CN116071898A - 一种独立式低功耗可燃气体报警器 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种独立式低功耗可燃气体报警器，控制模块包括第一运算放大器、第二运算放大器、第三运算放大器、第一电容、蜂鸣器、第一电位器、第二电阻、气敏电阻、第四电位器、第一三极管、第二光电三极管、第三发光二极管、第四发光二极管、第五光电三极管、第六三极管，所述第一电位器一端和电源连接，第一电位器抽头端和第一三极管集电极连接，第一三极管发射极和第一电容一端。本发明解决可燃气体报警器动态功耗过高的问题。
Description
技术领域
本发明涉及传感器技术领域，特别涉及一种独立式低功耗可燃气体报警器。
背景技术
可燃气体报警是对单一或多种可燃气体浓度响应的探测器，其原理是当可燃气体进入探测器时，气敏电阻内部铂丝表面引起氧化反应，使铂丝的温度升高，而铂丝的电阻率会发生变化，不同温度系数的电阻变化会出现不同情况，例负温度系数的热敏电阻随温度升高而降低电阻值，反之则增加，现有技术中因直接采用交流转直流或直接采用交流降压的方式和气敏电阻及报警电路连接，这种电路是无法对传气敏电阻的信号进行采集调制，使整体电路在运行过程中出现动态功耗过高的情况。
发明内容
针对上述技术问题，本发明的目的是提供一种独立式低功耗可燃气体报警器，包括控制模块，所述控制模块包括第一运算放大器U1、第二运算放大器U2、第三运算放大器U3、第一电容C1、蜂鸣器LS1、第一电位器R1、第二电阻R2、气敏电阻R3、第四电位器R4、第一三极管D1、第二光电三极管D2、第三发光二极管D3、第四发光二极管D4、第五光电三极管D5、第六三极管D6，所述第一电位器R1一端和电源连接，第一电位器R1抽头端和第一三极管D1集电极连接，第一三极管D1发射极和第一电容C1一端、第二电阻R2一端、第一运算放大器U1反相端、第二运算放大器U2同相端连接，第一三极管D1基极和第二光电三极管D2发射极连接，第二光电三极管D2和第三发光二极管D3耦合封装，第二光电三极管D2集电极和电源连接，第三发光二极管D3阳极和第一运算放大器U1输出端连接，第四发光二极管D4阳极和第二运算放大器U2输出端连接，第四发光二极管D4和第五光电三极管D5耦合封装，第五光电三极管D5集电极和电源连接，第五光电三极管D5发射极和气敏电阻R3极板一端连接，气敏电阻R3极板另一端和第三运算放大器U3同相端连接，气敏电阻R3加热极一端和电源连接，第三运算放大器U3反相端和第四电位器R4抽头端连接，第四电位器R4一端和电源连接，第三运算放大器U3输出端和第六三极管D6基极连接，第六三极管D6集电极和电源连接，第六三极管D6发射极和蜂鸣器LS1一端连接，第一电位器R1另一端、第一电容C1另一端、第二电阻R2另一端、第三发光二极管D3阴极、第四发光二极管D4阴极、气敏电阻R3加热极另一端、第四电位器R4另一端、蜂鸣器LS1另一端和接地端连接。
进一步的，所述控制模块还包括第五电阻R5、第六电阻R6、第七电阻R7、第八电阻R8、第七NMOS管D7、第八NMOS管D8、第九三极管D9、第十三极管D10，所述第七NMOS管D7栅极和第一运算放大器U1输出端连接，第七NMOS管D7漏极和第八NMOS管D8漏极、电源连接，第八NMOS管D8栅极和第二运算放大器U2输出端连接，第八NMOS管D8源极和第五电阻R5一端、第六电阻R6一端连接、第九三极管D9集电极连接，第五电阻R5另一端和电源连接，第六电阻R6另一端和第十三极管D10基极连接，第十三极管D10集电极和第七电阻R7一端、第八电阻R8一端、第七NMOS管D7源极连接，第七电阻R7另一端和第九三极管D9基极连接，第八电阻R8另一端和电源连接，第九三极管D9发射极、第十三极管D10发射极和接地端连接。
进一步的，所述控制模块还包括第九电阻R9、第十电阻R10、第十一电阻R11、第十二电阻R12，所述第九电阻R9一端和电源连接，第九电阻R9另一端和第十电阻R10一端、第七NMOS管D7漏极、第八NMOS管D8漏极连接，第十一电阻R11一端和第七NMOS管D7栅极连接，第十二电阻R12一端和第八NMOS管D8栅极连接，第十电阻R10另一端、第十一电阻R11另一端、第十二电阻R12另一端和接地端连接。
进一步的，所述控制模块还包括第十三电阻R13、第十四电阻R14、第十五电阻R15，所述第十三电阻R13一端和电源连接，第十三电阻R13另一端和第二运算放大器U2反相端、第十四电阻R14一端连接，第十四电阻R14另一端和第一运算放大器U1同相端、第十五电阻R15一端连接，第十五电阻R15另一端和电源连接。
进一步的，所述控制模块还包括第十六电阻R16，所述第十六电阻R16两端串接在第一电位器R1一端和电源之间。
进一步的，所述控制模块还包括第十七电阻R17，所述第十七电阻R17两端串接在气敏电阻R3加热极另一端和接地端之间。
进一步的，所述控制模块还包括第十八电阻R18，所述第十八电阻R18两端串接在电源和第四电位器R4一端。
进一步的，所述控制模块还包括第十九电阻R19，所述第十九电阻R19一端和蜂鸣器LS1一端、第六三极管D6发射极连接，第十九电阻R19另一端和接地端连接。
进一步的，还包括降压电路、AC-DC转换电路，所述降压电路用于降低市电电压，AC-DC电路用于将交流转换为直流为控制模块进行供电。
本发明与现有技术相比的有益效果是：
通过少量元件实现可燃气体报警装置的功耗调节，针对不同的使用环境增加报警器中气敏电阻的信号反馈频率，增加功耗提高响应灵敏度，或降低反馈使运行过程中的整体动态功耗降低，同时防止功耗调节后因为输出信号的翻转出现后级电路无响应或降频的情况。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例中的技术方案，下面将对现有技术和实施例中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
图1为本发明提供的控制模块结构示意图。
具体实施方式
为了使本发明的目的及优点更加清楚明白，以下结合实施例对本发明进行具体说明，应当理解，以下文字仅仅用以描述本发明的一种或几种具体的实施方式，并不对本发明具体请求的保护范围进行严格限定。
参阅附图，本发明是一种独立式低功耗可燃气体报警器，包括控制模块，所述控制模块包括第一运算放大器U1、第二运算放大器U2、第三运算放大器U3、第一电容C1、蜂鸣器LS1、第一电位器R1、第二电阻R2、气敏电阻R3、第四电位器R4、第一三极管D1、第二光电三极管D2、第三发光二极管D3、第四发光二极管D4、第五光电三极管D5、第六三极管D6，所述第一电位器R1一端和电源连接，第一电位器R1抽头端和第一三极管D1集电极连接，第一三极管D1发射极和第一电容C1一端、第二电阻R2一端、第一运算放大器U1反相端、第二运算放大器U2同相端连接，第一三极管D1基极和第二光电三极管D2发射极连接，第二光电三极管D2和第三发光二极管D3耦合封装，第二光电三极管D2集电极和电源连接，第三发光二极管D3阳极和第一运算放大器U1输出端连接，第四发光二极管D4阳极和第二运算放大器U2输出端连接，第四发光二极管D4和第五光电三极管D5耦合封装，第五光电三极管D5集电极和电源连接，第五光电三极管D5发射极和气敏电阻R3极板一端连接，气敏电阻R3极板另一端和第三运算放大器U3同相端连接，气敏电阻R3加热极一端和电源连接，第三运算放大器U3反相端和第四电位器R4抽头端连接，第四电位器R4一端和电源连接，第三运算放大器U3输出端和第六三极管D6基极连接，第六三极管D6集电极和电源连接，第六三极管D6发射极和蜂鸣器LS1一端连接，第一电位器R1另一端、第一电容C1另一端、第二电阻R2另一端、第三发光二极管D3阴极、第四发光二极管D4阴极、气敏电阻R3加热极另一端、第四电位器R4另一端、蜂鸣器LS1另一端和接地端连接；
第一三极管D1基极和第二光电三极管D2发射极连接，第一运算放大器U1同相端和第二运算放大器U2反相端设置参考电位，上电时第一运算放大器U1输出使第三发光二极管D3导通，第三发光二极管D3和第二光电三极管D2耦合，第二光电三极管D2集电极电源信号经第二光电三极管D2发射极到达第一三极管D1基极，第一三极管D1导通，电源信号经第一电位器R1一端、第一电位器R1抽头端、第一三极管D1集电极、第一三极管D1发射极到达第一电容C1，第一电容C1电位上升使第一运算放大器U1反相端和第二运算放大器U2同相端电位上升，第一运算放大器U1和第二运算放大器U2信号翻转，第二运算放大器U2输出信号使第四发光二极管D4导通，第四发光二极管D4和第五光电三极管D5耦合，电源信号经第五光电三极管D5集电极、发射极、气敏电阻R3极板到达第三运算放大器U3同相端，气敏电阻R3极板两端阻值随气体浓度变化，第四电位器R4用于调节第三运算放大器U3反相端参考电位，调节第一电位器R1的位置可以使上述U1和U2信号翻转在同一个周期内次数进行变化，使第三发光二极管D3和第二光电三极管D2以及第四发光二极管D4和第五光电二极管D5耦合进行同步增加或减少，对第三气敏电阻R3反馈到第三运算放大器U3同相端的信号增加或降低进行调制；气体浓度过高时，第三运算放大器U3同相端电压大于第三运算放大器U3反相端，第三运算放大器U3输出高电平信号到达第六三极管D6基极，第六三极管D6导通，其第六三极管D6集电极电源信号经第六三极管D6发射极、蜂鸣器LS1、接地端形成回路，蜂鸣器LS1进行报警，当第三发光二极管D3截止时，第二光电三极管D2无输出，第一三极管D1截止，第一电容C1端经第二电阻R2、接地端形成回路。
具体地，所述控制模块还包括第五电阻R5、第六电阻R6、第七电阻R7、第八电阻R8、第七NMOS管D7、第八NMOS管D8、第九三极管D9、第十三极管D10，所述第七NMOS管D7栅极和第一运算放大器U1输出端连接，第七NMOS管D7漏极和第八NMOS管D8漏极、电源连接，第八NMOS管D8栅极和第二运算放大器U2输出端连接，第八NMOS管D8源极和第五电阻R5一端、第六电阻R6一端连接、第九三极管D9集电极连接，第五电阻R5另一端和电源连接，第六电阻R6另一端和第十三极管D10基极连接，第十三极管D10集电极和第七电阻R7一端、第八电阻R8一端、第七NMOS管D7源极连接，第七电阻R7另一端和第九三极管D9基极连接，第八电阻R8另一端和电源连接，第九三极管D9发射极、第十三极管D10发射极和接地端连接；
考虑到第一运算放大器U1和第二运算放大器U2的输出会出现衰减，第一运算放大器U1输出端信号到达第七NMOS管D7栅极，第二运算放大器U2输出端信号到达第八NMOS管D8栅极，上电时，第一运算放大器U1输出端信号使第七NMOS管D7导通，第七NMOS管D7漏极电源信号经第七NMOS管D7源极分别到达第三发光二极管D3阳极、第十三极管D10集电极，以及经第七电阻R7到达第九三极管D9基极，到达第三发光二极管D3阳极信号使第三发光二极管D3导通，经第七电阻R7到达第九三极管D9基极信号使第九三极管D9进行饱和状态，第五电阻R5端电源信号经第五电阻R5、第九三极管D9、接地端形成回路，第四发光二极管D4截止，停止气敏电阻R3信号采集，随第一电容C1电位上升，第一运算放大器U1信号翻转，此时回路为第八电阻R8端电源信号经第八电阻R8、第三发光二极管D3、接地端形成回路，此时第三发光二极管D3电位低于第七电阻R7、第九三极管D9、接地端回路电位，当第二运算放大器U2输出端输出信号到达第八NMOS管D8使第八NMOS管D8导通时，第八NMOS管D8漏极电源信号经第八NMOS管D8分别到达第四发光二极管D4阳极、第九三极管D9集电极以及经第六电阻R6到达第十三极管D10基极，到达第四发光二极管D4阳极信号使第四发光二极管D4导通，第四发光二极管D4和第五光电三极管D5耦合，第五光电三极管D5集电极端电源信号经第五光电三极管D5、气敏电阻R3反馈气敏电阻R3采集的气体浓度信号到第三运算放大器U3同相端，经第六电阻R6到达第十三极管D10基极信号使第十三极管D10进行饱和状态，第八电阻R8端电源信号经第十三极管D10、接地端形成回路，第三发光二极管D3截止，防止功耗调节前后第一运算放大器U1和第二运算放大器U2输出存在衰减。
具体地，所述控制模块还包括第九电阻R9、第十电阻R10、第十一电阻R11、第十二电阻R12，所述第九电阻R9一端和电源连接，第九电阻R9另一端和第十电阻R10一端、第七NMOS管D7漏极、第八NMOS管D8漏极连接，第十一电阻R11一端和第七NMOS管D7栅极连接，第十二电阻R12一端和第八NMOS管D8栅极连接，第十电阻R10另一端、第十一电阻R11另一端、第十二电阻R12另一端和接地端连接；
通过增设上述元件使第九电阻R9和第十电阻R10用于为第七NMOS管D7和第八NMOS管D8漏极供电，第十一电阻R11和第十二电阻R12用于第七NMOS管D7和第八NMOS管D8寄生电容放电，防止寄生电容振荡对整体电路产生干扰。
具体地，所述控制模块还包括第十三电阻R13、第十四电阻R14、第十五电阻R15，所述第十三电阻R13一端和电源连接，第十三电阻R13另一端和第二运算放大器U2反相端、第十四电阻R14一端连接，第十四电阻R14另一端和第一运算放大器U1同相端、第十五电阻R15一端连接，第十五电阻R15另一端和电源连接；
通过增设上述元件使电源信号经第十三电阻R13、第十四电阻R14、第十五电阻R15接地端形成回路，并分压为第二运算放大器U2反相端、第一运算放大器U1同相端提供参考电位，串接防止独立电位波动时改变第一运算放大器U1和第二运算放大器U2参考电位，出现第二运算放大器U2低于第一运算放大器U1电位情况。
具体地，所述控制模块还包括第十六电阻R16，所述第十六电阻R16两端串接在第一电位器R1一端和电源之间；
通过增设上述元件使第十六电阻R16和第一电位器R1串联为第一运算放大器U1提供参考电位，以及防止第一电位器R1故障时第一运算放大器U1、第二运算放大器U2、第一电容C1直接短接过流。
具体地，所述控制模块还包括第十七电阻R17，所述第十七电阻R17两端串接在气敏电阻R3加热极另一端和接地端之间；
通过增设上述元件使第十七电阻R17用于降低气敏电阻R3加热极功耗。
具体地，所述控制模块还包括第十八电阻R18，所述第十八电阻R18两端串接在电源和第四电位器R4一端；
通过增设上述元件使第十八电阻R18和第四电位器R4串接为第三运算放大器U3提供参考电位。
具体地，所述控制模块还包括第十九电阻R19，所述第十九电阻R19一端和蜂鸣器LS1一端、第六三极管D6发射极连接，第十九电阻R19另一端和接地端连接；
通过第十九电阻R19用于信号上拉，同时防止蜂鸣器LS1更换时第六三极管D6出现开路。
具体地，还包括降压电路、AC-DC转换电路，所述降压电路用于降低市电电压，AC-DC电路用于将交流转换为直流为控制模块进行供电；
降压电路包括但不限于互感变压器组成，主绕组与市电连接，负绕组与AC-DC输入端连接，负绕组匝数控制变压幅值，AC-DC包括但不限于由四个二极管组成全桥整流电路为控制模块提供VCC直流电源，降压电路和AC-DC电路的连接方式属于现有技术不做阐述。
Claims (9)
1.一种独立式低功耗可燃气体报警器，包括控制模块，其特征在于，所述控制模块包括第一运算放大器、第二运算放大器、第三运算放大器、第一电容、蜂鸣器、第一电位器、第二电阻、气敏电阻、第四电位器、第一三极管、第二光电三极管、第三发光二极管、第四发光二极管、第五光电三极管、第六三极管，所述第一电位器一端和电源连接，第一电位器抽头端和第一三极管集电极连接，第一三极管发射极和第一电容一端、第二电阻一端、第一运算放大器反相端、第二运算放大器同相端连接，第一三极管基极和第二光电三极管发射极连接，第二光电三极管和第三发光二极管耦合封装，第二光电三极管集电极和电源连接，第三发光二极管阳极和第一运算放大器输出端连接，第四发光二极管阳极和第二运算放大器输出端连接，第四发光二极管和第五光电三极管耦合封装，第五光电三极管集电极和电源连接，第五光电三极管发射极和气敏电阻极板一端连接，气敏电阻极板另一端和第三运算放大器同相端连接，气敏电阻加热极一端和电源连接，第三运算放大器反相端和第四电位器抽头端连接，第四电位器一端和电源连接，第三运算放大器输出端和第六三极管基极连接，第六三极管集电极和电源连接，第六三极管发射极和蜂鸣器一端连接，第一电位器另一端、第一电容另一端、第二电阻另一端、第三发光二极管阴极、第四发光二极管阴极、气敏电阻加热极另一端、第四电位器另一端、蜂鸣器另一端和接地端连接，通过第三发光二极管D3和第二光电三极管D2以及第四发光二极管D4和第五光电二极管D5耦合进行同步增加或减少，对第三气敏电阻R3反馈到第三运算放大器U3同相端的信号增加或降低进行调制。
2.根据权利要求1所述的独立式低功耗可燃气体报警器，其特征在于，所述控制模块还包括第五电阻、第六电阻、第七电阻、第八电阻、第七NMOS管、第八NMOS管、第九三极管、第十三极管，所述第七NMOS管栅极和第一运算放大器输出端连接，第七NMOS管漏极和第八NMOS管漏极、电源连接，第八NMOS管栅极和第二运算放大器输出端连接，第八NMOS管源极和第五电阻一端、第六电阻一端连接、第九三极管集电极连接，第五电阻另一端和电源连接，第六电阻另一端和第十三极管基极连接，第十三极管集电极和第七电阻一端、第八电阻一端、第七NMOS管源极连接，第七电阻另一端和第九三极管基极连接，第八电阻另一端和电源连接，第九三极管发射极、第十三极管发射极和接地端连接。
3.根据权利要求2所述的独立式低功耗可燃气体报警器，其特征在于，所述控制模块还包括第九电阻、第十电阻、第十一电阻、第十二电阻，所述第九电阻一端和电源连接，第九电阻另一端和第十电阻一端、第七NMOS管漏极、第八NMOS管漏极连接，第十一电阻一端和第七NMOS管栅极连接，第十二电阻一端和第八NMOS管栅极连接，第十电阻另一端、第十一电阻另一端、第十二电阻另一端和接地端连接。
4.根据权利要求1所述的独立式低功耗可燃气体报警器，其特征在于，所述控制模块还包括第十三电阻、第十四电阻、第十五电阻，所述第十三电阻一端和电源连接，第十三电阻另一端和第二运算放大器反相端、第十四电阻一端连接，第十四电阻另一端和第一运算放大器同相端、第十五电阻一端连接，第十五电阻另一端和电源连接。
5.根据权利要求1所述的独立式低功耗可燃气体报警器，其特征在于，所述控制模块还包括第十六电阻，所述第十六电阻两端串接在第一电位器一端和电源之间。
6.根据权利要求1所述的独立式低功耗可燃气体报警器，其特征在于，所述控制模块还包括第十七电阻，所述第十七电阻两端串接在气敏电阻加热极另一端和接地端之间。
7.根据权利要求1所述的独立式低功耗可燃气体报警器，其特征在于，所述控制模块还包括第十八电阻，所述第十八电阻两端串接在电源和第四电位器一端。
8.根据权利要求1所述的独立式低功耗可燃气体报警器，其特征在于，所述控制模块还包括第十九电阻，所述第十九电阻一端和蜂鸣器一端、第六三极管发射极连接，第十九电阻另一端和接地端连接。
9.根据权利要求1所述的独立式低功耗可燃气体报警器，其特征在于，还包括降压电路、AC-DC转换电路，所述降压电路用于降低市电电压，AC-DC电路用于将交流转换为直流为控制模块进行供电。
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