專利名稱：煤氣閥鈕監(jiān)測報警裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實(shí)用新型是一種由紅外發(fā)射、接收傳感器組成的可以對煤氣閥鈕進(jìn)行監(jiān)測報警的裝置。
目前現(xiàn)有的煤氣報警裝置都是采用一氧化碳?xì)怏w傳感器方式，當(dāng)有煤氣泄露時，一氧化碳?xì)怏w使氣體傳感器的物理性質(zhì)發(fā)生變化，將這一變化進(jìn)行電路處理后，使揚(yáng)聲器發(fā)出聲響報警。這種氣體傳感器式報警器需要煤氣泄露到一定濃度才能報警，不能進(jìn)行預(yù)先的報警。
發(fā)明本實(shí)用新型的目的是為了提供一種能預(yù)先進(jìn)行監(jiān)測報警的裝置。(使用紅外線發(fā)射、接收傳感器監(jiān)視煤氣閥鈕的打開與關(guān)閉)當(dāng)煤氣閥鈕一打開，有煤氣通過時，便進(jìn)行音樂聲響與紅綠發(fā)光二極管交替閃亮報警，能隨時提醒人們煤氣正在使用。
為了監(jiān)測是否正在使用煤氣，本實(shí)用新型采取對煤氣閥鈕進(jìn)行監(jiān)視的方法(如圖2)，把紅外線發(fā)射管和接收管分別封在一對平行銅管的一端。當(dāng)煤氣閥鈕關(guān)閉時(不使用煤氣時)，使其一端發(fā)射的紅外線被煤氣閥鈕反射后可以進(jìn)入另一銅管，并被其中的紅外線接收管接收。當(dāng)煤氣閥鈕被打開(使用煤氣時)，紅外發(fā)射管發(fā)射的紅外信號無法反射到紅外接收管的銅管內(nèi)，紅外接收管收不到紅外信號。這樣便起到了對煤氣閥鈕的監(jiān)測作用。由于在燈光、自然光中都含有紅外線成分，容易對紅外接收管產(chǎn)生影響，所以在控制過程中，使用脈沖信號發(fā)射，這樣既有利于接收，又有利于排除外界低頻紅外線的干擾。由于本裝置在煤氣閥鈕開啟的任何時刻都報警，所以不僅能預(yù)防煤氣被水澆滅造成泄露，還能防止因遺忘灶上有火造成的危險。
該實(shí)用新型的電路部分主要由三部分組成(如

圖1)，BG8～BG10為第一部分，BG1～BG7為第二部分，IC1(音樂塊)和反相器(4049)以及外圍相關(guān)電路為第三部分。由于在監(jiān)測煤氣閥鈕時，需要脈沖紅外光信號，所以在該電路第一部分的發(fā)射電路中，采用了一個無穩(wěn)態(tài)振蕩電路作為脈沖源，它由BG8、BG9、BG10組成，因為在無穩(wěn)態(tài)振蕩電路中，每個三極管的發(fā)射極都是間歇地流過電流，且流過電流的頻率與振蕩頻率相同，本電路利用這一特性，把BG9發(fā)射極的電流直接加到BG10的基極，將其放大，然后通過R19限流(起到保護(hù)紅外發(fā)射管的作用)，由D9、D10兩個紅外發(fā)射管發(fā)射出去(本電路是給兩組煤氣閥鈕設(shè)計的，所以發(fā)射管與接收管都是兩個)。電路的第二部分是紅外線接收部分，由于所接收的信號是脈沖信號，利用R1與C3并聯(lián)的方式進(jìn)行偏置，在這里用C3來加大脈沖信號的通過，再加到BG1的基極進(jìn)行放大，為獲得足夠大的信號去推動報警等功能電路，采用BG2、BG3組成的達(dá)林頓放大電路和由BG4、BG5組成的正反饋放大電路進(jìn)行放大。放大信號經(jīng)過D4整流，再經(jīng)過BG6、BG7放大后，得到接收部分輸出的控制信號。該電路的第三部分是由接收部分控制的報警電路。為適合各種情況，在該實(shí)用新型中加上了兩種報警方式，一種是聲響報警方式，可由開關(guān)K來選擇響與不響，由反相器1、2組成的雙穩(wěn)態(tài)電路來控制；另一種報警方式是紅色和綠色發(fā)光二極管交替閃爍的報警方式，由于這種報警方式對人們的生活影響不大，所以采取強(qiáng)制執(zhí)行的方式。
由于該電路采用了①全天候?qū)γ簹忾y鈕進(jìn)行監(jiān)視的方式，可以達(dá)到預(yù)防的作用，防患于未然。②脈沖發(fā)射和選擇性接收方式，可以有效地防止外界低頻紅外線的干擾、使報警準(zhǔn)確無誤。③新式的雙穩(wěn)態(tài)電路，使電路化簡，操作更靈活。其中①項可達(dá)到提前報警的功能是以往報警器所不能及的。
以下結(jié)合附圖(圖1和圖2)以及具體實(shí)施方式
，對本實(shí)用新型作進(jìn)一步詳細(xì)的說明。
一．傳感器部分該裝置最主要的技術(shù)特征是在監(jiān)視煤氣閥鈕時采用了光電傳感器技術(shù)，最重要的部分就是安在煤氣閥鈕后部的光電傳感器。這傳感器的主要部分是一個紅外發(fā)射二極管和一個紅外接收二極管，把它們分別封裝在一對平行的銅管的一端(銅管內(nèi)徑Φ5mm、長30mm)，銅管的另一端均為敞口，并指向煤氣閥鈕，使紅外發(fā)射二極管發(fā)出的紅外線被所在的銅管束成一束，發(fā)射出去，照在煤氣閥鈕上。當(dāng)煤氣閥鈕關(guān)閉時，(如圖2的上面部分)紅外光線被煤氣閥鈕反射回來并部分地進(jìn)入紅外接收管所在的銅管內(nèi)，被紅外接收管接收，此紅外信號由屏蔽線傳給盒內(nèi)的電路進(jìn)行處理后，不進(jìn)行聲光報警。當(dāng)煤氣閥鈕打開時(如圖2的下面部分)，紅外光線被反射到紅外接收管銅管以外的方向，紅外接收管收不到紅外信號，盒內(nèi)的電路就可以作出相應(yīng)的處理，進(jìn)行聲光報警。
二．電路部分1)紅外線發(fā)射電路。該電路由BG8、BG9、BG10、D8、D9、D10及其附屬的元件構(gòu)成。BG8、BG9等組成一個無穩(wěn)態(tài)振蕩電路，由于其比較常見，這里不作其工作的詳細(xì)說明。BG8的發(fā)射極上串接的二極管D8，是為了與BG9的發(fā)射極串接的BG10對稱，振蕩出占空比50％的方波，使發(fā)射效果最佳，將BG10的基極接到BG9的發(fā)射極上，把方波放大后經(jīng)過紅外發(fā)射二極管D9、D10發(fā)射出去。在選取BG10的時候，盡量選取放大倍數(shù)高、集電極最大電流Ic較大(超過100mA)的三極管。在BG10的集電極加上限流電阻R19，與串聯(lián)的紅外線發(fā)射二極管相連，再接到電源正極上，這樣便可限制電流、保護(hù)紅外發(fā)射二極管、減少損耗。
2)紅外線接收電路。本電路是針對脈沖紅外線發(fā)射而設(shè)計的，紅外接收二極管接收到的紅外信號通過屏蔽線送到安裝于盒內(nèi)的電路中進(jìn)行處理。信號放大器共有三級，第一級通過電阻R1和電容C2把輸入的信號傳到BG1的基極進(jìn)行放大(R1主要用作BG1的偏置)，放大的信號中伴有直流和交流的成分，在BG1的集電極上接有電感L，以消除信號中的低頻紅外線成分，而把所需的交流成分保留下來，傳給下一級放大電路。第二級為了提高放大倍數(shù)，采用了達(dá)林頓放大電路，前級信號用C3耦合過來，R2作負(fù)反饋電阻，并起到偏壓作用，這樣的電路在使用中非常穩(wěn)定。第三級是一個正反饋放大電路，整個部分看起來象雙穩(wěn)態(tài)電路，但是加在兩個基極上的偏置都比較大，使正反饋量比雙穩(wěn)態(tài)電路低的多，不能使兩個三極管達(dá)到一個飽和一個截止，使很小的信號輸入就可以得到較大的輸出，在BG5的集電極輸出放大后成削波狀的高頻脈沖信號，經(jīng)過由C5、D3、D4、C6組成的微分電路整流、濾波后，加到BG6、BG7組成的達(dá)林頓放大電路進(jìn)行直流放大，輸出給繼電器J進(jìn)行動作。使用繼電器的常閉點(diǎn)J，如圖1右下方，反相器4的輸出在繼電器釋放時可以控制D11、D12、D13、D14交替發(fā)光。因為當(dāng)煤氣閥鈕關(guān)閉時(不使用煤氣時)光線能反射回紅外接收管(如圖2上面部分)，使BG6的基極有電流流過，繼電器吸合，常閉點(diǎn)打開；煤氣閥鈕打開時繼電器釋放，常閉點(diǎn)閉合，所以本電路采用繼電器通斷的方式來控制紅綠光閃爍報警，并通過BG7輸出電勢的高低來控制聲音報警。
3)報警電路。為了使本裝置適合各種情況下的需要，特地在本裝置中設(shè)置兩種報警方式，一種是可開可關(guān)的音樂聲響報警；另一種是紅綠色光交替閃亮的報警方式。音樂聲響報警的音源是一個音樂塊IC1(現(xiàn)有兩種音樂塊，一種是電位觸發(fā)的，另一種是脈沖觸發(fā)的，這里選用電位觸發(fā)的，因為它的控制信號是電位而不是脈沖)。音樂塊通過蜂鳴器Y輸出聲響信號。在這里，雙穩(wěn)態(tài)電路是由反相器1與反相器2組成的正反饋電路構(gòu)成，用來控制音樂塊是否發(fā)音，這部分是典型的雙穩(wěn)態(tài)電路；不過在觸發(fā)它、使它翻轉(zhuǎn)所用的方式是不同于傳統(tǒng)方法的，本電路在反相器2的輸出端引出一組輸出，通過電阻R10加到電容C7上，這樣可以使C7的正極產(chǎn)生一個比雙穩(wěn)態(tài)電路翻轉(zhuǎn)稍慢一些的電壓變化，這個電壓穩(wěn)定后與反相器2的輸出相反，用開關(guān)K把這兩個電壓進(jìn)行短路時，由于正反饋電阻很大，就使反相器2的輸入電壓與原先電壓高低相反，從而達(dá)到了使其翻轉(zhuǎn)的目的；反相器3起隔離作用，通過發(fā)光二極管D7顯示是否有聲響報警的狀態(tài)。
第二種報警方式是紅色和綠色發(fā)光二極管交替閃亮的報警方式，這種方式由于是視覺報警，不會對人們的生活造成多大影響，所以本實(shí)用新型中這種報警方式采用了強(qiáng)制使用方式。這個報警電路是由振蕩電路(由反相器5、6組成)和輸出隔離(由反相器4組成)、發(fā)光二極管D11、D12、D13、D14構(gòu)成。反相器5、6組成振蕩電路，這里就不分析它的工作過程了。由于反相器4的反相作用，使反相器4的輸出端呈電平一高一底的變化狀態(tài)，利用發(fā)光二極管電壓要超過1．5V才發(fā)光的特性，使發(fā)光二極管交替閃亮，發(fā)出紅綠光交替閃爍的報警信號。通過繼電器來控制反相器4對發(fā)光二極管的控制。
在該報警裝置的實(shí)施實(shí)例中，傳感器裝在兩根內(nèi)徑Φ5mm、長30mm的銅管內(nèi)。銅管開口端與煤氣閥鈕之間的距離在2～4cm之間，傳感器有效。電路中第2部分接收電路中，R3是2．2K，R5、R6是120K，R4、R7是1K，這樣就可以保證正反饋電路的工作了。在第3部分報警電路中，R20為120K，C11為4．7μF，使振蕩電路輸出周期約為1．4s的方波供閃光報警用，報警用的發(fā)光二極管D11、D12、D13、D14是高亮度的發(fā)光二極管，這樣在白天也能看清楚。
權(quán)利要求1．一種煤氣閥鈕監(jiān)測報警裝置，其特征在于，該裝置通過紅外線光電傳感器對煤氣閥鈕進(jìn)行時時的監(jiān)視，安裝于煤氣閥鈕后部的光電傳感器，是一個紅外發(fā)射二極管和一個紅外接收二極管，它們分別被裝在一對平行的銅管的一端(銅管內(nèi)徑Φ5mm、長30mm)，銅管的另一端敞口，并指向煤氣閥鈕，使紅外發(fā)射二極管發(fā)出的紅外線被所在的銅管束成一束，發(fā)射出去，照在煤氣閥鈕上。當(dāng)煤氣閥鈕閉合時，紅外光被煤氣閥鈕反射回原來的方向，并部分地進(jìn)入紅外接收管所在的銅管內(nèi)，被紅外接收管接收，此紅外信號被變成電信號由屏蔽線傳給盒內(nèi)的電路，由接收電路(BG1～BG7)先進(jìn)行放大，檢波，放大后，加到繼電器上一個電壓，使其吸合，這樣，繼電器便斷開了長閉點(diǎn)J，使反相器4輸出的波高6V、1．4Hz的方波加不到D11、D12、D13、D14上，使它們不能發(fā)光；此時，BG7的集電極呈低電勢，通過D6的作用，使音樂塊IC1的觸發(fā)極呈低電勢，不發(fā)聲，從而斷開了所有報警。當(dāng)煤氣閥鈕打開時，(使用煤氣時)，紅外線發(fā)光管發(fā)射的紅外信號被煤氣閥鈕反射到紅外接收二極管銅管以外的方向，不能進(jìn)入紅外接收二極管所在的銅管，紅外接收管收不到紅外信號，盒內(nèi)電路沒有輸入，因此接收部分輸入的信號不是波動的，在檢波過程中沒有輸出，BG6、BG7組成的達(dá)林頓放大電路也沒有輸入，繼電器釋放，長閉點(diǎn)閉合，因而連通了反相器4來的方波對D11、D12、D13、D14的控制，進(jìn)行閃光；由于D6的作用，BG7集電極的電勢不能對音樂塊IC1的觸發(fā)極造成控制，所以當(dāng)由反相器1、2組成的雙穩(wěn)態(tài)電路通過R12對音樂塊IC1的輸出是高電位時，音樂塊IC1發(fā)聲；雙穩(wěn)態(tài)對音樂塊IC1輸出是低電位時，音樂塊IC1就不發(fā)聲。其特征在于用紅外發(fā)射、接收二極管來檢測煤氣閥鈕的打開與關(guān)閉，當(dāng)煤氣閥鈕一打開，控制電路就進(jìn)行聲與光的報警提示，使人們不會忘記煤氣正在使用。
2．如權(quán)利要求1所述的一種煤氣閥鈕監(jiān)測報警裝置，構(gòu)成的可翻轉(zhuǎn)雙穩(wěn)態(tài)電路，其特征是在C8的正極上產(chǎn)生一個比由反相器1、2、電阻R14組成的雙穩(wěn)態(tài)電路動作稍慢一步的電壓高低的變化，開關(guān)K在閉合的短時間內(nèi)，雙穩(wěn)態(tài)電路翻轉(zhuǎn)。這樣的電路適合于手控操作，而且外部零件很少。
3．一種煤氣閥鈕監(jiān)測報警裝置，其特征在于所以本電路采用了四個發(fā)光二極管串聯(lián)的方法，讓它們在繼電器長閉點(diǎn)打開時不能發(fā)光，而在繼電器長閉點(diǎn)閉合時，能夠受反相器4輸出的波高6V、1．4Hz的方波的控制交替發(fā)光(D11、D12同時發(fā)光或D13、D14同時發(fā)光)。
專利摘要該實(shí)用新型屬于光電傳感器應(yīng)用技術(shù)和電子控制電路技術(shù)領(lǐng)域。在實(shí)用新型中利用了光電傳感器原理,反射型的光電傳感器可以感應(yīng)出煤氣閥鈕(或其他類似的閥鈕)的開與關(guān),將開與關(guān)信號處理后,使開的信號控制聲響電路,在人們出門前、睡覺前、以及任何時候,隨時提醒人們煤氣正在使用,防止發(fā)生忘關(guān)煤氣閥鈕而帶來的火險災(zāi)害。
文檔編號G08B21/00GK2428767SQ9925402
公開日2001年5月2日 申請日期1999年11月15日 優(yōu)先權(quán)日1999年11月15日
發(fā)明者王秋林 申請人:王秋林