專利名稱：智能煤氣罐開關(guān)裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實用新型涉及煤氣罐開關(guān)的控制裝置，特別涉及煤氣罐開關(guān)的機電一體化智能控制裝置，屬于機電一體化控制領(lǐng)域。
背景技術(shù)：
煤氣是日常生活的重要燃料，通常煤氣罐的開關(guān)是手動完成的；但是煤氣罐頻繁反復(fù)地開關(guān)不僅給人們帶來很多不便，特別是當(dāng)煤氣罐置于其開關(guān)的操作不便的位置時， 更是增加了人們的麻煩。此外，手動實現(xiàn)煤氣罐的開或關(guān)，有時可能出現(xiàn)未能將其徹底關(guān)閉，導(dǎo)致煤氣泄漏的現(xiàn)象，以致產(chǎn)生不良后果。這些都是人們現(xiàn)在使用煤氣罐普遍存在的問題。
發(fā)明內(nèi)容本實用新型的目的，在于提供一種智能煤氣罐開關(guān)裝置，以方便開啟和關(guān)閉煤氣罐開關(guān)，并防止由于煤氣罐開關(guān)關(guān)閉不嚴密所造成的煤氣泄露。本實用新型的目的是這樣實現(xiàn)的智能煤氣罐開關(guān)裝置包括機械部分和電子部分；機械部分由橡膠墊圈1、下傳動桿2、上傳動桿3、萬向聯(lián)軸器4、步進電機5、法蘭盤 6、定位螺釘7、螺釘8、聯(lián)軸桿9組成；其連接關(guān)系為步進電機5的輸出軸與萬向聯(lián)軸器4 一端的孔配合連接，萬向聯(lián)軸器4另一端的兩小孔通過聯(lián)軸桿9與法蘭盤6連接，法蘭盤6 則再由螺釘8與上傳動桿3的圓盤固定連接，上傳動桿3的兩根桿部與下傳動桿2的桿部嵌套連接后由定位螺釘7固定，橡膠墊圈1安裝于下傳動桿2圓盤一端的內(nèi)孔槽中；電子部分包括——主控制器模塊，采用單片機，用于存儲程序和設(shè)定的煤氣中一氧化碳濃度值， 接收輸入信號，并根據(jù)輸入信號進行程序運算，根據(jù)運算結(jié)果輸出相應(yīng)的控制信號；——信號輸入裝置，采用鍵盤模塊，用于輸入開啟或關(guān)閉煤氣罐開關(guān)的信號，設(shè)置環(huán)境中一氧化碳濃度值的大小，其輸出端與單片機連接；——氣敏傳感器模塊，用于對煤氣罐使用的環(huán)境進行煤氣中一氧化碳濃度監(jiān)測， 其輸出端與單片機連接；—步進電機驅(qū)動模塊，用于控制步進電機的旋轉(zhuǎn)方向，以實現(xiàn)煤氣罐開關(guān)的開啟或關(guān)閉；其輸入端與單片機連接，輸出端通過導(dǎo)線與步進電機連接；—電源模塊，用于為電路提供電源，其輸出端與主控制器模塊連接；本實用新型的電子電路部分進一步還可這樣實現(xiàn)所述信號輸入裝置采用紅外遙控模塊，采用紅外遙控器輸入信號開啟或關(guān)閉煤氣罐開關(guān)，其輸出信號由單片機接收。電子部分還可包括LED液晶顯示模塊，用于顯示設(shè)定的煤氣一氧化碳濃度值和氣敏傳感器檢測到的環(huán)境煤氣一氧化碳濃度值，其輸入端與主控制器模塊連接。[0015]電子部分還可包括語音信號燈模塊，用于當(dāng)氣敏傳感器探測到的環(huán)境煤氣一氧化碳濃度超過設(shè)定值，以及當(dāng)主控制器模塊程序執(zhí)行出錯或電源模塊電壓不穩(wěn)定時，發(fā)出報警信號，其輸入端與主控制器模塊連接。本智能煤氣罐開關(guān)裝置的工作原理是下傳動桿端頭的內(nèi)孔與煤氣罐開關(guān)套接在一起，在一般正常工作狀態(tài)下，通過鍵盤或紅外遙控器輸入啟動信號或關(guān)閉信號到主控制器模塊，主控制器模塊則通過步進電機驅(qū)動模塊控制步進電機的正轉(zhuǎn)或反轉(zhuǎn)，步進電機通過萬向聯(lián)軸器驅(qū)動上傳動桿，進而驅(qū)動下傳動桿，下傳動桿端頭的內(nèi)孔旋動煤氣罐開關(guān)，以開啟或關(guān)閉煤氣罐。當(dāng)出現(xiàn)煤氣罐因未能完全關(guān)閉而導(dǎo)致煤氣泄露時，氣敏傳感器將接收到的泄露煤氣中一氧化碳濃度值與主控制器模塊的設(shè)定值進行比較，當(dāng)煤氣泄露值高于設(shè)定值時，主控制器模塊則輸出信號，使語音信號模塊發(fā)出報警信號，主控制器模塊同時驅(qū)動步進電機驅(qū)動模塊，使步進電機轉(zhuǎn)動，而徹底關(guān)閉煤氣罐開關(guān)。設(shè)定的煤氣濃度值和氣敏傳感器12檢測到的環(huán)境煤氣濃度值，則可在LED顯示模塊上顯示。本實用新型的有益效果是由于本智能煤氣罐開關(guān)裝置采用了機械和電子相結(jié)合的方式，由主控制器模塊、信號輸入裝置、步進電機驅(qū)動模塊和步進電機組成的機電一體化智能控制裝置，不僅煤氣罐的開啟和關(guān)閉無需再用手動完成，因此對煤氣罐的安裝位置要求相對較低，煤氣罐可容易地開啟和關(guān)閉，而且具有自動化、智能化的特點。由于有氣敏傳感器對煤氣是否泄露及煤氣泄露值是否超過設(shè)定的安全值進行監(jiān)測，并在煤氣泄露值大于設(shè)定值時徹底關(guān)閉煤氣罐開關(guān)，因此可避免由于煤氣罐未徹底關(guān)閉而導(dǎo)致的不安全因素。

[0018]圖1是本智能煤氣罐開關(guān)裝置的電子部分的結(jié)構(gòu)示意方框圖；[0019]圖2是本智能煤氣罐開關(guān)裝置的機械部分結(jié)構(gòu)示意圖；[0020]圖3是圖2的B-B剖面圖；[0021]圖4是實施例中電源模塊電路圖；[0022]圖5是實施例中主控制器模塊引腳接線電路圖，其右下角部分為語音信號燈模塊電路；[0023]圖6是實施例中鍵盤模塊電路圖；[0024]圖7是實施例中紅外遙控模塊電路圖；[0025]圖8是實施例中氣敏傳感器模塊電路圖；[0026]圖9是實施例中步進電機驅(qū)動模塊電路圖；[0027]圖10是實施例中LCD液晶顯示模塊電路圖。
具體實施方式
下面結(jié)合實施例和附圖對本實用新型作進一步說明，但實施例不是對本實用新型的限定。實施例，電子部分結(jié)構(gòu)方框圖見圖1，電源模塊的電路圖見圖4，本裝置所有的芯片中都是用穩(wěn)定的+5V電源供電，由U3輸入+5V電壓，用ASl 117穩(wěn)壓芯片穩(wěn)壓后輸出。主控制器模塊電路引腳接線電路圖見圖5，圖中右下角部分為語音信號燈模塊，VT為三極管， BELL為蜂鳴器，LEDO為發(fā)光二極管，Yl是頻率為11. 0592MHZ的晶振，MCU是主控制器模塊單片機，型號為AT89C51，由ATMEL公司生產(chǎn)，用于存儲程序代碼，根據(jù)氣敏傳感器模塊及紅外遙控接收模塊或鍵盤模塊的輸入信號，進行比較和執(zhí)行程序，輸出相應(yīng)的信號，從而控制步進電機驅(qū)動模塊、LCD顯示器模塊、語音信號燈模塊。各模塊與單片機的連接按單片機引腳的字母標號進行，標號相同表示相連。信號輸入裝置采用鍵盤模塊電路和紅外遙控接收模塊電路，見圖6和圖7，其輸出端均與單片機的輸入端連接。圖6，鍵盤模塊電路中，S2、 S3為開關(guān)按鍵，控制步進電機的正反轉(zhuǎn)；S4、S5為設(shè)置鍵，用于設(shè)置一氧化碳的濃度值。圖 7，紅外遙控接收模塊電路中的紅外發(fā)射接收器的型號采用MAX3100型，晶振\的頻率為 1. 8432MHZ，LED2和LED6為紅外發(fā)射管和紅外接收管。氣敏傳感器模塊電路見圖8，圖中， A/D為數(shù)模轉(zhuǎn)換器，氣敏傳感器采用MQ-5氣敏傳感器，其對液化氣、天然氣有很好的靈敏度，具有使用壽命長且性能穩(wěn)定、測試電路簡單的特點，數(shù)模轉(zhuǎn)換器采用ADC0809芯片，本智能煤氣罐開關(guān)裝置根據(jù)MQ-5氣敏傳感器對環(huán)境測試到的一氧化碳濃度，經(jīng)過AD0809芯片數(shù)模轉(zhuǎn)換電路，把信號輸入到單片機處理，單片機根據(jù)氣敏傳感器送來的一氧化碳濃度值與設(shè)定的一氧化碳濃度初值進行比較，輸出信號，對步進電機進行控制，以徹底關(guān)閉煤氣罐開關(guān)，從而避免煤氣中毒。步進電機驅(qū)動模塊電路見圖9，采用39BYG250型號步進電機， 并用3525D驅(qū)動器來驅(qū)動煤氣罐開關(guān)的機械裝置，3525D驅(qū)動器采用DC12-36V電源，單片機 AT89C51輸出信號控制步進電機驅(qū)動模塊，從而達到控制步進電機的正反轉(zhuǎn)。IXD顯示器模塊見圖10，IXD顯示器采用IXD1602液晶，顯示當(dāng)前MQ-5氣敏傳感器探測到的環(huán)境中一氧化碳的濃度值以及設(shè)定的一氧化碳的濃度值。語音信號燈模塊見圖5，由蜂鳴器LS3以及發(fā)光二極管LED組成，智能煤氣罐開關(guān)裝置根據(jù)MQ-5氣敏傳感器探測到的環(huán)境中一氧化碳濃度超過設(shè)定值，以及當(dāng)單片機程序執(zhí)行出錯或電源模塊電壓不穩(wěn)定時，發(fā)出報警信號，發(fā)光二極管發(fā)光，同時蜂鳴器發(fā)出報警響聲，單片機自動發(fā)出復(fù)位信號。使系統(tǒng)復(fù)位到最初狀態(tài)。機械部分的結(jié)構(gòu)如圖2、圖3所示，其中，下傳動桿2圓盤一端的槽制成內(nèi)六角形， 與目前多數(shù)煤氣罐的六角形開關(guān)手柄相匹配，橡膠墊圈起緩沖作用，下傳動桿2和上下傳動桿3的桿身相互嵌套，并可伸縮，以調(diào)節(jié)長度，并由中間的螺釘進行定位。當(dāng)欲開啟煤氣罐時，用鍵盤或紅外遙控器操作輸入信號，單片機根據(jù)內(nèi)存程序判斷，控制步進電機驅(qū)動模塊，使步進電機逆時針轉(zhuǎn)動，下傳動桿2圓盤一端的內(nèi)六角形槽孔旋動套于其內(nèi)的煤氣罐開關(guān)手柄，煤氣罐開啟供氣。當(dāng)欲關(guān)閉煤氣罐時，用鍵盤或紅外遙控器操作輸入信號，單片機根據(jù)內(nèi)存程序判斷，控制步進電機驅(qū)動模塊，使步進電機順時針轉(zhuǎn)動，下傳動桿2圓盤一端的內(nèi)六角形槽孔旋動套于其內(nèi)的煤氣罐開關(guān)手柄，煤氣罐關(guān)閉。單片機內(nèi)設(shè)置有根據(jù)國家標準規(guī)定的空氣中一氧化碳的濃度限值，MQ-5氣敏傳感器將所檢測到的空氣中一氧化碳的濃度含量輸入單片機內(nèi)，與設(shè)定值進行比較，當(dāng)空氣中一氧化碳的濃度含量大于設(shè)定值時，單片機控制步進電機驅(qū)動模塊，使其順時針轉(zhuǎn)動，關(guān)閉煤氣罐開關(guān)，同時，單片機輸出信號至語音信號模塊，使語音信號模塊的發(fā)光二極管發(fā)光、 蜂鳴器發(fā)聲報警。一氧化碳的濃度設(shè)定限值和適時監(jiān)測到的空氣中一氧化碳的濃度含量， 則隨時不斷地在LED顯示模塊上顯示。
權(quán)利要求1.智能煤氣罐開關(guān)裝置，其特征在于本裝置包括機械部分和電子部分；機械部分由橡膠墊圈(1)、下傳動桿( 、上傳動桿C3)、萬向聯(lián)軸器(4)、步進電機(5)、 法蘭盤(6)、定位螺釘(7)、螺(8)、聯(lián)軸桿(9)組成；其連接關(guān)系為步進電機(5)的輸出軸與萬向聯(lián)軸器(4) 一端的孔配合連接，萬向聯(lián)軸器(4)另一端的兩小孔通過聯(lián)軸桿(9)與法蘭盤(6)連接，法蘭盤(6)則再由螺釘(8)與上傳動桿(3)的圓盤固定連接，上傳動桿 (3)的兩根桿部與下傳動桿( 的桿部嵌套連接后由定位螺釘(7)固定，橡膠墊圈(1)安裝于下傳動桿O)圓盤一端的內(nèi)孔槽中；電子部分包括——主控制器模塊，采用單片機，用于接收輸入信號，并輸出控制信號；——信號輸入裝置，采用鍵盤，用于輸入開啟或關(guān)閉煤氣罐開關(guān)的信號，設(shè)置環(huán)境中一氧化碳濃度值的大小，其輸出端與單片機連接；——氣敏傳感器模塊，用于對煤氣罐使用的環(huán)境進行煤氣中一氧化碳濃度監(jiān)測，其輸出端與單片機連接；——步進電機驅(qū)動模塊，用于控制步進電機的旋轉(zhuǎn)方向，以實現(xiàn)煤氣罐開關(guān)的開啟或關(guān)閉；其輸入端與單片機連接，輸出端通過導(dǎo)線與步進電機連接；——電源模塊，用于為電路提供電源，其輸出端與主控制器模塊連接。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的智能煤氣罐開關(guān)裝置，其特征在于所述信號輸入裝置為紅外遙控模塊，采用紅外遙控器輸入信號開啟或關(guān)閉煤氣罐開關(guān)，其輸出信號由單片機接收。
3.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的智能煤氣罐開關(guān)裝置，其特征在于本裝置還包括LED液晶顯示模塊，用于顯示設(shè)定的煤氣一氧化碳濃度值和氣敏傳感器檢測到的環(huán)境煤氣一氧化碳濃度值，其輸入端與主控制器模塊連接。
4.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的智能煤氣罐開關(guān)裝置，其特征在于本裝置還包括語音信號燈模塊(17)，用于發(fā)出報警信號，其輸入端與主控制器模塊連接。
專利摘要智能煤氣罐開關(guān)裝置，屬于機電一體化控制領(lǐng)域，由包括橡膠墊圈、下傳動桿、上傳動桿、萬向聯(lián)軸器、步進電機、法蘭盤、定位螺釘、螺釘、聯(lián)軸桿組成的機械部分和包括主控制器模塊、信號輸入裝置、氣敏傳感器模塊、步進電機驅(qū)動模塊和電源模塊的機電一體化智能控制裝置組成。煤氣罐的開啟和關(guān)閉信號輸入至主控模塊后，由步進電機驅(qū)動模塊控制步進電機來實現(xiàn)。氣敏傳感器可監(jiān)測空氣中煤氣的泄露狀況，并實現(xiàn)煤氣罐的徹底關(guān)閉。本裝置還可附加LED顯示模塊和語音信號燈模塊，實現(xiàn)煤氣罐的泄露報警。采用本裝置，煤氣罐可容易地開啟和關(guān)閉，而且具有自動化、智能化的特點，還可避免因煤氣罐未徹底關(guān)閉而導(dǎo)致的不安全因素，可廣泛用于家庭和餐館。
文檔編號F17C13/00GK202012733SQ20102059691
公開日2011年10月19日 申請日期2010年11月9日 優(yōu)先權(quán)日2010年11月9日
發(fā)明者李盛前, 楊曉京 申請人:昆明理工大學(xué)