CN2597986Y

CN2597986Y - 家用燃气泄漏语音报警、自动关闭装置

Info

Publication number: CN2597986Y
Application number: CNU022646108U
Authority: CN
Inventors: 孙明旗
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 2002-09-21
Filing date: 2002-09-21
Publication date: 2004-01-07
Anticipated expiration: 2012-09-21

Abstract

本实用新型是一种能在燃气轻微泄漏时用语音直接提醒使用者注意检查，又能在泄漏气体浓度稍大时自动关闭气源的家用燃汽泄漏语音报警、自动关闭装置。它用半导体气敏元件作为传感器，用运算放大器作为电压比较器，用语音芯片和报警专用块构成分组报警，用单项可控硅和二极管等元件组成无触点继电器驱动电磁阀、排气扇，以免普通继电器触点在吸合时产生火花，做到防患于未燃。

Description

家用燃气泄漏语音报警、自动关闭装置

所属技术领域

本实用新型涉及电子产品，具体涉及家用燃气泄漏语音报警自动关闭装置。

背景技术

随着城市现代化燃气工程的发展，管道煤气、天然气、石油液化气已进入千家万户，给人们带来很大方便，但因使用不当出现泄漏引起的中毒、爆炸、火灾等恶性事故总是不断发生。

由于气敏传感器的日臻成熟，成本大幅度的下降，各种家用气体泄漏报警器已开始面市。从技术状况来看家用燃气的一般泄漏报警器稳定性差，报警方法简单，易和其它类型报警声音混淆，且音量较小容易被忽视。工业用的可燃气体检测报警装置虽性能可靠稳定，但造价太高，不能广泛用于家庭。而家用燃气泄漏报警器最关键的是后级驱动，目前全都采用普通触点式继电器，吸合时易产生火花会酿成更大危害。工业用的泄漏检测报警装置的现场检测的传感器和控制仪是分离安装的，而家用的是合并式，检测和控制都同存于泄漏气体中，这时如吸合产生火花就会引起火灾、爆炸。

发明内容

本实用新型的目的在于：设计一种家用燃气泄漏语音报警自动关闭装置，该性能稳定、安全可靠、价格适当的家用燃气泄漏报警器解决用气者的后顾之忧，真正做到防患于未燃。

本实用新型的技术解决方案是：本实用新型用半导体气敏元件作为传感器，用运算放大器作为电压比较器，采用语音报警方案克服目前各类报警器千篇一律的报警声，语音提示给人直觉，以防产生错误听觉不能即时处理问题。在后级驱动方案上该新型报警器采用了专门研制的固态继电器，代替普通继电器来驱动排气扇和电磁阀，所述的固态继电器采用一般单向可控硅和其它电子元件构成。

该装置主要由半导体气敏元件MQK-2和IC₁的A₁、A₂、A₃、A₄四支电压比较器，IC₂的语音录放电路，IC₃语音放大电路，IC₄强报警电路和由VS₁、V₅、V₆所组成的固态继电器电路，由变压器、整流管、稳压块组成电源电路。

气敏元件MQK--2引脚2.5之间是热丝，工作时热丝通上5V直流电压保持一定温度，气敏元件输出端1.3脚电压V随着泄漏气体的浓度而发生变化，这样气敏元件就将环境中泄漏气体浓度的变化转变为相应的电信号来控制整个电路。

IC₁的四支电压比较器用四运放LM324构成，由A₁构成环境浓度检测电路，A₂和IC₁、IC₃构成泄漏语音提醒控制电路。A₃构成误动作限制延时电路，A₄和VS₁、VS₅、VS₆等构成强报警电路和驱动电路。

该报警器由以下几个电路构成：

一、电源电路：

220V交流电压经变压器T₁后获得9V的交流电压，经V_D1-V_D4整流，W7806稳压，和C₁--C₂的虑波后得到稳定的6V直流电压。

二、环境气体浓度检测电路：

在没有泄漏气体时，气敏元件MQK--2的输出电压V＝5V，IC₁、1/4A₁的10脚电位4.5V比9脚大约低0.5V左右，这样A₁的8脚应为低电平，本装置处于待工作状态，一旦环境有气体泄漏，气敏头输出电压降低，9脚的电位低于10脚于是8脚变为高电位。D₁₀发光管由亮变暗，A₂被触动。W₁、R₁3构成气敏头灵敏度调整分压电路，由于气敏头的输出电压一致性差，不同的气敏头在预热稳定后的输出电压值不相同，故要在预热后进行一次调整。

三、语音提醒控制电路：

该装置设计了分级报警电路，当有轻微泄漏时，可启动语音报警装置来提醒用户“有煤气泄漏，请检查后再使用”。A₂的6脚通过R₄、R₅分压得到2V左右的电平，A2的正相输入端经过D₉与A₁的输出端8脚相接，当A₁输出高电平时，使D₉立即导通C₃很快充电至5V同时A₂转为输出高电平，使V₁导通IC₂脚呈低电压，语音电路被触发，IC₂是一块软封装的10秒语音录放电路，经2脚输出通过C₅耦合给IC₃LM386进行功率放大，IC₂的6脚对地电容C₄是抗干拢电容。当A₁变为低电平时，D₉截止，C₃的充电电压经R₆放电，可使A₂的输出维持一段报警时间。

四、误动作限制延时电路：

当MQ-2接通电源时，电极间阻值急居变小，然后升回到一个稳定的状态，这是气敏元件的一种过渡特性，这个过程会使A₁输出电平变化产生误报警，每通断一次电源就会有一次，所以要设置这一电路它由A₃构成，由于R₁₁、C₈数值很大，充电时间在2分钟左右，在通电瞬间形成A₃输出低电平，从而使A₁输出变低，不能报警。当C₈由电源经R₁₁充电完成后，A₃的1脚电平升高，而这段时间里过渡过程已结束，大约要2分钟，这时传感器极间已恢复正常。

五、强报警电路：

A₄的13脚通过R₁₄、R₁₅分压得到2V左右的电平，当A₁输出高电平时，一分路接A₂5脚来控制语音提醒装置，二分路通过R₁₆的降压，经D₁₁到A₄的12脚，因R₁₆的降压，所以要在泄漏浓度较大时才能使A₄的12脚出现较高电平，当D₁₁导通C₉很快被充满，同时A₄的14脚输出高电平使V₂导通，IC₄：KD-9561是软封装的报警声源块经V₃、V₄两管复合放大后推动超响度蜂鸣器发出强劲的报警声。当A₁变为低电平时D₁₁截止C₉的充电电压经R₁₇放电，因R₁₇很大可使A₄的输出维持很长一段报警时间。

六、后级驱动电路：

该电路是用单向可控硅KD₁和二极管V_D5-V_D8，三极管V₅、V₆组成，主要是考虑容易和前级构成回路，能稳定的驱动电磁气阀和排气扇。

当V_D5-V_D8通过负载接上交流220V电源后，KD₁两端加上了直流电压，经R₂₁、R₂₃分压后获得正向触发电流，此时如14脚呈现高电平V₅导通，使V₆处截止状态V₆的集电极呈高电位，KD₁可控硅触发导通。V_D5-V_D8构成交流回路。设正半周交流电通过负载经V_D5到KD₁、V_D8形成回路，负半周经V_D6、KD₁、V_D7到负载，这样在交流负载上得到一完整的全波交流电压。

附图说明

图1为本实用新型的电路图

图中：1电源电路、2环境气体浓度检测电路、3语音提醒控制电路、4误动作限制延时电路、5强报警电路、6后级驱动电路

具体实施方式

本实用新型的具体电路连接如下：

一、电源电路：

22V交流接电源变压器T₁的初级1、2脚，经过次级降压后在3、4脚上或得9V交流电压接到由V_D1、V_D2、V_D3、V_D4组成的桥式整流电路的1、2脚交流输入端，桥整的3、4脚输出直流电压，4脚为正，3脚为负，滤波电容C₁的负极接直流负输出3端(3端以下简称为公共端B点)。W7806稳压块1脚接直流输出正极4端，2脚接A输出稳压后的6V直流电压A点，3脚接B点，滤波电容C₂正极接A点，负极接B点。

二、环境气体浓度检测电路

气敏元件MQK-2的2.5脚是加热丝，2脚接R₁的一端，R₁另一端接到正极A点，4、5、6全部接到共公端B点，1、3连在一起输出随泄漏气体浓度变化的电压接到电压比较器IC₁的1/4A₁的9脚电阻R₂一端接正极A点，另一端接A₁的9脚。A₁的10脚接W₁可调电阻的滑动端，A₁的4脚接正极A点，11脚接共公端B点，8脚输出接二极管D₉的正极，D₉的负极接A₂的5脚。8脚同时由电阻R₁₆接到D₁₁的正极，D₁₁的负极接A₄的12脚，发光管正极接电源正极A点，负极经电阻R₃接到A₁的8脚。

三、语音提醒控制电路

1/4IC₁的A₂正相输入端5脚接二极管D₉的负极，同时接电阻R₆和电容C₃的正极，电阻R₆的另一端和电容C₃的负极共同接在共公端B点。电阻R₄的一端接正电源A点，一端接A₂的6脚，电阻R₅一端接A₂的6脚另一端接共公端B点。A₂的7脚经电阻R₁接三极管V₁的基极b，V₁的集电极c通过电阻R₈接正电源A点，发射极e接共公端B点，IC₂的5脚接三极管V₁的c端，6脚通过电容C₄对共公端B点，4脚接共公端B点，1脚通过电阻R₉接正电源A点，2脚语音信号输出通过C₅耦合到IC₃的3脚，IC₃输入端3脚接电阻R₁₀对共公端B点，IC₃的2、4脚同接共公端B，6脚接正电源A点，1、8脚之间接电容C₆，5脚输出接电容C₇的正端，C₇的负端接喇叭的一端，喇叭的另一端接共公端B点。

四、误动作限制延时电路

1/4IC₁的A₃正输入端3脚接电阻R₁₁和二极管D₁₀的正极，R₁₁的另一端和D₁₀的负极接正电源A点，电容C₈的正极接A₃的3脚，负极接共公端B点，A₃的2脚接电阻R₁₂和R₂₄的一端，电阻R₁₂的另一端接正电源A点，电阻R₂₄另一端接共公端B点，A₃的1脚接W₁可调电阻的一端，W₁的另一端接电阻R₁₃，R₁₃的另一端接共公端B点。

五、强报警电路：

1/4IC₁，A₄的12脚接二极管D₁₁的负极，同时接电阻R₁₇的一端和电容C₉的正极，R₁₇的另一端和C₉的负极同接共公端B点，A₄的13脚同接电阻R₁₄和R₁₅的一端，R₁₄的另一端接正电源A点，R₁₅的另一端接共公端B点。A₄的14脚接电阻R₁₈的一端R₁₈的另一端接三极管V₂的基极b端，V₂的发射极e接共公端B点，V₂的集电极c接三极管V₄的发射极e。IC₄的3脚接正电源A端，4、5脚接电阻R₁₉，1脚接三极管V₃的基极b，V₃的集电极C和V₄的集电极c相接，同时接蜂鸣器的一端，蜂鸣器的另一端接正电源A点。

六、后设驱动电路：

交流220V的一端通过电磁气阀和排气扇接到由V_D5、V_D6、V_D7、V_D8、组成的桥式整流电路的1脚，桥式整的2脚接交流220V的另一端，桥整的3脚输出直流正电源，称为C端，4脚为负极称为D端。三极管V₅的基极b接A₄的14脚，发射极e接负极D端，集电极c接V₅的基极b，同时接电阻R₂₀的一端，R₂₀的另一端接正源C端。三极管V₆的发射极e接负极D端，集电极C同时接电阻R₂₁、R₂₁、R₂₂、R₂₃的一端和电容C₁₀的正极，R₂₁的另一端接正电源C端，R₂₂的另一端接可控硅的触发极G，R₂₃的另一端和C₁₀的负极接负极D端，可控硅KD₁的A端接正电源C端，K端接负电源D端。

电子元器件的具体数值如下：

(1)气敏传感器：MQK--2

(2)电源变压器：GEI--12 AC220V/AC9V

(3)三端稳压块：W7806

(4)单向可控硅：2A/400V

(5)发光二极管：红色φ5

(6)喇叭：0.5W/8Ω

(7)蜂鸣器：电磁式

(8)集成块：IC₁：LM324 运算放大器

IC₂：软封装10秒语音录放块

IC₃：LM386 低压声频功率放大器

IC₂：KD-9561 软封装报警声源块

(9)电容：C₁：470uF/25V C₆：10uF/16V

C₂：220uF/25V C₇：100uF/16V

C₃：10uF/25V C₈：47uF/16V

C₄：0.047uF/25V C₉：47uF/16V

C₅：0.047uF/25V C₁0：22uF/50V

(10)电阻1/4炭膜

R₁：7.5Ω R₉：7.5Ω R₁₇：1M

R₂：7.6K R₁₀：10K R₁₈：2K

R₃：330Ω R₁₁：1M R₁₉：100K

R₄：8.2K R₁₂：4.3K R₂₀：360K

R₅：4.3K R₁₃：330Ω R₂₁：150K

R₆：3.3M R₁₄：8.2K R₂₂：10K

R₇：2K R₁₅：4.3K R₂₃：12K

R₈：7.6K R₁₆：390K R₂₄：10K

(11)二极管：D₁-D₈＝1N4007

D₉-D₁₁＝1N4148

(12)三极管：V₁-V₆＝9013

(13)可调电阻W₁＝10K

使用本实用新型应注意以下事项：一、该泄漏报警装置接通电源后需预热2分钟才能进入正常监视状态，安装位置应根据被检测气体不同而改变，若是煤气或天然气则将报警器安装距地面50cm处。如使用石油液化气则将报警器装在距地面50cm处，上面两种安装位置应距灶具水平距离1-3米内。不能安装在通气口，气窗等空气流通量大的地方。

二、为确保安全性，报警器需24小时通电，使其处于监控状态。

电磁气阀应安装在气源和减压阀之间，用导线和报警装置连接。换气扇要始终接在报警器输出上处于准备状态。如环境中有泄漏气体时，浓度低时会有语言报醒用户“有煤气泄漏，请检查后再使用”，这时应检查一下是那里漏气，还是灶具自动灭火。如浓度较大时，会有强劲的报警声同时电磁阀闭合，切断气源，并自动打开换气扇。当环境中泄漏气体消失时报警器自动停止，电磁阀复位，换气扇停止，报警器恢复正常监测状态。

三、长时间用报警器，每隔一段时间要对报警器进行一次检查，方法是用气体打火机对准报警器下部进行放气试验，这时应报警。

该家用泄漏气体报警器造价较低成本在35元左右(不含电磁阀)其性能稳定可靠，可以分级报警，如有轻微泄漏时可用语音提醒使用者注意，因现在家用各类报警很多，报警声相同容易混淆，延误处理时间。如有较大的泄漏会发出强劲的报警声，同时电磁气阀闭合自动关闭气源。打开排气扇，最关键的优点是后级驱动采用了专门设计的固态继电器线路，以免普通继电器收合时产生火花，酿成更大灾害。

Claims

1、家用燃气泄漏语音报警、自动关闭装置，其特征在于：该装置用半导体气敏元件作为传感器，用运算放大器作为电压比较器，采用语音芯片和报警专用块构成分组报警器，用单项可控硅和二极管等元件组成无触点继电器驱动电磁阀和排气扇；即由电源电路(1)、环境气体浓度检测电路(2)、语音提醒控制电路(3)、误动作限制延时电路(5)和后级驱动电路(6)串接成整个回路。

2、根据权利要求1所述的家用燃气泄漏语音报警、自动关闭装置，其特征在于：本实用新型的具体电路连接如下：

一、电源电路：

22V交流接电源变压器T₁的初级1、2脚，经过次级降压后在3、4脚上或得9V交流电压接到由V_D1、V_D2、V_D3、V_D4组成的桥式整流电路的1、2脚交流输入端，桥整的3、4脚输出直流电压，4脚为正，3脚为负，滤波电容C₁的负极接直流负输出3端(3端以下简称为公共端B点)，W7806稳压块1脚接直流输出正极4端，2脚接A输出稳压后的6V直流电压A点，3脚接B点，滤波电容C₂正极接A点，负极接B点；

二、环境气体浓度检测电路：

气敏元件MQK-2的2.5脚是加热丝，2脚接R₁的一端，R₁另一端接到正极A点，4、5、6全部接到共公端B点，1、3连在一起输出随泄漏气体浓度变化的电压接到电压比较器IC₁的1/4A₁的9脚电阻R₂一端接正极A点，另一端接A₁的9脚，A₁的10脚接W₁可调电阻的滑动端，A₁的4脚接正极A点，11脚接共公端B点，8脚输出接二极管D₉的正极，D₉的负极接A₂的5脚，8脚同时由电阻R₁₆接到D₁₁的正极，D₁₁的负极接A₄的12脚，发光管正极接电源正极A点，负极经电阻R₃接到A₁的8脚；

三、语音提醒控制电路：

1/4IC₁的A₂正相输入端5脚接二极管D₉的负极，同时接电阻R₆和电容C₃的正极，电阻R₆的另一端和电容C₃的负极共同接在共公端B点。电阻R₄的一端接正电源A点，一端接A₂的6脚，电阻R₅一端接A₂的6脚另一端接共公端B点，A₂的7脚经电阻R₁接三极管V₁的基极b，V₁的集电极c通过电阻R₈接正电源A点，发射极e接共公端B点，IC₂的5脚接三极管V₁的c端，6脚通过电容C₄对共公端B点，4脚接共公端B点，1脚通过电阻R₉接正电源A点，2脚语音信号输出通过C₅耦合到IC₃的3脚，IC₃输入端3脚接电阻R₁₀对共公端B点，IC₃的2、4脚同接共公端B，6脚接正电源A点，1、8脚之间接电容C₆，5脚输出接电容C₇的正端，C₇的负端接喇叭的一端，喇叭的另一端接共公端B点；

四、误动作限制延时电路：

1/4IC₁的A₃正输入端3脚接电阻R₁₁和二极管D₁₀的正极，R₁₁的另一端和D₁₀的负极接正电源A点，电容C₈的正极接A₃的3脚，负极接共公端B点，A₃的2脚接电阻R₁₂和R₂₄的一端，电阻R₁₂的另一端接正电源A点，电阻R₂₄另一端接共公端B点，A₃的1脚接W₁可调电阻的一端，W₁的另一端接电阻R₁₃，R₁₃的另一端接共公端B点；

五、强报警电路：

1/4IC₁，A₄的12脚接二极管D₁₁的负极，同时接电阻R₁₇的一端和电容C₉的正极，R₁₇的另一端和C₉的负极同接共公端B点，A₄的13脚同接电阻R₁₄和R₁₅的一端，R₁₄的另一端接正电源A点，R₁₅的另一端接共公端B点，A₄的14脚接电阻R₁₈的一端R₁₈的另一端接三极管V₂的基极b端，V₂的发射极e接共公端B点，V₂的集电极c接三极管V₄的发射极e，IC₄的3脚接正电源A端，4、5脚接电阻R₁₉，1脚接三极管V₃的基极b，V₃的集电极C和V₄的集电极c相接，同时接蜂鸣器的一端，蜂鸣器的另一端接正电源A点；

六、后设驱动电路：

交流220V的一端通过电磁气阀和排气扇接到由V_D5、V_D6、V_D7、V_D8、组成的桥式整流电路的1脚，桥式整的2脚接交流220V的另一端，桥整的3脚输出直流正电源，称为C端，4脚为负极称为D端，三极管V₅的基极b接A₄的14脚，发射极e接负极D端，集电极c接V₅的基极b，同时接电阻R₂₀的一端，R₂₀的另一端接正源C端，三极管V₆的发射极e接负极D端，集电极C同时接电阻R₂₁、R₂₁、R₂₂、R₂₃的一端和电容C₁₀的正极，R₂₁的另一端接正电源C端，R₂₂的另一端接可控硅的触发极G，R₂₃的另一端和C₁₀的负极接负极D端，可控硅KD₁的A端接正电源C端，K端接负电源D端。