CN213715113U

CN213715113U - 一种电化学式一氧化碳浓度监测装置

Info

Publication number: CN213715113U
Application number: CN202022604686.9U
Authority: CN
Inventors: 贾红生; 高坤
Original assignee: WUXI YUNGAN TECHNOLOGY CO LTD
Current assignee: WUXI YUNGAN TECHNOLOGY CO LTD
Priority date: 2020-11-11
Filing date: 2020-11-11
Publication date: 2021-07-16
Anticipated expiration: 2030-11-11

Abstract

本实用新型涉及家庭智能用气安全技术领域，具体公开了一种电化学式一氧化碳浓度监测装置，其中，包括：主控制器、温度监测电路、电化学式一氧化碳探头和放大电路；温度监测电路用于实时监测当前环境温度，并将监测到的当前环境温度发送至主控制器；电化学式一氧化碳探头用于监测一氧化碳的浓度，并在一氧化碳的浓度发生变化时，能够产生电流的变化；放大电路能够根据电流的变化产生电压的变化，并将当前的电压值发送至主控制器；主控制器用于根据当前环境温度以及电压值计算得到一氧化碳的当前浓度值。本实用新型提供的电化学式一氧化碳浓度监测装置能够有效满足一氧化碳气体报警器的长期使用要求。

Description

一种电化学式一氧化碳浓度监测装置

技术领域

本实用新型涉及家庭智能用气安全技术领域，尤其涉及一种电化学式一氧化碳浓度监测装置。

背景技术

目前，无论城市家庭使用的天然气，还是农村家庭使用的固态煤和煤气，在燃烧不充分时都会产生有毒气体一氧化碳，会使人的生命面临中毒的危险。随着科学技术的不断提高，居民社区逐渐向智能化、数字化方向发展，近年来，一氧化碳气体报警器越来越多地被应用到居民社区中。目前，目前气体报警器中采用的传统半导体式一氧化碳气体监测模块存在检测气体浓度单一，精度低，不能实现一氧化碳气体多种浓度输出的特点，难以满足目前使用的要求。

发明内容

本实用新型提供了一种电化学式一氧化碳浓度监测装置，解决相关技术中存在的不能满足一氧化碳气体报警器长期使用要求的问题。

作为本实用新型的一个方面，提供一种电化学式一氧化碳浓度监测装置，其中，包括：主控制器、温度监测电路、电化学式一氧化碳探头和放大电路，所述温度监测电路和放大电路均与所述主控制器连接，所述放大电路还与所述电化学式一氧化碳探头连接；

所述温度监测电路用于实时监测当前环境温度，并将监测到的当前环境温度发送至所述主控制器；

所述电化学式一氧化碳探头用于监测一氧化碳的浓度，并在一氧化碳的浓度发生变化时，能够产生电流的变化；

所述放大电路能够根据所述电流的变化产生电压的变化，并将当前的电压值发送至所述主控制器；

所述主控制器用于根据所述当前环境温度以及电压值计算得到一氧化碳的当前浓度值。

进一步地，所述电化学式一氧化碳浓度监测装置还包括传感器放电电路，所述传感器放电电路分别与所述电化学式一氧化碳探头以及所述主控制器连接，所述传感器放电电路用于对所述电化学式一氧化碳探头的两端进行放电。

进一步地，所述电化学式一氧化碳探头包括TGS5141传感器。

进一步地，所述电化学式一氧化碳浓度监测装置还包括电源电路，所述电源电路分别与所述温度监测电路、主控制器、传感器放电电路和电化学式一氧化碳探头电连接，所述电源电路用于分别为所述温度监测电路、主控制器、传感器放电电路和电化学式一氧化碳探头提供电源供应。

进一步地，所述电化学式一氧化碳浓度监测装置还包括输出接口，所述输出接口与所述主控制器通信连接，所述输出接口用于输出所述主控制器计算得到的一氧化碳气体的浓度值。

进一步地，所述温度监测电路包括热敏电阻或温度传感器。

进一步地，所述主控制器包括单片机。

本实用新型提供的电化学式一氧化碳浓度监测装置，可以通过在标准环境下对一氧化碳气体浓度预先标定得到电阻与浓度的对应关系图，然后实时监测环境温度，并在电化学式一氧化碳探头的探测浓度变化时引起电压变化，根据当前电压值结合当前温度值查询电阻与浓度的对应关系，得到电化学式一氧化碳探头的实际探测浓度值。这种电化学式一氧化碳浓度监测装置能够有效满足一氧化碳气体报警器的长期使用要求，且可以实现一氧化碳气体的多种浓度输出，具有结构紧凑，适用范围广以及成本低、安全可靠的优势。

附图说明

附图是用来提供对本实用新型的进一步理解，并且构成说明书的一部分，与下面的具体实施方式一起用于解释本实用新型，但并不构成对本实用新型的限制。

图1为本实用新型提供的电化学式一氧化碳浓度监测装置的结构框图。

图2为本实用新型提供的放大电路以及传感器放电电路的结构原理图。

图3为本实用新型提供的电化学式一氧化碳浓度监测装置的具体实施过程流程图。

具体实施方式

需要说明的是，在不冲突的情况下，本实用新型中的实施例及实施例中的特征可以相互结合。下面将参考附图并结合实施例来详细说明本实用新型。

为了使本领域技术人员更好地理解本实用新型方案，下面将结合本实用新型实施例中的附图，对本实用新型实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本实用新型一部分的实施例，而不是全部的实施例。基于本实用新型中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都应当属于本实用新型保护的范围。

需要说明的是，本实用新型的说明书和权利要求书及上述附图中的术语“第一”、“第二”等是用于区别类似的对象，而不必用于描述特定的顺序或先后次序。应该理解这样使用的数据在适当情况下可以互换，以便这里描述的本实用新型的实施例。此外，术语“包括”和“具有”以及他们的任何变形，意图在于覆盖不排他的包括，例如，包含了一系列步骤或单元的过程、方法、系统、产品或设备不必限于清楚地列出的那些步骤或单元，而是可包括没有清楚地列出的或对于这些过程、方法、产品或设备固有的其它步骤或单元。

在本实施例中提供了一种电化学式一氧化碳浓度监测装置，图1是根据本实用新型实施例提供的电化学式一氧化碳浓度监测装置的结构框图，如图1所示，包括：主控制器1、温度监测电路3、电化学式一氧化碳探头2和放大电路4，所述温度监测电路3和放大电路4均与所述主控制器1连接，所述放大电路4还与所述电化学式一氧化碳探头2连接；

所述温度监测电路3用于实时监测当前环境温度，并将监测到的当前环境温度发送至所述主控制器1；

所述电化学式一氧化碳探头2用于监测一氧化碳的浓度，并在一氧化碳的浓度发生变化时，能够产生电流的变化；

所述放大电路4能够根据所述电流的变化产生电压的变化，并将当前的电压值发送至所述主控制器1；

所述主控制器1用于根据所述当前环境温度以及电压值计算得到一氧化碳的当前浓度值。

本实用新型实施例提供的电化学式一氧化碳浓度监测装置，可以通过在标准环境下对一氧化碳气体浓度预先标定得到电阻与浓度的对应关系图，然后实时监测环境温度，并在电化学式一氧化碳探头的探测浓度变化时引起电压变化，根据当前电压值结合当前温度值查询电阻与浓度的对应关系，得到电化学式一氧化碳探头的实际探测浓度值。这种电化学式一氧化碳浓度监测装置能够有效满足一氧化碳气体报警器的长期使用要求，且可以实现一氧化碳气体的多种浓度输出，具有结构紧凑，适用范围广以及成本低、安全可靠的优势。

应当理解的是，在进行一氧化碳气体的当前浓度计算前，先进行标注浓度的标定，即通过在标准环境温度下，标定得到电阻与浓度的对应关系图，该实施过程具体为本领域技术人员所熟知，此处不再赘述。

在标定得到电化学式一氧化碳探头的电阻与一氧化碳气体浓度的对应关系图后，通过上述放大电路检测到电化学式一氧化碳探头的电流的变化，并将电流的变化进行放大转换为电压的变化，并将当前电压值反馈至主控制器，主控制器能够根据当前电压值反推得到电阻值，并通过监测到的当前环境温度对电阻值进行校准，将校准后的电阻值与电化学式一氧化碳探头内电阻与一氧化碳气体浓度的对应关系图对比即可得到当前的一氧化碳气体浓度。

具体地，所述电化学式一氧化碳浓度监测装置还包括传感器放电电路7，所述传感器放电电路7分别与所述电化学式一氧化碳探头2以及所述主控制器1连接，所述传感器放电电路7用于对所述电化学式一氧化碳探头2的两端进行放电。

应当理解的是，为了防止电化学式一氧化碳探头2发生极化，在长期断电时，可以通过传感器放电电路将电化学式一氧化碳探头2两端的电压进行放电。

具体地，所述传感器放电电路7的电路原理图如图2所示。

在一些实施方式中，所述电化学式一氧化碳探头包括TGS5141传感器。

应当理解的是，当一氧化碳气体浓度发生变化时，电化学式一氧化碳探头2电流值发生变化，与电化学式一氧化碳探头2连接的放大电路4对电流值进行放大后输出电压值，主控制器1能够监测到放大电路4的电压，通过温度监测电路3获取当前的温度值，主控制器1根据放大电路4电压的变化以及温度监测电路3得到的温度值，通过计算得到当前的浓度值。

具体地，所述放大电路4的具体电路原理图如图2所示。

具体地，所述电化学式一氧化碳浓度监测装置还包括电源电路5，所述电源电路5分别与所述温度监测电路3、主控制器1、传感器放电电路7和电化学式一氧化碳探头2电连接，所述电源电路5用于分别为所述温度监测电路3、主控制器1、传感器放电电路7和电化学式一氧化碳探头2提供电源供应。

电源电路5可以通过LDO器件或者DC-DC芯片电路来输出所需电压，主控制器1通过输出PWM控制MOS管实现PWM加热电压的输出，但不限于如上实现方式。具体为本技术领域人员所熟知，此处不再赘述。

在一些实施方式中，所述电化学式一氧化碳浓度监测装置还包括输出接口6，所述输出接口6与所述主控制器1通信连接，所述输出接口6用于输出所述主控制器1计算得到的一氧化碳气体的浓度值。

需要说明的是，所述输出接口6可以为UART、USART、SPI、IIC等常用通信方式，但不限于如上几种。

在一些实施方式中，所述温度监测电路3包括热敏电阻或温度传感器。

在一些实施方式中，所述主控制器1包括单片机。

应当理解的是，所述主控制器1可以是本领域常用的复旦微FM3313单片机，51单片机，STM8单片机，MSP430单片机等，但不限于如上几种，具体为本领域所熟知。

下面结合图3对本实用新型实施例提供的电化学式一氧化碳浓度监测装置的具体工作过程进行详细描述。

本实用新型提供的电化学式一氧化碳浓度监测装置，在一氧化碳气体浓度发生变化时，电化学式一氧化碳探头2输出电流发生变化，与电化学式一氧化碳探头2连接的放大电路4会将电流放大并转换成电压的变化，主控制器1监测到放大电路4电压的变化，通过温度监测电路3获取当前的温度值，主控制器1根据放大电路4电压的变化以及温度监测电路3得到的浓度值，通过计算得到当前的浓度值。获取电压值的变化和获取温度值的变化的顺序可以更换；主控制器1也可以在得到放大电路4电压变化后，加电压变化换算成电阻变化，再结合温度值得到浓度值，此种方式在本实用新型结构范围内，但不限于这一种方式，具体为本技术领域人员所熟知，此处不再赘述。

本实用新型提供的电化学式一氧化碳浓度监测装置，支持具体一氧化碳气体浓度的输出，输出范围可以在50ppm到1000ppm浓度之间，便于报警器多种浓度下达到不同的标定报警阈值执行不同的报警方式并且联动其他安全设备消除危险的特点。浓度范围可以有所不同，此种方式在本实用新型范围内。

本实用新型的电化学式一氧化碳浓度监测装置，可以选择若干个浓度值进行标定，以获取更加精准的数据，提高可靠性。将探头置于标定浓度气体中，稳定一段时间后，主控制器1通过放大电路4获取当前浓度下电压值并计算出电阻值，作为参考数据进行保存。电化学式灵敏度线性一般非常好，标定值浓度例如可以选择50ppm，800ppm，但不限于以上一种或者几种，都在本实用新型范围内。

综上，本实用新型提供的电化学式一氧化碳浓度监测装置，可以满足气体报警器多种浓度下达到不同的标定报警阈值执行不同的报警方式并且联动其他安全设备消除危险的需要，方便进行独立标定，实现报警器内部报警装置与浓度监测模块的分离，设备可靠保障，系统设计结构紧凑，能有效满足报警器设备的长期使用要求，适应范围广，降低使用成本，安全可靠。

可以理解的是，以上实施方式仅仅是为了说明本实用新型的原理而采用的示例性实施方式，然而本实用新型并不局限于此。对于本领域内的普通技术人员而言，在不脱离本实用新型的精神和实质的情况下，可以做出各种变型和改进，这些变型和改进也视为本实用新型的保护范围。

Claims

1.一种电化学式一氧化碳浓度监测装置，其特征在于，包括：主控制器、温度监测电路、电化学式一氧化碳探头和放大电路，所述温度监测电路和放大电路均与所述主控制器连接，所述放大电路还与所述电化学式一氧化碳探头连接；

2.根据权利要求1所述的电化学式一氧化碳浓度监测装置，其特征在于，所述电化学式一氧化碳浓度监测装置还包括传感器放电电路，所述传感器放电电路分别与所述电化学式一氧化碳探头以及所述主控制器连接，所述传感器放电电路用于对所述电化学式一氧化碳探头的两端进行放电。

3.根据权利要求1所述的电化学式一氧化碳浓度监测装置，其特征在于，所述电化学式一氧化碳探头包括TGS5141传感器。

4.根据权利要求1至3中任意一项所述的电化学式一氧化碳浓度监测装置，其特征在于，所述电化学式一氧化碳浓度监测装置还包括电源电路，所述电源电路分别与所述温度监测电路、主控制器、传感器放电电路和电化学式一氧化碳探头电连接，所述电源电路用于分别为所述温度监测电路、主控制器、传感器放电电路和电化学式一氧化碳探头提供电源供应。

5.根据权利要求1所述的电化学式一氧化碳浓度监测装置，其特征在于，所述电化学式一氧化碳浓度监测装置还包括输出接口，所述输出接口与所述主控制器通信连接，所述输出接口用于输出所述主控制器计算得到的一氧化碳气体的浓度值。

6.根据权利要求1所述的电化学式一氧化碳浓度监测装置，其特征在于，所述温度监测电路包括热敏电阻或温度传感器。

7.根据权利要求1所述的电化学式一氧化碳浓度监测装置，其特征在于，所述主控制器包括单片机。