专利名称：车内空气等环境参量监测报警仪的制作方法
技术领域：
本实用新型属于环境检测及仪器仪表技术领域，具体涉及一种对车内空气等环境参量进行监测的报警仪。
技术背景在汽车行驶过程中，发动机燃烧、人体生理作用以及车内装饰材料会产生多种有害气体。一般，车辆在高速公路或在雨天行驶的时候，由于多种原因，都会紧闭车窗行驶，使得这些有害气体在汽车狭小的密闭空间内会迅速上升到警戒浓度，严重影响着汽车驾驶人员和乘客的身体健康和行车安全。据研究表明汽车发动机在工作过程中产生的废气，以及驾驶人员本身产生的二氧化碳等气体在驾驶室内形成的污染空气会严重地导致驾驶员驾驶疲劳，从而引发交通事故。另据分析，汽车车内空气成分中的有害物质主要包括甲醛、苯、CO、CO2、NOX等，另外氧气含量以及温度和湿度均对人体有影响，这几种物质及环境因素对行车安全以及人体的危害是最大的。而现有技术还没有一种有效的手段对这些有害物质进行监测和处理，是一个急需解决的问题。
发明内容
本实用新型针对现有技术存在的不足，研制了一种车内空气等环境参量监测报警仪，安装在汽车内部，能够对车内空气中的有害成分及氧气浓度、湿度、温度等环境参量等进行检测，一旦车内环境参量指标值达到临界状态，则发出警报，提醒驾乘人员采取相应的措施改善车内空气及环境质量，从而确保车内有一个较好的环境，确保驾乘人员的生命安全和身体健康，极大地降低道路交通事故发生率，大大减少人员伤亡和财产损失。
本实用新型的的总构思是首先利用传感器对车内有关因素进行检测，并将传感器产生的微小电信号进行放大，与预先设定的空气及环境参量指标临界值进行比较，当超出警戒，则进行声光报警，或同时启动换气设备。
技术解决方案如下车内空气等环境参量监测报警仪，包括传感器、放大电路单元、阈值比较电路单元和声、光报警单元，传感器的电流或电压信号接入二次放大电路的输入端，放大电路的输出连接阈值比较电路的输入端，阈值比较电路的输出再接声、光报警单元。它首先对车内环境参量检测的传感器(如CO传感器、温度、湿度传感器)输出的弱小电压或电流信号进行二次放大，经过放大后再与每种参量的阈值(此处，阈值已经用电压或电流值来描述车内环境中对人体发生影响的参量指标临界值)进行比较，一旦超过阈值范围，则说明环境中该参量已经开始对人体发生了影响，此时就通过声、光报警器进行报警提示。
为了提高检测仪器的可靠性、智能化程度以及便于功能扩展，可采用A/D转换电路连接单片机替代阈值比较电路单元，单片机通过输入输出接口连接数码显示器。信号放大后经过A/D转换后由单片机采集各传感器的值，一方面将各种参量的值用数码显示器进行显示，另一方面与每种参量的阈值(此处，阈值已经用电压或电流值来描述车内环境中对人体发生影响的参量指标临界值)进行比较，一旦超过阈值范围，则说明环境中该参量已经开始对人体发生了影响，此时就通过声、光报警器进行报警提示。
进一步，为了及时自动地改善车内环境质量，单片机还可通过I/O连接外围的控制电路，控制电路接汽车的换气设备(如车载空调系统等)开关。控制换气设备进行换气，直到将环境参量的指标值降低到阈值以下，再自动关闭换气装置。
本监测报警仪的优点是1、能够对车内环境中CO，CO2，NOx，甲醛和苯等多种有害物质以及氧气的浓度及温度和湿度等车内环境参量指标等进行在线检测，并具有较高的灵敏度和反应速度；2.采用模块化的设计方法，每一模块均选用成熟的电路方案，进行有机集成，形成本检测仪的总体电路方案，具有很高的可靠性；3.电路设计简洁，体积小，便于安装。
图1是本实用新型一种简单的实现方案的电路框图；图2是图1的电路原理图。
图3是本实用新型一种较好的实现方案的电路框图；图4是本实用新型一种最好的实现方案的电路框图；图5是图4的电路原理图。
具体实施方式
参见图1，车内空气等环境参量监测报警仪一种简单的实现方式是由传感器、放大电路单元、阈值比较电路单元、声、光报警器和数码显示电路构成。传感器根据所测参量的种类而对应设置多个。它们的连接关系为传感器的电流或电压信号接入二次放大电路的输入端放大电路的输出连接阈值比较电路的输入端，另一输出端接自动循环切换电路后再接数码显示电路，阈值比较电路的输出接声、光报警器。
其电路实现参见图2车内环境参量检测传感器的输出端接二次放大电路的输入端。二次放大电路由运算放大器OP07组成。二次放大电路的输出端接由OP07组成的射极跟随器输入端。一方面，射极跟随器输出端与多路模拟开关AD7506的输入端S1-S10相连(根据传感器的多少)。AD7506由555定时器构成的脉冲发生器和74LS90构成的十进制计数器等组成的自动循环切换电路进行控制。AD7506的输出接9801型31/2位LED显示通用数字电压表头的输入端。另一方面，射极跟随器输出端接电压比较器LM393A的正端，与接在LM393A的负端的阈值电压相比较。LM393A输出端接多路开关4066的控制端，来控制由语音芯片KD9300和发光二极管LED组成的声光报警装置。
图2所示电路工作过程首先对车内环境参量检测传感器输出的弱小电压或电流信号进行由OP07组成的二次放大电路进行放大，再经由OP07组成的射极跟随器进行跟随。一方面射极跟随器的输出，进入多路模拟开关AD7506。AD7506由555定时器构成的脉冲发生器和74LS90构成的十进制计数器等组成的自动循环切换电路进行控制，以选择不同的传感器进行显示。显示部分(9801型31/2位LED显示通用数字电压表头)由ICL7107和数码管组成。另一方面，经过放大后的传感器信号与接在LM393A的负端的阈值电压相比较(此处，阈值已经用电压或电流值来描述车内环境中对人体发生影响的参量指标临界值)。一旦超过阈值范围，则说明车内环境中该参量已经开始对人体发生了影响，此时LM393A输出端对多路开关4066进行控制，从而控制由语音芯片KD9300和发光二极管LED组成的报警装置进行声光报警。
参见图3，车内空气等环境参量监测报警仪一种较好的实现方式是由传感器、放大电路单元、A/D转换电路、单片机和声、光报警器构成。传感器也是根据所测参量的种类而对应设置多个。它们的连接关系为传感器的电流或电压信号接入二次放大电路的输入端放大电路的输出连接A/D转换电路的输入端，再接进单片机，单片机的输出分别接声、光报警器和数码显示器。
参见图4，车内空气等环境参量监测报警仪一种最好的实现方式是在图3所示结构的基础上再增加了对车上换气设备的控制电路，控制电路通过I/O接口与单片机相连，控制端控制车上换气设备的开关。
图4所显示的方案的具体电路实现参见图5传感器的信号输出端接二次放大电路的输入端，二次放大电路由运算放大器OP07组成，其输出端连接多路模拟开关AD7506的S1-S16(根据传感器的多少)，AD7506由单片机的P1.0-P1.3进行控制。多路模拟开关AD7506的输出连接A/D转换器ADC0804的输入端，ADC0804再通过输出端口D0-D7将信号输入单片机8051的P0.0-P0.7。单片机的P1.4接灯光报警装置，P1.5接固态继电器SSR，然后接汽车换气设备，单片机的P1.6脚接语音报警器。另外，单片机的P3.1和P3.0脚连接数码显示器，该数码显示器由一组译码器74LS164和数码管构成。
该电路工作过程首先对车内环境参量检测的传感器输出的弱小电压或电流信号进行由运算放大器OP07组成的放大电路进行两级放大，再经过OP07构成的射随器进入多路模拟开关AD7506。AD7506由单片机的P1.0-P1.3进行控制，以选择不同的传感器信号进入A/D转换器ADC0804中进行模拟/数字转换。单片机8051通过P0.0-P0.7来读取A/D转换后的传感器信号，一方面将各种成分的指标用数码显示器进行显示(通过P3.1和P3.0控制一组74LS164和数码管进行显示)，另一方面与每种成分的阈值(此处，阈值已经用电压或电流值来描述车内环境中对人体发生影响的参量指标临界值，并存储在单片机中)进行比较，一旦超过阈值范围，则说明环境中中该参量已经开始对人体发生了影响，此时就通过声(P1.6)、光(P1.4)报警器进行报警提示，然后通过P1.5控制SSR(固态继电器)打开汽车换气设备进行换气，直到将指标降低到阈值以下，再控制SSR关闭换气装置。
本监测报警仪采用模块化的设计方法，每一模块的电路单元均选用成熟的电路方案或集成电路，本实用新型是将它们进行了有效结合，实现本仪器所需的功能。
权利要求1.车内空气等环境参量监测报警仪，其特征在于包括传感器、放大电路单元、阈值比较电路单元和声、光报警单元，传感器的电流或电压信号接入二次放大电路的输入端，放大电路的输出连接阈值比较电路的输入端，阈值比较电路的输出再接声、光报警单元。
2.根据权利要求1所述的车内空气等环境参量监测报警仪，其特征在于可采用A/D转换电路连接单片机替代阈值比较电路单元。
3.根据权利要求1所述的车内空气等环境参量监测报警仪，其特征在于二次放大电路的输出端连接一自动循环切换电路后再连接数码显示器。
4.根据权利要求2所述的车内空气等环境参量监测报警仪，其特征在于单片机通过输入输出接口直接连接数码显示器。
5.根据权利要求2所述的车内空气等环境参量监测报警仪，其特征在于单片机通过输入输出接口连接外围的控制电路，控制电路接汽车的换气设备开关。
6.根据权利要求1或2所述的车内空气等环境参量监测报警仪，其特征在于传感器可根据所测环境参量种类而对应设置多个。
专利摘要车内空气等环境参量监测报警仪，包括传感器、放大电路单元、阈值比较电路单元或单片机、以及声、光报警单元。它首先利用传感器对车内有关因素进行检测，并将传感器产生的微小电信号进行放大，与预先设定的空气及环境参量指标临界值进行比较，当超出警戒，则进行声光报警，或同时启动换气设备。本仪器能够对车内空气中的有害成分及氧气浓度、湿度、温度等环境参量等进行检测，一旦车内环境参量指标值达到临界状态，则发出警报，提醒驾乘人员采取相应的措施改善车内空气及环境质量，从而确保车内有一个较好的环境，确保驾乘人员的生命安全和身体健康，极大地降低道路交通事故发生率，大大减少人员伤亡和财产损失。
文档编号G01N27/00GK2612948SQ0323427
公开日2004年4月21日 申请日期2003年4月29日 优先权日2003年4月29日
发明者昝昕武, 符欲梅, 周志明, 任强, 付利平 申请人:昝昕武, 符欲梅, 周志明, 周翔, 刘艳平