论文部分内容阅读
摘要：煤气作为一种优质能源已经普及，在给人们带来便利的同时也带来了潜在危险，如煤气泄漏、爆炸等。本设计的煤气关阀自动提醒装置主要由电磁继电器、热敏电阻、连杆装置开关和报警器四部分组成。当煤气灶的开关旋钮打开点火后，煤气灶开关所连接的连杆装置就会带动报警电路的开关使报警电路闭合。高温会使靠近炉头的热敏电阻阻值改变从而增大该电路电流，并使得电磁铁的动触点脱离报警器所在电路。当煤气灶关闭后，热敏电阻因为温度降低阻值升高，使得继电器动触点接通报警器所在电路，装置报警，提醒关闭煤气罐阀门。
关键词：电磁继电器;动触点;自动报警
一、引言
煤气在日常生活中已得到广泛应用，但在使用过程中，由于人们的疏忽，忘记关闭煤气阀门从而导致煤气泄露，引发安全问题，进而带来人员伤亡、财产损失。为避免此类事情发生，本文设计了一套用于检测煤气是否泄漏从而自动提醒的装置。
二、硬件的选取与设计
本設计的煤气关阀自动提醒装置以电磁继电器为核心，利用热敏电阻随温度的变化其电阻阻值呈相反趋势变化的特性，来改变电磁继电器电磁铁磁性的强弱，从而通过动触点的切换，接通不同的工作电路。煤气灶温度升高，热敏电阻阻值减小，电路中的电流增大。当电流达到某个特定值时，电磁铁吸引下衔铁，使动触点脱离报警器所在电路。反之，当关闭煤气后，随着煤气灶温度的降低，热敏电阻的阻值升高，衔铁回升，接通报警器所在电路接通，从而达到报警的作用。
2.1 热敏电阻的选取
本装置中所用传感器主要是能感知热源温度强弱，选用MF58玻封型NTC热敏电阻传感器作为本次煤气关阀自动提醒装置的热敏传感器，其优点如下：1、测试精度高;2体积小、反应速度快;3、能长时间稳定工作;4、互换性、一致性好;5、玻璃封装，可在高温和高湿等恶劣环境下使用。
2.2 电磁继电器的选取
电磁继电器作为本装置的核心元件之一，其作用是用低电压、弱电流的控制电路来控制高电压、强电流的工作电路，并且能实现遥控和生产自动化。本装置采用的是的Risym的1路5V继电器模块，其价格优惠，操作简单，易于接入线路板。
2.3 报警器的选取
在整个煤气关阀自动提醒装置中，起警示提醒作用的就是报警器。本装置主要用于家庭，老年人待在家里的时间比较多，报警器需要有更大的声、光。选用LED报警灯，声音高达110分贝，配备了旋转灯光，高频闪亮，警示效果明显。2.4 曲柄滑块机构
因为报警器接的是电磁继电器的常闭端，倘若不在报警器所处电路安装一个开关，报警器所在电路就会被一直接通，达不到煤气关阀自动提醒的要求。为了避免此类情况的发生，本设计在报警电路中设计了一个曲柄滑块机构，如图1所示。该机构为对心曲柄滑块机构，滑块的导路中心线通过曲柄的回转中心。在本机构中红杆为主动件，黄杆以及滑块为从动件，且红杆固定在煤气灶的开关上，旋转方向为逆时针。通过红、黄杆及滑块（与铜芯相连）的运动来实现报警电路的开关。
三、电路设计
3.1 预警电路
电磁继电器的VCC与GND分别连接在5V电源的两端，热敏电阻模块接到电磁继电器的VCC端。注意：由于热敏电阻的物理特性，进行试验的热源不能离热敏电阻太远，否则将由于外界热源的干扰，导致电路中的电流不准确。
热敏电阻模块与电磁继电器相连，热敏电阻模块检测外界热源变化的模拟量，使得预测电路中热敏电阻的阻值不断发生变化，从而使得电磁继电器中的电磁铁产生磁场吸合衔铁，达到控制报警电路的作用。
值得注意的是在预警电路连接中热敏电阻要使用三线制接法连接，因为导线本身就存在一定的阻值，会对电路中的总电阻产生影响，从而影响热敏电阻的准确性。
3.2报警电路与工作指示灯电路
本装置中选用的电磁继电器有一个常开端和一个常闭端。分为两个小电路，即报警电路和工作指示灯电路。
报警电路中报警器和报警开关串联，一端接在电磁继电器的常闭端口，一端连接电源的负极，动触点上连接的导线直接连接在电源的正极。当预警电路的电流未产生变化时，动触点处于常闭状态，而由于没有旋转煤气灶的开关，未能带动连杆装置接通电路，报警电路处于断开状态，报警器不报警。
工作指示灯电路里面连接了一个绿色指示灯，该电路一端连着电磁继电器的常开端口，一端通过动触点闭合连通电源的负极。当电磁铁产生磁场吸下衔铁时整个指示灯电路处于闭合状态，指示灯亮，显示为正常工作状态。
因为动触点在整个电路中充当着报警电路和工作指示灯电路的开关，两电路不会同时被接通。
3.3总体电路
将前面提到的两大部分电路组合起来即为整个煤气关阀自动提醒装置的总电路图，如图2所示。
图2 煤气关阀自动提醒装置总体电路图
四、总结
本装置通过对各模块的选取和设计，设计了一套符合要求的煤气关阀自动提醒装置，该装置主要由电磁继电器、热敏电阻、报警器和连杆装置开关四部分组成。当煤气灶的开关旋钮打开点火后，会带动连杆装置开关使报警器所在电路闭合。点火后靠近炉头的热敏电阻会随着煤气灶火源温度的升高而降低阻值，使其所在电路中的电流增大。当电流达到某个特定值时，电磁继电器中电磁铁的磁力增强从而吸引衔铁，使衔铁末端的动触点脱离报警器所在电路。当煤气灶关闭后，热敏电阻因为温度降低而阻值升高，电磁继电器中的电磁铁磁力减弱，不足以吸引衔铁，衔铁回升，报警器所在电路接通，装置报警，提醒关闭煤气罐阀门。
作者简介：顾晓猛，男，1987.10，汉族，湖南永州人，硕士研究生，助教，研究方向：超声微成形。
关键词：电磁继电器;动触点;自动报警
一、引言
煤气在日常生活中已得到广泛应用，但在使用过程中，由于人们的疏忽，忘记关闭煤气阀门从而导致煤气泄露，引发安全问题，进而带来人员伤亡、财产损失。为避免此类事情发生，本文设计了一套用于检测煤气是否泄漏从而自动提醒的装置。
二、硬件的选取与设计
本設计的煤气关阀自动提醒装置以电磁继电器为核心，利用热敏电阻随温度的变化其电阻阻值呈相反趋势变化的特性，来改变电磁继电器电磁铁磁性的强弱，从而通过动触点的切换，接通不同的工作电路。煤气灶温度升高，热敏电阻阻值减小，电路中的电流增大。当电流达到某个特定值时，电磁铁吸引下衔铁，使动触点脱离报警器所在电路。反之，当关闭煤气后，随着煤气灶温度的降低，热敏电阻的阻值升高，衔铁回升，接通报警器所在电路接通，从而达到报警的作用。
2.1 热敏电阻的选取
本装置中所用传感器主要是能感知热源温度强弱，选用MF58玻封型NTC热敏电阻传感器作为本次煤气关阀自动提醒装置的热敏传感器，其优点如下：1、测试精度高;2体积小、反应速度快;3、能长时间稳定工作;4、互换性、一致性好;5、玻璃封装，可在高温和高湿等恶劣环境下使用。
2.2 电磁继电器的选取
电磁继电器作为本装置的核心元件之一，其作用是用低电压、弱电流的控制电路来控制高电压、强电流的工作电路，并且能实现遥控和生产自动化。本装置采用的是的Risym的1路5V继电器模块，其价格优惠，操作简单，易于接入线路板。
2.3 报警器的选取
在整个煤气关阀自动提醒装置中，起警示提醒作用的就是报警器。本装置主要用于家庭，老年人待在家里的时间比较多，报警器需要有更大的声、光。选用LED报警灯，声音高达110分贝，配备了旋转灯光，高频闪亮，警示效果明显。2.4 曲柄滑块机构
因为报警器接的是电磁继电器的常闭端，倘若不在报警器所处电路安装一个开关，报警器所在电路就会被一直接通，达不到煤气关阀自动提醒的要求。为了避免此类情况的发生，本设计在报警电路中设计了一个曲柄滑块机构，如图1所示。该机构为对心曲柄滑块机构，滑块的导路中心线通过曲柄的回转中心。在本机构中红杆为主动件，黄杆以及滑块为从动件，且红杆固定在煤气灶的开关上，旋转方向为逆时针。通过红、黄杆及滑块（与铜芯相连）的运动来实现报警电路的开关。
三、电路设计
3.1 预警电路
电磁继电器的VCC与GND分别连接在5V电源的两端，热敏电阻模块接到电磁继电器的VCC端。注意：由于热敏电阻的物理特性，进行试验的热源不能离热敏电阻太远，否则将由于外界热源的干扰，导致电路中的电流不准确。
热敏电阻模块与电磁继电器相连，热敏电阻模块检测外界热源变化的模拟量，使得预测电路中热敏电阻的阻值不断发生变化，从而使得电磁继电器中的电磁铁产生磁场吸合衔铁，达到控制报警电路的作用。
值得注意的是在预警电路连接中热敏电阻要使用三线制接法连接，因为导线本身就存在一定的阻值，会对电路中的总电阻产生影响，从而影响热敏电阻的准确性。
3.2报警电路与工作指示灯电路
本装置中选用的电磁继电器有一个常开端和一个常闭端。分为两个小电路，即报警电路和工作指示灯电路。
报警电路中报警器和报警开关串联，一端接在电磁继电器的常闭端口，一端连接电源的负极，动触点上连接的导线直接连接在电源的正极。当预警电路的电流未产生变化时，动触点处于常闭状态，而由于没有旋转煤气灶的开关，未能带动连杆装置接通电路，报警电路处于断开状态，报警器不报警。
工作指示灯电路里面连接了一个绿色指示灯，该电路一端连着电磁继电器的常开端口，一端通过动触点闭合连通电源的负极。当电磁铁产生磁场吸下衔铁时整个指示灯电路处于闭合状态，指示灯亮，显示为正常工作状态。
因为动触点在整个电路中充当着报警电路和工作指示灯电路的开关，两电路不会同时被接通。
3.3总体电路
将前面提到的两大部分电路组合起来即为整个煤气关阀自动提醒装置的总电路图，如图2所示。
图2 煤气关阀自动提醒装置总体电路图
四、总结
本装置通过对各模块的选取和设计，设计了一套符合要求的煤气关阀自动提醒装置，该装置主要由电磁继电器、热敏电阻、报警器和连杆装置开关四部分组成。当煤气灶的开关旋钮打开点火后，会带动连杆装置开关使报警器所在电路闭合。点火后靠近炉头的热敏电阻会随着煤气灶火源温度的升高而降低阻值，使其所在电路中的电流增大。当电流达到某个特定值时，电磁继电器中电磁铁的磁力增强从而吸引衔铁，使衔铁末端的动触点脱离报警器所在电路。当煤气灶关闭后，热敏电阻因为温度降低而阻值升高，电磁继电器中的电磁铁磁力减弱，不足以吸引衔铁，衔铁回升，报警器所在电路接通，装置报警，提醒关闭煤气罐阀门。
作者简介：顾晓猛，男，1987.10，汉族，湖南永州人，硕士研究生，助教，研究方向：超声微成形。