專利名稱：預警式雙穩燃氣安全裝置的制作方法
技術領域：
本發明涉及一種家用燃氣安全預警裝置。
背景技術：
已有的燃氣報警器最常見的工作方式是在監測到空氣成份發生變化后發出聲光信號，同時驅動換氣扇或電磁閥等執行裝置，用來降低空氣中可燃氣體濃度和切斷燃氣源以確保用戶人身財產安全。其不足之處是在燃氣泄漏事故發生以后報警器才可能采取動作，隨著使用時間的增加，空氣成份監測部件中的氣敏探頭老化速度快，如果不及時更換會導致監測部件的誤報、漏報。另外，報警器所用電磁閥上的密封圈容易發生疲勞老化，使得電磁閥封閉不嚴和使用壽命有限，是一種安全隱患，嚴重地威脅燃氣用戶的人身財產安全。
發明內容
本發明的目的是克服上述已有技術的不足，提供一種具有預防燃氣泄漏的事前、事后雙重保護功能的預警式雙穩燃氣安全裝置。
本發明包括有電磁閥機構和報警器機構，電磁閥機構包括管路氣壓檢測器、電子定時器和電磁閥；電磁閥包括中心軸桿、電磁線圈、殼體、彎道端蓋和密封圈；管路氣壓檢測器安裝在電磁閥的進氣腔內，電子定時器設置在電磁閥的中心軸桿附近；在與中心軸桿配合的電磁閥殼體上安裝有密封圈；報警器機構包括直流穩壓電源電路、空氣成份監測電路、報警原因指示電路、后繼延時輸出電路和蜂鳴器；直流穩壓電源電路包括變壓器、電路整流器和濾波電容；空氣成份監測電路包括常溫型可燃氣體傳感器和集成運算放大器、電阻、電位器、二極管、電容器；報警原因指示電路包括發光二極管和三極管；后繼延時輸出電路包括電阻、電容器、集成運算放大器、二極管、固態繼電器；報警器機構與電磁閥機構通過電源線、低氣壓報警信號線、超時報警信號線和驅動電磁閥的脈沖信號線連接；分壓電阻串聯成分壓電路、電阻、電容串聯成的充電延時電路均接在集成運算放大器上，在電阻的兩端反向并聯作為放電旁路二極管的二級管；固態繼電器的一個輸出端接電源線上，另一個輸出端接電磁閥電磁線圈，再與蜂鳴器相并聯，然后與二極管、三極管的發射極—集電極相串聯后接電源的兩端；可燃氣體傳感器與負載電阻串聯后連接電源的兩端，再經限流電阻連接到集成運算放大器上；后繼延時輸出電路和蜂鳴器并聯起來連接在報警原因指示電路的后面。
集成運算放大器采用14腳集成運算放大器LM324；分壓電阻串聯成分壓電路，接在集成運算放大器的第3腳，電阻、電容串聯成的充電延時電路接在集成運算放大器的第2腳，集成運算放大器的第1腳的輸出信號經保護電阻后與固態繼電器的一個輸入端相連，另一個輸入端接在0V線上；可燃氣體傳感器與負載電阻串聯后連接電源的兩端，再經限流電阻連接到集成運算放大器的第5腳；管路氣壓檢測器、電子定時器和報警器機構內部工作電源有+6V供電電線和0V供電電線；集成運算放大器的第4腳接在電源的+6V供電線上，第11腳接在0V供電線上。
在與中心軸桿配合的電磁閥殼體上安裝有兩個密封圈。報警器機構采用+6V直流穩壓電源電路；常溫型可燃氣體傳感器的型號為TP-1.1A；固態繼電器的型號為D3P-052。220V交流市電經+6V直流穩壓電源電路后得到+6V的電壓作為電源連接至空氣成份監測電路。
電磁閥采取手動復位電動置位方式，電磁閥機構從報警器機構得到其工作所需要的電源。兩個密封圈形成的阻尼雙密封結構可以減小單個密封圈的摩擦力，增大所有密封圈與中心軸桿上的總摩擦力，延長密封圈使用壽命，并使中心軸桿穩定保持在得電時所處位置，且保持密封良好的狀態。
管路氣壓檢測器實時監測管路中燃氣氣壓相對于大氣壓的壓力。當壓力差值低于設定數值時就認為管路中已經停氣，傳感器發送電壓信號通知報警器，電壓信號通過報警器機構中的限流電阻和二極管，將電子開關(三極管)的基極電勢升高，打開電子開關，通過發光二極管發光進行報警原因提示、蜂鳴器發出聲音報警、后繼延時電路發出一定時長的+6V脈沖電信號驅動電磁閥切斷管路。從而實現燃氣泄漏的超前預警功能。
利用可燃氣體傳感器實時監測室內空氣中可燃氣體的濃度，當空氣中可燃氣體濃度達到預定值時，報警器機構中空氣成份監測電路電橋的輸出電壓發生變化，經過電壓比較器運算后輸出+6V的輸出電壓。電壓信號通過報警器機構中的限流電阻和二極管，將電子開關(三極管)的基極電勢升高，打開電子開關，通過發光二極管發光進行報警原因提示、蜂鳴器發出聲音報警、后繼延時電路發出一定時長的+6V脈沖電信號驅動電磁閥切斷氣源。可防止因燃氣泄漏而造成事故。
電子定時器用于監測管路中通氣的時間，當通氣時間超過用戶在開始使用燃氣前所設定的時間長度，就認為情況發生異常。電子定時器給出+6V信號，報警器開始報警。
本發明可與現有的家用燃器具配套使用。使用時將電磁閥機構安裝在燃氣表后的管路上，電磁閥機構負責將檢測到的管路氣壓信號、電子定時器信號反饋給報警器機構，并接收來自報警器機構發送的脈沖動作信號。本發明具有燃氣泄漏的超前預警功能，在由于無法預料的原因而導致燃氣泄漏的情況下，采用事后報警、處理方式，最大程度地保證用戶的人身財產安全。采用雙穩式結構，極大的延長電磁閥的使用壽命，提高電磁閥的可靠性。
圖1是本發明電磁閥機構的結構示意圖。
圖2是本發明報警器機構的電路原理圖。
圖1中1.電磁閥進氣口，2.電磁閥中心軸桿，3.電磁線圈，4.管路氣壓檢測器，5.電磁閥殼體，6.彎道端蓋，7.密封圈，8.電子定時器，9.電磁閥出氣口，10.彎道端口，11.密封圈。
具體實施例方式
+6V直流穩壓電源電路由變壓器B、電路整流器D、濾波電容C1和C2、三端穩壓器IC1組成。空氣成份監測電路包括有常溫型可燃氣體傳感器QM和14腳集成運算放大器LM324(IC2)、電阻R1-R10、電位器Rx、二極管D1-D2、二極管D8、電容器C3。組成空氣成份檢測的核心部分。報警原因指示電路包括有發光二極管D3-D5和三極管Q1-Q3。后繼延時輸出電路和蜂鳴器用來發出聲音報警和為電磁閥發出脈沖驅動信號，主要由電阻R11-R14、電容器C4、IC2、二極管D6、蜂鳴器DS1、固態繼電器JDQ組成。常溫型可燃氣體傳感器的型號為TP-1.1A。三端穩壓器IC1型號為7806。
電磁閥殼體5兩端的電磁閥進氣口1、出氣口9為內螺紋接口，或其他形式的接口，以便于電磁閥與輸出管間配連。報警器機構接收管路氣壓檢測器送來的壓力過低信號和電子定時器送來的超時信號以及報警器中的氣敏傳感器所檢測到的空氣中可燃氣體含量超標的信號，同時分別給出壓力過低提示、超時提示和聲光緊急報警。
電子定時器面板的三位撥動開關分別標有“15分鐘”、“25分鐘”、“40分鐘”，并設有“開始”、“停止”兩個位置的兩位撥動開關。定時電路中使用積分電路作為計時單元。用戶在使用前預先通過三位撥動開關電子定時器設置時間長度，然后撥兩位開關至“開始”位置，整個電子定時器電路開始計時工作。當用戶打開燃氣的時間達到預設時間長度，則積分電路的輸出電壓高于電壓比較器反相端的參考電壓，電壓比較器輸出端發出電壓信號，該信號通過報警器機構中的限流電阻和二極管，并使電子開關(三極管)的基極電勢升高，打開電子開關，通過發光二極管發光進行報警原因提示、蜂鳴器發出聲音報警、后繼延時電路發出一定時長的+6V脈沖電信號驅動電磁閥切斷氣源。
220VAC市電經變壓器B、整流橋D、濾波電容C1、IC1、濾波電容C2、后得到+6V的直流電源。以IC2為主組成第一個電壓比較器，分壓電阻R12與R13串聯成的分壓電路將生成的電壓信號輸入給IC2的第3腳、電阻R11與電容C4串聯成的充電延時電路生成的信號輸入給IC2的第2腳，并在R11的兩端反向并聯二級管D6作為放電旁路二極管。將IC2的第1腳的輸出信號經保護電阻R14后與固態繼電器JDQ的一個輸入端相連，另一個輸入端接在0V線上。固態繼電器JDQ的一個輸出端接+6V電源，另一個輸出端接電磁閥電磁線圈3。從而驅動輸出端共同構成當發生報警時的用于驅動電磁閥的一定時長的脈沖信號發出電路。該電路與蜂鳴器DS1相并聯，并聯后與二極管D5三極管Q3的發射極—集電極相串聯后接+6V電源的兩端。二極管D7、R0相串聯后與電磁閥的電磁線圈反向并聯。
常溫型可燃氣體傳感器QM是監測室內氣體成份的主要部件，在與負載電阻R1串聯后連接于+6V電源的兩端，并將其輸出信號經限流電阻R2連接到IC2的第5腳。由分壓電阻R4、R5、電位器Rx串聯后并聯于電源兩端，組成參考電壓生成電路為電壓比較器提供參考電壓，并將其輸出接到IC2的第6腳。R6串聯于IC2的第5腳與第6腳之間構成滯回電壓比較器。IC2的第4腳接在電源的+6V線上，第11腳接在0V供電線上。由R7、C3組成R C充電延時電路將生成的信號輸入給IC2的第10腳，分壓電阻R8與R9串聯分壓后將得到的電壓輸出給IC2的第9腳，在IC2的第8腳與第5腳之間串聯單向導通的二極管D1。在R8的兩端反向并聯二極管D2。發光二極管D4與Q2的發射極-集電極串聯、發光二極管D3與Q1的發射極-集電極串聯，以上兩條支路與D5-Q3組成的串聯電路相并聯。IC2的第7腳經保護電阻R10、二極管D8與三極管Q3的基極連接。
管路氣壓檢測器電路由兩位撥動開關K1、IC3、電阻R15-R27、電位器Rx1-Rx2、氣傳感器CGQ、二極管D9組成。整個管路氣壓檢測器電路以+6V電壓線和0V供電電線作為電源。K1為整個壓力監測電路是否接通電源的開關。CGQ是監測管路中氣體壓力的CYX030A壓力傳感器。由R15-R22和Rx1、IC3的第1腳至第3腳及第5腳至第10腳組成具有100倍左右放大功能的“儀表放大電路”。IC3的第4腳接在電源的+6V線上，第11腳接在0V供電電線上。儀表放大電路的輸入端接CGQ的輸出端。儀表放大電路的輸出端經保護電阻R23連接至IC3的第12腳。分壓電阻R24、Rx2、R25串聯后，將得到的信號輸入給IC3的第13腳。在IC3的第12腳與第14腳之間串聯一個電阻R26構成滯回電壓比較器。IC3的14腳與R27、D9串聯后，連接至Q2的基極。固態繼電器型號為D3P-052。IC3為14腳集成運算放大器LM324。
電子定時器電路包括有兩位撥動開關K2、三位撥動開關K3、IC4、二極管D10、電阻R28-R35、電位器Rx4-Rx6和電容C5。電子定時器以+6V電壓線和0V供電電線作為電源。開關K2是兩位導通的撥動開關，開關K3是可以三位導通的撥動開關。K2的一個位置為整個電子定時器電路是否接通電源，而撥至另外一個位置時對整個電子定時器電路斷電，并將電容器C5兩極上的電荷通過限流電阻R35予以清零。由R28、R29、電容C5、IC4的第1至3腳構成積分電路。IC4的第1腳與第5腳相連。由分壓電阻R30、Rx6串聯，分壓電阻R31、Rx5串聯，分壓電阻R32、Rx4串聯后分別與三位撥動開關K3的三組觸點相串聯后并聯，并聯后與分壓電阻R33相串聯后與0V供電電線相聯接形成分壓電路。分壓電路輸出的電壓信號作為參考電壓信號輸出給與IC4的第6腳。IC4的第7腳經與限流電阻R34、D10串聯后與Q1的基極連接。IC4為14腳集成運算放大器LM324。
權利要求
1.一種預警式雙穩燃氣安全裝置，其特征是包括有電磁閥機構和報警器機構，電磁閥機構包括管路氣壓檢測器、電子定時器和電磁閥；電磁閥包括中心軸桿、電磁線圈、殼體、彎道端蓋和密封圈；管路氣壓檢測器安裝在電磁閥的進氣腔內，電子定時器設置在電磁閥的中心軸桿附近；在與中心軸桿配合的電磁閥殼體上安裝有密封圈；報警器機構包括直流穩壓電源電路、空氣成份監測電路、報警原因指示電路、后繼延時輸出電路和蜂鳴器；直流穩壓電源電路包括變壓器、電路整流器和濾波電容；空氣成份監測電路包括常溫型可燃氣體傳感器和集成運算放大器、電阻、電位器、二極管、電容器；報警原因指示電路包括發光二極管和三極管；后繼延時輸出電路包括電阻、電容器、集成運算放大器、二極管、固態繼電器；報警器機構與電磁閥機構通過電源線、低氣壓報警信號線、超時報警信號線和驅動電磁閥的脈沖信號線連接；分壓電阻串聯成分壓電路、電阻、電容串聯成的充電延時電路均接在集成運算放大器上，在電阻的兩端反向并聯作為放電旁路二極管的二級管；固態繼電器的一個輸出端接電源線上，另一個輸出端接電磁閥電磁線圈，再與蜂鳴器相并聯，然后與二極管、三極管的發射極一集電極相串聯后接電源的兩端；可燃氣體傳感器與負載電阻串聯后連接電源的兩端，再經限流電阻連接到集成運算放大器上；后繼延時輸出電路和蜂鳴器并聯起來連接在報警原因指示電路的后面。
2.如權利要求1所述的預警式雙穩燃氣安全裝置，其特征是集成運算放大器采用14腳集成運算放大器LM324；分壓電阻串聯成分壓電路，接在集成運算放大器的第3腳，電阻、電容串聯成的充電延時電路接在集成運算放大器的第2腳，集成運算放大器的第1腳的輸出信號經保護電阻后與固態繼電器的一個輸入端相連，另一個輸入端接在0V線上；可燃氣體傳感器與負載電阻串聯后連接電源的兩端，再經限流電阻連接到集成運算放大器的第5腳；管路氣壓檢測器、電子定時器和報警器機構內部工作電源有+6V供電電線和0V供電電線；集成運算放大器的第4腳接在電源的+6V供電線上，第11腳接在0V供電線上。
3.如權利要求1或2所述的預警式雙穩燃氣安全裝置，其特征是在與中心軸桿配合的電磁閥殼體上安裝有兩個密封圈。
4.如權利要求1或2所述的預警式雙穩燃氣安全裝置，其特征是常溫型可燃氣體傳感器的型號為TP-1.1A。
5.如權利要求1或2所述的預警式雙穩燃氣安全裝置，其特征是固態繼電器的型號為D3P-052。
6.如權利要求1或2所述的預警式雙穩燃氣安全裝置，其特征是報警器機構采用+6V直流穩壓電源電路。
全文摘要
一種預警式雙穩燃氣安全裝置，屬家用燃氣安全預警裝置，其目的是預防燃氣泄漏的事前、事后雙重保護。本發明包括有電磁閥機構和報警器機構，電磁閥機構包括有管路氣壓檢測器、電子定時器和電磁閥；電磁閥包括有中心軸桿、電磁線圈、殼體、彎道端蓋和密封圈；報警器機構包括有+6V直流穩壓電源電路、空氣成份監測電路、報警原因指示電路、后繼延時輸出電路和蜂鳴器；+6V直流穩壓電源電路包括變壓器、電路整流器和濾波電容；空氣成份監測電路包括常溫型可燃氣體傳感器和集成運算放大器、電阻、電位器、二極管、電容器；報警原因指示電路包括有發光二極管和三極管；后繼延時輸出電路包括電阻、電容器、集成運算放大器、二極管、固態繼電器。
文檔編號G08B21/00GK1804446SQ20051013788
公開日2006年7月19日 申請日期2005年12月28日 優先權日2005年12月28日
發明者寇子明, 于宏軍, 趙振保, 李 瑞, 許廣芳 申請人:太原理工大學