CN217443163U

CN217443163U - 一种复合型家用可燃气体探测器

Info

Publication number: CN217443163U
Application number: CN202220222314.6U
Authority: CN
Inventors: 任红军; 周大兵; 陶超; 杨晓委; 李琳; 桑小田
Original assignee: Hanwei Electronics Group Corp
Current assignee: Hanwei Electronics Group Corp
Priority date: 2022-01-27
Filing date: 2022-01-27
Publication date: 2022-09-16
Anticipated expiration: 2032-01-27

Abstract

本实用新型提供一种复合型家用可燃气体探测器，包括探测器主体和执行设备，所述探测器主体包括可燃气体检测模块、一氧化碳检测模块、单片机、声光报警模块以及LCD显示屏；单片机分别与可燃气体检测模块、一氧化碳检测模块、声光报警模块、LCD显示屏以及执行设备连接；可燃气体检测模块采用半导体式气体传感器和催化燃烧式气体传感器联合交叉检测可燃气体，充分发挥半导体式气体传感器和催化燃烧式气体传感器的优点，弥补了彼此的缺陷，两种传感器交替使用，使之都工作在最优浓度检测范围内，提高可燃气体检测精度。

Description

一种复合型家用可燃气体探测器

技术领域

本实用新型涉及一种家用可燃气体探测器，具体的说，涉及了一种复合型家用可燃气体探测器。

背景技术

目前复合型家用可燃气体探测器大都是利用两个独立传感器对可燃气体和一氧化碳气体分别进行探测，其中，可燃气体的探测方式有半导体式气体传感器以及催化燃烧式气体传感器及红外气体传感器；一氧化碳的测量方式主要有电化学气体传感器和红外气体传感器；半导体式气体传感器的特点是成本低、灵敏度高、寿命长、容易饱和，适合于低浓度值的检测；催化燃烧式气体传感器特点是响应快、量程大、线性度好、寿命短、对有机气体中毒；红外气体传感器特点是灵敏度高、线性度好、但是价格昂贵、受环境水气、粉尘影响较大；电化学气体传感器的特点是成本低、线性输出、低功耗、良好的分辨率，但对温度非常敏感、寿命短、与其他气体的交叉灵敏度大。

在实际应用中，需要复合型家用可燃气体探测器对可燃气体和一氧化碳具有较宽的测量范围，检测精度高、且使用寿命长，显然现有的家用可燃气体探测器无法满足上述场合要求。

为了解决以上存在的问题，人们一直在寻求一种理想的技术解决方案。

发明内容

本实用新型的目的是针对现有技术的不足，从而提供一种复合型家用可燃气体探测器。

为了实现上述目的，本实用新型所采用的技术方案是：一种多传感器交叉检测的复合型家用可燃气体探测器，包括探测器主体和执行设备，所述探测器主体包括可燃气体检测模块、一氧化碳检测模块、单片机、声光报警模块以及LCD显示屏；所述单片机分别与所述可燃气体检测模块、所述一氧化碳检测模块、所述声光报警模块、所述LCD显示屏以及所述执行设备连接；

所述可燃气体检测模块包括半导体式气体传感器、催化燃烧式气体传感器以及第一MCU模块，所述第一MCU模块分别接收所述半导体式气体传感器采集的第一可燃气体浓度和所述催化燃烧式气体传感器采集的第二可燃气体浓度，并在所述第一可燃气体浓度和所述第二可燃气体浓度满足第一条件时，输出所述第一可燃气体浓度至所述单片机；在所述第一可燃气体浓度和所述第二可燃气体浓度满足第二条件时，输出所述第二可燃气体浓度至所述单片机；在所述第一可燃气体浓度和所述第二可燃气体浓度满足第三条件时，输出可燃气体异常信息至所述单片机；

所述单片机接收所述可燃气体浓度以及所述一氧化碳检测模块检测的一氧化碳浓度并通过所述LCD显示屏显示，判断接收的所述一氧化碳浓度或所述可燃气体浓度是否超过对应阈值，并根据判断结果控制所述声光报警模块进行声光报警以及控制所述执行设备动作。

具体的，所述一氧化碳检测模块包括电化学气体传感器、红外气体传感器以及第二MCU模块，所述第二MCU模块分别接收所述电化学气体传感器采集的第一一氧化碳浓度和所述红外气体传感器采集的第二一氧化碳浓度，并在所述第一一氧化碳浓度和所述第二一氧化碳浓度满足第四条件时，输出所述第一一氧化碳浓度至所述单片机；在所述第一一氧化碳浓度和所述第二一氧化碳满足第五条件时，输出所述第二一氧化碳浓度至所述单片机；在所述第一一氧化碳浓度和所述第二一氧化碳浓度满足第六条件时，输出一氧化碳检测异常信息至所述单片机。

本实用新型相对现有技术具有实质性特点和进步，具体的说，本实用新型采用半导体式气体传感器和催化燃烧式气体传感器联合交叉检测可燃气体，充分发挥半导体式气体传感器和催化燃烧式气体传感器的优点，弥补了彼此的缺陷，两种传感器交替使用，使之都工作在最优浓度检测范围内，拓宽了可燃气体浓度检测范围，提高可燃气体检测精度，延长了复合型家用可燃气体探测器的使用寿命；

采用发挥电化学气体传感器和红外气体传感器联合交叉检测一氧化碳气体，充分发挥电化学气体传感器和红外气体传感器的优点，两种传感器交替使用，使之都工作在最优浓度检测范围内，拓宽了一氧化碳浓度检测范围，提高一氧化碳检测精度，进一步延长了复合型家用可燃气体探测器的使用寿命；

通过提高可燃气体检测精度和一氧化碳检测精度，提高了复合型家用可燃气体探测器对于燃气和一氧化碳气体的监测的可靠性，能够有效预防和避免燃气泄漏造成爆炸或燃气燃烧不充分导致一氧化碳气体中毒，保障了人身和财产安全；

通过不断修正传感器以及在传感器故障时进行传感器标定，进一步提高各类传感器的检测精度。

附图说明

图1是本实用新型实施例1的原理框图。

图2是本实用新型半导体式气体传感器检测电路原理图。

图3 是本实用新型催化燃烧式气体传感器检测电路原理图。

图4是本实用新型电化学气体传感器检测电路原理图。

图5是本实用新型实施例2的原理框图。

图6是本实用新型实施例3的原理框图。

具体实施方式

下面通过具体实施方式，对本实用新型的技术方案做进一步的详细描述。

实施例1

本实施例提供一种复合型家用可燃气体探测器，如图1所示，包括探测器主体和执行设备，所述探测器主体包括可燃气体检测模块、一氧化碳检测模块、单片机、声光报警模块以及LCD显示屏；所述单片机分别与所述可燃气体检测模块、所述一氧化碳检测模块、所述声光报警模块、所述LCD显示屏以及所述执行设备连接；

所述单片机接收所述第一可燃气体浓度或所述第二可燃气体浓度以及所述一氧化碳检测模块检测的一氧化碳浓度并通过所述LCD显示屏显示以便用户随时查看环境中被探测可燃气体浓度情况；同时判断接收的所述一氧化碳浓度或可燃气体浓度是否超过对应阈值，并根据判断结果控制所述声光报警模块进行声光报警以及控制所述执行设备动作。

具体的，当接收的可燃气体浓度值达到报警设定值CH_ALARM时，所述单片机就会启动可燃气体的声光报警提醒功能，以提醒客户可燃气体浓度超标报警，并控制所述执行设备动作以关闭燃气阀。当接收的一氧化碳气体浓度值达到报警设定值CO_ALARM时，所述单片机就会启动一氧化碳气体的声光报警提醒，提醒客户一氧化碳气体浓度超标报警。

本实施例采用半导体式气体传感器和催化燃烧式气体传感器联合交叉检测可燃气体，充分发挥半导体式气体传感器和催化燃烧式气体传感器的优点，弥补了彼此的缺陷，两种传感器交替使用，使之都工作在最优浓度检测范围内，拓宽了可燃气体浓度检测范围，提高可燃气体检测精度，延长了复合型家用可燃气体探测器的使用寿命；同时通过提高可燃气体检测精度，提高了复合型家用可燃气体探测器对于燃气和一氧化碳气体的监测的可靠性，能够有效预防和避免燃气泄漏造成爆炸或燃气燃烧不充分导致一氧化碳气体中毒，保障了人身和财产安全。

进一步的，所述复合型家用可燃气体探测器还包括用于与物联网平台进行无线通信的NB-IOT通信模块，所述NBIOT通信模块内连接有NB-IOT天线和SIM芯片。

在具体实施时，所述复合型家用可燃气体探测器包括壳体，所述可燃气体检测模块、所述一氧化碳检测模块、所述单片机、所述声光报警模块以及所述通信模块设置在所述壳体内部；所述壳体正面安装有所述LCD显示屏；所述壳体背面开设有SIM换卡口，所述SIM换卡口下方设置有用于安装所述SIM芯片的SIM卡座；所述壳体侧面安装有所述NB-IOT天线。

在所述壳体上开设有SIM换卡口，并在所述SIM换卡口下方设置有用于安装所述SIM芯片的SIM卡座，从而使得无需要更换SIM芯片时可以直接更换SIM芯片，而无需将壳体拆开，更换方便。

具体的，所述声光报警模块包括扬声器和LED指示灯。

在具体实施时，所述单片机通过单片机AD采样口分别与所述可燃气体检测模块和所述一氧化碳检测模块连接；所述第一MCU模块也为低功耗单片机，所述第一MCU模块通过单片机AD采样口分别与所述半导体式气体传感器、所述催化燃烧式气体传感器连接；

进一步的，在具体实施时，所述半导体式气体传感器与所述第一MCU模块之间还连接有半导体式气体传感器信号处理电路，所述半导体式气体传感器信号处理电路的电路原理如图2所示；所述催化燃烧式气体传感器与所述第一MCU模块之间还连接有催化燃烧式气体传感器信号处理电路，所述催化燃烧式气体传感器信号处理电路的电路原理如图3所示。

进一步的，所述一氧化碳检测模块包括电化学气体传感器，所述电化学气体传感器与所述第一MCU模块还连接有电化学气体传感器信号处理电路，所述电化学气体传感器信号处理电路的电路原理如图4所示。

本实用新型通过所述第一MCU模块的控制实现所述半导体式气体传感器以及所述催化燃烧式气体传感器对环境中的可燃气体的联合探测，具体探测步骤如下：

步骤1：所述半导体式气体传感器在所述第一MCU模块的控制下开始对环境中的可燃气体进行浓度检测，所述第一MCU模块通过AD采样获得被监测环境中第一可燃气体实时浓度值CH1；

步骤2：所述催化燃烧式气体传感器在所述第一MCU模块的控制下开始对环境中的可燃气体进行浓度检测，所述第一MCU模块通过AD采样获得被监测环境中第二可燃气体实时浓度值CH2；

步骤3：所述第一MCU模块内预置有可燃气体的切换浓度阈值CH，当所述第一可燃气体浓度和所述第二可燃气体浓度满足第一条件，即所述第一MCU模块获得的燃气浓度CH1小于切换浓度阈值CH，且所述第一MCU模块获得的燃气浓度CH2小于切换浓度阈值CH时，使用CH1作为环境中的可燃气体浓度值；

当所述第一可燃气体浓度和所述第二可燃气体浓度满足第二条件，即所述第一MCU模块获得的燃气浓度CH1大于切换浓度阈值CH，且所述第一MCU模块获得的燃气浓度CH2大于切换浓度阈值CH时，使用CH2作为环境中的可燃气体浓度值；

步骤4：通过单片机将环境中的可燃气体浓度值显示到LCD显示屏上，并重复步骤1到步骤3。

需要注意的是，在采用所述半导体式气体传感器和所述催化燃烧式传感器对环境中的可燃气体联合检测时，若所述第一可燃气体浓度和所述第二可燃气体浓度满足第三条件，即所述第一MCU模块获得的燃气浓度CH1和所述第一MCU模块获得的燃气浓度CH2的差值大于单片机设定值时，则输出可燃气体异常信息至所述单片机，由所述单片机在所述LCD显示屏上显示E01，提醒用户传感器需要标定。

实施例2

本实施例与实施例1的区别在于：如图5所示，所述一氧化碳检测模块包括电化学气体传感器、红外气体传感器以及第二MCU模块，所述第二MCU模块分别接收所述电化学气体传感器采集的第一一氧化碳浓度和所述红外气体传感器采集的第二一氧化碳浓度，并在所述第一一氧化碳浓度和所述第二一氧化碳浓度满足第四条件时，输出所述第一一氧化碳浓度至所述单片机；在所述第一一氧化碳浓度和所述第二一氧化碳满足第五条件时，输出所述第二一氧化碳浓度至所述单片机；在所述第一一氧化碳浓度和所述第二一氧化碳浓度满足第六条件时，输出一氧化碳检测异常信息至所述单片机。

具体的，所述第二MCU模块为低功耗单片机，所述第二MCU模块通过AD采样口与所述电化学气体传感器连接，通过UART采样口与所述红外气体传感器连接。

本实施例进一步采用所述电化学气体传感器和所述红外气体传感器联合交叉检测一氧化碳气体，充分发挥所述电化学气体传感器和所述红外气体传感器的优点，两种传感器交替使用，使之都工作在最优浓度检测范围内，提高一氧化碳检测精度。通过上述设置使得所述一氧化碳的检测安全可靠，提高复合型家用可燃气体探测器的可靠性。

实施例3

本实施例与实施例1的区别在于：如图6所示，所述可燃气体检测模块还包括定时模块，所述定时模块与所述第一MCU模块连接，用于向所述第一MCU模块发送修正指令，所述第一MCU模块接收到修正指令后，控制所述半导体式气体传感器和所述催化燃烧式气体传感器进行零点修正。

通过不断修正传感器，进一步提高各类传感器的检测精度。

具体的，零点修正步骤如下：

步骤1：所述半导体式气体传感器在所述第一MCU模块的控制下开始对标准新鲜空气中的气体进行可燃气体浓度检测，并将获得的可燃气体浓度值作为可燃气体的基准零点浓度值CH1_base；

步骤2：所述催化燃烧式气体传感器在所述第一MCU模块的控制下开始对标准新鲜空气中的气体进行可燃气体浓度检测，并将获得的可燃气体浓度值作为可燃气体的基准零点浓度值CH2_base；

步骤3：所述半导体式气体传感器在所述第一MCU模块的控制下开始对环境中的气体进行可燃气体浓度检测，获取可燃气体实时浓度值CH1；

步骤4：所述催化燃烧式气体传感器在所述第一MCU模块的控制下开始对环境中的气体进行可燃气体浓度检测，获取可燃气体实时浓度值CH2；

步骤5：所述第一MCU模块设置有可燃气体的零点对应浓度阈值CH0，当接收到所述定时模块的修正指令后，所述第一MCU模块判断可燃气体实时浓度值CH1小于CH0时，则对CH1_base进行一次修正；所述第一MCU模块接收到定时模块的修正指令后，判断可燃气体实时浓度值CH2小于CH0时，则对CH2_base进行一次修正；

进一步的，在对CH1_base进行修正时，可以按照如下公式进行修正： CH1_base=CH1_base +(CH1-CH1_base)*Rat，其中Rat为偏差修正值的权重系数，通过调整该系数可以确定修正的最大范围；在对CH2_base进行修正时，可以按照如下公式进行修正：CH2_base=CH2_base +(CH2-CH2_base)*Rat，其中Rat为偏差修正值的权重系数，通过调整该系数可以确定修正的最大范围。

并且，每一次修正前，所述第一MCU模块还根据所述半导体式气体传感器特性，确定所述半导体式气体传感器受环境影响每隔预设时间变化量的最大上限值△AD_CH1_base和修正最大上限值AD_CH1 ，如果CH1-CH1_base值大于△AD_CH1_base ，则放弃本次修正；如果CH1大于零点修正最大上限值AD_CH1 时不再进行修正；

所述第一MCU模块根据所述催化燃烧式气体传感器特性，确定所述催化燃烧式气体传感器受环境影响每隔预设时间变化量的最大上限值△AD_CH2_base和修正最大上限值AD_CH2 ，如果CH2-CH2_base值大于△AD_CH2_base ，则放弃本次修正；如果CH2大于零点修正最大上限值AD_CH2 时不再进行修正。

最后应当说明的是:以上实施例仅用以说明本实用新型的技术方案而非对其限制；尽管参照较佳实施例对本实用新型进行了详细的说明，所属领域的普通技术人员应当理解：依然可以对本实用新型的具体实施方式进行修改或者对部分技术特征进行等同替换；而不脱离本实用新型技术方案的精神，其均应涵盖在本实用新型请求保护的技术方案范围当中。

Claims

1.一种复合型家用可燃气体探测器，其特征在于：包括探测器主体和执行设备，所述探测器主体包括可燃气体检测模块、一氧化碳检测模块、单片机、声光报警模块以及LCD显示屏；所述单片机分别与所述可燃气体检测模块、所述一氧化碳检测模块、所述声光报警模块、所述LCD显示屏以及所述执行设备连接；

所述单片机接收可燃气体浓度以及所述一氧化碳检测模块检测的一氧化碳浓度并通过所述LCD显示屏显示，判断接收的所述一氧化碳浓度或所述可燃气体浓度是否超过对应阈值，并根据判断结果控制所述声光报警模块进行声光报警以及控制所述执行设备动作。

2.根据权利要求1所述的复合型家用可燃气体探测器，其特征在于：所述一氧化碳检测模块包括电化学气体传感器、红外气体传感器以及第二MCU模块，所述第二MCU模块分别接收所述电化学气体传感器采集的第一一氧化碳浓度和所述红外气体传感器采集的第二一氧化碳浓度，并在所述第一一氧化碳浓度和所述第二一氧化碳浓度满足第四条件时，输出所述第一一氧化碳浓度至所述单片机；在所述第一一氧化碳浓度和所述第二一氧化碳满足第五条件时，输出所述第二一氧化碳浓度至所述单片机；在所述第一一氧化碳浓度和所述第二一氧化碳浓度满足第六条件时，输出一氧化碳检测异常信息至所述单片机。

3.根据权利要求1所述的复合型家用可燃气体探测器，其特征在于：所述可燃气体检测模块还包括定时模块，所述定时模块与所述第一MCU模块连接，用于向所述第一MCU模块发送修正指令，所述第一MCU模块接收到修正指令后，控制所述半导体式气体传感器和所述催化燃烧式气体传感器进行零点修正。

4.根据权利要求1所述的复合型家用可燃气体探测器，其特征在于：还包括用于进行无线通信的NB-IOT通信模块，所述NB-IOT通信模块内连接有NB-IOT天线和SIM芯片。

5.根据权利要求4所述的复合型家用可燃气体探测器，其特征在于：还包括壳体，所述可燃气体检测模块、所述一氧化碳检测模块、所述单片机、所述声光报警模块以及所述通信模块设置在所述壳体内部；所述壳体正面安装有所述LCD显示屏；所述壳体背面开设有SIM换卡口，所述SIM换卡口下方设置有用于安装所述SIM芯片的SIM卡座；所述壳体侧面安装有所述NB-IOT天线。

6.根据权利要求1所述的复合型家用可燃气体探测器，其特征在于：所述声光报警模块包括扬声器和LED指示灯。