低功耗红外气体探测报警传感器制造技术

本发明专利技术公开了一种低功耗红外气体探测报警传感器,包括相盖配形成有气体取样室的气室外壳和气室底盖以及PCB电路板；PCB电路板上设有红外光源和红外气体传感器；气室外壳的顶面开有进出气口，进出气口上设有微孔滤膜；微孔滤膜经遮光压板压装在进出气口上，遮光压板与微孔滤膜之间还压装有遮光膜；气室外壳的底部固定安装有屏蔽罩,屏蔽罩将气室底盖和PCB电路板堵盖在气室外壳中；PCB电路板上设有红外光敏二极管；气室底盖上开有反射窗口，气室外壳中成型有弧形反射面。本发明专利技术采用2~3节电池工作，功耗低、使用时间长，可简单应用在对红线外有吸收作用的气体探测报警器上和直接使用数字输出接口做气体传感器使用。

【技术实现步骤摘要】
低功耗红外气体探测报警传感器
本专利技术涉及传感器
，特别是一种红外气体探测报警传感器，具体地说是一种能使用电池长时间供电的低功耗红外气体探测报警传感器。
技术介绍
红外线对气体探测原理是在一个导光良好的气体检测室内安装一个红外线光源和一个红外气体传感器件，红外气体传感器件是用来接收对检测目标气体有吸收作用的某段红外线光谱波长的光波，对气体的选择性是由红外气体传感器件窗口上自带的滤光镜片的波长决定，当红外线光源点亮时就发出0~5um波长的红外线光波，经空间照射到红外气体传感器件上，红外气体传感器件得到特定波长的红外线光的照射后输出与光照量成比例的电压，当气室中的探测目标气体浓度增加后，照射到红外气体传感器件上的特定波长的光照量被探测目标气体吸收后减少，接收器件输出电压按比例减少，红外线对气体检测就利用红外气体传感器件对特定波长的红外线光照量与被探测目标气体对特定的红外线波长吸收关系转换成电信号的。目前常用红外线气体传感器都是经组装处理后直接输出探测目标气体浓度的模拟量或数字量传感器模组，这些传感器模组目标是输出探测气体的浓度数据，为了提高输出气体浓度数据的分辨率和精度，光源电压通常采用2Hz到6Hz频率的3~5V电压连续供电检测功耗较大，在用于气体探测报警器时还必须要增加报警器处理功能的控制电路才能使用，这样整机功耗叠加起来难以长时间使用电池供电，使用电池供电的只应用于一些短时间工作的仪器设备上，或是充电使用的设备上，尤其是不能使用电化学型传感器的可燃气体探测报警器和二氧化碳气体探测报警器，几乎都是交流供电。
技术实现思路
本专利技术所要解决的技术问题是针对上述现有技术现状，而提供能采用电池直流供电，且功耗低，使用时间长、工作稳定可靠的一种低功耗红外气体探测报警传感器。本专利技术解决上述技术问题所采用的技术方案为：低功耗红外气体探测报警传感器,包括相盖配形成有气体取样室的气室外壳和气室底盖以及紧贴安装在气室底盖下表面的PCB电路板；PCB电路板上设有穿过气室底盖伸入到气体取样室中的红外光源和用于接收反射红外光信号的红外气体传感器；气室外壳的顶面开有用于使被检测气体进入气体取样室的进出气口，该进出气口上设有微孔滤膜；微孔滤膜经一块黑色的遮光压板压装固定在进出气口上，并且该遮光压板与微孔滤膜之间还压装有一层用于防止外界光线进入气体取样室的黑色遮光膜；气室外壳的底部固定安装有用以屏蔽外界干扰电波的屏蔽罩,屏蔽罩将气室底盖和PCB电路板堵盖在气室外壳中；PCB电路板上设有用于接收气体取样室内壁反射的红外光的红外光敏二极管；气室底盖上开有用于使红外光反射到红外光敏二极管上的反射窗口，气室外壳中成型有用于使红外光反射聚焦到红外气体传感器的接收窗口上的弧形反射面。为优化上述技术方案，采取的具体措施还包括：上述的PCB电路板上焊接有15个功能输出引脚，15个输出引脚依次包括地线引脚GND、正极引脚VDD、测试按键引脚SW、串口发送引脚TXD、串口接收引脚RXD、单线通讯引脚ODATA、复位引脚RSET、引脚NC、引脚VOUT、引脚LED_G、引脚A/D、引脚LED_R、引脚LED_Y、引脚SP和引脚JOUT。上述的气室外壳的顶面中部开有四个长方形结构的进出气口，四个进出气口按两行两列排布；气室外壳上成型有插接孔，遮光压板上成型有定位插柱，该遮光压板经定位插柱与气室外壳上的插接孔相插配合插接安装在气室外壳上。上述的气室外壳的内表面和气室底盖的上表面上均镀有一层具有良好导光和抗氧化性能的电镀膜层；气室底盖上在靠近左端处开有供红外光源穿过的光源孔，该气室底盖上在靠近右端处开有定位卡套红外气体传感器的传感器孔，反射窗口设置在气室底盖上紧邻传感器孔的内侧，上述的弧形反射面倾斜地位于传感器孔的上方。上述的PCB电路板上设有MCU芯片和LDO稳压芯片；LDO稳压芯片与红外光敏二极管一起组成布设在PCB电路板上的用于控制红外光源的红外线光照量稳定控制电路；MCU芯片通过红外线光照量稳定电路以每分钟1～2次间歇式的供电方式控制红外光源点亮做气体定性检测信号，红外光源每次点亮的时间为100～500mS，当检测得到的信号值达到预先的设定值后，则转成每次连续发出3～5个检测信号作为定量检测，其余时间均为休眠状态。上述的PCB电路板上还布设有与MCU芯片连接的红外气体信号放大电路，削蜂放大电路，光照量参照电路，电源电压检测电路，红外气体传感器温度检测电路，故障检测电路和用于连接输出引脚的输出接口电路。上述的MCU芯片为带有12bit的ADC模拟量转数字量输入端口和12bit的DAC数字量转模拟量输出端口的主控芯片。上述的PCB电路板的中部两侧均成型有凸边，输出引脚焊接在PCB电路板两侧的凸边上，屏蔽罩在对应PCB电路板的凸边位置处留有能使用输出引脚穿过的长条形缺口；气室底盖上在对应四个进出气口的位置处开有四个与相应进出气口配合的侧边气口，气室外壳的两侧成型有用于容纳PCB电路板的凸边和输出引脚的外凸空腔。与现有技术相比，本专利技术在通过遮光压板在进出气口上还压装有黑色的遮光膜，遮光膜可以防止外界光线,尤其是含有红外线光波的阳光从进出气口照射入气体取样室内。本专利技术在气室外壳的底口上还采用有屏蔽罩封口，屏蔽罩防止外界干扰电波，提高红外气体探测报警传感器的工作稳定性。本专利技术的PCB电路板上还安装有红外光敏二极管，红外光敏二极管能与PCB电路板上LDO稳压芯片组成红外线光照量稳定控制电路，从而可以确保红外光源在电池电压最低时都能稳定的工作。本专利技术采用间歇式给红外光源供电做气体定性检测信号，能在确保不影响探测精度的前提下大幅降低电池电量的损耗。低功耗红外气体探测报警传感器采用2节1.5V电池供电使用，并具有红外线气体探测和气体报警器的功能。本专利技术采用2~3节1.5伏的电池供电，功耗低、使用时间长，可简单应用在对红线外有吸收作用的气体探测报警器上和直接使用数字输出接口做气体传感器使用。附图说明图1是本专利技术的爆炸图；图2是本专利技术的装配结构示意图；图3是本专利技术功能输出引脚的分布状态示意图；图4是本专利技术红外气体信号放大电路的电路图；图5是本专利技术本专利技术削蜂放大电路的电路图；图6是本专利技术削蜂放大电路输出电压波形图示；图7是本专利技术红外线光照量稳定控制电路和光源电压检测电路的电路示意图；图8是本专利技术电源电压检测电路的电路图；图9是本专利技术单/双窗气体探测电路结构方框图；图10是本专利技术高精度气体探测电路结构方框图；图11是本专利技术红外光敏二极管(红外气体探头)温度补尝示意图。具体实施方式以下结合附图对本专利技术的实施例作进一步详细描述。图1至2是本专利技术的结构示意图。其中的附图标记为：红外光敏二极管G、气体取样室K、红外气体传感器Q、红外光源Y、气室外壳1、进出气口1a、弧形反射面1b、插接孔1c、外凸空腔11、气室底盖2、反射窗口2a、光源孔2b、传感器孔2c、侧边气口2本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.低功耗红外气体探测报警传感器,包括相盖配形成有气体取样室(K)的气室外壳(1)和气室底盖(2)以及紧贴安装在气室底盖下表面的PCB电路板(3)；所述的PCB电路板(3)上设有穿过气室底盖(2)伸入到气体取样室(K)中的红外光源(Y)和用于接收反射红外光信号的红外气体传感器(Q)；所述的气室外壳(1)的顶面开有用于使被检测气体进入气体取样室(K)的进出气口(1a)，该进出气口(1a)上设有微孔滤膜(4)；其特征是：所述的微孔滤膜(4)经一块黑色的遮光压板(5)压装固定在进出气口(1a)上，并且该遮光压板(5)与微孔滤膜(4)之间还压装有一层用于防止外界光线进入气体取样室(K)的黑色遮光膜(6)；所述的气室外壳(1)的底部固定安装有用以屏蔽外界干扰电波的屏蔽罩(7),所述的屏蔽罩(7)将气室底盖(2)和PCB电路板(3)堵盖在气室外壳(1)中；所述的PCB电路板(3)上设有用于接收气体取样室(K)内壁反射的红外光的红外光敏二极管(G)；所述的气室底盖(2)上开有用于使红外光反射到红外光敏二极管(G)上的反射窗口(2a)，所述的气室外壳(1)中成型有用于使红外光反射聚焦到红外气体传感器(Q)的接收窗口上的弧形反射面(1b)。/n...

【技术特征摘要】
1.低功耗红外气体探测报警传感器,包括相盖配形成有气体取样室(K)的气室外壳(1)和气室底盖(2)以及紧贴安装在气室底盖下表面的PCB电路板(3)；所述的PCB电路板(3)上设有穿过气室底盖(2)伸入到气体取样室(K)中的红外光源(Y)和用于接收反射红外光信号的红外气体传感器(Q)；所述的气室外壳(1)的顶面开有用于使被检测气体进入气体取样室(K)的进出气口(1a)，该进出气口(1a)上设有微孔滤膜(4)；其特征是：所述的微孔滤膜(4)经一块黑色的遮光压板(5)压装固定在进出气口(1a)上，并且该遮光压板(5)与微孔滤膜(4)之间还压装有一层用于防止外界光线进入气体取样室(K)的黑色遮光膜(6)；所述的气室外壳(1)的底部固定安装有用以屏蔽外界干扰电波的屏蔽罩(7),所述的屏蔽罩(7)将气室底盖(2)和PCB电路板(3)堵盖在气室外壳(1)中；所述的PCB电路板(3)上设有用于接收气体取样室(K)内壁反射的红外光的红外光敏二极管(G)；所述的气室底盖(2)上开有用于使红外光反射到红外光敏二极管(G)上的反射窗口(2a)，所述的气室外壳(1)中成型有用于使红外光反射聚焦到红外气体传感器(Q)的接收窗口上的弧形反射面(1b)。


2.根据权利要求1所述的低功耗红外气体探测报警传感器，其特征是：所述的PCB电路板(3)上焊接有15个功能输出引脚(8)，15个所述的输出引脚依次包括地线引脚GND、正极引脚VDD、测试按键引脚SW、串口发送引脚TXD、串口接收引脚RXD、单线通讯引脚ODATA、复位引脚RSET、引脚NC、引脚VOUT、引脚LED_G、引脚A/D、引脚LED_R、引脚LED_Y、引脚SP和引脚JOUT。


3.根据权利要求2所述的低功耗红外气体探测报警传感器，其特征是：所述的气室外壳(1)的顶面中部开有四个长方形结构的进出气口(1a)，四个所述的进出气口(1a)按两行两列排布；所述的气室外壳(1)上成型有插接孔(1c)，所述的遮光压板(5)上成型有定位插柱(51)，该遮光压板(1)经定位插柱(51)与气室外壳(1)上的插接孔(1c)相插配合插接安装在气室外壳(1)上。


4.根据权利要求3所述的低功耗红外气体探测报警传感器，其特征是：所述的气室外壳(1)的...

【专利技术属性】
技术研发人员：方永达，植业灵，
申请(专利权)人：宁波金盾电子工业股份有限公司，
类型：发明
国别省市：浙江;33