[发明专利]一种防止车内缺氧与中暑的实时检测保护系统

权利要求书

1.一种防止车内缺氧与中暑的实时检测保护系统，其特征在于：包括三个分别安装在汽车内部的温度传感器(1)、氧气传感器(2)和二氧化碳传感器(3)，分别监测汽车内的温度、氧气含量和二氧化碳含量，三路的传感器(1、2、3)连接一个信号转换电路(4),信号装换电路(4)连接一个单片机控制电路(5),单片机控制电路(5)连接一个继电器驱动电路；所述的传感器(1、2、3)输出信号经过信号转换电路(4),然后进入单片机控制电路(5),单片机控制电路(5)根据设定的逻辑来驱动继电器驱动电路(6)，来控制汽车内部空调电路的通断；一个电源电路(7)为系统的各个电路供电；所述的信号转换电路(4)的结构：所述温度传感器(1)、氧气传感器(2)和二氧化碳传感器(3)分别各串联了一个10K电阻(R50，R51，R52)，然后分别连接三个运放OPA2340的引脚6、引脚9和引脚13，该运放OPA2340的引脚6、引脚9和引脚13分别与引脚7、引脚8和引脚14直接连接，在输出引脚7，引脚8和引脚14处分别串接一个由10K电阻(R53,R54，R55)和0.1uF电容(C29，C30，C31)组成的并联结构，然后分别得到转换的输出信号；采用具有3个口的插槽(P3、P4、P5)作为接口接收来自三个传感器(1、2、3)的信号，每个插槽(P3、P4、P5)的三个口分别为电源正端、传感器信号和电源地接口；传感器信号传输线路上串联了一个10K电阻(R50，R51，R52)，同时使用运放OPA2340(U11A,U11B,U11C)的跟随器,这样就克服了传感器(1、2、3)接收过来的信号驱动能力有限，同时受噪声信号的干扰，波形不理想的缺点。

2.根据权利要求1所述的防止车内缺氧与中暑的实时检测保护系统，其特征在于：所述的温度传感器(1)采用绝缘薄膜型NTC热敏电阻器，工作电压DC5V，使用环境-30-125℃，输出电压1-5V，允许偏差±0.5％；该温度传感器可靠性高、一致性好，被广泛应用于温度测试、温度控制及温度补偿场合；所述的氧气传感器(2)规格型号是KY-2BD5V，工作电压是DC5V,使用环境温度：-10～50℃，输出电压1-5V,最小测氧量是0.02％；该氧气传感器具有以下特性：精密5V输出量程,精确的温度补偿；所述的二氧化碳传感器(3)采用M1501红外气传感器，工作电压是DC5V，模拟输出电压0.5-2.5V，输出分别率为0.5mV，响应时间小于60s；该二氧化碳传感器具有良好精度和稳定性，而且使用和维护都很方便。

3.根据权利要求1所述的防止车内缺氧与中暑的实时检测保护系统，其特征在于：所述的单片机控制电路(5)结构：系统选取低廉的STM32F051K8U6单片机控制芯片(U12)，复位电路由100Nf的电容(C32)和10K电阻(R56)组成，复位信号从电容(C32)和10K电阻(R56)的连接处取出，连接控制芯片(U12)的第4管脚；晶振电路采用石英晶体(Y2)与两个20pF的电容(C33、C34)连接，晶振信号从石英晶体(Y2)的两端取出，接入控制芯片(U12)的第2和第3引脚；在电源VCC与接地之间GND直接串接一个100nF的电容(C36)；单片机控制芯片(U12)主要功能是接收来自温度传感器(1)，氧气传感器(2)和二氧化碳传感器(3)的转换信号，同时按照设定的逻辑来驱动继电器来控制汽车空调电路的通断；系统对CPU的要求是：接收来自温度传感器，氧气传感器和二氧化碳的转换信号，同时按照一定的逻辑来完成驱动继电器驱动电路(6)，从而控制汽车空调电路的通断；由于系统对处理速度要求不高，处理的数据量也很小，同时对I/O口的需求量不多等因素，系统采取了低廉的常用的STM32F051K8U6就能满足系统的全部要求；外围晶振电路：石英晶体(Y2)采用8MHz，外接20pF电容，将电容和石英晶体接在放大器的反馈回路中构成并联振荡电路。

4.根据权利要求3所述的防止车内缺氧与中暑的实时检测保护系统，其特征在于：所述的继电器驱动电路(6)的结构：控制信号从控制芯片(U12)的第22引脚取出，连接一个10K电阻(R56)，再连接到一个三极管9013(Q1)的基极，三极管(Q1)的集电极连接一个继电器(8)，三极管(Q1)的发射极接地；在继电器(8)上并接一个二极管(D1)，起到续流的作用；继电器(8)的串接在汽车空调系统的启动回路上。

5.根据权利要求4所述的防止车内缺氧与中暑的实时检测保护系统，其特征在于：所述的电源电路(7)的结构：选用PTN78060WAH芯片(U1A)和LM1117MPX-3.3芯片(U2),汽车电池的12V电压输入端并入一个2.2uF电容(C4)，然后连接芯片PTN78060WAH(U1A)的第2引脚，在芯片PTN78060WAH(U1A)第1和第3引脚间串接一个二极管IN4007(V1),输出引脚6并接10uF电容(C10)，100Uf电容(C5)，0.1Uf电容(C11)，然后输出+5V电压；为了得到+3.3V的系统电压，采用常用的LM1117MPX-3.3芯片(U2)，在上述的+5V电压接入芯片PTN78060WAH(U2)的第3引脚，输出引脚4,2连接后并接10uF电容(C2)，100Uf电容(C3)，0.1Uf电容(C1)，然后输出+3.3V电压。