专利名称：矿用烟雾传感器的制作方法
技术领域：
本发明涉及一种烟雾传感器，尤其涉及一种矿用烟雾传感器。
背景技术：
烟雾传感器是采用烟雾敏感元件探测监测环境的烟雾状况，根据检测到的烟雾状 况输出对应的电流信号，从而检测出烟雾粒子的浓度。目前烟雾传感器广泛应用在城市安 防、小区、工厂、公司、学校、家庭、别墅、仓库、资源、石油、化工、燃气输配等众多领域。然而， 目前公知的矿用烟雾传感器都没有自检功能，检验矿用烟雾传感器好坏时需要模拟的烟雾 环境来测试，不便于矿用烟雾传感器的检修与维护。
发明内容
本发明的目的在于提供一种具有自检功能的矿用烟雾传感器，以便于矿用烟雾传 感器的检修与维护。为达到上述目的，本发明提供了一种矿用烟雾传感器，包括烟雾采集单元，用于采集当前环境下的烟雾情况，获取烟雾传感数据；信号处理单元，用于对所述烟雾采集单元获取的烟雾传感数据进行比较判断处 理；信号输出单元，用于将所述信号处理单元处理后的获得的数据发送到上位机；电源单元，用于为所述烟雾采集单元、所述信号处理单元和所述信号输出单元供 电；其中，所述烟雾采集单元还包括自检子单元，所述自检子单元，用于产生自检信 号，所述自检信号经所述信号处理单元处理后产生烟雾报警信号并由所述信号输出单元将 所述烟雾报警信号输出至所述上位机。本发明的矿用烟雾传感器，所述烟雾采集单元包括型号为S0905-1W的第三稳压 模块、型号为MQ2的烟雾传感探头、电阻R8、电阻R9、电阻R10、电阻R15、电阻R16、电阻R17、 二极管DlO和自检按钮Si，其中所述第三稳压模块的第1引脚与所述电源单元的输出端连接，所述第三稳压模块 的第3引脚的与所述烟雾传感探头的第一输入端连接，所述第三稳压模块的第2引脚接地， 所述烟雾传感探头的输出端与所述信号处理单元的信号输入端连接，所述烟雾传感探头的 第二输入端与所述电源单元的输出端连接，所述烟雾传感探头的接地端接地；电阻R16、电 阻R17、二极管DlO和电阻R15依次串连，电阻R16—端与所述电源单元的输出端连接，二极 管DlO的输入端与阻R17的一端连接，二极管DlO的输出端分别与电阻R15的一端、信号处 理单元的信号输入端连接，电阻R15的另一端接地，电阻R16的两端并接有自检按钮Si，电 阻R16、电阻R17、二极管D10、电阻R15和自检按钮Sl构成所述自检子单元，电阻R8的一端 与所述电源单元的输出端连接，电阻R8的另一端分别与电阻R9的一端、电阻RlO的一端连 接，电阻R9的另一端接地，电阻RlO的另一端与所述信号处理单元连接。
本发明的矿用烟雾传感器，所述信号处理单元包括型号为LM358的第一运算放大 器和第二运算放大器、二极管D4、电阻R3、稳压二极管D2、第一三极管、二极管D8、第一反相 器、电阻R6、第一发光二极管、第二发光二极管、电阻R5、第二反相器、第三反相器、二极管 D3、电阻R2、电阻R11、电阻R12、电阻R13、电阻R14、二极管D9、电容C5、电阻R4、电容Cl、电 容C3、电容C4、电阻R1、电阻R7、电阻R22、二极管D7，其中第一运算放大器的第2引脚与电阻RlO的一端连接，第一运算放大器的第3引脚 分别与电阻R13、电阻R12连接，电阻R13的另一端与所述烟雾传感探头的输出端连接，电 R12的另一端接地，第一运算放大器的第2引脚和第1引脚之间通过电阻Rll连接，第一运 算放大器的第8引脚接9V直流电，第一运算放大器的第4引脚接地，第一运算放大器的第 1引脚与第二运算放大器的第5引脚连接，二极管D9的输出端和电阻R14的一端并接后与 所述烟雾传感探头的输出端连接，二极管D9的输入端和电阻R14的另一端并接后分别与第 二运算放大器的第6引脚、电容C5的正极连接，电阻电容C5的负极接地，第二运算放大器 的第7引脚与二极管D4的输入端连接，二极管D4的输出端分别与电阻R3的一端、电阻R4 的一端连接，电阻R4的另一端接地，电阻R3的另一端分别与稳压二极管D2的输出端、电容 C3的正极、二极管D7的输入端连接，电容C3的负极接地，稳压二极管D2的输入端分别与 第一三极管的基极、电容Cl的正极连接，电容Cl的负极接地，第一三极管的集电极分别与 电阻Rl的一端、二极管D8的输入端、电阻R22的一端连接，第一三极管的发射极接地，电阻 Rl的另一端与所述电源单元的输出端连接，电阻R22的另一端与所述信号输出单元连接， 二极管D8的输出端分别与第一反相器的输入端、电容C4的正极连接，电容C4的负极接地， 第一反相器的输入端与输出端之间通过电阻R7连接，第一反相器的输出端通过电阻R6与 第一发光二极管的输出端连接，第一发光二极管的输入端分别与二极管D7的输出端、第二 发光二极管的输出端、第二反相器的输出端连接，第二发光二极管的输入端通过电阻R5与 所述电源单元的输出端连接，第二反相器的输入端与第三反相器的输出端连接，第三反相 器的输入端分别与二极管D3的输入端、电阻R2的一端、所述信号输出单元连接，二极管D3 的输出端分别与所述电源单元的输出端、所述信号输出单元连接，电阻R2的另一端分别与 所述电源单元的输出端、所述信号输出单元连接。本发明的矿用烟雾传感器，所述信号输出单元包括电阻R18、第二三极管、型号为 4N25的光电耦合器、电阻R19、电容C8、电容C9、型号为7530-1的第一稳压模块和第二稳压 模块、电阻R20、电容C10、电容C11、电容C2、二极管D1、电阻R21，其中第二三极管的基极与电阻R22的一端连接，第二三极管的集电极分别电阻R18的 一端、光电耦合器的第1引脚连接，电阻R18的另一端与所述电源单元的输出端连接，第 二三极管的发射极接地，光电耦合器的第2引脚接地，光电耦合器的第5引脚分别与电阻 R19的一端、电容C8的一端、电容C9的一端、第一稳压模块的第1引脚连接，电阻R19的另 一端和电容C8的另一端并接后与第一稳压模块的第3引脚连接，第一稳压模块的第2引脚 分别与电容C9的另一端、第三反相器的输入端、二极管Dl的输出端、电容C2的正极、第二 稳压模块的第2引脚、电容Cll的一端连接，二极管Dl的输入端与所述电源单元的输出端 连接，电容C2的负极接地，光电耦合器的第4引脚分别与电阻R20的一端、电容ClO —端、 电容Cll的另一端、第二稳压模块的第1引脚、电阻R21的一端连接，电阻R20的另一端和 电容ClO另一端并接后与第二稳压模块的第3引脚连接，电阻R21的另一端为信号输出端。
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本发明的矿用烟雾传感器，所述电源单元包括型号为7809的第四稳压模块、电容 C6和电容C7，其中第四稳压模块的第1引脚分别与12 18V电源、电容C6的正极连接，电容C6的 负极接地，稳压电源的第2引脚接地，第四稳压模块的第3引脚分别与第三稳压模块的第1 引脚、烟雾传感探头的第二输入端、电阻R16的一端、电阻R8的一端、电阻Rl的一端、电阻 R18的一端、电阻R5的一端、电阻R2的一端、二极管D3的输出端、二极管Dl的输入端、电容 C7的正极连接，电容C7的负极接地。本发明的矿用烟雾传感器包括烟雾采集单元，用于采集当前环境下的烟雾情况， 获取烟雾传感数据；信号处理单元，用于对烟雾采集单元获取的烟雾传感数据进行比较判 断处理；信号输出单元，用于将信号处理单元处理后的获得的数据发送到上位机；电源单 元，用于为烟雾采集单元、信号处理单元和信号输出单元供电；其中，烟雾采集单元还包括 自检子单元，自检子单元，用于产生自检信号，自检信号经所述信号处理单元处理后产生烟 雾报警信号并由信号输出单元将烟雾报警信号输出至上位机，由于设置了自检子单元，因 此，本发明的矿用烟雾传感器具有自检功能，方便了矿用烟雾传感器的检修与维护。
图1为本发明的矿用烟雾传感器的电路原理图。
具体实施例方式下面结合附图对本发明的具体实施方式
进行详细描述如图1所示，本实施例的矿用烟雾传感器包括烟雾采集单元1，用于采集当前环 境下的烟雾情况，获取烟雾传感数据。信号处理单元2，用于对烟雾采集单元1获取的烟雾 传感数据进行比较判断处理。信号输出单元3，用于将信号处理单元2处理后的获得的数据 发送到上位机。电源单元4，用于为烟雾采集单元1、所述信号处理单元2和信号输出单元 3供电。该烟雾采集单元1还包括自检子单元，该自检子单元用于产生自检信号，自检信号 经信号处理单元2处理后产生烟雾报警信号并由信号输出单元3将烟雾报警信号输出至上 位机。本实施例的矿用烟雾传感器，该烟雾采集单元1包括型号为S0905-1W的第三稳压 模块、型号为MQ2的烟雾传感探头、电阻R8、电阻R9、电阻R10、电阻R15、电阻R16、电阻R17、 二极管DlO和自检按钮Si，其中，第三稳压模块的第3引脚的与烟雾传感探头的第一输入 端连接，第三稳压模块的第2引脚接地，烟雾传感探头的接地端接地；电阻R16、电阻R17、二 极管DlO和电阻R15依次串连，二极管DlO的输入端与阻R17的一端连接，二极管DlO的输 出端分别与电阻R15的一端连接，电阻R15的另一端接地，电阻R16的两端并接有自检按钮 Si，电阻R16、电阻R17、二极管D10、电阻R15和自检按钮Sl构成自检子单元，电阻R8的一 端分别与电阻R9的一端、电阻RlO的一端连接，电阻R9的另一端接地。本实施例的矿用烟雾传感器，该信号处理单元2包括型号为LM358的第一运算放 大器和第二运算放大器、二极管D4、电阻R3、稳压二极管D2、第一三极管、二极管D8、第一反 相器、电阻R6、第一发光二极管、第二发光二极管、电阻R5、第二反相器、第三反相器、二极 管D3、电阻R2、电阻R11、电阻R12、电阻R13、电阻R14、二极管D9、电容C5、电阻R4、电容Cl、
6电容C3、电容C4、电阻R1、电阻R7、电阻R22、二极管D7，其中，第一运算放大器的第2引脚 与电阻RlO的一端连接，第一运算放大器的第3引脚分别与电阻R13、电阻R12连接，电R12 的另一端接地，第一运算放大器的第2引脚和第1引脚之间通过电阻Rll连接，第一运算放 大器的第8引脚接9V直流电，第一运算放大器的第4引脚接地，第一运算放大器的第1引 脚与第二运算放大器的第5引脚连接，二极管D9的输出端和电阻R14的一端并接后与烟雾 传感探头的输出端连接，二极管D9的输入端和电阻R14的另一端并接后分别与第二运算放 大器的第6引脚、电容C5的正极连接，电阻电容C5的负极接地，第二运算放大器的第7引 脚与二极管D4的输入端连接，二极管D4的输出端分别与电阻R3的一端、电阻R4的一端连 接，电阻R4的另一端接地，电阻R3的另一端分别与稳压二极管D2的输出端、电容C3的正 极、二极管D7的输入端连接，电容C3的负极接地，稳压二极管D2的输入端分别与第一三极 管的基极、电容Cl的正极连接，电容Cl的负极接地，第一三极管的集电极分别与电阻Rl的 一端、二极管D8的输入端、电阻R22的一端连接，第一三极管的发射极接地，二极管D8的输 出端分别与第一反相器的输入端、电容C4的正极连接，电容C4的负极接地，第一反相器的 输入端与输出端之间通过电阻R7连接，第一反相器的输出端通过电阻R6与第一发光二极 管的输出端连接，第一发光二极管的输入端分别与二极管D7的输出端、第二发光二极管的 输出端、第二反相器的输出端连接，第二发光二极管的输出端与电阻R5连接，第二反相器 的输入端与第三反相器的输出端连接，第三反相器的输入端分别与二极管D3的输入端、电 阻R2的一端连接。本实施例的矿用烟雾传感器，该信号输出单元3包括电阻R18、第二三极管、型号 为4N25的光电耦合器、电阻R19、电容C8、电容C9、型号为7530-1的第一稳压模块和第二稳 压模块、电阻R20、电容ClO、电容C11、电容C2、二极管D1、电阻R21，其中，第二三极管的基 极与电阻R22的一端连接，第二三极管的集电极分别电阻R18的一端、光电耦合器的第1引 脚连接，第二三极管的发射极接地，光电耦合器的第2引脚接地，光电耦合器的第5引脚分 别与电阻R19的一端、电容C8的一端、电容C9的一端、第一稳压模块的第1引脚连接，电阻 R19的另一端和电容C8的另一端并接后与第一稳压模块的第3引脚连接，第一稳压模块的 第2引脚分别与电容C9的另一端、第三反相器的输入端、二极管Dl的输出端、电容C2的正 极、第二稳压模块的第2引脚、电容Cll的一端连接，电容C2的负极接地，光电耦合器的第 4引脚分别与电阻R20的一端、电容ClO—端、电容Cll的另一端、第二稳压模块的第1引 脚、电阻R21的一端连接，电阻R20的另一端和电容ClO另一端并接后与第二稳压模块的第 3引脚连接，电阻R21的另一端为信号输出端。本实施例的矿用烟雾传感器，该电源单元4包括型号为7809的第四稳压模块、电 容C6和电容C7，其中，第四稳压模块的第1引脚分别与12 18V电源、电容C6的正极连 接，电容C6的负极接地，稳压电源的第2引脚接地，第四稳压模块的第3引脚分别与第三稳 压模块的第1引脚、烟雾传感探头的第二输入端、电阻R16的一端、电阻R8的一端、电阻Rl 的一端、电阻R18的一端、电阻R5的一端、电阻R2的一端、二极管D3的输出端、二极管Dl 的输入端、电容C7的正极连接，电容C7的负极接地。本发明的矿用烟雾传感器，正常状态下输出单元3的R21输出的电流约为1mA，当 按下自检按钮Sl后，烟雾采集单元1产生一个跳跃信号，送入信号处理单元2处理，信号处 理单元2处理后再将处理后获得的信号送到信号输出单元3的4205光耦中，该信号强度可直接使光耦闭合，将信号输出单元3的R21输出电流由正常的ImA变为5mA，从而输出报警 信号，故此，可以测试出本发明的矿用烟雾传感器报警性能良好。 以上的实施例仅仅是对本发明的优选实施方式进行描述，并非对本发明的范围进 行限定，在不脱离本发明设计精神的前提下，本领域普通工程技术人员对本发明的技术方 案作出的各种变形和改进，均应落入本发明的权利要求书确定的保护范围内。
权利要求
一种矿用烟雾传感器，其特征在于，包括烟雾采集单元，用于采集当前环境下的烟雾情况，获取烟雾传感数据；信号处理单元，用于对所述烟雾采集单元获取的烟雾传感数据进行比较判断处理；信号输出单元，用于将所述信号处理单元处理后的获得的数据发送到上位机；电源单元，用于为所述烟雾采集单元、所述信号处理单元和所述信号输出单元供电；其中，所述烟雾采集单元还包括自检子单元，所述自检子单元，用于产生自检信号，所述自检信号经所述信号处理单元处理后产生烟雾报警信号并由所述信号输出单元将所述烟雾报警信号输出至所述上位机。
2.根据权利要求1所述的矿用烟雾传感器，其特征在于，所述烟雾采集单元包括型号 为S0905-1W的第三稳压模块、型号为MQ2的烟雾传感探头、电阻R8、电阻R9、电阻R10、电阻 R15、电阻R16、电阻R17、二极管DlO和自检按钮Si，其中所述第三稳压模块的第1引脚与所述电源单元的输出端连接，所述第三稳压模块的第 3引脚的与所述烟雾传感探头的第一输入端连接，所述第三稳压模块的第2引脚接地，所 述烟雾传感探头的输出端与所述信号处理单元的信号输入端连接，所述烟雾传感探头的第 二输入端与所述电源单元的输出端连接，所述烟雾传感探头的接地端接地；电阻R16、电阻 R17、二极管DlO和电阻R15依次串连，电阻R16 —端与所述电源单元的输出端连接，二极管 DlO的输入端与阻R17的一端连接，二极管DlO的输出端分别与电阻R15的一端、信号处理 单元的信号输入端连接，电阻R15的另一端接地，电阻R16的两端并接有自检按钮Si，电阻 R16、电阻R17、二极管D10、电阻R15和自检按钮Sl构成所述自检子单元，电阻R8的一端与 所述电源单元的输出端连接，电阻R8的另一端分别与电阻R9的一端、电阻RlO的一端连 接，电阻R9的另一端接地，电阻RlO的另一端与所述信号处理单元连接。
3.根据权利要求2所述的矿用烟雾传感器，其特征在于，所述信号处理单元包括型号 为LM358的第一运算放大器和第二运算放大器、二极管D4、电阻R3、稳压二极管D2、第一三 极管、二极管D8、第一反相器、电阻R6、第一发光二极管、第二发光二极管、电阻R5、第二反 相器、第三反相器、二极管D3、电阻R2、电阻R11、电阻R12、电阻R13、电阻R14、二极管D9、电 容C5、电阻R4、电容Cl、电容C3、电容C4、电阻R1、电阻R7、电阻R22、二极管D7，其中第一运算放大器的第2引脚与电阻RlO的一端连接，第一运算放大器的第3引脚分别 与电阻R13、电阻R12连接，电阻R13的另一端与所述烟雾传感探头的输出端连接，电R12的 另一端接地，第一运算放大器的第2引脚和第1引脚之间通过电阻Rll连接，第一运算放大 器的第8引脚接9V直流电，第一运算放大器的第4引脚接地，第一运算放大器的第1引脚与 第二运算放大器的第5引脚连接，二极管D9的输出端和电阻R14的一端并接后与所述烟雾 传感探头的输出端连接，二极管D9的输入端和电阻R14的另一端并接后分别与第二运算放 大器的第6引脚、电容C5的正极连接，电阻电容C5的负极接地，第二运算放大器的第7引 脚与二极管D4的输入端连接，二极管D4的输出端分别与电阻R3的一端、电阻R4的一端连 接，电阻R4的另一端接地，电阻R3的另一端分别与稳压二极管D2的输出端、电容C3的正 极、二极管D7的输入端连接，电容C3的负极接地，稳压二极管D2的输入端分别与第一三极 管的基极、电容Cl的正极连接，电容Cl的负极接地，第一三极管的集电极分别与电阻Rl的 一端、二极管D8的输入端、电阻R22的一端连接，第一三极管的发射极接地，电阻Rl的另一 端与所述电源单元的输出端连接，电阻R22的另一端与所述信号输出单元连接，二极管D8的输出端分别与第一反相器的输入端、电容C4的正极连接，电容C4的负极接地，第一反相 器的输入端与输出端之间通过电阻R7连接，第一反相器的输出端通过电阻R6与第一发光 二极管的输出端连接，第一发光二极管的输入端分别与二极管D7的输出端、第二发光二极 管的输出端、第二反相器的输出端连接，第二发光二极管的输入端通过电阻R5与所述电源 单元的输出端连接，第二反相器的输入端与第三反相器的输出端连接，第三反相器的输入 端分别与二极管D3的输入端、电阻R2的一端、所述信号输出单元连接，二极管D3的输出端 分别与所述电源单元的输出端、所述信号输出单元连接，电阻R2的另一端分别与所述电源 单元的输出端、所述信号输出单元连接。
4.根据权利要求3所述的矿用烟雾传感器，其特征在于，所述信号输出单元包括电阻 R18、第二三极管、型号为4N25的光电耦合器、电阻R19、电容C8、电容C9、型号为7530-1的 第一稳压模块和第二稳压模块、电阻R20、电容C10、电容C11、电容C2、二极管D1、电阻R21， 其中第二三极管的基极与电阻R22的一端连接，第二三极管的集电极分别电阻R18的一端、 光电耦合器的第1引脚连接，电阻R18的另一端与所述电源单元的输出端连接，第二三极管 的发射极接地，光电耦合器的第2引脚接地，光电耦合器的第5引脚分别与电阻R19的一 端、电容C8的一端、电容C9的一端、第一稳压模块的第1引脚连接，电阻R19的另一端和电 容C8的另一端并接后与第一稳压模块的第3引脚连接，第一稳压模块的第2引脚分别与电 容C9的另一端、第三反相器的输入端、二极管Dl的输出端、电容C2的正极、第二稳压模块 的第2引脚、电容Cll的一端连接，二极管Dl的输入端与所述电源单元的输出端连接，电容 C2的负极接地，光电耦合器的第4引脚分别与电阻R20的一端、电容ClO —端、电容Cll的 另一端、第二稳压模块的第1引脚、电阻R21的一端连接，电阻R20的另一端和电容ClO另 一端并接后与第二稳压模块的第3引脚连接，电阻R21的另一端为信号输出端。
5.根据权利要求4所述的矿用烟雾传感器，其特征在于，所述电源单元包括型号为 7809的第四稳压模块、电容C6和电容C7，其中第四稳压模块的第1引脚分别与12 18V电源、电容C6的正极连接，电容C6的负极接 地，稳压电源的第2引脚接地，第四稳压模块的第3引脚分别与第三稳压模块的第1引脚、 烟雾传感探头的第二输入端、电阻R16的一端、电阻R8的一端、电阻Rl的一端、电阻R18的 一端、电阻R5的一端、电阻R2的一端、二极管D3的输出端、二极管Dl的输入端、电容C7的 正极连接，电容C7的负极接地。
全文摘要
本发明公开了一种矿用烟雾传感器，包括烟雾采集单元，用于采集当前环境下的烟雾情况，获取烟雾传感数据；信号处理单元，用于对烟雾采集单元获取的烟雾传感数据进行比较判断处理；信号输出单元，用于将信号处理单元处理后的获得的数据发送到上位机；电源单元，用于为烟雾采集单元、信号处理单元和信号输出单元供电；其中，烟雾采集单元还包括自检子单元，自检子单元，用于产生自检信号，自检信号经所述信号处理单元处理后产生烟雾报警信号并由信号输出单元将烟雾报警信号输出至上位机，由于设置了自检子单元，因此，本发明的矿用烟雾传感器具有自检功能，方便了矿用烟雾传感器的检修与维护。
文档编号G01N15/06GK101968427SQ20101051881
公开日2011年2月9日 申请日期2010年10月25日 优先权日2010年10月25日
发明者张龙淮, 李智, 肖勇, 蒋鹏, 陈玉平 申请人:淮南润成科技有限公司