控制内燃机停机，可以通过指示灯进行报警，如图1中的LED指示灯；当然，还可以采用将数据上传的方式或者显示器进行显示。

最后说明的是，以上实施例仅用以说明本实用新型的技术方案而非限制，尽管参照较佳实施例对本实用新型进行了详细说明，本领域的普通技术人员应当理解，可以对本实用新型的技术方案进行修改或者等同替换，而不脱离本实用新型技术方案的宗旨和范围，其均应涵盖在本实用新型的权利要求范围当中。

Claims (9)

1.一种内燃机一氧化碳报警控制电路，其特征在于：包括电源电路、停机控制电路、中央控制电路以及一氧化碳检测电路；

一氧化碳浓度检测电路，用于检测内燃机工作环境的一氧化碳浓度并输出检测信号至中央控制电路；

中央控制电路，用于接收一氧化碳浓度检测电路输出的一氧化碳浓度检测信号，并在一氧化碳浓度超过安全值时输出停机控制信号至停机控制电路；

停机控制电路，在一氧化碳浓度超过设定阈值时用于接收中央控制电路输出的停机控制信号并执行停机命令；

电源电路，用于接收磁电机线圈感应出的电压信号并进行处理，输出直流电VCC至中央控制电路以及一氧化碳浓度检测电路。

2.根据权利要求1所述内燃机一氧化碳报警控制电路，其特征在于：所述一氧化碳浓度检测电路包括检测电路、校准电路以及转换放大电路；

所述检测电路，用于检测内燃机工作时所产生的一氧化碳浓度，并输出浓度电流信号至转换放大电路中进行处理，其电源端与电源电路的输出端连接；

所述转换放大电路，用于接收检测电路输出的浓度电流信号，并将浓度电流信号转换成电压信号后进行放大处理，形成检测放大电压信号，并将该检测放大电压信号输出至中央控制电路；

所述校准电路，其控制输入端与中央控制电路连接，输出端与转换放大电路连接，用于根据中央控制电路输出的校准控制信号并对转换放大电路进行检测放大电压信号进行校准。

3.根据权利要求2所述内燃机一氧化碳报警控制电路，其特征在于：所述转换放大电路包括运放IC2A、运放IC2B、电阻R11、电阻R10、电阻R9、电阻R12、电阻R13、电阻R14以及电阻R16；

所述运放IC2A的同相端与电阻R11的一端连接，电阻R11的另一端与检测电路的参考电压点VG连接，运放IC2A的反相端与电阻R10的一端连接，电阻R10的另一端通过电阻R9与一氧化碳传感器的正输出端连接，电阻R9和电阻R10之间的公共连接点通过电阻R12连接于运放IC2A的输出端，运放IC2A的输出端通过电阻R13与运放IC2B的反相端连接，运放IC2B的同相端通过电阻R14接地SGND，运放IC2B的反相端通过电阻R16连接于运放IC2B的输出端，运放IC2B的输出端作为转换放大电路的输出端与中央控制电路的浓度信号输入端连接。

4.根据权利要求3所述内燃机一氧化碳报警控制电路，其特征在于：所述检测电路一氧化碳传感器U2、运放IC3A、电阻R3、电阻R4以及电容C4；

运放IC3A的反相端与一氧化碳传感器U2的负输出端连接，电阻R3的一端连接于电源电路的输出端，另一端通过电阻R4和电容C4并联后接地SGND，电阻R3和电阻R4之间的公共连接点与运放IC3A的同相端连接，运放IC3A的输出端输出参考电压VG，所述运放IC3A的输出端还与一氧化碳传感器U2的负输出端直接连接。

5.根据权利要求3所述内燃机一氧化碳报警控制电路，其特征在于：所述校准电路包括运放IC3B、电阻R15、电阻R18以及电容C5；

所述运放IC3B的同相端与电阻R18的一端连接，电阻R18的另一端作为校准电路的输入端连接于中央控制电路；运放IC3B的同相端通过电容C5接地SGND，运放IC3B的反相端与运放IC3B的输出端直接连接，运放IC3B的输出端与电阻R15的一端连接，电阻R15的另一端作为校准电路的输出端连接于运放IC2B的同相端。

6.根据权利要求1所述内燃机一氧化碳报警控制电路，其特征在于：所述停机控制电路包括二极管D5、电阻R5、电阻R6以及电阻R1以及可控硅Q1；

所述二极管D5的正极作为停机控制电路的控制输入端与中央控制电路连接，二极管D5的负极通过电阻R5和电阻R6串联后接停机线，可控硅Q1的正极接地GND，负极接停机线，可控硅Q1的控制极连接于电阻R5和电阻R6之间的公共连接点；所述电阻R1的一端连接于停机线与可控硅Q1的负极之间的公共连接点，电阻R1的另一端接SGND地。

7.根据权利要求1所述内燃机一氧化碳报警控制电路，其特征在于：所述电源电路包括电阻R2、二极管D1、二极管D4、二极管D2、二极管D3、电容C1、电容C2、电容C3、稳压管DW以及电源芯片U1；

二极管D1的正极连接于停机线与磁电机线圈之间的公共连接点，二极管D1的负极与电源芯片U1的输入端连接，电源芯片U1的输出端输出直流电VCC，电源芯片U1的输入端通过电容C2接地SGND，电源芯片U1的输出端通过电容C3接地SGND，二极管D3的正极连接于二极管D1的负极，二极管D3的负极通过电阻R2与稳压管DW的负极连接，稳压管DW的正极接地SGND，电容C1一端连接于稳压管DW的负极，电容C1的另一端接地SGND，稳压管DW的负极与电容C1之间的公共连接点与二极管D4的正极连接，二极管D4的负极连接于电源芯片U1的输入端和电容C2之间的公共连接点，二极管D2的正极连接于稳压管DW与地SGND之间的公共连接点，二极管D2的负极与地GND连接。

8.根据权利要求1所述内燃机一氧化碳报警控制电路，其特征在于：还包括用于检测内燃机所处工作环境温度的温度检测电路，所述温度检测电路的输出端与中央控制电路连接。

9.根据权利要求8所述内燃机一氧化碳报警控制电路，其特征在于：所述温度检测电路包括电阻R23和温度传感器RT；

所述电阻R23的一端连接于电源电路的输出端，电阻R23的另一端通过温度传感器RT接地SGND，温度传感器RT和电阻R23之间的公共连接点作为温度检测电路的输出端连接于中央控制电路的温度信号输入端。