一种适用于二次电池的烟雾监测报警系统的制作方法

本实用新型属于电池生产的安全监控技术领域，具体涉及一种适用于二次电池的烟雾监测报警系统。

背景技术：

在二次电池生产检测过程中，二次电池极易因“热失控”出现过热、起火、爆炸等危险情况，造成设备损毁和人员伤亡。为了预防电池生产检测过程中的危险情况发生，必须采用一些装置对烟雾，温度等进行检测，发出报警信号给预防或初期处理控制装置进行处理。

检测装置包括警报器、气体传感器和控制器，气体传感器用于检测锂电池燃烧所产生烟雾气体的浓度，生成警报信号回馈给控制器，进而控制器生成控制信号控制警报器的开启等一系列的防护处理；

公告号为CN106066457A的中国发明专利公开了一种电池热失控检测系统及其检测方法，包括智能仪表、后台监控中心及设置于电池箱内部的热失控探测器，其特征在于，所述热失控探测器包括数据采集装置和主控装置；所述数据采集装置用于采集电池箱内部的各个检测节点的当前热失控参数并传送给所述主控装置；所述数据采集装置包括烟雾浓度传感器、气体传感器、温度传感器以及火焰传感器；所述CPU核心处理模块，用于接收数据采集装置传输的当前热失控参数，并对所述当前热失控参数进行分析处理以判断是否出现热失控和监测热失控过程。

但是，现有的气体传感器的工作的过程中不稳定，经常引起误报警，是一个技术难题亟待解决。

技术实现要素：

本实用新型的目的是要解决气体传感器不稳定，系统出现误报的问题，提供一种工作稳定的适用于二次电池的烟雾监测报警系统。

为了解决上述问题，本实用新型按以下技术方案予以实现的：

本实用新型所述一种适用于二次电池的烟雾监测报警系统，包括控制器、与所述控制器连接的气体传感器和警报器，在气体传感器和控制器之间还连接有一预热检测电路；

所述预热检测电路检测气体传感器是否处于预热状态，如是控制器控制所述警报器3不报警以防止误报产生。

进一步地，所述控制器包括控制电路和定时电路；

所述控制电路连接在预热检测电路和警报器之间，所述控制电路接收所述预热检测电路输出的警报信号和预热状态信号，进而控制警报器的开闭；

所述定时电路与控制电路连接，该定时电路用于设定的预热阶段的预热时间；在预热时间内，定时电路产生预热状态信号输出给控制电路，控制器关闭警报器。

通过此设计，定时电路用于设定预热阶段的预热时间，仅次于预热检测电路的二次监控，在设定的预热时间内，定时电路产生预热状态信号输出给控制电路，控制器关闭警报器，进一步的保证烟雾监测报警系统工作的监测准确性和可靠性。

进一步地，所述烟雾监测报警系统还包括警报电路，其分别连接警报器和控制器；所述警报电路接收控制器的控制信号，并开启警报器。

进一步地，所述预热检测电路包括集成电路U1、第一电容组、若干电阻和电源。

进一步地，所述控制电路包括集成电路U2、第二电容组、若干电阻和电源；

所述定时电路包括集成电路U3、第三电容组、电源、若干二极管和若干电阻；

所述警报电路还包括继电器组、若干二极管、若干三极管、若干电容和电阻。

进一步地，所述集成电路U1包括运算放大器U1A和运算放大器U1B，所述第一电容组包括电容C1、电容C2和电容C3，所述电阻包括电阻R1、电阻R2、可调微型电位器VR1，所述电源为+5V电源。

进一步地，所述运算放大器U1A的1号端口连接控制电路，运算放大器U1A的2号端口为负输入端，其与运算放大器U1B的5号端口连接；运算放大器U1A的3号端口为正向输入端，其连接气体传感器SE1的4、6号端口，运算放大器U1A的4号端口接地，运算放大器 U1A的8号端口连接+5V电源；所述电容C1的一端连接运算放大器U1A的8号端口，电容C1 的另一端接地；

所述运算放大器U1B的7号端口连接控制电路，运算放大器U1B的6号端口为负向输入端，其连接气体传感器SE1的4、6号端口，运算放大器U1B的5号端口为正向输入端；所述电容C3的一端连接运算放大器U1B的7号端口，电容C3的另一端接地；所述电容C2的一端连接运算放大器U1B的5号端口，电容C2的另一端接地；所述电阻R1一端连接运算放大器 U1B的6号端口，电阻R1的另一端接地；所述可调微型电位器VR1的一端连接+5V电源，可调微型电位器VR1的另一端接地，可调微型电位器VR1的中心触头连接运算放大器U1B的5 号端口；气体传感器SE1的1、3和2号端口连接+5V电源，所述电阻R2的一端连接气体传感器SE1的5号端口，电阻R2的另一端接地。

进一步地，所述控制电路的集成电路U2包括控制芯片、光耦U2A、光耦U2B、光耦U2C 和光耦U2D；所述第二电容组包括电容C4、电容C5、电容C6和电容C7；所述控制电路还包括电阻R3、电阻R4、电阻R5、电阻R6、电阻R7、电阻R8、电阻R9、电阻R10、+24V电源和+5V电源；

所述定时电路的第三电容组包括电容C8和电容C9，所述定时电路还包括电阻R11和二极管D1；

所述警报电路包括电容C10、电阻R12、电阻R13、电阻R14、以及二极管D2、发光二极管D3、三极管D4和继电器K1。

进一步地，所述控制电路的光耦U2A的2号端口接地，电阻R3的一端连接光耦U2A的1 号端口，电阻R3的另一端分别连接光耦U2A的15号端口和光耦U2C的11号端口，光耦U2A 的15号端口连接+24VR，光耦U2A的16号端口连接光耦U2C的11号端口；

所述控制电路的光耦U2C的5号端口连接+5V电源；电阻R7的一端连接光耦U2C的6号端口，电阻R7的另一端连接所述预热检测电路的运算放大器U1A的1号端口；电阻R6和电容C6并联，它们的一端连接光耦U2C的5号端口，它们的另一端连接光耦U2C的6号端口；电阻R8的一端连接光耦U2C的11号端口，电阻R8的另一端接地；

所述控制电路的光耦U2B的3号端口连接+5V电源；电阻R5的一端连接光耦U2B的4号端口，电阻R5的另一端连接定时电路；电阻R4和电容C4并联，它们的一端连接光耦U2B的 3号端口，它们的另一端连接光耦U2B的4号端口；电容C5的一端连接光耦U2B的13号端口，电容C5的另一端接地；光耦U2B的14号端口连接+24VR；

所述控制电路的光耦U2D的7号端口连接+5V电源；电阻R10的一端连接光耦U2D的8 号端口，电阻R10的另一端连接所述预热检测电路的运算放大器U1B的7号端口；电阻R9和电容C7并联，它们的一端连接光耦U2D的7号端口，它们的另一端连接光耦U2D的8号端口；光耦U2D的9号端口连接警报电路，光耦U2D的10号端口连接+24VR；

所述定时电路的集成电路U3的7号端口连接电阻R5；电容C8的一端接地，电容C8的另一端分别连接集成电路U3的4、8号端口；二极管D1与电阻R11并联，二极管D1的负极连接电容C8，二极管的正极连接集成电路U3的6、2号端口；电容C9的一端连接集成电路 U3的16号端口，电容C9的另一端接地，同时该端与集成电路U3的1、2号端口连接；

所述警报电路的发光二极管LED1的正极连接电阻R14，它们与继电器K1、二极管D2并联，所述发光二极管LED1的负极连接三极管D3的集电极，三极管D3的发射极分别连接电容 C10和电阻R12，电容C10和电阻R12的另一端连接三极管D3的基极，电阻R12的一端连接三极管D3的基极，电阻R12的另一端连接所述控制电路的光耦U2D的9号端口；所述继电器K1与警报器连接,继电器K1通电闭合，进而开启警报器。

经申请人大量的实验研究发现，发生气体传感器的工作不稳定产生误报的原因，是因为气体传感器在初次上电时进行预热，通过预热激活气体传感器内的特性物质，气体传感器在预热过程中的浓度/电压转换具有不确定性，从而引起误报。需在气体传感器进行预热过程的信号处理，避免出现错误报警。

与现有技术相比，本实用新型的有益效果是：在气体传感器和控制器之间还连接有一预热检测电路；所述预热检测电路检测气体传感器是否处于预热状态；如是，控制器控制所述警报器不报警以防止误报产生。

通过简单可靠的硬件电路解决了因气体传感器的内部敏感材料在初次上电时阻值会产生漂移的特性，导致输出的信号电压波动不稳定，发出警报信号引起失误报警的问题，更准确、可靠地监测电池的生产过程和预防危险情况的发生。

附图说明

下面结合附图对本实用新型的具体实施方式作进一步详细的说明，其中：

图1是本实用新型的适用于二次电池的烟雾监测报警系统的组成图；

图2是本实用新型的适用于二次电池的烟雾监测报警系统的电路原理图；

图中：1-控制器、11-控制电路、12-定时电路、2-气体传感器、3-警报器、4-预热检测电路、5-警报电路。

具体实施方式

以下结合附图对本实用新型的优选实施例进行说明，应当理解，此处所描述的优选实施例仅用于说明和解释本实用新型，并不用于限定本实用新型。

如图1～图2所示，本实用新型所述的一种适用于二次电池的烟雾监测报警系统，包括警报器3、气体传感器2、控制器1、预热检测电路4和警报电路5。所述预热检测电路4，所述预热检测电路4连接在控制器1和气体传感器2之间；

所述预热检测电路4检测气体传感器是否处于预热状态，如是控制器1控制所述警报器 3不报警以防止误报产生。

其中，所述控制器1包括定时电路12和控制电路11；

所述控制电路11连接在预热检测电路4和警报器3之间，所述控制电路11接收所述预热检测电路4输出的警报信号和预热状态信号，进而控制警报器3的开闭；

所述定时电路12与控制电路11连接，该定时电路12用于设定的预热阶段的预热时间；在预热时间内，定时电路12产生预热状态信号输出给控制电路11，控制器1锁定警报器3，警报器3无法开启。预热时间过去，定时电路12关闭预热状态信号的输出，控制器1解锁警报器3。

所述警报电路分别连接警报器3和控制器1；所述警报电路接收控制器1的控制信号，并开启警报器3。

具体地，所述预热检测电路4包括集成电路U1、第一电容组、若干电阻和电源。

所述控制电路11包括集成电路U2、第二电容组、若干电阻和电源；

所述定时电路12包括集成电路U3、第三电容组、电源、若干二极管和若干电阻；

所述警报电路还包括继电器组、若干二极管、若干三极管、若干电容和电阻。

其中，所述预热检测电路4的集成电路U1包括运算放大器U1A和运算放大器U1B，所述第一电容组包括电容C1、电容C2和电容C3，所述电阻包括电阻R1、电阻R2、可调微型电位器VR1，所述电源为+5V电源。

所述控制电路11的集成电路U2包括控制芯片、光耦U2A、光耦U2B、光耦U2C和光耦 U2D；所述第二电容组包括电容C4、电容C5、电容C6和电容C7；所述控制电路11还包括电阻R3、电阻R4、电阻R5、电阻R6、电阻R7、电阻R8、电阻R9、电阻R10、+24V电源和+5V 电源；

所述定时电路12的第三电容组包括电容C8和电容C9，所述定时电路12还包括电阻R11 和二极管D1；

所述警报电路包括电容C9、电阻R12、电阻R13、电阻R14、以及二极管D2、发光二极管D3、三极管D4和继电器K1。

具体地，所述预热检测电路4的运算放大器U1A的1号端口连接控制电路11，运算放大器U1A的2号端口为负输入端，其与运算放大器U1B的5号端口连接；运算放大器U1A的3 号端口为正向输入端，其连接气体传感器SE1的4、6号端口，运算放大器U1A的4号端口接地，运算放大器U1A的8号端口连接+5V电源；所述电容C1的一端连接运算放大器U1A的8 号端口，电容C1的另一端接地；

所述预热检测电路4的运算放大器U1B的7号端口连接控制电路11，运算放大器U1B的6号端口为负向输入端，其连接气体传感器SE1的4、6号端口，运算放大器U1B的5号端口为正向输入端；

所述电容C3的一端连接运算放大器U1B的7号端口，电容C3的另一端接地；所述电容 C2的一端连接运算放大器U1B的5号端口，电容C2的另一端接地；所述电阻R1一端连接运算放大器U1B的6号端口，电阻R1的另一端接地；

所述可调微型电位器VR1的一端连接+5V电源，可调微型电位器VR1的另一端接地，可调微型电位器VR1的中心触头连接运算放大器U1B的5号端口；气体传感器SE1的1、3和2 号端口连接+5V电源，所述电阻R2的一端连接气体传感器SE1的5号端口，电阻R2的另一端接地。

进一步地，

所述控制电路11的光耦U2A的2号端口接地，电阻R3的一端连接光耦U2A的1号端口，电阻R3的另一端分别连接光耦U2A的15号端口和光耦U2C的11号端口，光耦U2A的15号端口连接+24VR，光耦U2A的16号端口连接光耦U2C的11号端口；

所述控制电路11的光耦U2C的5号端口连接+5V电源；电阻R7的一端连接光耦U2C的6 号端口，电阻R7的另一端连接所述预热检测电路4的运算放大器U1A的1号端口；电阻R6 和电容C6并联，它们的一端连接光耦U2C的5号端口，它们的另一端连接光耦U2C的6号端口；电阻R8的一端连接光耦U2C的11号端口，电阻R8的另一端接地；

所述控制电路11的光耦U2B的3号端口连接+5V电源；电阻R5的一端连接光耦U2B的4 号端口，电阻R5的另一端连接定时电路12；电阻R4和电容C4并联，它们的一端连接光耦 U2B的3号端口，它们的另一端连接光耦U2B的4号端口；电容C5的一端连接光耦U2B的13 号端口，电容C5的另一端接地；光耦U2B的14号端口连接+24VR；

所述控制电路11的光耦U2D的7号端口连接+5V电源；电阻R10的一端连接光耦U2D的 8号端口，电阻R10的另一端连接所述预热检测电路4的运算放大器U1B的7号端口；电阻 R9和电容C7并联，它们的一端连接光耦U2D的7号端口，它们的另一端连接光耦U2D的8 号端口；光耦U2D的9号端口连接警报电路5，光耦U2D的10号端口连接+24VR；

所述定时电路12的集成电路U3的7号端口连接电阻R5；电容C8的一端接地，电容C8 的另一端分别连接集成电路U3的4、8号端口；二极管D1与电阻R11并联，二极管D1的负极连接电容C8，二极管的正极连接集成电路U3的6、2号端口；电容C9的一端连接集成电路U3的16号端口，电容C9的另一端接地，同时该端与集成电路U3的1、2号端口连接；

所述警报电路5的发光二极管LED1的正极连接电阻R14，它们与继电器K1、二极管D2 并联，所述发光二极管LED1的负极连接三极管D3的集电极，三极管D3的发射极分别连接电容C10和电阻R12，电容C10和电阻R12的另一端连接三极管D3的基极，电阻R12的一端连接三极管D3的基极，电阻R12的另一端连接所述控制电路11的光耦U2D的9号端口；所述继电器K1与警报器3连接,继电器K1通电闭合，进而开启警报器3。

由于专用气体传感器2内部敏感材料有在初次上电时阻值会产生漂移的特性。其预热过程处理，是基于所述预热检测电路4与气体传感器SE1连接。气体传感器SE1的2号端口和+5V电源+5V连接，5号端口串接电阻R2后连接到GND构成加热回路，4、6号端口为信号输出端。

1、烟雾监测报警系统的预热阶段的处理过程如下：

气体传感器2的正常状态时输出信号电压较低。初次上电时集成电路U3、电阻R11、电容C13和肖特基二极管D1组成定时电路12。预设定时电路12的预热时间为50秒，集成电路U3的7号端口无控制信号输出，同时在控制芯片的控制下，光耦U2B的3、4号端口截止，从而光耦U2B的13、14号端口截止，光耦U2D的10号端口无电源输入，锁定时间50秒。

当气体传感器SE1在50秒内完成预热过程，其输出的信号电压较低，比预设报警阀值低，预热检测电路4关闭输出预热状态信号：集成电路U1的运输放大器U1A的1号端口输出低电平，集成电路U2的光耦U2C的5、6号端口导通，进而集成电路U2的光耦U2C的12、11号端口和光耦U2A的1、2、16、15号端口依次导通,集成电路U2的光耦U2D的10号端口提供电源输入，警报电路5进入预警状态。

当气体传感器SE1在低温环境中经过50秒预热未完成预热过程，其输出信号电压较高，比预设报警阀值高，预热检测电路4持续输出预热状态信号：集成电路U1的运算放大器U1A 的1号端口输出高电平，集成电路U2的光耦U2C的5、6号端口截止，进而集成电路U2的光耦U2C的12、11号端口和光耦U2A的1、2、16、15号端口截止，控制电路11的集成模块U2 的光耦U2D的10号端口无电源输入。等待完成预热过程，根据上述预热检测电路4关闭输出预热状态信号的过程，警报电路5进入预警状态。

2、预热完成后的监控警报过程如下：

在警报电路5进入预警状态后。气体传感器2和预热检测电路4将环境烟雾等气体的浓度转换成电压信号，输入到集成电路U1的运输放大器U1B的6号端口，运输放大器U1B的5 号端口预设有报警电压值。

运输放大器U1B的6号端口的环境烟雾气体浓度(电压)达到或5号端口的预设报警电压值时，集成电路U1的运输放大器U1B的7号端口翻转输出低电平，控制电路11的集成电路U2的光耦U2D的7、8号端口导通，进而光耦U2D的10、9号端口导通。警报电路的三极管D3导通，继电器K1线圈导通，发光二极管LED1导通发光，继电器K1常开/常闭触点状态切换完成开启报警功能。

本实用新型所述的一种适用于二次电池的烟雾监测报警系统工作原理是：

在气体传感器和控制器之间还连接有一预热检测电路；所述预热检测电路检测气体传感器是否处于预热状态；如是，控制器控制所述警报器不报警以防止误报产生。

通过简单可靠的硬件电路解决了因气体传感器的内部敏感材料在初次上电时阻值会产生漂移的特性，导致输出的信号电压波动不稳定，发出警报信号引起失误报警的问题，更准确、可靠地监测电池的生产过程和预防危险情况的发生。

本实施例所述一种适用于二次电池的烟雾监测报警系统的其它结构参见现有技术。

以上所述，仅是本实用新型的较佳实施例而已，并非对本实用新型作任何形式上的限制，故凡是未脱离本实用新型技术方案内容，依据本实用新型的技术实质对以上实施例所作的任何修改、等同变化与修饰,均仍属于本实用新型技术方案的范围内。