專利名稱：有害氣體自控報警排風(fēng)裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實(shí)用新型屬有害和可燃?xì)怏w的監(jiān)測報警，并自動控制排風(fēng)扇調(diào)節(jié)室內(nèi)空氣的設(shè)備。系利用半導(dǎo)體氣敏元件(以下簡稱氣敏件)實(shí)現(xiàn)“氣－－電”轉(zhuǎn)換，再以電子線路控制實(shí)現(xiàn)監(jiān)測報警和調(diào)節(jié)空氣保護(hù)環(huán)境的。
所屬技術(shù)領(lǐng)域里已經(jīng)公開的專利有A.防止煤氣中毒換氣扇自動控制器，申請?zhí)?6201130，公告日1987年7月22日；B.氣體報警及自控排風(fēng)裝置，申請?zhí)?7200413，公告日1987年10月14日；C.自動控制排風(fēng)裝置，申請?zhí)?7203115，公告日1988年1月13日；D.自動排風(fēng)扇，申請?zhí)?7206274，公告日1988年1月27日。其中專利A為利用繼電器控制啟動排風(fēng)扇。因而，受繼電器吸合時滯，觸點(diǎn)容量，觸點(diǎn)火花，體積造價等因素影響穩(wěn)定性，可靠性，安全性與實(shí)用性。其中專利A，B，C氣敏件的加熱方式均系未經(jīng)穩(wěn)壓的交流電源供電，易受電源波動的影響，且雙向可控硅的控制極與直流電路連接，當(dāng)雙向可控硅或排風(fēng)扇出現(xiàn)故障時，危及整個設(shè)備的安全。另外，用雙向可控硅驅(qū)動排風(fēng)扇一類的電感性負(fù)載，應(yīng)有保護(hù)電路。其中專利D系氣敏件置于排風(fēng)扇外殼上。而通常排風(fēng)扇安裝于室內(nèi)墻壁的上方。當(dāng)用于監(jiān)測比重大的液化石油氣時，儲氣罐處泄漏出的氣體深度已達(dá)燃燒和爆炸的危險濃度，風(fēng)扇上的傳感器不易及時得到反應(yīng)。還有，上述4項(xiàng)專利的排風(fēng)控制均由氣敏件的反應(yīng)而決定啟停，無延時控制功能，不利于室內(nèi)空氣的及時全部更新?；谙募九棚L(fēng)換氣扇常需較長時間手動控制開啟的需要，應(yīng)增設(shè)“手動”與“自動”控制開關(guān)。手動控制時，可隨意長時間開啟換氣排風(fēng)，自動控制時，可監(jiān)測報警與自動排風(fēng)。其中專利B“手動”控制時，整個設(shè)備仍處供電狀態(tài)，其余專利雖未明確指出整個設(shè)備處于何種狀態(tài)，但均未考慮手動時僅需給排風(fēng)扇供電問題，否則不利于節(jié)約能源，更重要的是縮短了氣敏件的使用壽命。
本實(shí)用新型的目的在于消除上述已有技術(shù)的缺陷或彌補(bǔ)其不足之處而構(gòu)思形成的技術(shù)解決方案。
本實(shí)用新型的整機(jī)電路方框圖如


圖1，其中［1］是氣敏監(jiān)測，［2］是監(jiān)測控制，［3］是報警訊響，［4］是延時保持，［5］是執(zhí)行部件，［6］是排風(fēng)扇，［7］是穩(wěn)壓電源。
圖2是整機(jī)的電路原理圖。由B，D1－D4，D5，BG1，R1，C1，C2構(gòu)成穩(wěn)壓電源。直流電路精簡為一組電源供給。
QM為氣敏件，由非化學(xué)配比的金屬氧化物半導(dǎo)體材料燒結(jié)而成。處于工作條件時，遇有可燃和有害氣體時，其阻值發(fā)生變化而實(shí)現(xiàn)“氣－－電”轉(zhuǎn)換的。由于氣敏件工作時絲極被加熱到200－－400攝氏度，環(huán)境溫濕度對敏感特性有影響，因而提供一個穩(wěn)定的絲極電壓和恒定的電流，使氣敏件工作穩(wěn)定可靠。電位計W1，指示燈ZD與電阻R2起著降壓與穩(wěn)流作用，以使氣敏件調(diào)整在合適的工作狀態(tài)中。指示燈在非標(biāo)稱工作條件下時，燈泡的電阻與燈絲的冷熱狀態(tài)相關(guān)。燈絲溫度高時電阻就大，反之電阻就小。而燈絲溫度又與通過的電流有關(guān)，所以當(dāng)電源電壓略有升高時，通過燈絲的電流增大，燈絲電阻亦增大，又促使回路電流減小。電源電壓下降時，通過燈絲電流減小，燈絲電阻亦減小，又促使回路電流增大。這樣通過燈絲電阻的變化，便確保了回路電流的穩(wěn)定。指示燈欠壓工作延長使用壽命，兼指示氣敏件的通斷以及指示本有害氣體自控報警排風(fēng)裝置是否接入工作狀態(tài)。
氣敏件在非通電的常溫下，元件緩慢的吸附空氣中的水蒸汽，二氧化碳，一氧化碳，碳?xì)浠衔锏葰怏w而可能達(dá)到飽合狀態(tài)。所以開始通電工作時，元件阻值急劇下降，經(jīng)過1－－2分鐘后逐漸再恢復(fù)到穩(wěn)定狀態(tài)。在氣敏件加熱的初期穩(wěn)定期內(nèi)，延遲1－－2分鐘再接通測試電極的K2可以防止誤報警和啟動排風(fēng)扇，有利于增強(qiáng)信任感。調(diào)解W2可以改變控制靈敏度。
監(jiān)測控制，報警，延時保持采用廉價的時基集成電路555或556［IC］。其中556的1／2或一個555，加R4，R5，R6，C3構(gòu)成非穩(wěn)態(tài)多諧振蕩器。平時氣敏件呈高阻態(tài)，故P點(diǎn)(亦即時基集成電路重置輸入端)為低電位，振蕩器停止工作。當(dāng)氣敏件遇有害和可燃?xì)怏w時，內(nèi)阻減小，重置輸入端電位升高，振蕩器開始工作，揚(yáng)聲器YS發(fā)出訊響。輸出音調(diào)受R4，R5，R6及C3所控制，改變C3的數(shù)值可使輸出音調(diào)改變。
時基集成電路的另一部分(或另一個555)與R8，C8構(gòu)成延時保持。觸發(fā)輸入端獲觸發(fā)脈沖后，即輸出高電平。其延時保持時間t＝1.1RC，改變C8的數(shù)值即可改變延時長短。延時保持時間的選擇取決于預(yù)警室內(nèi)空間的容積與排風(fēng)扇的排風(fēng)量。例如容積45立米的房間，如選用葉片直徑為250毫米風(fēng)量15立米／分排風(fēng)扇，約需延時保持排風(fēng)3分鐘左右即可。
氣敏監(jiān)測部分與排風(fēng)扇分別安置，有利于根據(jù)不同需要提高監(jiān)測靈敏度及時排除有害氣體。例如液化石油氣的主要成分為丙烷，它比空氣重，泄漏后停留在地板附近，因此監(jiān)測裝置應(yīng)置于距地面一米左右的高度；用于會議室，客廳等監(jiān)測煙霧，煤氣以及實(shí)驗(yàn)室化工庫房等監(jiān)測乙醚，酒精等揮性性氣體時可置于距屋頂一米左右的高度。每次觸發(fā)報警又能將室內(nèi)空氣煥然一新。再次報警時再行啟動。
執(zhí)行部件由R9，BG2，RL，JAG，R11，KS構(gòu)成。報警時，時基電路輸出高電平BG2導(dǎo)通，RL吸合干簧管JAG觸點(diǎn)使雙向可控硅KS導(dǎo)通，因而能使交流電路里的排風(fēng)扇加電運(yùn)轉(zhuǎn)。
由于使用干簧管繼電器可以將交直流電路分開，故當(dāng)雙向可控硅或排風(fēng)扇損壞時不會導(dǎo)致更大的事故發(fā)生。運(yùn)用廉價的干簧管自繞線圈RL利于降低成本。R11為雙向可控硅控制極限流電阻，通常調(diào)節(jié)R11使干簧管觸點(diǎn)電流約為10－－50mA。雙向可控硅的過零觸發(fā)，交流電源波形無畸變，利于排風(fēng)電機(jī)的運(yùn)轉(zhuǎn)。也由于利用雙向可控硅的無觸點(diǎn)開關(guān)特性，故排風(fēng)扇的啟動無火花產(chǎn)生適于防爆場合的使用。
對于排風(fēng)扇等電感性負(fù)載，運(yùn)用雙向可控硅時須考慮到電壓上升率應(yīng)小于給定參數(shù)值dV／dt，以防失控現(xiàn)象損壞器件，故增設(shè)R10，C9于雙向可控硅主電極之間以保護(hù)雙向可控硅。
當(dāng)夏季或因其他需要手動控制排風(fēng)換氣時，可將K3撥向“手動”位置并斷開K1。這時僅排風(fēng)扇供電，其余部分脫開電源節(jié)約能耗并延長氣敏件的使用壽命。
使用不同廠家類型的氣敏件時，適當(dāng)調(diào)整電路參數(shù)和連接方式以適應(yīng)氣敏件的最佳工作狀態(tài)均能得到應(yīng)用。如用QN型氣敏件時，氣敏件部分如圖3方式聯(lián)結(jié)。僅需將圖2中X.Y與P點(diǎn)換成圖3方式即可。有利于適應(yīng)各廠家類型氣敏件的特長，生產(chǎn)多種系列專用產(chǎn)品。如監(jiān)測氧化性氣體，還原性氣體，有機(jī)溶劑等用以制成各類有害和可燃?xì)怏w的監(jiān)測報警通風(fēng)換氣設(shè)備。
權(quán)利要求1.一種監(jiān)測有害氣體自控報警排風(fēng)裝置，系由氣敏監(jiān)測[1]、監(jiān)測控制[2]，報警訊響[3]，延時保持[4]，執(zhí)行部件[5]，排風(fēng)扇[6]與穩(wěn)壓電源[7]所組成，其特征是氣敏監(jiān)測[1]的異常信息啟動監(jiān)測控制[2]致使報警訊響[3]報警，同時啟動延時保持[4]帶動執(zhí)行部件[5]驅(qū)動排風(fēng)扇[6]，達(dá)到予定延時時間后再自動斷開排風(fēng)扇。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的裝置，其特征是氣敏監(jiān)測［1］部分由K2、W1、W2、QM、R2、R3、ZD所組成，氣敏件QM的工作狀態(tài)由W1調(diào)整并由ZD、R2予以穩(wěn)定，更換不同類型氣敏件時須相應(yīng)調(diào)整K2、W1、ZD、R2、。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的裝置，其特征是監(jiān)測控制［2］，報警訊響［3］與延時保持［4］均由一塊時基集成電路IC構(gòu)成。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的裝置，其特征是晶體管BG2驅(qū)動干簧管JAG，再由干簧管觸發(fā)加有R10Cg保護(hù)的可控硅KS才把220伏交流電源加到排風(fēng)扇PF上。
專利摘要有害氣體自控報警排風(fēng)裝置，屬有害和可燃?xì)怏w的監(jiān)測報警并能自動控制排風(fēng)扇調(diào)節(jié)室內(nèi)空氣的設(shè)備。適合廚房，會客室，會議室，庫房，工作間等多種場合的應(yīng)用。其特征是由氣敏監(jiān)測[1]，監(jiān)測控制[2]，報警訊響[3]，延時保持[4]，執(zhí)行部件[5]，排風(fēng)扇[6]與穩(wěn)壓電源[7]組成，當(dāng)室內(nèi)有害氣體超過限定濃度時，即能報警并自動排風(fēng)換氣，并由定時控制將室內(nèi)空氣更換一新，集成電路控制靈敏準(zhǔn)確，氣敏監(jiān)測狀態(tài)穩(wěn)定，適應(yīng)不同類型氣敏件的工作要求，因而能形成監(jiān)測多種氣體的系列產(chǎn)品。
文檔編號F24F11/08GK2036257SQ8820395
公開日1989年4月19日 申請日期1988年4月16日 優(yōu)先權(quán)日1988年4月16日
發(fā)明者房士魁 申請人:房士魁