CN2206461Y - 多功能燃气报警器 - Google Patents

Abstract

本实用新型由电源电路、检测取样放大控制电 路、音频振荡电路、报警指示电路、节奏发生电路、门 铃电路构成。其特征是采用四运算放大集成电路与 其他电子元件和特定的气体传感器构成的一种多功 能燃气报警器。传感器采用CGS51型氢敏半导体 传感器，通过监测氢气浓度反映出含有氢气成分的煤 制气泄漏。若采用CGS系列标准的由电热丝加热 气敏电阻体来检测燃气的传感器，可检测多种特定的 燃气。

Description

本实用新型属电子技术领域，适用于可燃气体的自动报警。

随着人们生活水平的不断提高，煤制气、天燃气、石油气、石油液化气等已越来越广泛地使用于家庭，由于存在间断供气、使用保管不当以及管道、燃气具泄漏等诸方面的因素，由此造成的火灾、爆炸、中毒身亡事故不断发生。目前，虽然国内已生产这类报警器产品，但存在功能单一，而且控制系统采用可控硅，使整机带电、易损、不安全，另外，采用的传感器灵敏度低，常有误报现象。

本实用新型的目的在于采用四运算放大集成电路与其他电子元件和特定的气体传感器构成的一种多功能燃气报警器，在很低的安全浓度内即可发出声光报警信号，同时自动打开排气系统或自动关闭气阀，排除险情，以保人身及财产安全，在正常情况无险情时，本实用新型又可兼作电子门铃使用。

本实用新型由电源电路、检测放大控制电路、音频振荡电路、报警指示电路、节奏发生电路、门铃电路构成。传感器采用CGS51型氢敏半导体传感器，通过监测氢气浓度反映出含有氢气成分的煤制气泄漏。若采用CGS系列标准的由电热丝加热气敏电阻体来检测燃气的传感器，可检测多种特定的燃气。

电源电路由变压器、桥式整流器、电阻和发光二极管组成。经变压器取得的低压交流电压接在桥式整流器的输入端，输出端并联一滤波电容器，输出的直流电压作整机的电源。绿色发光二极管与一电阻串联后并接到整机电源上，发光二极管的负极接地端。发光二极管作电源指示，并从其两端取得电压作稳压源供需要稳定电压工作的电路使用。

检测放大控制电路由CGS51型氢敏半导体传感器、四运算集成电路、三极管、电容器、电阻、感温二极管、加热电阻组成。四运放集成电路中的第一个运放用作传感器的恒温控制，第二个运放用作燃气检测信号的放大器，第三个运放用作电子门铃信号的放大，第四个运放用作产生警车声节奏的节奏发生器。传感器四个脚中第4脚接地，第1脚与第二运放的输入负端连接，并在该点连一电阻，电阻另一端接正电源。可调电阻两个固定端分别串一电阻后并接到稳压电源上，可调端串一延时电容，延时时间200秒左右。传感器1脚输出检测信号由第二运放放大，可调电阻起到调整检测灵敏度的作用。传感器的3脚（测温）接第一运放的输入正端，并与一电阻连接，电阻的另一端接正电源。两电阻串联后并接到稳压电源上，串接点与第一运放输入负端以及第三运放输入正端相连，该点电压即为控制传感器恒温工作的参考比较电压。传感器2脚（加热）接NPN型三极管的e极，该管的c极接电源正极，b极与第一运放输出端连接。因此由3脚输出的传感器内部感温二极管检测的温度信号电压与参考电压比较，由运放1与其相连的三极管即可使传感器恒温工作，其工作温度由参考电压决定。第二运放输出端通过一电阻接到起控制作用的NPN型三极管的b极，该管的e极接地，c极接继电器输入端，继电器的另一端接电源正极。

音频振荡电路由三极管、电阻、电容组成。在音频振荡电路中，前级NPN型管的e极与控制三极管的c极相接，c极与后级PNP型三极管的b极相接，后级三级管的e极接电源正极，c极串接扬声器到地。一串联阻容件两端分别连接前后两管的b和c极。当控制三极管饱和导通后，若在前级三极管的b极加以变化的开启电压，则扬声器中发出的声调亦随之变化。

节奏发生电路由运放4、三极管、红色发光二极管、电容、电阻组成。运放4输入负端与地之间并有起振荡的电容器，其输出端通过一电阻与输入负端相连；两电阻串联后两端分别接在正电源与输出端之间，其串接点接运放4的输入端；在运放4输入负端还联接有一电阻和一二极管负极，电阻的另一端和二极管正极分别接音频振荡电路前级三极管的b和e极，运放4输出端通过一电阻与红色发光二极管串联到地。因此，若无检测信号，运放2无输出，控制三极管截止，则继电器不动作，音频振荡器和节奏发生电路均停振，红色发光管不亮。当有检测信号且达到一定值后，控制三极管饱和导通，继电器动作，其输出端即可控制排风系统或电磁气阀工作，以排除险情，同时，运放4输入负端形成的三角波振荡电压调制音频振荡器使扬声器发出警报信号。在报警的同时，红色发光管亦随之闪烁指示。

电子门铃电路由音乐集成片、电容器、门铃按钮、运放3、电阻组成。音乐集成片正负极分别接正电源和地，其控制极与地并接有抗干扰电容器、同时控制极与正电源之间接有门铃按钮，输出级接在运放3的输入负端，运放3的输出端通过电阻接在音频振荡电路后级三极管的b极。当不按动门铃按钮时，音乐集成片输出级为低电位，运放3输出高电位，则扬声器无输出，当按动按钮后，音乐集成片被触发，输出级有信号输出，则通过放大推动，扬声器便发出门铃信号。

本实用新型还可采用CGS系列标准的由电热丝加热气敏电阻体来检测燃气的传感器，因传感器不同，报警器中的运放1不起恒温控制，而起控制传感器在恒温工作电压下工作的作用。因此，运放1的输出端与PNP型电压调整三极管的b极连接，该管的e极接电源正极。两电阻串联后两端分别接电压调整三极管的c极和地之间，其串联点接运放1输入正端；c极与地之间的电阻即为传感器给定的工作电压，其值由两电阻阻值决定。运放1的输入负端通过一电阻接地并通过另一电阻接红色发光二极管的正极。传感器的两个加热电极连接电压调整三极管的c极和地，其气敏电阻体一极亦连接c极，另一极串接供调整灵敏度的一可调电阻到地，串接点接运放2的输入正端。起延时作用的电解电容器正极接电压调整三极管的c极，负极接运放2的输入负端并在该端串一延时电阻到运放1的输入负端，其余电路不变。

本实用新型与现有技术相比具有集检漏、报警、多功能控制、电子门铃于一体，同时针对不同种类的燃气可用不同的传感器，具有选择性好、灵敏度和稳定性高等特点。现已按本实用新型的技术方案设计生产出系列多功能燃气报警器。在结构上，电子元器件均以坐标形式有规律合理布局，成品线路板与其他零部件采用接插件相连；在外壳上，棱角均以球面过渡，并以优质ABS工程塑料注塑成型。另外，控制输出端与电子门铃控制端均集中采用螺栓压线，安全、合理、紧凑。

附图1、多功能燃气报警器电路原理图

附图2、采用CGS系列标准气敏传感器的多功能燃气报警器电路原理图

下面结合附图对本实用新型做进一步的描述：

本实用新型由电源电路、检测放大控制电路、音频振荡电路、报警指示电路、节奏发生电路和电子门铃电路构成，如图1所示。

电源电路由变压器（26）、桥式整流器（25）、电阻（19）和发光二极管（8）组成。变压器（26）的输出端接桥式整流器（25）的输入端，桥式整流器（25）的输出端并联一滤波电容器（21），输出的直流电压作整机的电源。绿色发光二极管（8）与电阻（19）串联后并接到整机电源上，发光二极管（8）的负极接地端。变压器（26）将220V变为9V，经桥式整流器（25）并经电容（21）滤波后变为直流电压作为整机电源。直流电压经电阻（19）限流通过发光二极管（8）使其发光，即表示电源工作正常。由于发光二极管（8）正向导通时，其两端电压很稳且受温度影响也较小，故可利用该电压供检测取样、恒温、电子门铃电路使用。

检测放大控制电路由CGS51型氢敏半导体传感器（48）及其内部的感温二极管（11）和加热电阻（37）、四运算集成电路（13、45）、三极管（40、36）二极管（32、38）、电容器（46）、电阻（1、2、3、4、5、12、14、34、35、44、47）、继电器（33）及其触点（22）组成。传感器四个脚中第4脚接地，第1脚与运放（45）的输入负端连接，并在该点连一电阻（1），电阻（1）另一端接正电源。可调电阻（3）的两个固定端分别串一电阻（2）和（47）后并接在电源的正负端，可调电阻（3）串接一电阻（4）接到运放（45）的输入正端，并在该端与地并联一延时电容（46），运放（45）的输出端通过一电阻（5）接电源正极。传感器（48）的3脚接运放（13）的输入正端，电阻（12）接在运放（13）的输入正端与正电源之间，电阻（14）与电阻（34）串接到正负电源之间，串接点接运放器（13）的输入负端以及接运放（15）的输入正端，传感器（48）的第2脚接NPN型三极管（36）的e极，e极通过一电阻（35）接正电源，并且通过一电阻（37）接三极管（40）的e极，三极管（36）的c极接正电源，b极接运放（13）的输出端。运放（45）的输出端通过电阻（44）接起控制作用的NPN三极管（40）的b极。该管的e极接地，c极接继电器（33）的输入端，继电器（33）的另一端接正电源。

电阻（1）为传感器（48）的负载电阻，电阻（2）、电阻（47）与可调电阻（3）、电阻（1）和电阻（47）共同组成检测取样电路。平时可调电阻（3）的可调端电位稍低于电阻（48）的电位，具体数值根据所需灵敏度来确定。由于传感器需加热且最好在恒温下工作，故设立了恒温电路。温度是由运放（13）推动三极管（36）对传感器内的加热电阻进行间断加热控制的。电阻（12）与电阻（34）组成传感器内的感温二极管（11）的参考电压，可使传感器温度定在适当的数值。电阻（12）为电阻（11）的负载电阻，当机子工作时，如传感器温度低于设定温度时，则电阻（11）的电位升高且大于参考电位，则运放（46）有输出电压并使三极管（36）导通对电阻（37）加热，反之电阻（11）电位低于参考电位，则运放无输出，电阻（36）截止停止加热。这样即可使传感器恒温工作。电阻（35）的作用是在三极管（36）截止时以较小的电流对电阻（37）辅助加热，因此可减小由于使传感器热惯性和运放（13）和三极管（36）的开关控制而引起的温度不停地上下摆动的幅度。电阻（4）、电容（46）为延时稳定电路，以减小刚报警时的抖动。

运放（45）、电阻（5、44）组成了放大电路。运放（45）平时为截止状态，输出为低电位，当传感器（48）接触一定量的煤气后，其电位下降到一定值，则运放（45）进入放大或截止状态，输出为正电位或饱和输出，并通过电阻（44）推动控制电路工作。电阻（5）是因报警后引起电压跌落而起到稳定发光二极管（8）两端电压的作用。

三极管（40）、二极管（38、32）、继电器（33）组成了控制电路。当运放（45）无输出时，三极管（40）截止，二极管（38）导通，控制系统和报警电路均停止工作，当运放（45）有输出时，三极管（40）饱和导通，继电器线圈（33）有电，动触点（22）吸合，通过输出端子即可控制排风装置或电磁阀门，同时三极管（40）饱和后，二极管（38）截止，报警电路工作。

节奏发生电路由运放（42）、电阻（6、7、39、41）、电容（43）组成。运放（42）的输入负端与地之间并有起振荡的电容器（43），两电阻（39、41）串联后两端分别接在正电源与运放（42）的输出端之间，其串接点接运放（42）的输入正端；运放（42）输出端通过一电阻（10）与红色发光二极管（9）串联到地。

电阻（6、7、41）、电容（43）与运放（42）构成正反馈振荡电路。开始时，电容（43）的电位低于运放（42）正端电位，运放（42）有输出电压经电阻（41）对电容（43）充电，同时由电阻（6、7）反馈到运放（42）输入端，使运放（42）输出电压进一步增加，由此使运放（42）达到饱和输出。当运放输入负端电位由饱和输出电压对电容（43）充电的电位升高达到其正端电位并继续升高时，其输出端也将退出饱和输出，转入放大状态并将使输出电压减小，进而反馈到输入端，又进一步减小输出，由此使其截止，输出低电位。则电容（43）上的电压又经电阻（41）放电，当电容（43）由于放电使其电位下降到一定值后，运放（42）又将有输入并将对电容（43）充电。这个过程周而复始，电容（43）上就产生了连续的近似三角波形的电压，此电压通过电阻（39）输出，而其输出端则输出近似矩形波电压。

音频振荡电路由运放（15）、三极管（27、31）、电容（30）、电阻（16、23、24、29）组成。在音频振荡电路中，运放（15）的输出端通过电阻（23）接三极管（27）b极运放（15）的输入负端通过电阻（16）接地。前级NPN型三极管（31）的e极与控制三极管（40）的c极相接，c极与后级PNP型三极管（27）的b极相接；后级三极管（27）的e极接电源正极，c极串接扬声器到地，e极与c极之间接电阻（24）。一串联阻容件（29、30）两端分别连接前后两管（31、27）的b和c极。三极管（40）的c极接二极管（32）的正极，二极管（32）的负极接电源正极。三极管（31）的e极接二极管（38）的正极，二极管（38）的负极接运放（42）的输入负端。振荡过程为三极管（27）和（31）同时放大－－饱和－－截止。用电容（43）上的三角波电压经电阻（39）输出调制该振荡器，使其在音调与振荡功率上都同时发生有规律的变化，即可在扬声器（28）中发出如同警车声的报警信号。

报警指示电路由红色发光二极管（9）和电阻（10）构成，二极管（9）的正极通过电阻（10）接运放（42）的输出端，发光二极管（9）的负极接发光二极管（8）的负极。当报警时，运放（42）输出的矩形波电压加在电阻（10）和发光二极管（9）上，即可使发光二极管闪烁发光。当不报警时，运放（42）输出低电压，发光二极管不发光。

电子门铃电路由运放（15）、电阻（16）、电容（18）、音乐集成片（20）、电阻（23）、门铃按钮（17）组成。音乐集成片（20）的正负极分别接正电源和地，其控制极与地并接有抗干扰电容器（18）、同时控制极与正电源之间接有门铃按钮（17），输出级接在运放（15）的输入负端，运放（15）的输出端通过电阻（23）接在音频振荡电路后级三极管（27）的b极。音乐集成片（20）可选常用的叮咚声的。当不按动按钮（17）时，音乐集成片（20）不被触发，其与运放（15）输入负端相连的输出端为低电位，而恒温参考电压与输入正端相连使运放（15）处于饱和输出状态，则三极管（27）无电流。当按动按钮（17）后，音乐集成片（20）即有门铃信号输出，经运放（15）放大输出推动三极管（27）工作，则在扬声器（28）中发出门铃信号，电容（18）为抗干扰电容，防止误触发。

本实用新型还可采用CGS系列标准的由电热丝加热气敏电阻体来检测燃气的传感器，因传感器不同，报警器中的运放（13）不起恒温控制，而起控制传感器在恒温工作电压下工作的作用，如图2所示。运放（13）的输出端与PNP型电压调整三极管的b极连接，该管的e极接电源正极。两电阻串联后两端分别接电压调整三极管的c极和地之间，其串联点接运放（13）输入正端；c极与地之间的电阻即为传感器给定的工作电压，其值由两电阻阻值决定。运放（13）的输入负端通过电阻（53）接地并通过另一电阻（54）接发光二极管（8）的正极。传感器的两个加热电极连接电压调整三极管的c极和地，其气敏电阻体一极亦连接c极，另一极串接供调整灵敏度的一可调电阻到地，串接点接运放（46）的输入整端。起延时作用的电解电容器正极接电压调整三极管的c极，负极接运放（45）的输入负端并在该端串一延时电阻到运放（13）的输入负端，其余电路不变。其工作原理是：基准参考电压取自发光二极管（8）经电阻（53、54）分压建立。此参考电压还作为运放（45）取样基准以及作为放大门铃信号的运放（11）的静态输入电压。当传感器（49）接触一定量的所选择的燃气后，其阻值变小，则可调电阻（3）上的电位上升，使运放（45）的输入正端电位由平时较负端低变为超过负端，则其输出高电压，并使后边电路工作并发出报警信号。检测灵敏度由可调电阻（3）调整。电阻（40）、电容（46）、电阻（44）为延时元件，电阻（2）为分压电阻，都是为防止刚通电时，传感器阻值急剧减小报警器发出较长时间报警现象。当用CGS31型一氧化碳传感器或其他不需要延时稳定的传感器时，上述元件可不用。

Claims (2)

1、一种多功能燃气报警器，其特征在于：由电源电路、检测放大控制电路、音频振荡电路、节奏发生电路、报警指示电路和电子门铃电路构成；

电源电路由变压器(26)、桥式整流器(25)、电阻(19)和发光二极管(8)组成，变压器(26)的输出端接桥式整流器(25)的输入端，桥式整流器(25)的输出端并联一滤波电容器(21)，输出的直流电压作整机的电源，绿色发光二极管(8)与电阻(19)串联后并接到正电源上，发光二极管(8)的负极接地端；

检测放大控制电路由CGS51型氢敏半导体传感器(48)及其内部的感温二极管(11)和加热电阻(37)、四运算集成电路(13、45)、三极管(40、36)、二极管(32、38)、电容器(46)、电阻(1、2、3、4、5、12、14、34、35、44、47)、继电器(33)及其触点(22)组成；传感器四个脚中第4脚接地，第1脚与运放(45)的输入负端连接，并在该点连接电阻(1)，电阻(1)另一端接正电源。可调电阻(3)的两个固定端分别串电阻(2)和(47)后并接在电源的正负端，可调电阻(3)串连电阻(4)接到运放(45)的输入正端，并在该端与地并联延时电容(46)，运放(45)的输出端通过电阻(5)接电源正极；传感器(48)的3脚接运放(13)的输入正端，电阻(12)接在运放(13)的输入正端与正电源之间，电阻(14)与电阻(34)串接到正负电源之间，串接点接运放器(13)的输入负端以及接运放(15)的输入正端，传感器(48)的第2脚接NPN型三极管(36)的e极，e极通过电阻(35)接正电源，并且通过电阻(37)接三极管(40)的e极，三极管(36)的c极接正电源，b极接运放(13)的输出端；运放(45)的输出端通过电阻(44)接起控制作用的NPN三极管(40)的b极；该管的e极接地，c极接继电器(33)的输入端，继电器(33)的另一端接正电源；

音频振荡电路由运放(15)三极管(27、31)、电容(30)、电阻(16、23、24、29)组成；在音频振荡电路中，运放(15)的输出端通过电阻(23)接三极管(27)的b极，运放(15)的输入负端通过电阻(16)接地；前级NPN型三极管(31)的e极与控制三极管(40)的c极相接，c极与后级PNP型三极管(27)的b极相接；后级三极管(27)的e极接电源正极，c极串接扬声器到地，e极与c极之间接电阻(24)；一串联阻容件(29、30)两端分别连接前后两管(31、27)的b和c极；三极管(40)的c极接二极管(32)的正极，二极管(32)的负极接电源正极；三极管(31)的e极接二极管(38)的正极，二极管(38)的负运放(44)的输入负端；

报警指示电路由红色发光二极管(9)和电阻(10)构成，二极管(9)的正极通过电阻(10)接运放(42)的输出端，发光二极管(9)的负极接发光二极管(8)的负极；

节奏发生电路由运放(42)、电阻(6、7、39、41)、电容(43)组成；运放(42)的输入负端与地之间并有起振荡的电容器(43)，两电阻(39、41)串联后两端分别接在正电源与运放(42)的输出端之间，其串接点接运放(42)的输入正端；运放(42)输出端通过一电阻(10)与红色发光二极管(9)串联到地；

电子门铃电路由运放(15)、电阻(16)、电容(18)、音乐集成片(20)、电阻(23)、门铃按钮(17)组成；音乐集成片(20)的正负极分别接正电源和地，其控制极与地并接有抗干扰电容器(18)、同时控制极与正电源之间接有门铃按钮(17)，输出级接在运放(15)的输入负端，运放(15)的输出端通过电阻(23)接在音频振荡电路后级三极管(27)的b极；

2、一种如权利要求1所述的多功能燃气报警器，其特征在于：采用由电热丝加热气敏电阻体来检测燃气的CGS系列传感器；运放（13）的输出端与PNP型电压调整三极管（50）的b极连接，该管的e极接电源正极；两电阻（51、52）串联后两端分别接电压调整三极管（50）的c极和地之间，其串联点接运放（13）输入正端；运放（13）的输入负端通过电阻（53）接地并通过另电阻（54）接发光二极管（8）的正极；传感器的两个加热电极连接电压调整三极管（50）的c极和地，其气敏电阻体一极亦连接c极，另一极串接供调整灵敏度的一可调电阻（3）到地，串接点接运放（45）的输入整端；起延时作用的电解电容器正极接电压调整三极管的c极，负极接运放（45）的输入负端并在该端串一延时电阻到运放（13）的输入负端。

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