CN209842840U - 微量可燃挥发气体检测报警器 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种微量可燃挥发气体检测报警器，包括DC‑DC电源、微量可燃挥发气体传感器、传感器信号处理电路、检测控制电路、显示单元电路、D/A转换及标准电流转换电路、声光报警及接点输出电路、红外遥控器接收电路等。其原理是利用优化的微量可燃挥发气体传感器，经传感器信号处理电路接到检测控制的单片机STM8S207S6上，单片机还连接着OLED显示模块和D/A转换及标准电流转换电路、声光报警及接点输出电路以及红外遥控器接收电路。

Description

微量可燃挥发气体检测报警器

技术领域

本实用新型属于微量可燃挥发气体检测仪表。

背景技术

在炼油、化工、燃油储运、加油站等有轻质燃料油、煤油的场所，生产、维护、检修以及装卸储运时，为防止此类油料的泄漏造成的爆炸燃烧事故，能够使用一种安装简单、灵敏度高、性能可靠的微量可燃挥发气体检测报警器就显得十分必要。以往的检测仪器多采用一般可燃气体探测器，而普通的可燃气体探测器针对常温为气态或极易挥发为气态的可燃物质作为检测对象，但对微量不易挥发的可燃物(如轻质燃料油、煤油)，有的检测不到，有的因环境影响工作不稳而产生误报。微量可燃挥发气体检测报警器通过对传感器催化剂和工艺参数的优化，提高了检测此类可燃物的灵敏度，又在传感器信号处理时采用智能技术进行识别、过滤，尽可能的去除各类干扰。在整机主控方面提供了提示性报警和紧急警示性报警功能，因而该检测报警器解决了微量不易挥发可燃物质的很难检测或无法稳定检测的问题。

实用新型内容

本实用新型的目的是提供一种安装简单、功能完备、灵敏度高、性能可靠，并且符合国家防爆标准的微量可燃挥发气体检测报警仪器的技术方案。

本实用新型的技术方案为：这种微量可燃挥发气体检测报警器，包括检测报警器DC-DC电源，微量可燃挥发气体传感器、传感器信号处理电路、温度补偿电路，检测控制电路。输入输出信息通过红外遥控器接收电路、OLED显示单元电路、D/A转换及标准电流转换电路和声光报警及接点输出电路来完成。

检测报警器DC-DC电源由四部分组成，第一部分是以能设定输出的 MC33063开关集成电源U4为核心，另加外围器件C22、D6、L6、C23、C24、 R20、R21、R24、R26构成。输入电容C22进行滤波；输出有肖特基整流二极管D6和与之配套的电感L6、电容C24，由分压电阻R24、R26设定产生稳定的 5V主工作电压。第二部分由用于电源分配的AA4610AIGV-1-T1开关芯片U2 和电容C4、CA2，电阻R10、R14，保护二极管TVS9组成，用以控制后续电源的电流过载及电压过高保护。第三部分由固定输出的SPX1117M3-L-3-3低压差电压调节器U5和电容C8、C9、CA3组成，前端需加滤波电容，输出端必须有较大容量的钽电容CA3改善瞬态响应和稳定性，U5的输出为显示单元、传感器信号处理单元及D/A转换单元提供3.3V电源。第四部分由电压可调的 LM2596S-ADJ电压转换集成电路U3和相关器件C5、C6、C20、C21、R22、 R23、R25、RV1、D5、L7组成，用于产生可调电压，为传感器提供精确可靠的工作电压。电阻R15和三极管Q8起保护作用，由主控单片机U0的19脚控制。微量可燃挥发气体传感器、传感器信号处理电路、温度补偿电路，检测控制电路，其特征是：传感器信号处理电路中，微量可燃挥发气体传感器利用扩散方式进行气体采样，传感器信号经采集匹配电路接到专用处理传感器的辅助单片机(STM8L051F3)U1上，在单片机内部进行A/D转换。温度传感器信号也与辅助单片机U1连接，提供的温度信息是在U1程序处理数据时进行补偿使用。辅助单片机U1与检测控制电路的主控单片机U0通过串口进行通讯，主控单片机检测处理好的传感器信号，对数据分类处理，用以输出给显示单元电路、D/A 转换及标准电流转换电路、声光报警及接点输出电路等。另外主控单片机还接收红外遥控器电路信号。

传感器信号处理电路中，微量可燃挥发气体传感器S1与匹配电阻R1、R2 和运放LMV324、电阻R3-R12组成采样匹配电路，传感器与匹配电阻间的差压信号接到由运放U1B-U1D构成的数据放大电路中，放大后的信号接到辅助单片机STM8L051F3的11脚上，11脚被定义为A/D转换的输入端，在单片机内部进行转换，由软件对数据进行处理。温度补偿电路由温敏电阻TH1和电阻R5C、 R6C组成，输出的温度信号连接到辅助单片机U1的20脚。电阻R0和电容C4 是将传感器供电电压引入辅助单片机U1的12脚进行监测。辅助单片机U1的 16、17脚与传感器桥路相连，直接监测传感器的变化情况。

检测控制电路是由芯片STM8S207S6作为主控单片机的U0和相关外围器件组成，U0的39、40、41脚与D/A转换电路相连；U0的27、30脚组成I2C总线并与进行控制的23、26、31脚连接到显示单元电路；U0的11、17、22、34、 35、36脚与声光报警及接点输出电路相连；U0的25脚与红外遥控器电路相连。

红外遥控器信号接收电路由接收头IF0038N(IRF1)和电阻、电容组成，IRF1 将遥控器的红外编码信号转换为电信号，然后直接输入到主控单片机U0的25 脚，由其进行解码和处理，实现检测报警器的参数设置、功能确认和数值调整等功能。

显示单元电路选用OLED原理的UG-2864HSWEG01显示器LCD1，用于升压的AIC1896芯片U6与之配套，U6由DC-DC转换的3.3V供电，加上电感、肖特基二极管、电容和分压电阻构成升压电路，输出13V为LCD1提供高电压。其数据传输和信号控制的18、19、13、14、15脚与主控单片机相应管脚相连。

D/A转换及标准电流转换电路中D/A转换器U7采用的芯片是DAC7512，其4、5、6脚与主控单片机引脚相连，接收主控单片机处理好的数字信号，模拟输出则由电阻和钽电容进行滤波后连至标准电流转换电路。标准电流转换电路是由芯片XTR111(U8)和三极管、场效应管、二极管、电阻、电容组成，芯片U8由24V供电，将D/A输出的模拟电压变换为标准的4-20mA电流，作为检测报警器对外的数据输出传递信号。

声光报警及接点输出控制电路主要由状态指示灯LED1-LED4、声光报警器驱动电路和继电器(接点输出)驱动电路三部分组成。状态指示灯部分由发光二极管和限流电阻组成，主控单片机的22、34、35、36脚控制，以分别指示报警器低报、高报、故障和运行四种状态。声光报警器驱动部分由场效应管 BSP170P和三极管2SA1162、2SC2712以及稳压管DZ1、二极管D1、电阻、电容组成，通过主控单片机U0的11脚给出的报警信号控制驱动电路外接的声光报警器。接点输出(继电器)驱动电路部分包括继电器REL1、三极管、二极管、电阻和电容，控制由主控单片机U0的17脚完成，输出为一组常开常闭无源节点信号。

本实用新型的有益效果是，在有微量不易挥发的可燃气体泄漏场所，能够稳定而准确地进行可燃气体浓度的检测，并及时有效地发出提示性报警和警示性报警。

附图说明

附图1为本实用新型电路原理框图

附图2本实用新型DC-DC电源第一部分电路原理图

附图3本实用新型DC-DC电源第二部分电路原理图

附图4本实用新型DC-DC电源第三部分电路原理图

附图5本实用新型DC-DC电源第四部分电路原理图

附图6本实用新型传感器采集匹配电路原理图

附图7本实用新型传感器信号处理电路原理图

附图8本实用新型温度补偿电路原理图

附图9本实用新型检测控制电路原理图

附图10本实用新型显示单元电路原理图

附图11本实用新型D/A转换电路原理图

附图12本实用新型标准电流转换电路原理图

附图13本实用新型声光报警驱动电路原理图

附图14本实用新型光状态指示电路原理图

附图15本实用新型接点输出驱动电路原理图

附图16本实用新型红外遥控器接收电路原理图

具体实施方式

本实用新型的具体实施方式是，如图1所示：

实施例1，一种微量可燃挥发气体检测报警器，包括检测报警器DC-DC电源，微量可燃挥发气体传感器、传感器信号处理电路、温度补偿电路，检测控制电路。输入输出信息通过红外遥控器接收电路、OLED显示单元电路、D/A转换及标准电流转换电路和声光报警及接点输出电路来完成。

检测报警器DC-DC电源由四部分组成，第一部分是以能设定输出的 MC33063开关集成电源U4为核心，另加外围器件C22、D6、L6、C23、C24、 R20、R21、R24、R26构成。输入电容C22进行滤波；输出有肖特基整流二极管D6和与之配套的电感L6、电容C24，由分压电阻R24、R26设定产生稳定的 5V主工作电压。第二部分由用于电源分配的AA4610AIGV-1-T1开关芯片U2 和电容C4、CA2，电阻R10、R14，保护二极管TVS9组成，用以控制后续电源的电流过载及电压过高保护。第三部分由固定输出的SPX1117M3-L-3-3低压差电压调节器U5和电容C8、C9、CA3组成，前端需加滤波电容，输出端必须有较大容量的钽电容CA3改善瞬态响应和稳定性，U5的输出为显示单元、传感器信号处理单元及D/A转换单元提供3.3V电源。第四部分由电压可调的 LM2596S-ADJ电压转换集成电路U3和相关器件C5、C6、C20、C21、R22、 R23、R25、RV1、D5、L7组成，用于产生可调电压，为传感器提供精确可靠的工作电压。电阻R15和三极管Q8起保护作用，由主控单片机U0的19脚控制。微量可燃挥发气体传感器、传感器信号处理电路、温度补偿电路，检测控制电路，其特征是：传感器信号处理电路中，微量可燃挥发气体传感器利用扩散方式进行气体采样，传感器信号经采集匹配电路接到专用处理传感器的辅助单片机(STM8L051F3)U1上，在单片机内部进行A/D转换。温度传感器信号也与辅助单片机U1连接，提供的温度信息是在U1程序处理数据时进行补偿使用。辅助单片机U1与检测控制电路的主控单片机U0通过串口进行通讯，主控单片机检测处理好的传感器信号，对数据分类处理，用以输出给显示单元电路、D/A 转换及标准电流转换电路、声光报警及接点输出电路等。另外主控单片机还接收红外遥控器电路信号。

传感器信号处理电路中，微量可燃挥发气体传感器S1与匹配电阻R1、R2 和运放LMV324、电阻R3-R12组成采样匹配电路，传感器与匹配电阻间的差压信号接到由运放U1B-U1D构成的数据放大电路中，放大后的信号接到辅助单片机STM8L051F3的11脚上，11脚被定义为A/D转换的输入端，在单片机内部进行转换，由软件对数据进行处理。温度补偿电路由温敏电阻TH1和电阻R5C、 R6C组成，输出的温度信号连接到辅助单片机U1的20脚。电阻R0和电容C4 是将传感器供电电压引入辅助单片机U1的12脚进行监测。辅助单片机U1的 16、17脚与传感器桥路相连，直接监测传感器的变化情况。

检测控制电路是由芯片STM8S207S6作为主控单片机的U0和相关外围器件组成，U0的39、40、41脚与D/A转换电路相连；U0的27、30脚组成I2C总线并与进行控制的23、26、31脚连接到显示单元电路；U0的11、17、22、34、 35、36脚与声光报警及接点输出电路相连；U0的25脚与红外遥控器电路相连。

红外遥控器信号接收电路由接收头IF0038N(IRF1)和电阻、电容组成，IRF1 将遥控器的红外编码信号转换为电信号，然后直接输入到主控单片机U0的25 脚，由其进行解码和处理，实现检测报警器的参数设置、功能确认和数值调整等功能。

显示单元电路选用OLED原理的UG-2864HSWEG01显示器LCD1，用于升压的AIC1896芯片U6与之配套，U6由DC-DC转换的3.3V供电，加上电感、肖特基二极管、电容和分压电阻构成升压电路，输出13V为LCD1提供高电压。其数据传输和信号控制的18、19、13、14、15脚与主控单片机相应管脚相连。

D/A转换及标准电流转换电路中D/A转换器U7采用的芯片是DAC7512，其4、5、6脚与主控单片机引脚相连，接收主控单片机处理好的数字信号，模拟输出则由电阻和钽电容进行滤波后连至标准电流转换电路。标准电流转换电路是由芯片XTR111(U8)和三极管、场效应管、二极管、电阻、电容组成，芯片U8由24V供电，将D/A输出的模拟电压变换为标准的4-20mA电流，作为检测报警器对外的数据输出传递信号。

声光报警及接点输出控制电路主要由状态指示灯LED1-LED4、声光报警器驱动电路和继电器(接点输出)驱动电路三部分组成。状态指示灯部分由发光二极管和限流电阻组成，主控单片机的22、34、35、36脚控制，以分别指示报警器低报、高报、故障和运行四种状态。声光报警器驱动部分由场效应管 BSP170P和三极管2SA1162、2SC2712以及稳压管DZ1、二极管D1、电阻、电容组成，通过主控单片机U0的11脚给出的报警信号控制驱动电路外接的声光报警器。接点输出(继电器)驱动电路部分包括继电器REL1、三极管、二极管、电阻和电容，控制由主控单片机U0的17脚完成，输出为一组常开常闭无源节点信号。

Claims (7)

1.一种微量可燃挥发气体检测报警器，包括检测报警器DC-DC电源，微量可燃挥发气体传感器、传感器信号处理电路、温度补偿电路，检测控制电路，其特征是：检测报警器DC-DC电源由四部分组成，第一部分是以能设定输出的MC33063开关集成电源U4为核心，另加外围器件C22、D6、L6、C23、C24、R20、R21、R24、R26构成，输入电容C22进行滤波，输出有肖特基整流二极管D6和与之配套的电感L6、电容C24，由分压电阻R24、R26设定产生稳定的5V主工作电压；第二部分由用于电源分配的AA4610AIGV-1-T1开关芯片U2和电容C4、CA2，电阻R10、R14，保护二极管TVS9组成，用以控制后续电源的电流过载及电压过高保护；第三部分由固定输出的SPX1117M3-L-3-3低压差电压调节器U5和电容C8、C9、CA3组成，前端需加滤波电容，输出端必须有较大容量的钽电容CA3改善瞬态响应和稳定性，U5的输出为显示单元、传感器信号处理单元及D/A转换单元提供3.3V电源；第四部分由电压可调的LM2596S-ADJ电压转换集成电路U3和相关器件C5、C6、C20、C21、R22、R23、R25、RV1、D5、L7组成，用于产生可调电压，为传感器提供精确可靠的工作电压，电阻R15和三极管Q8起保护作用，由主控单片机U0的19脚控制，传感器信号处理电路中，微量可燃挥发气体传感器利用扩散方式进行气体采样，传感器信号经采集匹配电路接到专用处理传感器的辅助单片机U1上，U1单片机的型号是STM8L051F3，在单片机内部进行A/D转换，温度传感器信号也与辅助单片机U1连接，提供的温度信息是在U1程序处理数据时进行补偿使用，辅助单片机U1与检测控制电路的主控单片机U0通过串口进行通讯，主控单片机检测处理好的传感器信号，对数据分类处理，用以输出给显示单元电路、D/A转换及标准电流转换电路、声光报警及接点输出电路，另外主控单片机还接收红外遥控器电路信号。

2.根据权利要求1所述的微量可燃挥发气体检测报警器，其特征是：传感器信号处理电路中，微量可燃挥发气体传感器S1与匹配电阻R1、R2和运放LMV324、电阻R3-R12组成采样匹配电路，传感器与匹配电阻间的差压信号接到由运放U1B-U1D构成的数据放大电路中，放大后的信号接到辅助单片机STM8L051F3的11脚上，11脚被定义为A/D转换的输入端，在单片机内部进行转换，由软件对数据进行处理，温度补偿电路由温敏电阻TH1和电阻R5C、R6C组成，输出的温度信号连接到辅助单片机U1的20脚，电阻R0和电容C4是将传感器供电电压引入辅助单片机U1的12脚进行监测，辅助单片机U1的16、17脚与传感器桥路相连，直接监测传感器的变化情况。

3.根据权利要求1所述的微量可燃挥发气体检测报警器，其特征是：检测控制电路是由芯片STM8S207S6作为主控单片机的U0和相关外围器件组成，U0的39、40、41脚与D/A转换电路相连；U0的27、30脚组成I2C总线并与进行控制的23、26、31脚连接到显示单元电路；U0的11、17、22、34、35、36脚与声光报警及接点输出电路相连；U0的25脚与红外遥控器电路相连。

4.根据权利要求1所述的微量可燃挥发气体检测报警器，其特征是：显示单元电路选用OLED原理的UG-2864HSWEG01显示器LCD1，用于升压的AIC1896芯片U6与之配套，U6由DC-DC转换的3.3V供电，加上电感、肖特基二极管、电容和分压电阻构成升压电路，输出13V为LCD1提供高电压，其数据传输和信号控制的18、19、13、14、15脚与主控单片机相应管脚相连。

5.根据权利要求1所述的微量可燃挥发气体检测报警器，其特征是：D/A转换及标准电流转换电路中D/A转换器U7采用的芯片是DAC7512，其4、5、6脚与主控单片机引脚相连，接收主控单片机处理好的数字信号，模拟输出则由电阻和钽电容进行滤波后连至标准电流转换电路，标准电流转换电路是由芯片U8和三极管、场效应管、二极管、电阻、电容组成，芯片U8型号为XTR111，由24V供电，将D/A输出的模拟电压变换为标准的4-20mA电流，作为检测报警器对外的数据输出传递信号。

6.根据权利要求1所述的微量可燃挥发气体检测报警器，其特征是：声光报警及接点输出控制电路主要由状态指示灯LED1-LED4、声光报警器驱动电路和接点输出驱动电路三部分组成，状态指示灯部分由发光二极管和限流电阻组成，主控单片机的22、34、35、36脚控制，以分别指示报警器低报、高报、故障和运行四种状态，声光报警器驱动部分由场效应管BSP170P和三极管2SA1162、2SC2712以及稳压管DZ1、二极管D1、电阻、电容组成，通过主控单片机U0的11脚给出的报警信号控制驱动电路外接的声光报警器，接点输出驱动电路部分包括继电器REL1、三极管、二极管、电阻和电容，控制由主控单片机U0的17脚完成，输出为一组常开常闭无源节点信号。

7.根据权利要求1所述的微量可燃挥发气体检测报警器，其特征是：红外遥控器信号接收电路由接收头IRF1和电阻、电容组成，IRF1型号为IF0038N，其将遥控器的红外编码信号转换为电信号，然后直接输入到主控单片机U0的25脚，由其进行解码和处理，实现报警器的参数设置、功能确认和数值调整功能。