CN219224734U - 一种总线型空气质量探测器 - Google Patents

Abstract

本实用新型涉及空气采样设备技术领域，具体公开了一种总线型空气质量探测器，包括探测器壳体，所述探测器壳体内设置有PCB电路板，所述PCB电路板包括主控电路、传感采集电路、数码管驱动电路、二总线电路、电源稳压电路、红外接收电路、干接点输出电路及蜂鸣器电路，所述传感采集电路、数码管驱动电路、二总线电路、电源稳压电路、红外接收电路、干接点输出电路及蜂鸣器电路均与所述主控电路电性连接。本实用新型布线较为简单，节省线材成本，接线方便快捷，容易安装，具备在线自检和校正功能，可以精确测量气体浓度值，并对一定范围内的异常进行自校正；并且二总线制信号统一，故障率低，灵敏度高，具备多种报警方式，对外融合性好。

Description

一种总线型空气质量探测器

技术领域

本实用新型涉及空气采样设备技术领域，特别涉及一种总线型空气质量探测器。

背景技术

目前市场上大部分总线制空气采样设备大都使用RS485总线，分支系统也为4-20mA。这种接线方式都有对应的报警控制主机。一般来说，大多数总线系统采用4芯屏蔽线、2根电源线、2根信号线。

目前市场上使用RS485总线制的缺点：

1、布线复杂，工作量大：RS485总线系统的明显缺点是布线量大，布线复杂，成本高。四总线系统，两条信号线，两条电源线，接线复杂并且成本高。

2、节点数量有限：RS485总线最多只有256个地址，尤其是在探头数量较多的情况下，存在节点地址不够用的情况。

3、安装繁琐，成本高，电源和通讯分开式供电，每一个空气质量探测器均需要接一组电源供电和通讯总线连接通讯。

4、功能单一，偏重于气体浓度监测及报警保护，当外部附件损坏的情况下无法及时发现。

实用新型内容

本实用新型要解决的技术问题在于，提供一种总线型空气质量探测器，解决现有的总线制空气采样设备布线复杂、节点数量不够用、安装繁琐、功能单一的技术问题，布线较为简单，节省线材成本，接线方便快捷，容易安装，具备在线自检和校正功能，可以精确测量气体浓度值，并对一定范围内的异常进行自校正；并且二总线制信号统一，故障率低，灵敏度高，具备多种报警方式，对外融合性好。

为了解决上述技术问题，本实用新型的技术方案是：

一种总线型空气质量探测器，包括探测器壳体，所述探测器壳体内设置有PCB电路板，所述PCB电路板包括主控电路、传感采集电路、数码管驱动电路、二总线电路、电源稳压电路、红外接收电路、干接点输出电路及蜂鸣器电路，所述传感采集电路、数码管驱动电路、二总线电路、电源稳压电路、红外接收电路、干接点输出电路及蜂鸣器电路均与所述主控电路电性连接。

优选地，所述主控电路包括单片机芯片U9、晶振Y1、按键S1、电容C24及电容C27，所述晶振Y1、按键S1、电容C24及电容C27均与所述单片机芯片U9连接。

优选地，所述传感采集电路包括传感器电路、第一运算放大电路及第二运算放大电路，所述传感器电路及第二运算放大电路均与所述第一运算放大电路电性连接，所述第一运算放大电路与所述单片机芯片U9连接。

优选地，所述数码管驱动电路包括缓存器U6、缓存器U8、驱动继电器U2、驱动继电器U3、三极管Q3、三极管Q4、三极管Q6及三极管Q7，所述单片机芯片U9、缓存器U8、驱动继电器U2、驱动继电器U3、三极管Q3、三极管Q4、三极管Q6及三极管Q7均与缓存器U6连接。

优选地，所述二总线电路包括总线收发器U7、整流桥D4、保险丝F1、稳压二极管T1、三极管Q9及二极管D5，所述整流桥D4分别与所述单片机芯片U9、总线收发器U7、保险丝F1及稳压二极管T1连接，所述三极管Q9及二极管D5均与总线收发器U7连接。

优选地，所述电源稳压电路包括降压芯片U4、电感L3、稳压芯片U5、电容C15、电容C16、电容C17及电容C18，所述稳压芯片U5分别与所述单片机芯片U9、降压芯片U4、电感L3、电容C15、电容C16、电容C17及电容C18连接。

优选地，所述红外接收电路包括红外接收管IR1、电容C9、电容C10，所述电容C9、电容C10均与红外接收管IR1连接，所述红外接收管IR1与所述单片机芯片U9连接。

优选地，所述干接点输出电路包括继电器K1、三极管Q8、二极管D1及电阻R18，所述三极管Q8分别与所述继电器K1、二极管D1及电阻R18连接，所述电阻R18与所述单片机芯片U9连接。

优选地，所述蜂鸣器电路包括三极管Q2、三极管Q5、电阻R8、电阻R9及电感L1，所述电阻R8及电阻R9均连接蜂鸣器，所述三极管Q5分别与所述三极管Q2、电阻R8、电阻R9及电感L1连接，所述三极管Q2与所述单片机芯片U9连接。

采用上述技术方案，本实用新型提供的一种总线型空气质量探测器，该总线型空气质量探测器中的传感采集电路、数码管驱动电路、二总线电路、电源稳压电路、红外接收电路、干接点输出电路及蜂鸣器电路均与主控电路电性连接，二总线电路主要是对外接收数据获取信号并应答，同时从二总线中提取24V电源，主控电路根据数据获取信号向传感采集电路发送采样控制信号，主控电路获取到传感采集电路所采样信息后对采样信息进行处理后向二总线电路发送反馈信息；电源稳压电路是将二总线上获得的24V电源进行降压稳压后提供给主控电路和其它驱动电路使用；传感采集电路主要是从空气中采集气体参数信息，采集到的信息经放大滤波后送主控电路处理；干接点输出电路是采集到空气质量超过报警值后对外输出一路干接点信号方便和其它系统互联；蜂鸣器电路是发生告警或系统故障时对外驱动蜂鸣器响的驱动电路，提醒维护人员检查；该总线型空气质量探测器布线较为简单，节省线材成本，接线方便快捷，容易安装，具备在线自检和校正功能，可以精确测量气体浓度值，并对一定范围内的异常进行自校正；并且二总线制信号统一，故障率低，灵敏度高，具备多种报警方式，对外融合性好。

附图说明

图1为本实用新型中探测器壳体的结构示意图；

图2为本实用新型的结构框图；

图3为本实用新型中主控电路及传感采集电路的电路原理图；

图4为本实用新型中数码管驱动电路、二总线电路、电源稳压电路、红外接收电路、干接点输出电路及蜂鸣器电路的电路原理图；

图中，1-探测器壳体、2-主控电路、3-传感采集电路、4-数码管驱动电路、5-二总线电路、6-电源稳压电路、7-红外接收电路、8-干接点输出电路、9-蜂鸣器电路。

具体实施方式

下面结合附图对本实用新型的具体实施方式作进一步说明。在此需要说明的是，对于这些实施方式的说明用于帮助理解本实用新型，但并不构成对本实用新型的限定。此外，下面所描述的本实用新型各个实施方式中所涉及的技术特征只要彼此之间未构成冲突就可以相互组合。

在本实用新型的描述中，需要理解的是，术语“中心”、“纵向”、“横向”、“长度”、“宽度”、“厚度”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”“内”、“外”、“顺时针”、“逆时针”、“轴向”、“径向”、“周向”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本实用新型和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本实用新型的限制。

此外，术语“第一”、“第二”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含地包括至少一个该特征。在本实用新型的描述中，“多个”的含义是至少两个，例如两个，三个等，除非另有明确具体的限定。

如图1-4所示，该总线型空气质量探测器包括探测器壳体1，该探测器壳体1内设置有PCB电路板，该PCB电路板包括主控电路2、传感采集电路3、数码管驱动电路4、二总线电路5、电源稳压电路6、红外接收电路7、干接点输出电路8及蜂鸣器电路9，该传感采集电路3、数码管驱动电路4、二总线电路5、电源稳压电路6、红外接收电路7、干接点输出电路8及蜂鸣器电路9均与该主控电路2电性连接。可以理解的，该探测器壳体1可以是不锈钢钢材质或铝合金材质等，该二总线电路5主要是对外接收数据获取信号并应答，同时从二总线中提取24V电源，主控电路2根据数据获取信号向传感采集电路3发送采样控制信号，主控电路2获取到传感采集电路3所采样信息后对采样信息进行处理后向二总线电路5发送反馈信息；电源稳压电路6是将二总线上获得的24V电源进行降压稳压后提供给主控电路2和其它驱动电路使用；传感采集电路3主要是从空气中采集气体参数信息，采集到的信息经放大滤波后送主控电路2处理；干接点输出电路8是采集到空气质量超过报警值后对外输出一路干接点信号方便和其它系统互联；蜂鸣器电路9是发生告警或系统故障时对外驱动蜂鸣器响的驱动电路，提醒维护人员检查。该总线型空气质量探测器的开发解决了安防领域关键信号采集问题，从整体上提升了空气质量采集监控系统的技术水平。

具体地，该主控电路2包括单片机芯片U9、晶振Y1、按键S1、电容C24及电容C27，该晶振Y1、按键S1、电容C24及电容C27均与该单片机芯片U9连接。可以理解的，该主控电路2采用STM32030系列32位高性能处理器作为主控单元，实时检测监控，采样频率300次/秒，故障告警时间小于5s。

具体地，该传感采集电路3包括传感器电路、第一运算放大电路及第二运算放大电路，该传感器电路及第二运算放大电路均与该第一运算放大电路电性连接，该第一运算放大电路与该单片机芯片U9连接。可以理解的，传感器采用的电化学传感器的一般原理为，被测气体通过扩散隔膜进入工作电极。在工作电极的表面进行氧化或还原反应。该反应依照电极为标准改变了工作电极的电位。随后通过与被测气体浓度成比例的标准传送电流，从而获得被测气体的相对浓度，这种方式有很大的优点：耗电量低，体积小，对多种有毒气体检测效果良好，线性及重现性佳，寿命长。第一运算放大电路及第二运算放大电路均使用LM324通用运放进行放大除噪，放大电路输出后使用主控STM32F030内置的高精度12位AD进行采集，大大提高了产品的灵敏度，实测误差小于0.5PPM。

具体地，该数码管驱动电路4包括缓存器U6、缓存器U8、驱动继电器U2、驱动继电器U3、三极管Q3、三极管Q4、三极管Q6及三极管Q7，该单片机芯片U9、缓存器U8、驱动继电器U2、驱动继电器U3、三极管Q3、三极管Q4、三极管Q6及三极管Q7均与缓存器U6连接。可以理解的，接入的数码管具有成本低，稳定性好的优点，本探测器使用四位数码管显示，最大显示数字为9999，完全满足空气中有害气体探测显示的需求。

具体地，该二总线电路5包括总线收发器U7、整流桥D4、保险丝F1、稳压二极管T1、三极管Q9及二极管D5，该整流桥D4分别与该单片机芯片U9、总线收发器U7、保险丝F1及稳压二极管T1连接，该三极管Q9及二极管D5均与总线收发器U7连接。可以理解的，整流电流部分内部使用MB6S整流桥电路，实现模块的无极性接线，使安装更方便快捷。采用PB331是二总线技术的从站通讯芯片，采用电压发送，电流信号回传的方式，提供了高通讯抗干扰能力。同时结合众特科技专用通信协议作为保障，保证系统在各种电磁环境下可靠稳定的运行。

具体地，该电源稳压电路6包括降压芯片U4、电感L3、稳压芯片U5、电容C15、电容C16、电容C17及电容C18，该稳压芯片U5分别与该单片机芯片U9、降压芯片U4、电感L3、电容C15、电容C16、电容C17及电容C18连接。可以理解的，该电源稳压电路6采用高性价比的DCDC降压芯片TD34063将24V电源降低为5V供外部驱动电路使用，同时使用一颗低成本的LD0KIA1117将5V电源降低为3.3V供主控电路使用，这种组合稳压的方式大大提高了系统的抗干扰能力。

具体地，该红外接收电路7包括红外接收管IR1、电容C9、电容C10，该电容C9、电容C10均与红外接收管IR1连接，该红外接收管IR1与该单片机芯片U9连接。可以理解的，红外接收电源和数码管显示的组合可以实现探测器的单独参数设置，既可以通过二总线进行参数设置也可以通过红外遥控进行设置，大大提升了安装的灵活方便性。

具体地，该干接点输出电路8包括继电器K1、三极管Q8、二极管D1及电阻R18，该三极管Q8分别与该继电器K1、二极管D1及电阻R18连接，该电阻R18与该单片机芯片U9连接。可以理解的，当检测到空气中的有害气体超标时，探测器的另外一种形式的告警信号，对外一个干接点联动信号，使探测器更方便的和其它安防产品融合。

具体地，该蜂鸣器电路9包括三极管Q2、三极管Q5、电阻R8、电阻R9及电感L1，该电阻R8及电阻R9均连接蜂鸣器，该三极管Q5分别与该三极管Q2、电阻R8、电阻R9及电感L1连接，该三极管Q2与该单片机芯片U9连接。可以理解的，蜂鸣器电路对外驱动一只蜂鸣器进行报警，使产品的报警实现声光的组合。

可以理解的，本实用新型设计合理，构造独特，两总线气体探测器和四总线制探测设备一样，都是由报警控制器和探测器组成。这两种设备的区别就是选用线缆的问题，两总线选用两芯线缆，四总线选用的四芯线缆。该总线型空气质量探测器应用在两总线天然气报警器在接线方面的优势：1、选线节省开支，由原来的四根线升级成两根线，降低一般的线材开支。2、接线方便快捷，相较于四总线制的接线，无需注意两根线是否一一对应，无论如何接，即便是将控制器上的T1+接到探测器上T-上这交叉连接也没关系，系统接线用户可操作性强，不用担心接错线带来的麻烦。3、由于线少了，所以选用的穿线管可选择稍微细一些的管子，更加方便于铺设，还节省一部分开支。4、探测器内置高性能CPU，采用智能算法。具备在线自检和校正功能，可以精确测量气体浓度值，并对一定范围内的异常进行自校正。5、探测器外形美观，灵敏度高，线性度好，运行可靠，安装方便具备多种报警方式，对外融合性好。6、二总线制信号统一，故障概率低：数据在数据线上以相同的形式传输，增强了数据的可靠性。

以上结合附图对本实用新型的实施方式作了详细说明，但本实用新型不限于所描述的实施方式。对于本领域的技术人员而言，在不脱离本实用新型原理和精神的情况下，对这些实施方式进行多种变化、修改、替换和变型，仍落入本实用新型的保护范围内。

Claims (9)

1.一种总线型空气质量探测器，包括探测器壳体，其特征在于：所述探测器壳体内设置有PCB电路板，所述PCB电路板包括主控电路、传感采集电路、数码管驱动电路、二总线电路、电源稳压电路、红外接收电路、干接点输出电路及蜂鸣器电路，所述传感采集电路、数码管驱动电路、二总线电路、电源稳压电路、红外接收电路、干接点输出电路及蜂鸣器电路均与所述主控电路电性连接。

2.根据权利要求1所述的总线型空气质量探测器，其特征在于：所述主控电路包括单片机芯片U9、晶振Y1、按键S1、电容C24及电容C27，所述晶振Y1、按键S1、电容C24及电容C27均与所述单片机芯片U9连接。

3.根据权利要求2所述的总线型空气质量探测器，其特征在于：所述传感采集电路包括传感器电路、第一运算放大电路及第二运算放大电路，所述传感器电路及第二运算放大电路均与所述第一运算放大电路电性连接，所述第一运算放大电路与所述单片机芯片U9连接。

4.根据权利要求2所述的总线型空气质量探测器，其特征在于：所述数码管驱动电路包括缓存器U6、缓存器U8、驱动继电器U2、驱动继电器U3、三极管Q3、三极管Q4、三极管Q6及三极管Q7，所述单片机芯片U9、缓存器U8、驱动继电器U2、驱动继电器U3、三极管Q3、三极管Q4、三极管Q6及三极管Q7均与缓存器U6连接。

5.根据权利要求2所述的总线型空气质量探测器，其特征在于：所述二总线电路包括总线收发器U7、整流桥D4、保险丝F1、稳压二极管T1、三极管Q9及二极管D5，所述整流桥D4分别与所述单片机芯片U9、总线收发器U7、保险丝F1及稳压二极管T1连接，所述三极管Q9及二极管D5均与总线收发器U7连接。

6.根据权利要求2所述的总线型空气质量探测器，其特征在于：所述电源稳压电路包括降压芯片U4、电感L3、稳压芯片U5、电容C15、电容C16、电容C17及电容C18，所述稳压芯片U5分别与所述单片机芯片U9、降压芯片U4、电感L3、电容C15、电容C16、电容C17及电容C18连接。

7.根据权利要求2所述的总线型空气质量探测器，其特征在于：所述红外接收电路包括红外接收管IR1、电容C9、电容C10，所述电容C9、电容C10均与红外接收管IR1连接，所述红外接收管IR1与所述单片机芯片U9连接。

8.根据权利要求2所述的总线型空气质量探测器，其特征在于：所述干接点输出电路包括继电器K1、三极管Q8、二极管D1及电阻R18，所述三极管Q8分别与所述继电器K1、二极管D1及电阻R18连接，所述电阻R18与所述单片机芯片U9连接。

9.根据权利要求2所述的总线型空气质量探测器，其特征在于：所述蜂鸣器电路包括三极管Q2、三极管Q5、电阻R8、电阻R9及电感L1，所述电阻R8及电阻R9均连接蜂鸣器，所述三极管Q5分别与所述三极管Q2、电阻R8、电阻R9及电感L1连接，所述三极管Q2与所述单片机芯片U9连接。

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