一種四線制可燃?xì)怏w探測器的制造方法
【專利摘要】本實用新型涉及一種四線制可燃?xì)怏w探測器，包括電路主板和氣敏元件，該電路主板和該氣敏元件連接，電路主板包括傳感器單元、主控單元和通信單元，該傳感器單元分別與氣敏元件和主控單元連接，主控單元通過通信單元與報警控制器連接，該可燃?xì)怏w探測器中，電路主板和氣敏元件均固定設(shè)置于殼體內(nèi)，該殼體為防爆殼體，殼體的底端設(shè)置有防爆燒結(jié)網(wǎng)。采用了該結(jié)構(gòu)的四線制可燃?xì)怏w探測器，結(jié)構(gòu)簡單，功能全，體積小，功耗低，成本更低，響應(yīng)速度更快，同時，氣敏元件與所述的可燃?xì)怏w探測器電路主板連接方式，方便了氣敏元件的更換，易于現(xiàn)場標(biāo)定，提高了可燃?xì)怏w探測器的可靠性和安全性。
【專利說明】—種四線制可燃?xì)怏w探測器
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本實用新型涉及傳感器【技術(shù)領(lǐng)域】，特別涉及氣體探測器【技術(shù)領(lǐng)域】，具體是指一種四線制總線輸出方式的可燃?xì)怏w探測器。
【背景技術(shù)】
[0002]隨著社會的發(fā)展，諸如天然氣、液化石油氣和人工煤氣之類的清潔能源逐漸被廣泛使用。這些可燃?xì)怏w給人們生活帶來了極大的便利，但隨之也產(chǎn)生了一個問題，即當(dāng)泄漏的可燃?xì)怏w濃度達(dá)到一定程度時，易產(chǎn)生爆炸，給人們的生命和財產(chǎn)帶來很大的威脅。可燃?xì)怏w的檢測是必不可少的，尤其是在一些工業(yè)場所，急需安裝可燃?xì)馓綔y設(shè)備，起到預(yù)警防范作用。
[0003]目前，各種較為典型的可燃?xì)怏w探測器包括探測器主體模塊和傳感器模塊，兩個模塊分別封裝在單獨的殼體內(nèi)，因此該氣體探測器體積大，成本高。主流的探測器和控制器之間的信號傳輸方式采用4?20mA傳輸方式，需一對一對應(yīng)接線，對于應(yīng)用于復(fù)雜場所接線比較麻煩。
實用新型內(nèi)容
[0004]本實用新型的目的是克服了上述現(xiàn)有技術(shù)中的缺點，提供一種無顯示、結(jié)構(gòu)簡單、功能全、體積小、功耗低、成本更低、響應(yīng)速度更快、采用四總線通訊方式、應(yīng)用廣泛的四線制可燃?xì)怏w探測器，采用四線制總線輸出方式更有利于用戶接線，并且控制器可以一次連接更多路探測器。
[0005]為實現(xiàn)上述的目的，本實用新型的四線制可燃?xì)怏w探測器采用以下技術(shù)方案:
[0006]該四線制可燃?xì)怏w探測器，其主要特點是，包括殼體，電路主板和氣敏元件均固定設(shè)置于該殼體內(nèi)，該電路主板和該氣敏元件連接，所述的電路主板包括傳感器單元、主控單元和通信單元，該傳感器單元分別與所述的氣敏元件和所述的主控單元連接，所述的主控單元通過通信單元與報警控制器連接；
[0007]所述的主控單元包括單片機(jī)控制電路，所述的單片機(jī)控制電路包括主單片機(jī)、從單片機(jī)、繼電器驅(qū)動電路和單片機(jī)間串口隔離通訊電路，所述的主單片機(jī)通過所述的單片機(jī)間串口隔離通訊電路與所述的從單片機(jī)連接。
[0008]該四線制可燃?xì)怏w探測器中的傳感器單元包括傳感器信號處理電路和溫度補償電路，所述的氣敏元件的輸出端與該傳感器信號處理電路連接。
[0009]該四線制可燃?xì)怏w探測器中的單片機(jī)控制電路分別與所述的傳感器信號處理電路和所述的通信單元連接，所述的主單片機(jī)與所述的通信單元連接，所述的從單片機(jī)與傳感器單元連接。
[0010]該四線制可燃?xì)怏w探測器中的所述的通信單元包括四總線通訊電路，該四總線通訊電路與外部通信接口連接。
[0011]該四線制可燃?xì)怏w探測器中的電源單元包括系統(tǒng)電源電路和電壓轉(zhuǎn)換電路，該電壓轉(zhuǎn)換電路的輸出端和所述的傳感器單元連接，該系統(tǒng)電源電路的輸出端與所述的通信單元和所述的主控單元連接。
[0012]該四線制可燃?xì)怏w探測器中的所述的氣敏元件為催化燃燒式元件。
[0013]該四線制可燃?xì)怏w探測器中的殼體為防爆殼體。
[0014]該四線制可燃?xì)怏w探測器中的殼體內(nèi)的底端設(shè)置有防爆燒結(jié)網(wǎng)。
[0015]采用了該結(jié)構(gòu)的四線制可燃?xì)怏w探測器，結(jié)構(gòu)簡單，功能全，體積小，功耗低，成本更低，響應(yīng)速度更快。同時，氣敏元件與所述的可燃?xì)怏w探測器電路主板連接方式，方便了氣敏元件的更換，同時易于現(xiàn)場標(biāo)定。提高了可燃?xì)怏w探測器的可靠性和安全性。
【專利附圖】

【附圖說明】
[0016]圖1為本實用新型的可燃?xì)怏w探測器的俯視圖。
[0017]圖2為本實用新型的可燃?xì)怏w探測器的爆炸圖。
[0018]圖3為本實用新型的可燃?xì)怏w探測器的功能模塊結(jié)構(gòu)示意圖。
[0019]圖4為本實用新型的可燃?xì)怏w探測器的系統(tǒng)電源電路的電路圖。
[0020]圖5為本實用新型的可燃?xì)怏w探測器的傳感器信號處理電路的電路圖。
[0021]圖6為本實用新型的可燃?xì)怏w探測器的溫度補償電路原理圖。
[0022]圖7為本實用新型的可燃?xì)怏w探測器的四總線通訊電路原理圖。
[0023]圖8為本實用新型的可燃?xì)怏w探測器的串口隔離通訊電路原理圖。
[0024]圖中標(biāo)號說明如下:
[0025]I 氣敏元件
[0026]2 傳感器單元
[0027]21 溫度補償電路
[0028]22 傳感器信號處理電路
[0029]3 主控單元
[0030]31 單片機(jī)控制電路
[0031]4 通信單元
[0032]41 四總線通訊電路
[0033]5 電源單元
[0034]51 電壓轉(zhuǎn)換電路
[0035]52 系統(tǒng)電源電路
[0036]6 殼體
[0037]7 防爆燒結(jié)網(wǎng)
[0038]8 接頭
[0039]9 探測器上蓋
[0040]10 鉚釘
[0041]11 銘牌
[0042]12 六角緊定螺絲
[0043]13 十字組合螺絲
[0044]14 PCBA[0045]15導(dǎo)氣架
[0046]16螺釘
[0047]17橡圈
[0048]18平墊
【具體實施方式】
[0049]為了能更清楚地理解本實用新型的技術(shù)內(nèi)容，特舉以下實施例詳細(xì)說明。
[0050]請參閱圖3，該四線制可燃?xì)怏w探測器，包括殼體6，電路主板和氣敏元件I均固定設(shè)置于該殼體6內(nèi)，該電路主板和該氣敏元件I連接，電路主板包括傳感器單元2、主控單元 3和通信單元4，該傳感器單元2分別與氣敏元件I和主控單元3連接，主控單元3通過通信單元4與報警控制器連接；主控單元3包括單片機(jī)控制電路31，單片機(jī)控制電路31包括主單片機(jī)、從單片機(jī)、繼電器驅(qū)動電路和單片機(jī)間串口隔離通訊電路，主單片機(jī)通過單片機(jī)間串口隔離通訊電路與從單片機(jī)連接。傳感器單元2包括傳感器信號處理電路22和溫度補償電路21，氣敏元件I的輸出端與該傳感器信號處理電路22連接。
[0051]單片機(jī)控制電路31分別與傳感器信號處理電路22和通信單元4連接，主單片機(jī)與通信單元4連接，從單片機(jī)與傳感器單元2連接。通信單元4包括四總線通訊電路41，該四總線通訊電路41與外部通信接口連接。電源單元5包括系統(tǒng)電源電路52和電壓轉(zhuǎn)換電路51，該電壓轉(zhuǎn)換電路51的輸出端和傳感器單元2連接，該系統(tǒng)電源電路52的輸出端與通信單元4和主控單元3連接。氣敏元件I為催化燃燒式元件，殼體6為防爆殼體，殼體6內(nèi)的底端設(shè)置有防 爆燒結(jié)網(wǎng)7。
[0052]請參閱圖1和圖2，本實用新型的四線制可燃?xì)怏w探測器主要由殼體6和設(shè)置于殼體6內(nèi)集于一體的相互連接的電路主板和氣敏元件I組成，探測器還包括探測器上蓋9等組件，導(dǎo)氣架15位于防爆燒結(jié)網(wǎng)7的上方，PCBA位于導(dǎo)氣架15的上方(PCBA即印刷電路板)，接頭8通過平墊18和橡圈17密封后用螺釘16固定在殼體6上，探測器上蓋9蓋設(shè)于殼體6的開口，探測器上蓋9表面具有銘牌11，鉚釘10、六角緊定螺絲12和十字組合螺絲 13 起固定作用；探測器通過 8 位端子(A1-N0、Al-C、A2-N0、A2-C、+24V、BUS+、BUS-和 GND) 和外部接線。A1-N0、Al-C、A2-N0和A2-C分別為繼電器的常開點和中點輸出端子，設(shè)置自帶低警和高警報警繼電器，當(dāng)被保護(hù)區(qū)的燃?xì)鉂舛冗_(dá)到報警(低警或高警)時，探測器對應(yīng)的報警繼電器動作。+24V和GND分別接電源VDC24V的正端和負(fù)端，BUS+和BUS-分別接通訊總線正端和負(fù)端，構(gòu)成四總線輸出。
[0053]主控單元3主要完成以下功能:總線通訊接口(接收控制器發(fā)送的標(biāo)定、調(diào)零、地址分配等指令)；高、低段報警繼電器控制。
[0054]電源單元5的電路如圖4所示。接收探測器外接的DC24V電源，經(jīng)DC/DC電源芯片轉(zhuǎn)換為DC3.3V，供主控單元3和通信單元4供電使用。LDO轉(zhuǎn)換電路把VCC3.3V轉(zhuǎn)換為 DC2.5V為傳感器信號處理電路提供工作電壓。
[0055]傳感器單元2的電路如圖5所示。氣敏器件把不同氣體濃度信號轉(zhuǎn)換為電壓信號， 再經(jīng)濾波、放大等信號處理電路后接到從單片機(jī)的A/D轉(zhuǎn)換口轉(zhuǎn)換為數(shù)字信號。
[0056]溫度補償電路21的原理圖如圖6所示，溫敏器件把溫度信號轉(zhuǎn)換成電壓信號，也接到從單片機(jī)的A/D轉(zhuǎn)換口轉(zhuǎn)換為數(shù)字信號。從單片機(jī)把采集到的可燃?xì)鉂舛入妷盒盘柦?jīng)過進(jìn)一步的軟件濾波和智能化處理以及溫濕度補償后，轉(zhuǎn)換為標(biāo)準(zhǔn)的數(shù)字串口信號輸出。同時，從單片機(jī)將傳感器重要參數(shù)和現(xiàn)場標(biāo)定參數(shù)存儲在EEPROM里。
[0057]四總線通訊電路的原理圖如圖7所示，探測器和控制器根據(jù)所設(shè)置好的通訊協(xié)議，經(jīng)過四總線通訊電路實現(xiàn)雙向的通訊。當(dāng)控制器發(fā)送指令時，BUS+接口處，接收高低電平分別為24V、12V的方波。該方波信號經(jīng)過四總線通訊電路，轉(zhuǎn)化成高低電平分別為3.3V、OV的方波通過BRXD接入到主單片機(jī)，做相應(yīng)的處理。主單片機(jī)將氣體濃度、探測器狀態(tài)等信息轉(zhuǎn)化成高低電平分別為3.3V、0V的方波通過BTXD，接入四總線通訊電路，轉(zhuǎn)化成高低電平分別為24V和12V的方波，通過BUS+接口，傳輸?shù)娇刂破髦小?br> [0058]串口隔離通訊電路的原理圖如圖8所示，主從單片機(jī)通過串口隔離通訊電路連接。單片機(jī)經(jīng)光耦隔離，具有良好的電絕緣能力和抗干擾能力，保證了單片機(jī)間的正常通
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[0059]采用了該結(jié)構(gòu)的四線制可燃?xì)怏w探測器，結(jié)構(gòu)簡單，功能全，體積小，功耗低，成本更低，響應(yīng)速度更快。同時，氣敏元件與所述的可燃?xì)怏w探測器電路主板連接方式，方便了氣敏元件的更換，同時易于現(xiàn)場標(biāo)定。提高了可燃?xì)怏w探測器的可靠性和安全性。
[0060]在此說明書中，本實用新型已參照其特定的實施例作了描述。但是，很顯然仍可以作出各種修改和變換而不背離本實用新型的精神和范圍。因此，說明書和附圖應(yīng)被認(rèn)為是說明性的而非限制性的。`
【權(quán)利要求】
1.一種四線制可燃?xì)怏w探測器，其特征在于，包括殼體，電路主板和氣敏元件均固定設(shè)置于該殼體內(nèi)，該電路主板和該氣敏元件連接，所述的電路主板包括傳感器單元、主控單元和通信單元，該傳感器單元分別與所述的氣敏元件和所述的主控單元連接，所述的主控單元通過通信單元與報警控制器連接； 所述的主控單元包括單片機(jī)控制電路，所述的單片機(jī)控制電路包括主單片機(jī)、從單片機(jī)、繼電器驅(qū)動電路和單片機(jī)間串口隔離通訊電路，所述的主單片機(jī)通過所述的單片機(jī)間串口隔離通訊電路與所述的從單片機(jī)連接。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的四線制可燃?xì)怏w探測器，其特征在于，所述的傳感器單元包括傳感器信號處理電路和溫度補償電路，所述的氣敏元件的輸出端與該傳感器信號處理電路連接。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的四線制可燃?xì)怏w探測器，其特征在于，所述的單片機(jī)控制電路分別與所述的傳感器信號處理電路和所述的通信單元連接，所述的主單片機(jī)與所述的通信單元連接，所述的從單片機(jī)與傳感器單元連接。
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的四線制可燃?xì)怏w探測器，其特征在于，所述的通信單元包括四總線通訊電路，該四總線通訊電路與外部通信接口連接。
5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的四線制可燃?xì)怏w探測器，其特征在于，電源單元包括系統(tǒng)電源電路和電壓轉(zhuǎn)換電路，該電壓轉(zhuǎn)換電路的輸出端和所述的傳感器單元連接，該系統(tǒng)電源電路的輸出端與所述的通信單元和所述的主控單元連接。
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的四線制可燃?xì)怏w探測器，其特征在于，所述的氣敏元件為催化燃燒式元件。
7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的四線制可燃?xì)怏w探測器，其特征在于，所述的殼體為防爆殼體。
8.根據(jù)權(quán)利要求1所述的四線制可燃?xì)怏w探測器，其特征在于，所述的殼體內(nèi)的底端設(shè)置有防爆燒結(jié)網(wǎng)。
【文檔編號】G01N27/00GK203443911SQ201320571451
【公開日】2014年2月19日 申請日期:2013年9月13日 優(yōu)先權(quán)日:2013年9月13日
【發(fā)明者】張 杰, 王爽, 張敏敏, 其他發(fā)明人請求不公開姓名 申請人:上海翼捷工業(yè)安全設(shè)備股份有限公司