CN212029590U

CN212029590U - 一种燃气安全阀控制装置

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Publication number: CN212029590U
Application number: CN202020628742.XU
Authority: CN
Inventors: 肖勤; 王先春; 王冬春; 彭梓齐; 周淼; 江川舟; 匡虹胜; 周俊帆; 欧阳葵; 张奇; 廖诗依
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 2020-04-23
Filing date: 2020-04-23
Publication date: 2020-11-27
Anticipated expiration: 2030-04-23

Abstract

本实用新型属于电子技术与燃气使用安全领域，公开了一种燃气安全阀控制装置，包括电磁阀、排气系统、控制器、压力传感器、燃气传感器、火焰传感器、氧气传感器、电源稳压电路模块、声光报警模块、GSM通信模块、无线驱动电路模块、OLED显示模块。本实用新型具有提高安全性能的优点。

Description

一种燃气安全阀控制装置

技术领域

本实用新型属于电子技术与燃气使用安全领域，具体为一种燃气安全阀控制装置。

背景技术

随着城镇天然气的普及，天燃气的使用人口日益增加，天燃气使用过程中存在的安全问题不容忽视。燃气事故愈发严重，主要表现在燃气泄漏、燃气不完全燃烧等等，其中燃气事故占燃气泄漏约50%。针对上述这种问题，现有技术中通过安装燃气安全阀来解决的，燃气安全阀是根据压力系统的工作压力自动启闭的，当设备或者是管道内压力超过燃气安全阀设定的压力时，自动开启泄压，保障设备和管道内介质的压力在设定压力之下，这样能够防止发生意外，减少损失。然，现有的安全阀在使用过程中，仍存在以下缺陷：

第一，天燃气泄漏遇明火易发生爆炸；第二，燃气热水器安装在浴室中，使用时会造成浴室中氧含量不足；第三，日常生活中，我们所使用的燃气总阀一直都是打开状态的，只有工作阀（譬如燃气灶的工作阀）是在使用时打开、不用时就需要及时关闭的，在天然气用气高峰期容易发生停气或者气压过低的情况，停气、气压过低使得燃气灶无法正常工作,从而容易出现燃气灶的工作阀被打开后忘记关闭的情况，从而造成燃气从打开的工作阀中泄漏。

实用新型内容

针对上述现有技术的不足，本实用新型的目的在于提供一种能够提高安全性能的燃气安全阀控制装置。

为解决上述技术问题，本实用新型采用以下技术方案。

一种燃气安全阀控制装置，其特征在于，包括电磁阀；排气系统；控制器；设置在电磁阀内部的、与控制器相连的、用于采集输送燃气的管道内气压的压力传感器；设置在电磁阀外侧的、与控制器相连的、用于采集输送燃气的管道四周燃气含量的燃气传感器；设置在电磁阀外侧的、与控制器相连的、用于采集输送燃气的管道四周火焰情况的火焰传感器；设置在浴室中、与控制器相连的、用于采集浴室中氧含量的氧气传感器；与控制器相连、用于给控制器供电的电源稳压电路模块；与控制器相连的声光报警模块；与控制器相连、用于自动发短信打电话报警的GSM通信模块；与控制器相连、用于控制电磁阀开与关以及用于控制排气系统向室外排出燃气与向浴室内输送氧气的无线驱动电路模块；与控制器相连、用于反映管道内气压情况、电磁阀外的燃气情况、电磁阀外的火焰情况、浴室中氧气情况的OLED显示模块。

本实用新型的优点在于：1、燃气传感器的设置，实现对电磁阀四周的燃气含量进行采集，并将燃气含量信息传输给控制器；2、氧气传感器的设置，实现对浴室中氧含量的采集，并将氧气含量信息传输给控制器；3、压力传感器的设置，实现对电磁阀内的燃气气压信息进行采集，并将燃气气压信息传输给控制器；4、火焰传感器的设置，实现对电磁阀四周的火焰情况进行采集，并将采集到的火焰情况传输给控制器；5、OLED显示模块的设置，让人更加直观地了解到管道内气压情况、电磁阀外的燃气情况、电磁阀外的火焰情况、浴室中氧气情况；6、GSM通信模块的设置，实现自动发短信打电话报警，让人对警情及时进行处理。

附图说明

图1为本实用新型电路原理框图。

图2 为本实用新型控制电路的电路图。

图3为本实用新型所述无线驱动电路模块中无线串口通信模块电路图。

图4位本实用新型无线驱动电源电路的电路图。

图5为本实用新型无线控制端主控电路的电路图。

图6为本实用新型控制电路中的继电器驱动电路的电路图。

图7为本实用新型继电器控制电磁阀电路的电路图。

图8为本实用新型继电器控制风扇电路的电路图。

图9为本实用新型电源稳压电路模块电路图。

图10为本实用新型GSM通信模块电路的电路图。

图11为本实用新型声光报警模块的电路图。

图12为本实用新型OLED显示模块的电路图。

图13为本实用新型火焰传感器检测部分的电路图。

图14为本实用新型压力传感器检测部分的电路图。

图15为本实用新型燃气传感器检测部分的电路图。

图16为本实用新型氧气传感器检测部分的电路图。

具体实施方式

现结合附图，对本实用新型进行详细描述。

如图1至图15所示的一种燃气安全阀控制装置，包括电磁阀；排气系统；控制器；设置在电磁阀内部的、与控制器相连的、用于采集输送燃气的管道内气压的压力传感器；设置在电磁阀外侧的、与控制器相连的、用于采集输送燃气的管道四周燃气含量的燃气传感器；设置在电磁阀外侧的、与控制器相连的、用于采集输送燃气的管道四周火焰情况的火焰传感器；设置在浴室中、与控制器相连的、用于采集浴室中氧含量的氧气传感器；与控制器相连、用于给控制器供电的电源稳压电路模块；与控制器相连的声光报警模块；与控制器相连、用于自动发短信打电话报警的GSM通信模块；与控制器相连、用于控制电磁阀开与关以及用于控制排气系统向室外排出燃气与向浴室内输送氧气的无线驱动电路模块；与控制器相连、用于反映管道内气压情况、电磁阀外的燃气情况、电磁阀外的火焰情况、浴室中氧气情况的OLED显示模块。

控制器型号为STM32F103RCT6（以下简称U1）。

电磁阀为正泰DC24V电磁阀。

燃气传感器为云辉牌MQ-9气敏传感器。

氧气传感器为型号为JXM-O2。

火焰传感器为TELESKY牌火焰传感器。

GSM通信模块采用SIM800C通信芯片。

声光报警模块采用无源蜂鸣器以及高光LED彩灯。

OLED显示模块采用中景园电子0.96寸12864液晶显示屏。

STM32F103RCT6主控端采用STM32F103RCT6MCU控制芯片，搭配单片机最小系统，实现高效的数据处理以及传送命令。

无线驱动电路模块包括无线串口通信模块电路、无线控制电路模块电路及无线驱动电源电路，其中无线控制电路模块电路包括无线控制端主控电路和继电器驱动电路。

如图3所示，无线串口通信模块电路包括NRF24L01无线通信芯片以Debug串口通信芯片。NRF24L01无线通信芯片第1、2引脚分别与电源、地、以及电容相连构造成为电源滤波电路，对芯片起到了很好的保护作用；第3引脚与STM32F103RCT6芯片（以下简称U1）的第61引脚相连，第4引脚与U1的第33引脚相连，第5引脚与U1的第34引脚相连，第6引脚与U1的第36引脚相连，第7引脚与U1的第35引脚相连，第8引脚与U1的第62引脚相连。Debug串口通信芯片中DBG芯片、SWD芯片的第一引脚与电源、地及电容构造成为电源滤波电路，对芯片起到了很好的保护作用，其中SWD芯片的第2、3引脚分别与U1的第46、第49引脚相连，DBG芯片的第2、3引脚分别与U1的第42、43引脚相连。

如图4所示，无线驱动电源电路包括电源输入、DC220_DC5芯片、ME6203芯片，其中芯片DC220_DC5第1、2引脚与电源输入直连，芯片DC220_DC5第3引脚一端输出5V电压，并与电容C39相连后接地、另一端与C40、C41组成的并联电路直连后接地、第三端与芯片ME6203的第2引脚相连，芯片DC220_DC5第4引脚直接接地；ME6203的第1引脚直接接地，ME6203第3引脚作为输出脚一端通过与电容C42、C43组成的并联电路后相连接地、另一端输出3.3V电压（分别为无线串口通信模块电路、无线控制电路模块电路提供3.3V电压），供系统使用。

如图5所示，无线控制端主控电路包括芯片STM32F030F4，芯片STM32F030F4的第6、7引脚分别与无线串口通信模块电路的NRF24L01无线通信芯片第4、第8引脚相连，芯片STM32F030F4的第8、第9引脚分别与Debug串口DBG的2、3引脚直连，芯片STM32F030F4的第10、第11、第12、第13引脚分别与NRF24L01的第4、第5、第7、第6引脚相连；芯片STM32F030F4的第17、第18引脚分别与继电器驱动电路的PWM1、PWM2相连，芯片STM32F030F4的第19、第20引脚分别与Debug串口SWD中的第2、第3引脚相连，芯片STM32F030F4的第1、第15引脚接地，芯片STM32F030F4的第4引脚与电容C44连接后另一端接地，芯片STM32F030F4的第5、第16引脚接电源。

如图6所示，继电器驱动电路与芯片STM32F030F4相连，继电器驱动电路包括继电器控制风扇电路和继电器控制电磁阀电路，其中继电器控制风扇电路PWM1通过1K的R1电阻与Q1三极管2N222的基极相连，发射极接地，集电极与FAN_IO_CTL端相连后接二极管，然后接入5v电源。继电器控制电磁阀电路PWM2通过1K的R2电阻与Q2三极管2N222的基极相连，发射极接地，集电极与SW_IO_CTL端相连后接二极管，然后接入5v电源。

如图7所示，继电器控制电磁阀电路包括继电器SW_CTRL和DC220_DC24芯片，其中继电器SW_CTRL的第6引脚与DC220_DC24芯片的第3引脚相连，继电器SW_CTRL的第3引脚与DC220_DC24芯片的第4引脚相连，继电器SW_CTRL的第2引脚与SW_IO_CTL端相连；DC220_DC24芯片的第1、第2引脚接入电源的正负极；继电器SW_CTRL的J9的第1、2引脚接电磁阀的正负极。

如图8所示，继电器控制风扇电路，继电器FAN CTRL的第6引脚与无线驱动电源电路的J7电源输入AC1相连，继电器FAN CTRL的第3引脚与无线驱动电源电路的J7电源输入AC2相连，继电器FAN CTRL的第2引脚与SW_IO_CTL端相连；继电器FAN CTRL中J8的第1,2引脚接排气扇的正负极。

如图9所示，电源稳压电路模块包括芯片TLV62130RGT_5以及芯片LDO，芯片TLV62130RGT_5的第10、11、12引脚与12V的电源相连；芯片TLV62130RGT_5第13引脚分两路：一路与12V的电源相连，另一路与电容C22一端相连后、经电容C22另一端与地连接；芯片TLV62130RGT_5第9引脚通过电容C23串联，再与第8引脚并联后，与地相连；芯片TLV62130RGT_5第6、15、16、20、7引脚直接与地相连；芯片TLV62130RGT_5第1、2、3引脚与电感L2相连，再接入5V电压；芯片TLV62130RGT_5第4引脚与电阻R18相连，再与芯片TLV62130RGT_5第14引脚并联后一端输出5V电压、另一端通过与电阻R19、R20串联再接地；芯片TLV62130RGT_5第5引脚一端与5V电压直接相连、另一端与电阻R20相连后接地。芯片LDO的第1、3引脚的一端与电源VCC相连、另一端通过与电容C39相连后接地，芯片LDO第2引脚一端与电源VCC相连、另一端接地，芯片LDO第4引脚通过接C40电容后与地相连，芯片LDO第5引脚一端与电容C41相连后接地、另一端一脚接入3.3V，另一脚与电容C42相连后接地，为系统提供稳定的工作电压。

如图10所示，GSM通信模块电路包含SIM800C芯片和ESIM芯片，SIM800C芯片第9、第10引脚分别与U1的第30、第29引脚相连，进行串口通信。SIM800C芯片第30引脚与ESIM芯片的第8引脚直接相连，并与10K的电阻R11串联后与22R的电阻R12串联再与ESIM芯片的第3引脚相连；SIM800C芯片第31引脚与22R的电阻R12串联再与ESIM芯片的第3引脚相连；SIM800C芯片第32引脚与22R的电阻R13串联再与ESIM芯片的第6引脚相连；SIM800C芯片第33引脚与22R的电阻R14串联再与ESIM芯片的第7引脚相连；ESIM芯片的第1、第9引脚接地。

如图11所示，声光报警模块中的高光LED彩灯报警电路由红色二极管D5一端与330R R23电阻串联后与U1的第26引脚PB0相连，另一端与地相连；绿色二极管D6一端与330RR23电阻串联后与U1的第28引脚PB2相连，另一端与地相连；声光报警系统中的声音报警电路由无源蜂鸣器一端接入5V电源，一端与U1的第55引脚PB3端口相连。

如图12所示，OLED显示模块使用I2C总线传输，VCC、GND与控制器PCB主板的电源层，地层相连；SDL端接U1的PC9端口；SCL端接U1的 PC7端口。

如图13所示，火焰传感器，通过采集信号后，于A0口输出模拟信号经U1的PC1口接收输入控制器。

如图14所示，压力传感器采用深圳达华电子有限公司生产的模拟气压传感器，通过管道与燃气管道互连，实时监测管内气体压力，并通过A0口输出模拟信号，经U1的PC0口接收输入控制器，再通过AD采样换算，得到简便可供人识别出的燃气压力数据显示到OLED显示模块。

如图15所示，燃气传感器通过采集模拟信号，经过A0口输出模拟信号，经PC2口接收输入控制器，通过再通过AD采样换算，得到简便可供人识别出的燃气浓度数据显示到OLED显示模块。

如图16所示，氧气传感器通过串口RX、TX与U1的PA10、PA9通信传输数据，再通过AD采样换算，得到简便可供人识别出的燃气压力数据显示到OLED显示模块。

使用过程中，氧气传感器、压力传感器、火焰传感器、燃气传感器将采集到的信息传输给控制器，控制器将氧气传感器、压力传感器、火焰传感器、燃气传感器采集到的数据信息直观的显示在OLED显示模块上；当压力传感器采集到的管内的气压值低于预设值时，控制器通过无线驱动电路模块控制电磁阀自动关闭，从而实现关闭电磁阀，在手动开启电磁阀前,电磁阀无法开启并在OLED显示模块上提示气压不足等提示信息；当燃气传感器采集到的电磁阀四周的燃气含量高于预设值时，控制器通过无线驱动电路模块控制电磁阀自动关闭，控制器通过无线驱动电路模块控制排气系统打开向室外排出燃气的第一排气扇，同时在OLED显示模块上显示燃气含量，控制器控制声光报警模块发出蜂鸣声和彩灯，控制器控制GSM通信模块向指定的手机端或电脑端发送信息或拨打电话报警；当火焰传感器采集到电磁阀四周有火焰，控制器通过无线驱动电路模块控制电磁阀自动关闭，同时在OLED显示模块上显示火焰情况，控制器控制声光报警模块发出蜂鸣声和彩灯，控制器控制GSM通信模块向指定的手机端或电脑端发送信息或拨打电话报警；当氧气传感器采集到浴室中氧气含量低于预设值时，控制器通过无线驱动电路模块控制排气系统打开向浴室内输送氧气的第二排气扇，同时在OLED显示模块上显示浴室中的氧气情况。

Claims

1.一种燃气安全阀控制装置，其特征在于，包括电磁阀；排气系统；控制器；设置在电磁阀内部的、与控制器相连的、用于采集输送燃气的管道内气压的压力传感器；设置在电磁阀外侧的、与控制器相连的、用于采集输送燃气的管道四周燃气含量的燃气传感器；设置在电磁阀外侧的、与控制器相连的、用于采集输送燃气的管道四周火焰情况的火焰传感器；设置在浴室中、与控制器相连的、用于采集浴室中氧含量的氧气传感器；与控制器相连、用于给控制器供电的电源稳压电路模块；与控制器相连的声光报警模块；与控制器相连、用于自动发短信打电话报警的GSM通信模块；与控制器相连、用于控制电磁阀开与关以及用于控制排气系统向室外排出燃气与向浴室内输送氧气的无线驱动电路模块；与控制器相连、用于反映管道内气压情况、电磁阀外的燃气情况、电磁阀外的火焰情况、浴室中氧气情况的OLED显示模块。