CN2428767Y - 煤气阀钮监测报警装置 - Google Patents

Abstract

该实用新型属于光电传感器应用技术和电子控制电路技术领域。在实用新型中利用了光电传感器原理,反射型的光电传感器可以感应出煤气阀钮(或其他类似的阀钮)的开与关,将开与关信号处理后,使开的信号控制声响电路,在人们出门前、睡觉前、以及任何时候,随时提醒人们煤气正在使用,防止发生忘关煤气阀钮而带来的火险灾害。

Description

煤气阀钮监测报警装置

本实用新型是一种由红外发射、接收传感器组成的可以对煤气阀钮进行监测报警的装置。

目前现有的煤气报警装置都是采用一氧化碳气体传感器方式，当有煤气泄露时，一氧化碳气体使气体传感器的物理性质发生变化，将这一变化进行电路处理后，使扬声器发出声响报警。这种气体传感器式报警器需要煤气泄露到一定浓度才能报警，不能进行预先的报警。

发明本实用新型的目的是为了提供一种能预先进行监测报警的装置。(使用红外线发射、接收传感器监视煤气阀钮的打开与关闭)当煤气阀钮一打开，有煤气通过时，便进行音乐声响与红绿发光二极管交替闪亮报警，能随时提醒人们：煤气正在使用。

为了监测是否正在使用煤气，本实用新型采取对煤气阀钮进行监视的方法(如图2)，把红外线发射管和接收管分别封在一对平行铜管的一端。当煤气阀钮关闭时(不使用煤气时)，使其一端发射的红外线被煤气阀钮反射后可以进入另一铜管，并被其中的红外线接收管接收。当煤气阀钮被打开(使用煤气时)，红外发射管发射的红外信号无法反射到红外接收管的铜管内，红外接收管收不到红外信号。这样便起到了对煤气阀钮的监测作用。由于在灯光、自然光中都含有红外线成分，容易对红外接收管产生影响，所以在控制过程中，使用脉冲信号发射，这样既有利于接收，又有利于排除外界低频红外线的干扰。由于本装置在煤气阀钮开启的任何时刻都报警，所以不仅能预防煤气被水浇灭造成泄露，还能防止因遗忘灶上有火造成的危险。

该实用新型的电路部分主要由三部分组成(如图1)，BG8～BG10为第一部分，BG1～BG7为第二部分，IC1(音乐块)和反相器(4049)以及外围相关电路为第三部分。由于在监测煤气阀钮时，需要脉冲红外光信号，所以在该电路第一部分的发射电路中，采用了一个无稳态振荡电路作为脉冲源，它由BG8、BG9、BG10组成，因为在无稳态振荡电路中，每个三极管的发射极都是间歇地流过电流，且流过电流的频率与振荡频率相同，本电路利用这一特性，把BG9发射极的电流直接加到BG10的基极，将其放大，然后通过R19限流(起到保护红外发射管的作用)，由D9、D10两个红外发射管发射出去(本电路是给两组煤气阀钮设计的，所以发射管与接收管都是两个)。电路的第二部分是红外线接收部分，由于所接收的信号是脉冲信号，利用R1与C3并联的方式进行偏置，在这里用C3来加大脉冲信号的通过，再加到BG1的基极进行放大，为获得足够大的信号去推动报警等功能电路，采用BG2、BG3组成的达林顿放大电路和由BG4、BG5组成的正反馈放大电路进行放大。放大信号经过D4整流，再经过BG6、BG7放大后，得到接收部分输出的控制信号。该电路的第三部分是由接收部分控制的报警电路。为适合各种情况，在该实用新型中加上了两种报警方式，一种是声响报警方式，可由开关K来选择响与不响，由反相器1、2组成的双稳态电路来控制；另一种报警方式是红色和绿色发光二极管交替闪烁的报警方式，由于这种报警方式对人们的生活影响不大，所以采取强制执行的方式。

由于该电路采用了：①全天候对煤气阀钮进行监视的方式，可以达到预防的作用，防患于未然。②脉冲发射和选择性接收方式，可以有效地防止外界低频红外线的干扰、使报警准确无误。③新式的双稳态电路，使电路化简，操作更灵活。其中①项可达到提前报警的功能是以往报警器所不能及的。

下面结合附图(图1和图2)以及具体实施方式，对本实用新型作进一步详细的说明。

一．传感器部分

该装置最主要的技术特征是在监视煤气阀钮时采用了光电传感器技术，最重要的部分就是安在煤气阀钮后部的光电传感器。这传感器的主要部分是一个红外发射二极管和一个红外接收二极管，把它们分别封装在一对平行的铜管的一端(铜管内径Φ5mm、长30mm)，铜管的另一端均为敞口，并指向煤气阀钮，使红外发射二极管发出的红外线被所在的铜管束成一束，发射出去，照在煤气阀钮上。当煤气阀钮关闭时，(如图2的上面部分)红外光线被煤气阀钮反射回来并部分地进入红外接收管所在的铜管内，被红外接收管接收，此红外信号由屏蔽线传给盒内的电路进行处理后，不进行声光报警。当煤气阀钮打开时(如图2的下面部分)，红外光线被反射到红外接收管铜管以外的方向，红外接收管收不到红外信号，盒内的电路就可以作出相应的处理，进行声光报警。

二．电路部分

1)红外线发射电路。该电路由BG8、BG9、BG10、D8、D9、D10及其附属的元件构成。BG8、BG9等组成一个无稳态振荡电路，由于其比较常见，这里不作其工作的详细说明。BG8的发射极上串接的二极管D8，是为了与BG9的发射极串接的BG10对称，振荡出占空比50％的方波，使发射效果最佳，将BG10的基极接到BG9的发射极上，把方波放大后经过红外发射二极管D9、D10发射出去。在选取BG10的时候，尽量选取放大倍数高、集电极最大电流Ic较大(超过100mA)的三极管。在BG10的集电极加上限流电阻R19，与串联的红外线发射二极管相连，再接到电源正极上，这样便可限制电流、保护红外发射二极管、减少损耗。

2)红外线接收电路。本电路是针对脉冲红外线发射而设计的，红外接收二极管接收到的红外信号通过屏蔽线送到安装于盒内的电路中进行处理。信号放大器共有三级，第一级通过电阻R1和电容C2把输入的信号传到BG1的基极进行放大(R1主要用作BG1的偏置)，放大的信号中伴有直流和交流的成分，在BG1的集电极上接有电感L，以消除信号中的低频红外线成分，而把所需的交流成分保留下来，传给下一级放大电路。第二级为了提高放大倍数，采用了达林顿放大电路，前级信号用C3耦合过来，R2作负反馈电阻，并起到偏压作用，这样的电路在使用中非常稳定。第三级是一个正反馈放大电路，整个部分看起来象双稳态电路，但是加在两个基极上的偏置都比较大，使正反馈量比双稳态电路低的多，不能使两个三极管达到一个饱和一个截止，使很小的信号输入就可以得到较大的输出，在BG5的集电极输出放大后成削波状的高频脉冲信号，经过由C5、D3、D4、C6组成的微分电路整流、滤波后，加到BG6、BG7组成的达林顿放大电路进行直流放大，输出给继电器J进行动作。使用继电器的常闭点J，如图1右下方，反相器4的输出在继电器释放时可以控制D11、D12、D13、D14交替发光。因为当煤气阀钮关闭时(不使用煤气时)光线能反射回红外接收管(如图2上面部分)，使BG6的基极有电流流过，继电器吸合，常闭点打开；煤气阀钮打开时继电器释放，常闭点闭合，所以本电路采用继电器通断的方式来控制红绿光闪烁报警，并通过BG7输出电势的高低来控制声音报警。

3)报警电路。为了使本装置适合各种情况下的需要，特地在本装置中设置两种报警方式，一种是可开可关的音乐声响报警；另一种是红绿色光交替闪亮的报警方式。音乐声响报警的音源是一个音乐块IC1(现有两种音乐块，一种是电位触发的，另一种是脉冲触发的，这里选用电位触发的，因为它的控制信号是电位而不是脉冲)。音乐块通过蜂鸣器Y输出声响信号。在这里，双稳态电路是由反相器1与反相器2组成的正反馈电路构成，用来控制音乐块是否发音，这部分是典型的双稳态电路；不过在触发它、使它翻转所用的方式是不同于传统方法的，本电路在反相器2的输出端引出一组输出，通过电阻R10加到电容C7上，这样可以使C7的正极产生一个比双稳态电路翻转稍慢一些的电压变化，这个电压稳定后与反相器2的输出相反，用开关K把这两个电压进行短路时，由于正反馈电阻很大，就使反相器2的输入电压与原先电压高低相反，从而达到了使其翻转的目的；反相器3起隔离作用，通过发光二极管D7显示是否有声响报警的状态。

第二种报警方式是红色和绿色发光二极管交替闪亮的报警方式，这种方式由于是视觉报警，不会对人们的生活造成多大影响，所以本实用新型中这种报警方式采用了强制使用方式。这个报警电路是由振荡电路(由反相器5、6组成)和输出隔离(由反相器4组成)、发光二极管D11、D12、D13、D14构成。反相器5、6组成振荡电路，这里就不分析它的工作过程了。由于反相器4的反相作用，使反相器4的输出端呈电平一高一底的变化状态，利用发光二极管电压要超过1．5V才发光的特性，使发光二极管交替闪亮，发出红绿光交替闪烁的报警信号。通过继电器来控制反相器4对发光二极管的控制。

在该报警装置的实施实例中，传感器装在两根内径Φ5mm、长30mm的铜管内。铜管开口端与煤气阀钮之间的距离在2～4cm之间，传感器有效。电路中第2部分接收电路中，R3是2．2K，R5、R6是120K，R4、R7是1K，这样就可以保证正反馈电路的工作了。在第3部分报警电路中，R20为120K，C11为4．7μF，使振荡电路输出周期约为1．4s的方波供闪光报警用，报警用的发光二极管D11、D12、D13、D14是高亮度的发光二极管，这样在白天也能看清楚。

Claims (3)

1．一种煤气阀钮监测报警装置，其特征在于，该装置通过红外线光电传感器对煤气阀钮进行时时的监视，安装于煤气阀钮后部的光电传感器，是一个红外发射二极管和一个红外接收二极管，它们分别被装在一对平行的铜管的一端(铜管内径Φ5mm、长30mm)，铜管的另一端敞口，并指向煤气阀钮，使红外发射二极管发出的红外线被所在的铜管束成一束，发射出去，照在煤气阀钮上。当煤气阀钮闭合时，红外光被煤气阀钮反射回原来的方向，并部分地进入红外接收管所在的铜管内，被红外接收管接收，此红外信号被变成电信号由屏蔽线传给盒内的电路，由接收电路(BG1～BG7)先进行放大，检波，放大后，加到继电器上一个电压，使其吸合，这样，继电器便断开了长闭点J，使反相器4输出的波高6V、1．4Hz的方波加不到D11、D12、D13、D14上，使它们不能发光；此时，BG7的集电极呈低电势，通过D6的作用，使音乐块IC1的触发极呈低电势，不发声，从而断开了所有报警。当煤气阀钮打开时，(使用煤气时)，红外线发光管发射的红外信号被煤气阀钮反射到红外接收二极管铜管以外的方向，不能进入红外接收二极管所在的铜管，红外接收管收不到红外信号，盒内电路没有输入，因此接收部分输入的信号不是波动的，在检波过程中没有输出，BG6、BG7组成的达林顿放大电路也没有输入，继电器释放，长闭点闭合，因而连通了反相器4来的方波对D11、D12、D13、D14的控制，进行闪光；由于D6的作用，BG7集电极的电势不能对音乐块IC1的触发极造成控制，所以当由反相器1、2组成的双稳态电路通过R12对音乐块IC1的输出是高电位时，音乐块IC1发声；双稳态对音乐块IC1输出是低电位时，音乐块IC1就不发声。其特征在于：用红外发射、接收二极管来检测煤气阀钮的打开与关闭，当煤气阀钮一打开，控制电路就进行声与光的报警提示，使人们不会忘记煤气正在使用。

2．如权利要求1所述的一种煤气阀钮监测报警装置，构成的可翻转双稳态电路，其特征是：在C8的正极上产生一个比由反相器1、2、电阻R14组成的双稳态电路动作稍慢一步的电压高低的变化，开关K在闭合的短时间内，双稳态电路翻转。这样的电路适合于手控操作，而且外部零件很少。

3．一种煤气阀钮监测报警装置，其特征在于：所以本电路采用了四个发光二极管串联的方法，让它们在继电器长闭点打开时不能发光，而在继电器长闭点闭合时，能够受反相器4输出的波高6V、1．4Hz的方波的控制交替发光(D11、D12同时发光或D13、D14同时发光)。

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