一种抗干扰、无线通信气体探测器的制作方法

本实用新型涉及一种测量技术领域，具体为一种抗干扰、无线通信气体探测器。

背景技术：

气体报警系统多用于当工业环境中，当可燃或有毒气体泄露，气体报警系统检测到气体浓度达到爆炸或中毒报警器设置的临界点时，报警器就会发出报警信号，以提醒工作采取安全措施，气体报警系统一般由人机交互系统、控制器和探测器组成，通过控制器现场控制各采集点信息的显示、报警、输出控制信号、信息传递，通过探测器检测环境中的气体浓度，在人机交互系统中显示供工作人员查看。

目前市场上的气体探测器的设计还存在以下两个方面功能还不完善：

一方面，检测不同气体的传感器在更换后，没有相应的传感器匹配电路与之相匹配，导致检测的气体浓度值输出不够精准，传感器端供电电压变化容易造成的信号输出变化幅度较大，影响报警模块的判断；

另一方面，目前市场上百分之九十以上的控制器均是通过rs485与探测器通信，由于控制器与探测器的位置设置不同，一般控制器设置于监控室，探测器设置于生产车间，二者之间通过rs485通信极易造成线路故障问题；

现有技术已经不能满足现阶段人们的需求，基于现状，急需对现有技术进行改革。

技术实现要素：

本实用新型的目的在于提供一种抗干扰、无线通信气体探测器，以解决上述背景技术中提出的问题。

本实用新型提供如下技术方案一种抗干扰、无线通信气体探测器，包括:远端人机交互模块、控制器、探测器和报警模块；

所述远端人机交互模块主要包括：报警管理模块、报警输出控制模块和界面管理模块。

所述控制器主要包括：处理器、显示屏、按键模块和存储flash，所述处理器接收探测器发送的气体数据，并发送到远端人机交互模块，控制器还具有一显示屏用于显示探测器检测的气体浓度数据等，控制器还设有按键模块用于查看记录的数据信息和关闭vga，关断蜂鸣器和led指示灯报警，所述控制器内部设有存储数据的存储flash,存储flash读取或写入报警记录，以及从备份区恢复该关键存储区数据；

所述控制器内设有无线射频通信模块(型号nrf24l01)，内部集成有低噪声放大器、功率放大器、时钟振荡器。

所述控制器设有控制器供电模块，控制器供电模块具有一充电脉冲调节电路，该调节电路具有隔离功率管t2，所述三极管t2的基极耦接处理器的控制端，实现充电控制，且所述充电脉冲调节电路还对称设有三极管t3和三极管t4，且三极管t3的基极耦接限流电阻r17实现充电电流限制，且所述三极管t4的基极耦接限流电阻r20、r21实现充电输出短路保护；

所述控制器供电模块还设有电流测控电路，所述电流测控电路在充电脉冲调节电路的输出端耦接电流检测芯片u1，所述电流检测芯片u1的正向输入端、负向输入端分别设有二极管vd1和vd2，电流测控电路有效的减小器在输入电压下降时的峰值迂回效应，所述电流检测芯片u1的输出端设有场效应管q7串联连接采样电阻r11组成的电流输出控制电路，电流检测芯片u1通过采样电阻r11进行双向电流的检测，当无差分输入时，电流检测芯片u1控制电流输出控制电路输出为其电源电压值的一半，当供电电流增加时，输出从电源电压值的一半开始减小输出。

所述探测器包括微控制器、传感器模块、信号采集模块、无线移动通信模块。

所述信号采集模块，采集不同传感器对不同气体的模拟信号，包括a/d转换器、整流桥，在采集信号时会出现干扰信号，整流桥进行抗干扰处理。

所述传感器模块设有传感器匹配电路，该传感器匹配电路设有更换不同的传感器部件的输出端，该输出端通过分压电路耦接连续的初级运放电路、次级运放电路，为了充分匹配不同工作电压类型的传感器，所述分压电路的分压端采用可调整分压电阻，且初级运放电路和次级运放电路分别设低阻值和高阻值的调整电阻r4、调整电阻r7，使得传感器检测的气体浓度值输出精准，有效的减少了传感器端供电电压变化造成的信号输出变化幅度；

所述传感器匹配电路的供电端设有稳压电路，所述稳压电路设有一自锁开关，在探测器上电时暂缓几秒钟后再对传感器进行供电，有效的避免了传感器被烧坏。

所述无线移动通信模块(型号wismo228)，包括射频电路和gsm协调处理器，所述射频电路主要功能是完成信号的调制和解调，所述gsm协调处理器协调射频信号，且为了防止探测器内其他部分的芯片工作频率较高影响无线移动通信模块的正常工作，需要对无线移动通信模块进行噪声抑制处理，所述无线移动通信模块还设有抗干扰电路，所述抗干扰电路包括数字隔离芯片(型号nsi8121n1)，所述抗干扰电路还包括电流调节电路，且电流调节电路由分流线圈串联连接电阻r25、电阻r26以及电容c4、c5构成，且电流调节电路的输入端耦接数字隔离芯片，电流调节电路进行进一步的整流,抑制干扰的同时提高红外传输速度；

所述抗干扰电路还包括由四只放电管双向桥式耦接组成的电磁隔离器，该电磁隔离器耦接于电流调节电路输出端，在发生特殊的高压配电情况时，电磁隔离器能够抑制浪涌电压，进一步促进无线移动通信模块红外传输更加通畅；

所述报警模块，包括报警电路、sim卡座接口电路；所述报警电路包括vga(可编程控制器)、led指示灯、蜂鸣器，所述微控制器的控制引脚通过保护电阻耦接三极管的基极，且三极管的集电极耦接vga，且vga的控制端耦接蜂鸣器和led指示灯；所述vga的控制端并联连接控制开关设置于探测器外侧，vga为可编程控制器，可以通过程序控制关断，也可以通过开关控制关断。

报警电路耦接微控制器设置于探测器内，当报警电路报警时，蜂鸣器发出刺耳的报警声，led指示灯不断闪烁，若想关闭报警，可以手动关闭控制开关关闭报警，也可以通过控制器远程控制vga实现关闭报警。

所述sim卡座接口电路耦接微控制器设置于控制器内，用于发送手机短息到远端人机交互模块，所述sim卡座接口电路设有一静电保护芯片smf05c，sim卡座的每个引脚通过并联连接静电保护芯片耦接微控制器。

有益之处：

一方面，本实用新型设有传感器匹配电路，设有更换不同的传感器部件的输出端，能够随时更换不同的气体传感器，使用更加方便，且使得检测的气体浓度值输出精准，加上稳压电路使得传感器端供电电压变化减小了信号输出的变化幅度，另一方面，本实用新型设有无线移动通信模块，与控制器无线通信，有效的解决了线路过程导致的信号干扰的问题。

附图说明

图1为本实用新型工作流程图；

图2为本实用新型远端人机交互模块、控制器与探测器通信结构示意图；

图3为本实用新型报警电路图；

图4为本实用新型无线射频通信模块电路图；

图5为本实用新型控制器供电模块的充电脉冲调节电路图；

图6为本实用新型控制器供电模块的电流测控电路图；

图7为本实用新型传感器匹配电路和稳压电路的电路图；

图8为本实用新型抗干扰电路图；

图9为本实用新型sim卡座接口电路图；

图10为本实用新型探测器结构示意图。

具体实施方式

下面将结合本实用新型实施例中的附图，对本实用新型实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本实用新型一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本实用新型中的领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本实用新型保护的范围。

本实用新型提供如下技术方案一种抗干扰、无线通信气体探测器，包括：远端人机交互模块、控制器、探测器和报警模块；

所述远端人机交互模块主要包括：报警管理模块、报警输出控制模块和界面管理模块所述报警管理模块根据报警信息执行记录和存储，所述报警输出控制模块对vga、led指示灯和蜂鸣器输出进行管理控制，所述界面管理模块，包括：气体浓度信息显示模块、报警信息显示模块、显示屏通信模块，通过驱动程序控制，通过显示屏实现图形界面的信息显示。

参考图2、图4，所述控制器具有一arm9处理器，处理器接收探测器发送的气体数据，并发送到远端人机交互模块，控制器还具有一显示屏用于显示探测器检测的气体浓度数据等，控制器还设有按键模块用于查看记录的数据信息和关闭vga，关断蜂鸣器和led指示灯报警，所述控制器内部设有存储数据的存储flash,存储flash读取或写入报警记录，以及从备份区恢复该关键存储区数据；所述控制器内还设有无线射频通信模块(型号nrf24l01)，内部集成有低噪声放大器、功率放大器、时钟振荡器等，在局域网内能够集发射、接收于一体的数据传输，能够与蓝牙、红外等无线模块共同工作于2.4ghz频段范围内进行通信，控制器既可以通过无线射频通信模块接收探测器发送的数据，也可以将数据传输到远端人机交互模块。

参考图5，由于vga、显示屏、蜂鸣器、探测器等所需的驱动电流不同，最大功率也不同，在调试时需要独立设计控制器供电模块实现电源供给，为了防止充电时间过久，所述控制器供电模块设有充电脉冲调节电路，该调节电路具有隔离功率管t2，所述三极管t2的基极耦接处理器的控制端，实现充电控制，且所述充电脉冲调节电路还对称设有三极管t3和三极管t4，且三极管t3的基极耦接限流电阻r17实现充电电流限制，且所述三极管t4的基极耦接限流电阻r20、r21实现充电输出短路保护；

参考图6，为了避免调试探测器时，发生短路事件的发生，控制器供电模块还设有电流测控电路，通过对探测器供电电流进行实时检测，在发生短路或者过流时及时关断供电输出，所述电流测控电路在充电脉冲调节电路的输出端耦接电流检测芯片u1，所述电流检测芯片u1的正向输入端、负向输入端分别设有二极管vd1和vd2，电流测控电路有效的减小器在输入电压下降时的峰值迂回效应，所述电流检测芯片u1的输出端设有场效应管q7串联连接采样电阻r11组成的电流输出控制电路，电流检测芯片u1通过采样电阻r11进行双向电流的检测，当无差分输入时，电流检测芯片u1控制电流输出控制电路输出为其电源电压值的一半，当供电电流增加时，输出从电源电压值的一半开始减小输出。

参考图10，所述探测器包括微控制器、传感器模块、信号采集模块、无线移动通信模块。

所述信号采集模块，采集不同传感器对不同气体的模拟信号，包括a/d转换器和整流桥，在采集信号时会出现干扰信号，整流桥进行抗干扰处理。

参考图7，为了让微控制器电路板兼容不同种类的传感器，可以更换不同的传感器部件，所述传感器模块设有传感器匹配电路，所述传感器匹配电路设有更换不同的传感器部件的输出端，该输出端通过分压电路耦接连续的初级运放电路、次级运放电路，为了充分匹配不同工作电压类型的传感器，所述分压电路的分压端采用可调整分压电阻，且初级运放电路和次级运放电路分别设低阻值和高阻值的调整电阻r4、调整电阻r7，使得传感器检测的气体浓度值输出精准，有效的减少了传感器端供电电压变化造成的信号输出变化幅度；为了防止探测器启动瞬间电流较大，因此在传感器匹配电路的供电端设有稳压电路，所述稳压电路设有一自锁开关，在探测器上电时暂缓几秒钟后再对传感器进行供电，有效的避免了传感器被烧坏，且由于传感器的工作电压范围是高电压2.5v-3.0v，因此，需要将微控制器同样工作在3.3v，以保证微控制器向传感器输出的高电压不超过3.3v，微控制器的输入供电电压为5v，因此，设有5v转3.3v的稳压电路耦接传感器；

参考图8，所述无线移动通信模块(型号wismo228)，包括射频电路和gsm协调处理器，所述射频电路主要功能是完成信号的调制和解调，所述gsm协调处理器协调射频信号，且为了防止探测器内其他部分的芯片工作频率较高影响无线移动通信模块的正常工作，需要对无线移动通信模块进行噪声抑制处理，无线移动通信模块还设有抗干扰电路，所述抗干扰电路包括数字隔离芯片(nsi8121n1)，所述抗干扰电路还包括电流调节电路，且电流调节电路由分流线圈串联连接电阻r25、电阻r26以及电容c4、c5构成，且电流调节电路的输入端耦接数字隔离芯片，电流调节电路进行进一步的整流,抑制干扰的同时提高红外传输速度；所述抗干扰电路还包括由四只放电管双向桥式耦接组成的电磁隔离器，该电磁隔离器耦接于电流调节电路输出端，在发生特殊的高压配电情况时，电磁隔离器能够抑制浪涌电压，进一步促进无线移动通信模块红外传输更加通畅；

参考图3，所述报警模块，包括报警电路、sim卡座接口电路；所述报警电路包括vga(可编程控制器)、led指示灯、蜂鸣器、所述微控制器的控制引脚通过保护电阻耦接三极管的基极，且三极管的集电极耦接vga，且vga的控制端耦接蜂鸣器和led指示灯；所述vga的控制端并联连接控制开关设置于探测器外侧，vga为可编程控制器，可以通过程序控制关断，也可以通过开关控制关断。报警电路耦接微控制器设置于探测器内，当报警电路报警时，蜂鸣器发出刺耳的报警声，led指示灯不断闪烁，若想关闭报警，可以手动关闭控制开关关闭报警，也可以通过控制器远程控制vga实现关闭报警。

参考图9，所述sim卡座接口电路耦接微控制器设置于控制器内，用于发送手机短息到远端人机交互模块，所述sim卡座接口电路设有一静电保护芯片smf05c，sim卡座的每个引脚通过并联连接静电保护芯片耦接微控制器,微控制器通过data引脚连接17引脚对sim卡的数据接口进行设置，通过clk引脚连接15引脚对sim卡的时钟进行设置，通过rst连接14引脚对sim卡复位，通过vdd引脚连接16引脚对sim卡进行供电。

sim卡接口引脚定义如下表所示：

参考图1和图2，气体探测器为了减少在传感器达到使用寿命时，需要对传感器相关电路板整体更换，步骤繁琐，本实用新型在传感器模块中设有传感器匹配电路，对传感器工作电压进行匹配，可以直接快速的更换传感器，无需额外整体更换传感器相关电路，使得传感器对检测的数据均在微控制器中进行处理和标定，同时通过无线移动通信模块传输到探测器，当探测器的传感器模块检测的气体浓度通过微控制器进行计算处理，当气体浓度高于或低于预设的标准值时，探测器内的蜂鸣器发出报警声并且led指示灯不断闪烁报警，并通过无线移动通信模块把信息传送给控制器，控制器以手机短信的形式发送到管理人员的手机中，不同的探测器有不同的编号，且发送的短信上面也显示有对应的探测器编号，无需设计gprs定位模块即可以获取探测器的报警位置，查看探测器所在的环境气体浓度是否异常，节省了gprs定位模块的经济开支，且可以手动直接关闭探测器的控制开关停止报警模块报警，也可以通过控制器远程指令控制探测器的vga关闭探测器的报警，更加的智能化；且控制器在局域网内通过无线射频通信模块一方面与探测器的无线移动通信模块进行无线接收和发送命令，进而控制探测器，另一方面通过该模块无线通信远端人机交互模块，将处理的数据信息上传到远端人机交互模块，通过界面管理模块进行显示，在远端人机交互模块中实时显示探测器检测的气体浓度，只要在局域网内，控制器即可以通过无线射频通信模块任意移动通信控制探测器，克服了控制器固定在某一个位置的局限性，实现了移动控制。

尽管参照前述实施例对本实用新型进行了详细的说明，对于本领域的技术人员来说，其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换,凡在本实用新型的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包括在本实用新型的保护范围之内。