RU2771452C1 - Carbon monoxide detector - Google Patents
Carbon monoxide detector Download PDFInfo
- Publication number
- RU2771452C1 RU2771452C1 RU2021109719A RU2021109719A RU2771452C1 RU 2771452 C1 RU2771452 C1 RU 2771452C1 RU 2021109719 A RU2021109719 A RU 2021109719A RU 2021109719 A RU2021109719 A RU 2021109719A RU 2771452 C1 RU2771452 C1 RU 2771452C1
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- carbon monoxide
- microcontroller
- concentration
- excess
- digital interface
- Prior art date
Links
Images
Classifications
-
- G—PHYSICS
- G08—SIGNALLING
- G08B—SIGNALLING OR CALLING SYSTEMS; ORDER TELEGRAPHS; ALARM SYSTEMS
- G08B17/00—Fire alarms; Alarms responsive to explosion
- G08B17/10—Actuation by presence of smoke or gases, e.g. automatic alarm devices for analysing flowing fluid materials by the use of optical means
-
- G—PHYSICS
- G08—SIGNALLING
- G08B—SIGNALLING OR CALLING SYSTEMS; ORDER TELEGRAPHS; ALARM SYSTEMS
- G08B21/00—Alarms responsive to a single specified undesired or abnormal condition and not otherwise provided for
- G08B21/02—Alarms for ensuring the safety of persons
-
- G—PHYSICS
- G08—SIGNALLING
- G08B—SIGNALLING OR CALLING SYSTEMS; ORDER TELEGRAPHS; ALARM SYSTEMS
- G08B25/00—Alarm systems in which the location of the alarm condition is signalled to a central station, e.g. fire or police telegraphic systems
- G08B25/01—Alarm systems in which the location of the alarm condition is signalled to a central station, e.g. fire or police telegraphic systems characterised by the transmission medium
- G08B25/10—Alarm systems in which the location of the alarm condition is signalled to a central station, e.g. fire or police telegraphic systems characterised by the transmission medium using wireless transmission systems
-
- G—PHYSICS
- G08—SIGNALLING
- G08B—SIGNALLING OR CALLING SYSTEMS; ORDER TELEGRAPHS; ALARM SYSTEMS
- G08B25/00—Alarm systems in which the location of the alarm condition is signalled to a central station, e.g. fire or police telegraphic systems
- G08B25/14—Central alarm receiver or annunciator arrangements
Landscapes
- Business, Economics & Management (AREA)
- Emergency Management (AREA)
- Physics & Mathematics (AREA)
- General Physics & Mathematics (AREA)
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Computer Networks & Wireless Communication (AREA)
- Chemical & Material Sciences (AREA)
- Analytical Chemistry (AREA)
- Investigating Or Analyzing Materials By The Use Of Fluid Adsorption Or Reactions (AREA)
- Emergency Alarm Devices (AREA)
Abstract
Description
Проблема мониторинга угарного газа (СО) остается довольно актуальной, т.к. угарный газ чрезвычайно опасен, поскольку ядовит для живых существ, в частности для человека. Коварство этого вещества заключается в том, что угарный газ не обладает ни цветом, ни запахом, ни вкусом и поэтому человек не может его почувствовать, находясь в закрытом помещении. Этот фактор и приводит к частым печальным последствиям. Поэтому наблюдение за его концентрацией и предупреждение об опасности является довольно важным фактором. Для решения этих задач необходима разработка нового радиоэлектронного устройства мониторинга СО, которое может использоваться в бытовом, промышленном и научном аспектах.The problem of monitoring carbon monoxide (CO) remains quite relevant, because. carbon monoxide is extremely dangerous because it is poisonous to living beings, in particular to humans. The insidiousness of this substance lies in the fact that carbon monoxide has no color, no smell, no taste, and therefore a person cannot feel it while in a closed room. This factor leads to frequent unfortunate consequences. Therefore, monitoring its concentration and warning of danger is quite an important factor. To solve these problems, it is necessary to develop a new radio-electronic device for CO monitoring, which can be used in domestic, industrial and scientific aspects.
В предлагаемом нами детекторе угарного газа были предложены новые конструктивные решения, которых нет в обычных приборах обнаружения газа. Эти конструктивные решения заключаются в реализации GSM канала для возможности дополнительного оповещения. Данное оповещение осуществляется путем отправления с детектора на мобильный телефон пользователя CMC сообщений с уровнем концентрации угарного газа и предупреждением об опасности. Также в предлагаемом устройстве есть USB порт для возможности передачи информации по кабелю на компьютер (ПК) пользователя. Вышеизложенные усовершенствования могут пригодиться при использовании, к примеру, для контроля за концентрацией опасного газа в помещении, где есть печное отопление при отсутствии родителей, когда дома находятся маленькие дети. Также для передачи информации на ПК или пульт диспетчера, при работе персонала в цехах на опасных химических производствах. Помимо этого в устройстве присутствует жидкокристаллический индикатор (ЖКИ) на него выводятся показания в виде бегущей строки с концентрацией угарного газа в РРМ и предупреждением об опасности. При превышении уровня концентрации срабатывает звуковая и световая сигнализация, которая представляет собой динамик 32 Ом и яркий красный светодиод. Значение уровня, при котором срабатывает сигнализация в предлагаемом детекторе 300 РРМ. Данное значение было определено исходя из допустимых норм безопасности в закрытых помещениях. При использовании детектора людьми с ограничениями по слуху, присутствует виброманжета, одеваемая на кисть, которая издает вибрирующий сигнал в случае превышения уровня СО. Дополнительно на корпусе устройства содержится фонарик, который зажигается от сигнала датчика движения, данное введение актуально, если пользователь находится в плохо освещенном помещении.In the carbon monoxide detector we offer, new design solutions have been proposed that are not found in conventional gas detection devices. These constructive solutions consist in the implementation of a GSM channel for the possibility of additional notification. This alert is made by sending messages from the detector to the CMC user's mobile phone with carbon monoxide levels and a hazard warning. Also, the proposed device has a USB port for the possibility of transferring information via cable to the user's computer (PC). The above improvements can be useful when used, for example, to control the concentration of dangerous gas in a room where there is stove heating in the absence of parents, when small children are at home. Also for transferring information to a PC or a dispatcher's console, when personnel work in workshops at hazardous chemical industries. In addition, the device has a liquid crystal indicator (LCD), it displays readings in the form of a running line with the concentration of carbon monoxide in the PRM and a warning about the danger. When the concentration level is exceeded, a sound and light alarm is triggered, which is a 32 ohm speaker and a bright red LED. The value of the level at which the alarm is triggered in the proposed detector is 300 PPM. This value has been determined on the basis of acceptable safety standards in enclosed spaces. When using the detector by people with hearing impairments, there is a vibrating cuff worn on the hand, which emits a vibrating signal in case the CO level is exceeded. Additionally, the body of the device contains a flashlight, which is lit by a motion sensor signal, this introduction is relevant if the user is in a poorly lit room.
На сегодняшний день на рынке радиоэлектронных устройств мониторинга окружающей среды представлены различные модели детекторов угарного газа. Из проведенных исследований других моделей детекторов марки МЕГЕОН 08005, Bradex, Кенарь GD100-CN, Даджет МТ-8056, а также другие аналоги, основными недостатками является то, что отсутствует возможность дополнительного оповещения о концентрации СО через GSM канал, а также нет возможности подключения к ПК через USB кабель.To date, various models of carbon monoxide detectors are presented on the market for radio-electronic environmental monitoring devices. Of the studies conducted on other models of detectors of the brand MEGEON 08005, Bradex, Kenar GD100-CN, Dajet MT-8056, as well as other analogues, the main disadvantages are that there is no possibility of additional notification of CO concentration via the GSM channel, and there is also no possibility of connecting to PC via USB cable.
Технический результат предлагаемого устройства направлен на расширение путей мониторинга и одновременной передачи зарегистрированных прибором данных о концентрации угарного газа и обеспечение доведения сигналов оповещения и экстренной информации до органов управления чрезвычайными ситуациями и до населения, в том числе людей с ограниченными возможностями.The technical result of the proposed device is aimed at expanding the ways of monitoring and simultaneously transmitting data on the concentration of carbon monoxide registered by the device and ensuring that alerts and emergency information are communicated to emergency management authorities and to the public, including people with disabilities.
Этот технический результат достигается, тем что детектор угарного газа, включающий микроконтроллер, для считывания аналогового сигнала с подключенного к нему полупроводникового датчика измерения концентрации СО, присоединенные к нему по цифровым интерфейсам жидкокристаллический индикатор, на который поступают данные с микроконтроллера о концентрации газа и GSM модуль для отправки CMC сообщения на мобильный телефон пользователя, также к микроконтроллеру подключена микросхема преобразователь интерфейсов USB-UART для возможности подключения кабеля к встроенному USB разъему с целью дополнительного оповещения через ПК. Для светового и звукового предупреждения о превышении уровня газа к микроконтроллеру через согласующие цепи подключены яркий светодиод и звуковой динамик. Дополнительно подключается блок генерации низкочастотных пульсаций, который в свою очередь соединен с виброманжетой для тактильного предупреждения о превышении уровня СО. Вышеизложенные пути передачи данных работают одновременно. В качестве микроконтроллера в устройстве может быть использована модель марки Atmega 328, в качестве GSM модуль - NEOWAY М590, в качестве микросхемы преобразователя интерфейсов USB-UART - CH340GThis technical result is achieved by the fact that a carbon monoxide detector, including a microcontroller, for reading an analog signal from a semiconductor sensor connected to it for measuring CO concentration, a liquid crystal indicator connected to it via digital interfaces, which receives data from the microcontroller about the gas concentration and a GSM module for sending a CMC message to the user's mobile phone; also, a USB-UART interface converter chip is connected to the microcontroller to be able to connect a cable to the built-in USB connector for additional notification via a PC. A bright LED and a sound speaker are connected to the microcontroller through matching circuits for light and sound warnings about exceeding the gas level. Additionally, a low-frequency pulsation generation unit is connected, which in turn is connected to a vibrating cuff for tactile warning of an excess of CO level. The above data paths work simultaneously. As a microcontroller in the device, a model of the Atmega 328 brand can be used, as a GSM module - NEOWAY M590, as a USB-UART interface converter chip - CH340G
На фиг. 1 изображена структурная схема детектора угарного газа, где цифрами обозначены: 1 - датчик угарного газа; 2 - микроконтроллер; 3 - жидко кристаллический индикатор (дисплей); 4 - GSM модуль; 5 - преобразователь интерфейсов USB-UART; 6 - светодиод; 7 - динамик, 8 - блок генерации низкочастотных пульсаций, 9 - виброманжета, 10 - датчик движения, 11 - транзисторный каскад, 12 - светодиодный фонарик.In FIG. 1 shows a block diagram of a carbon monoxide detector, where the numbers indicate: 1 - carbon monoxide sensor; 2 - microcontroller; 3 - liquid crystal indicator (display); 4 - GSM module; 5 - USB-UART interface converter; 6 - LED; 7 - speaker, 8 - low-frequency pulsation generation unit, 9 - vibrating cuff, 10 - motion sensor, 11 - transistor cascade, 12 - LED flashlight.
Детектор угарного газа выполнен следующим образом датчика 1 измерения концентрации СО подключен к микроконтроллеру 2, к которому по цифровым интерфейсам присоединены жидкокристаллический индикатор 3, на который поступают данные о концентрации газа и GSM модуль 4 для отправки CMC сообщения на мобильный телефон пользователя, также к микроконтроллеру 2 подключена микросхема преобразователь интерфейсов USB-UART 5 для возможности подключения кабеля к встроенному USB разъему с целью дополнительного оповещения через ПК (на чертеже не оцифрован, ПК не входит в состав детектора). К микроконтроллеру 2 через согласующие цепи подключены яркий светодиод 6 и звуковой динамик 7 и блок генерации низкочастотных пульсаций 8, который в свою очередь подключен к виброманжете 9. Независимо от работы микроконтроллера) в устройстве дополнительно присутствует датчик движения 10, который подключен к транзисторному каскаду 11 и включат светодиодный фонарик 12. Датчик движения 1, транзисторный каскад 11 и светодиодный фонарик 12 соединяются с вторичным источником питания, который находится в детекторе (на фиг. 1 не обозначен).The carbon monoxide detector is made as follows:
Детектор угарного газа с дополнительным режимом оповещения включает в себя GSM модуль для отправки CMC сообщений на телефон пользователя, а также USB порт для возможности подключения к ПК через кабель и ЖК индикатор для вывода показаний на дисплей. Аналоговый сигнал с датчика измерения концентрации СО поступает на аналоговый вход микроконтроллера, после соответствующих преобразовании и обработке оцифрованный сигнал с контроллера одновременно передается по цифровому протоколу UART на GSM модуль, который работает в режиме отправки сообщений, также этот цифровой сигнал поступает на микросхему преобразователь интерфейсов USB-UART, которая подключается к разъему USB и по цифровому протоколу I2C на ЖК индикатор. Микросхема преобразователь интерфейсов USB-UART работает на прием и передачу информации. В случае фиксации датчиком измерения концентрации СО опасного уровня газа, также с микроконтроллера одновременно поступают сигналы на светодиод, звуковой динамик и блок генерации низкочастотных пульсаций.The carbon monoxide detector with an additional alert mode includes a GSM module for sending CMC messages to the user's phone, as well as a USB port for connecting to a PC via cable and an LCD indicator for displaying readings on the display. The analog signal from the CO concentration measurement sensor is fed to the analog input of the microcontroller, after the appropriate conversion and processing, the digitized signal from the controller is simultaneously transmitted via the UART digital protocol to the GSM module, which operates in the message sending mode, this digital signal is also fed to the USB-interface converter chip UART, which connects to the USB connector and via the I2C digital protocol to the LCD indicator. The USB-UART interface converter chip works to receive and transmit information. If the CO concentration measurement sensor fixes a dangerous level of gas, signals are also simultaneously received from the microcontroller to the LED, the sound speaker and the low-frequency pulsation generation unit.
Для реализации предложенного устройства, предлагается использовать некоторые схемотехнические идеи, за счет которых возможно дополнительно оповещать о концентрации опасного вещества и предупреждать об опасности. Для этого был использован GSM модуль модели NEOWAY М590 с дополнительной обвязкой из пассивных электрорадиоэлементов (конденсаторы и резисторы), которые позволяет формировать и ограничивать его напряжение питания. Дополнительно присутствуют антенна диапазона GSM и 6 контактный держатель SIM карты. Питание модуля осуществляется напряжением +5 В. Частотный диапазон работы GSM канала 900/1800/1900 МГц.To implement the proposed device, it is proposed to use some circuitry ideas, due to which it is possible to additionally notify about the concentration of a hazardous substance and warn of danger. For this, a GSM module of the NEOWAY M590 model was used with an additional strapping of passive electrical radio elements (capacitors and resistors), which allows you to form and limit its supply voltage. Additionally, there is a GSM band antenna and a 6-pin SIM card holder. The module is powered by +5 V. The frequency range of the GSM channel is 900/1800/1900 MHz.
Помимо этого в устройстве используются другая цифровая часть, которая обеспечивает подключение к ПК для вывода показании концентрации СО на монитор. Данный узел состоит из микросхемы преобразователя интерфейсов USB в UART CH340G и подключенного к ней разъема USB-B. Все вместе подключается к контроллеру через интерфейс UART. Питание микросхемы CH340G осуществляется напряжением +5 В.In addition, the device uses another digital part, which provides a connection to a PC to display CO concentration readings on a monitor. This node consists of a CH340G USB to UART interface converter chip and a USB-B connector connected to it. Everything is connected to the controller via the UART interface. The CH340G chip is powered by +5 V.
Дополнительно используется ЖК индикатор модели MT-16S2D-2YLG, подключенный к микроконтроллеру по цифровому интерфейсу I2C. Питание модуля осуществляется напряжением +5 В.Additionally, an LCD indicator of the MT-16S2D-2YLG model is used, connected to the microcontroller via the I2C digital interface. The module is powered by +5 V.
Использование яркого светодиода BL-L101URC, звукового динамика 32 Ом и блока генерации низкочастотных пульсаций позволило реализовать светозвуковое и тактильное оповещение.The use of a bright BL-L101URC LED, a 32 Ohm sound speaker and a low-frequency pulsation generation unit made it possible to implement light-sound and tactile notification.
Разработанный макет детектора СО характеризуется 4 мя способами одновременного оповещения о концентрации газа:The developed layout of the CO detector is characterized by 4 ways of simultaneous notification of gas concentration:
1) Вывод концентрации СО в РРМ на ЖКИ;1) Conclusion of the concentration of CO in the PPM on the LCD;
2) Передача значений на ПК через USB порт;2) Transferring values to PC via USB port;
3) Передача CMC сообщений на мобильный телефон.3) Sending CMC messages to a mobile phone.
4) Включение светозвукового и тактильного предупреждения об опасности4) Turn on the light-sound and tactile danger warning
Это делает предлагаемое нами устройство определения угарного газа более эффективным по сравнению с другими аналогами и позволяет его использовать не только в бытовых целях, но и в научных.This makes the carbon monoxide detection device we offer more efficient than other analogues and allows it to be used not only for domestic purposes, but also for scientific purposes.
Claims (9)
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU2021109719A RU2771452C1 (en) | 2021-04-08 | 2021-04-08 | Carbon monoxide detector |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU2021109719A RU2771452C1 (en) | 2021-04-08 | 2021-04-08 | Carbon monoxide detector |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
RU2771452C1 true RU2771452C1 (en) | 2022-05-04 |
Family
ID=81459034
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
RU2021109719A RU2771452C1 (en) | 2021-04-08 | 2021-04-08 | Carbon monoxide detector |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
RU (1) | RU2771452C1 (en) |
Citations (7)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
US20090002181A1 (en) * | 2007-06-29 | 2009-01-01 | Larry George Gayden | Disaster warning system |
CN104574775A (en) * | 2014-12-24 | 2015-04-29 | 安徽泓光网络工程有限公司 | Smoke sensor alarm system |
KR20150123193A (en) * | 2014-04-24 | 2015-11-03 | 람데오 프라딥 | Smoke multi-gas detector alarm and transmitter device |
CN206208856U (en) * | 2016-06-13 | 2017-05-31 | 山东极芯电子科技有限公司 | A kind of carbonomonoxide concentration monitoring and warning system |
RU2638915C2 (en) * | 2015-05-19 | 2017-12-18 | ОО Международная академия наук экологии, безопасности человека и природы | Device for control of concentration of dangerous gases |
US20200256839A1 (en) * | 2019-02-12 | 2020-08-13 | Google Llc | Compensation of environmentally-induced drift in an electrochemical carbon-monoxide sensor |
CN212543822U (en) * | 2019-09-11 | 2021-02-12 | 黄朝枝 | Intelligent monitoring box of gas supply system |
-
2021
- 2021-04-08 RU RU2021109719A patent/RU2771452C1/en active
Patent Citations (7)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
US20090002181A1 (en) * | 2007-06-29 | 2009-01-01 | Larry George Gayden | Disaster warning system |
KR20150123193A (en) * | 2014-04-24 | 2015-11-03 | 람데오 프라딥 | Smoke multi-gas detector alarm and transmitter device |
CN104574775A (en) * | 2014-12-24 | 2015-04-29 | 安徽泓光网络工程有限公司 | Smoke sensor alarm system |
RU2638915C2 (en) * | 2015-05-19 | 2017-12-18 | ОО Международная академия наук экологии, безопасности человека и природы | Device for control of concentration of dangerous gases |
CN206208856U (en) * | 2016-06-13 | 2017-05-31 | 山东极芯电子科技有限公司 | A kind of carbonomonoxide concentration monitoring and warning system |
US20200256839A1 (en) * | 2019-02-12 | 2020-08-13 | Google Llc | Compensation of environmentally-induced drift in an electrochemical carbon-monoxide sensor |
CN212543822U (en) * | 2019-09-11 | 2021-02-12 | 黄朝枝 | Intelligent monitoring box of gas supply system |
Non-Patent Citations (4)
Title |
---|
"GSM модуль NEOWAY M590 - описание и команды управления", опубл. [онлайн] [24-11-2015], в сети Интернет по адресу URL: https://radiolaba.ru/microcotrollers/gsm-modul-neoway-m590-opisanie-i-komandyi-upravleniya.html. * |
Elliot Williams, "До свидания, ATmega328! Здравствуй, ATmega328PB!", опубл. [онлайн] [15.09.2016], в сети Интернет по адресу URL: https://www.rlocman.ru/review/article.html?di=162667. * |
Elliot Williams, "До свидания, ATmega328! Здравствуй, ATmega328PB!", опубл. [онлайн] [15.09.2016], в сети Интернет по адресу URL: https://www.rlocman.ru/review/article.html?di=162667. "GSM модуль NEOWAY M590 - описание и команды управления", опубл. [онлайн] [24-11-2015], в сети Интернет по адресу URL: https://radiolaba.ru/microcotrollers/gsm-modul-neoway-m590-opisanie-i-komandyi-upravleniya.html. Эдуард, "Микросхема CH340G - преобразователь интерфейса USB в UART (мост USB-UART). Характеристики, условия эксплуатации, типовые схемы включения", опубл. [онлайн] [27.01.2017], в сети Интернет по адресу URL: http://mypractic.ru/mikrosxema-ch340g-preobrazovatel-interfejsa-usb-v-uart-most-usb-uart-xarakteristiki-usloviya-ekspluatacii-tipovye-sxemy-vklyucheniya.html. * |
Эдуард, "Микросхема CH340G - преобразователь интерфейса USB в UART (мост USB-UART). Характеристики, условия эксплуатации, типовые схемы включения", опубл. [онлайн] [27.01.2017], в сети Интернет по адресу URL: http://mypractic.ru/mikrosxema-ch340g-preobrazovatel-interfejsa-usb-v-uart-most-usb-uart-xarakteristiki-usloviya-ekspluatacii-tipovye-sxemy-vklyucheniya.html. * |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
US10006953B2 (en) | Personal wearable system that detects hazardous voltages and indicates direction of the source | |
KR101332414B1 (en) | Safety management system for camping | |
CN201654941U (en) | Domestic multiparameter remote integrated monitoring instrument | |
KR20180013022A (en) | Child care system based on wearable device system using biometric sensor and beacon technology | |
CN109917078A (en) | A kind of wireless gas detection early warning cloud monitoring system | |
TW200519584A (en) | Control system for reaction equipment and monitoring device thereof | |
RU2771452C1 (en) | Carbon monoxide detector | |
CN201238331Y (en) | Safety health mobile phone | |
JP2010141469A (en) | Sensor network system | |
KR20220017248A (en) | Detachable wireless paging system of diaper for detecting urine and feces | |
JP2015056060A (en) | Portable gas alarm unit | |
US20230395257A1 (en) | Environmental exposure and lung health monitoring device | |
CN209751027U (en) | Old person's intelligence bracelet | |
US20140125479A1 (en) | Caregiver alert system | |
KR20100081594A (en) | Multi gas sensor and method of measuring gas in a vehicle | |
CN106725510A (en) | A kind of crutch system and data processing method | |
JP2002216282A (en) | Sensor device, sensor system and sensor data providing method | |
CN104394251A (en) | Mobile phone having PM2.5 detection function | |
CN112697972A (en) | Indoor air monitor and using method | |
Bai et al. | A portable oxygen concentration detection and monitor system using a smartphone and a portable sensor module | |
CN207055425U (en) | A kind of toilet lid of intellectual monitoring vital sign | |
Vandana et al. | Smart Wearable Device for Safety Monitoring using IoT | |
CN219557292U (en) | Novel pulmonary function face mask acquisition system | |
CN203457174U (en) | Lte router | |
CN107085914A (en) | A kind of Intelligent indoor smog and flammable gas alarm based on APP |