專利名稱：多制式輸出型高低濃度甲烷傳感器的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實(shí)用新型屬煤礦環(huán)境安全監(jiān)控儀器設(shè)備領(lǐng)域。
背景技術(shù)：
目前公知的甲烷傳感器包括甲烷檢測(cè)元件、單片機(jī)、信號(hào)處理電路等。 甲烷檢測(cè)元件的結(jié)構(gòu)是傳統(tǒng)催化原理的甲烷傳感器，即甲烷檢測(cè)元件為載 體催化元件，甲烷傳感元件表面的催化劑與被測(cè)氣體中含有的甲烷氣體產(chǎn) 生放熱反應(yīng)，其自身的電阻值相應(yīng)增加，通過電橋電路實(shí)現(xiàn)被測(cè)氣體中甲 烷氣體濃度到橋路電壓輸出的轉(zhuǎn)換。信號(hào)處理電路主要是通過檢測(cè)電橋形
成電信號(hào)，再經(jīng)放大、V/F等電路進(jìn)入單片機(jī)處理，單片機(jī)一方面將檢測(cè)
的甲烷濃度值送顯示電路顯示，并對(duì)超過設(shè)定值進(jìn)行聲光報(bào)警；另一方面 將檢測(cè)的甲烷濃度值按一定對(duì)應(yīng)關(guān)系輸出相應(yīng)的頻率值或電流值給井下監(jiān) 控分站設(shè)備。甲烷傳感器是煤礦安全監(jiān)控系統(tǒng)的重要配套設(shè)備。公開號(hào)
2110873實(shí)用新型就是一種公知的甲烷傳感器，但公知的甲烷傳感器檢測(cè) 的甲烷濃度值除能送顯示電路顯示，超過設(shè)定值聲光報(bào)螫外，還能輸出相 應(yīng)的頻率值或電流值給井下監(jiān)控分站設(shè)備，但不能輸出甲烷濃度相應(yīng)的數(shù) 字信號(hào)，而傳輸輸出的頻率信號(hào)易受干擾，且傳輸距離也不遠(yuǎn)， 一般在2Km 左右。
傳統(tǒng)的甲烷傳感器在電路結(jié)構(gòu)上由單片機(jī)工作電路、參數(shù)檢測(cè)電路、 信號(hào)輸出電路、電源供電電路、顯示和報(bào)警電路所組成.傳統(tǒng)的甲烷傳感 器在參數(shù)檢測(cè)上只是單一的甲烷檢測(cè)，信號(hào)輸出也一般只有頻率型或電流 型信號(hào)輸出，電源電路僅由外接本安電源供電，因此傳統(tǒng)的甲烷傳感器存 在檢測(cè)參數(shù)和輸出制式上單一、傳輸距離短、不可移動(dòng)等缺點(diǎn)。本實(shí)用新型在設(shè)計(jì)上將彌補(bǔ)公知技術(shù)存在的不足。
發(fā)明內(nèi)容
本實(shí)用新型的目的是提供一種采用多參數(shù)檢測(cè)、多制式輸出、傳輸距 離長(zhǎng)，抗干擾性強(qiáng)、能檢測(cè)和顯示礦井甲烷高低濃度的甲烷傳感器。
本實(shí)用新型是通過以下技術(shù)方案來實(shí)現(xiàn)在傳統(tǒng)甲烷傳感器的基礎(chǔ)上， 檢測(cè)電路方面，在同一個(gè)甲烷傳感器內(nèi)設(shè)置甲烷檢測(cè)電路和溫度檢測(cè)電路， 使其能夠同時(shí)接收和檢測(cè)環(huán)境甲烷濃度信號(hào)和環(huán)境溫度信號(hào)，并送至單片 機(jī)進(jìn)行數(shù)據(jù)處理；在信號(hào)輸出電路方面，在單一的頻率型或電流型信號(hào)輸 出電路的基礎(chǔ)上，集頻率型、電流型、數(shù)字型多信號(hào)輸出電路于同一傳感 器，其中數(shù)字型輸出電路采用FSK頻移鍵控通訊電路，能將檢測(cè)值的數(shù)字 信號(hào)直接通過單片機(jī)串口及FSK頻移鍵控通訊電路傳送到地面監(jiān)控設(shè)備， 省去井下監(jiān)控分站這一中間環(huán)節(jié)；在電源電路方面，本實(shí)用新型除由外部 本安電源供電外，在內(nèi)部設(shè)置了鎳氫電池組供電。
本實(shí)用新型由甲烷傳感元件、溫度傳感元件、單片機(jī)、鎳氫電池組、 存儲(chǔ)器、顯示器、報(bào)警器、紅外遙控器等組成，其電路結(jié)構(gòu)包括單片機(jī)工 作電路、多參數(shù)檢測(cè)電路、多信號(hào)輸出電路、電源供電電路、顯示和報(bào)警 電路。其中的參數(shù)檢測(cè)電路包括甲烷濃度檢測(cè)和溫度檢測(cè)電路；信號(hào)輸出 電路包括頻率信號(hào)輸出、電流信號(hào)輸出和數(shù)字信號(hào)輸出電路，數(shù)字信號(hào)輸 出電路釆用FSK頻移鍵控通訊電路，能對(duì)檢測(cè)值的數(shù)字信號(hào)直接進(jìn)行遠(yuǎn)距 離傳送；電源供電電路在外接本安電的源的基礎(chǔ)上，增設(shè)了鎳氫電池組作 內(nèi)置電源，并可通過電源切換電路，根據(jù)需要選擇電源配置進(jìn)行切換。
本實(shí)用新型不僅和公知的其它型式的甲烷傳感器一樣，設(shè)置有頻率型 或電流型的輸出電路，可以將檢測(cè)的甲烷濃度值按一定對(duì)應(yīng)關(guān)系輸出相應(yīng)的頻率值或電流值給井下監(jiān)控分站設(shè)備，而且是同時(shí)兼容頻率型和電流型
以及數(shù)字型的信號(hào)輸出，內(nèi)部設(shè)計(jì)的數(shù)字型輸出電路，即FSK頻移鍵控通 訊電路，能將檢測(cè)值的數(shù)字信號(hào)直接通過單片機(jī)串口及FSK通訊電路傳送 給井下監(jiān)控分站設(shè)備或直接和煤礦安全監(jiān)控系統(tǒng)的傳輸線連接到地面接 口，與地面監(jiān)控計(jì)算機(jī)直接進(jìn)行數(shù)據(jù)通訊。省去了井下監(jiān)控分站設(shè)備這一 中間環(huán)節(jié)，真正做到井下安全監(jiān)測(cè)沒有"盲區(qū)"(電源送不到或不好安裝監(jiān) 控分站區(qū)域)。這種傳輸方式具有抗干擾性強(qiáng)，傳輸距離長(zhǎng)的特點(diǎn)，即通過 自定通訊協(xié)議可以有效解決頻率輸出方式的傳感器易受脈沖群干擾引起的 冒大數(shù)的弊端；數(shù)字信號(hào)傳輸距離可達(dá)10Km遠(yuǎn)，大大超過頻率輸出方式的 最大傳輸距離。
由于本實(shí)用新型儀器內(nèi)部自備GNY8000mAh x 3鎳氫電池組，在外部本 安電源正常情況下使用外部電源，當(dāng)外部電源出現(xiàn)故障時(shí)或切斷時(shí)，鎳氫 電池組自動(dòng)投入工作， 一次標(biāo)準(zhǔn)充電后(IO小時(shí)左右)，可連續(xù)工作24小 時(shí)以上。因此該儀器即可作為懸掛的定置型甲烷傳感器，還可作為瓦斯巡 檢員及領(lǐng)導(dǎo)檢查人員的便攜式瓦斯檢測(cè)儀使用。
本實(shí)用新型內(nèi)部設(shè)置了甲烷傳感元件和溫度元件，不僅可檢測(cè)和顯示 環(huán)境的甲烷濃度，還可檢測(cè)和顯示環(huán)境的溫度，當(dāng)設(shè)置為數(shù)字傳輸式時(shí)， 不僅能輸出甲烷檢測(cè)數(shù)值，還可輸出溫度檢測(cè)數(shù)值給井下監(jiān)控分站設(shè)備或 地面監(jiān)控設(shè)備。本實(shí)用新型在軟件設(shè)計(jì)上，設(shè)計(jì)了黑匣子功能軟件，當(dāng)數(shù) 據(jù)傳輸系統(tǒng)(如通訊電纜斷)故障時(shí)，儀器自動(dòng)提供512組數(shù)據(jù)存儲(chǔ)(掉 電不丟失)，當(dāng)環(huán)境濃度小于報(bào)警點(diǎn)時(shí)30分鐘一次，而當(dāng)環(huán)境濃度大于報(bào) 警點(diǎn)時(shí)，每l分鐘一次，開始記錄"時(shí)間一濃度"數(shù)據(jù).當(dāng)數(shù)據(jù)傳輸系統(tǒng) 恢復(fù)正常時(shí)，自動(dòng)將存儲(chǔ)數(shù)據(jù)一次性補(bǔ)傳給井下或地面監(jiān)控設(shè)備，真正做到實(shí)時(shí)不間斷監(jiān)測(cè)。
本實(shí)用新型與現(xiàn)有技術(shù)比較的有益效果是，U)由于電路中設(shè)計(jì)了FSK 頻移鍵控通訊電路，能將檢測(cè)值的數(shù)字信號(hào)直接通過單片機(jī)串口及FSK頻 移鍵控通訊電路傳送給井下監(jiān)控分站設(shè)備或直接和煤礦安全監(jiān)控系統(tǒng)的傳 輸線連接到地面接口，與地面監(jiān)控計(jì)算機(jī)直接進(jìn)行數(shù)據(jù)通訊。不僅傳輸距 離長(zhǎng)(可達(dá)10km),而且抗干擾性強(qiáng)。同時(shí)電路還集成了頻率型、電流型 和數(shù)字型信號(hào)輸出，實(shí)現(xiàn)了多制式輸出。(2)電源電路增加了自備的鎳氬 電池組，當(dāng)外部電源出現(xiàn)故障或被切斷時(shí)，鎳氫電池組自動(dòng)投入工作，因 此該儀器既可作為懸掛的定置型甲烷傳感器，又可作為瓦斯巡檢員及領(lǐng)導(dǎo) 檢查人員的便攜式瓦斯檢測(cè)儀使用。
附困說明
附圖
為多制式輸出型高低濃度甲烷傳感器結(jié)構(gòu)方框圖。
具體實(shí)施方式
附圖為多制式輸出型高低濃度甲烷傳感器的實(shí)施結(jié)構(gòu)框圖。本實(shí)施例 的檢測(cè)電路設(shè)有甲烷檢測(cè)電路和溫度檢測(cè)電路，甲烷傳感元件與甲烷濃度 檢測(cè)單元構(gòu)成甲烷檢測(cè)電路，溫度傳感元件與溫度檢測(cè)單元構(gòu)成溫度檢測(cè) 電路，檢測(cè)的信號(hào)送單片機(jī)進(jìn)行數(shù)據(jù)處理。
在信號(hào)輸出電路方面，同時(shí)設(shè)置了頻率信號(hào)、電流信號(hào)和數(shù)字信號(hào)輸 出電路，數(shù)字信號(hào)輸出電路采用FSK頻移鍵控通訊電路。當(dāng)甲烷傳感元件 (催化元件)檢測(cè)甲烷時(shí)，甲烷傳感元件表面的催化劑與被測(cè)氣體中含有 的甲烷氣體進(jìn)行反應(yīng)，經(jīng)濃度檢測(cè)，信號(hào)被送至單片機(jī)進(jìn)行數(shù)據(jù)處理，檢 測(cè)值的頻率信號(hào)和電流信號(hào)給井下監(jiān)控分站設(shè)備，檢測(cè)值的數(shù)字信號(hào)直接 通過單片機(jī)串口及FSK通訊電路傳送給井下監(jiān)控分站設(shè)備或直接和煤礦安全監(jiān)控系統(tǒng)的傳輸線連接到地面接口，與地面監(jiān)控計(jì)算機(jī)直接進(jìn)行數(shù)據(jù)通 訊。與此同時(shí)，溫度傳感器將溫度檢測(cè)得到的環(huán)境溫度信號(hào)送至單片機(jī)， 由單片機(jī)處理后變成數(shù)字信號(hào)對(duì)外進(jìn)行傳輸。
本實(shí)施例的顯示部分為4位LED數(shù)碼管顯示器；聲光報(bào)警包括報(bào)警燈 和蜂鳴器，本實(shí)施例輸出信號(hào)制式的選擇由紅外遙控器進(jìn)行遙控接受，遙 控信號(hào)送至單片機(jī)。
本實(shí)施例的黑匣子功能由單片機(jī)軟件和E2PR0ME存儲(chǔ)器共同完成，當(dāng) 數(shù)據(jù)傳輸系統(tǒng)(如通訊電纜斷)故障時(shí)，儀器自動(dòng)提供512組數(shù)據(jù)存儲(chǔ)(掉 電不丟失)，當(dāng)環(huán)境濃度小于報(bào)警點(diǎn)時(shí)30分鐘一次，而當(dāng)環(huán)境濃度大于報(bào) 警點(diǎn)時(shí)，每l分鐘一次，開始記錄"時(shí)間一濃度"數(shù)據(jù)。當(dāng)數(shù)據(jù)傳輸系統(tǒng) 恢復(fù)正常時(shí)，自動(dòng)將存儲(chǔ)數(shù)據(jù)一次性補(bǔ)傳給井下或地面監(jiān)控設(shè)備。
本實(shí)施例外接本安電源，在外部本安電源正常情況下使用外部電源， 當(dāng)外部電源出現(xiàn)故障或被切斷時(shí)，本實(shí)施例內(nèi)設(shè)置的鎳氫電池組自動(dòng)投入 工作，一次標(biāo)準(zhǔn)充電后UO小時(shí)左右)，可連續(xù)工作24小時(shí)以上。
權(quán)利要求1、一種多制式輸出型高低濃度甲烷傳感器，其電路結(jié)構(gòu)包括單片機(jī)工作電路、多參數(shù)檢測(cè)電路、多信號(hào)輸出電路、電源供電電路、顯示和報(bào)警電路，其特征是，所述多制式輸出型高低濃度甲烷傳感器的參數(shù)檢測(cè)電路既有甲烷濃度檢測(cè)電路，又有溫度檢測(cè)電路；信號(hào)輸出電路包括頻率信號(hào)輸出電路、電流信號(hào)輸出電路和數(shù)字信號(hào)輸出電路；電源供電電路既能外接本安電源供電，又設(shè)置了鎳氫電池組作內(nèi)置電源。
2、 根據(jù)權(quán)利要求i所述的多制式輸出型高低濃度甲烷傳感器，其特征 是，所述數(shù)字信號(hào)輸出電路采用FSK頻移鍵控通訊電路。
3、 根據(jù)權(quán)利要求i所述的多制式輸出型高低濃度甲烷傳感器，其特征是，所述電源供電電路中的內(nèi)置電源釆用一次標(biāo)準(zhǔn)充電后可連續(xù)工作24小時(shí)以上的鎳氣電池組。專利摘要一種多制式輸出型高低濃度甲烷傳感器，本實(shí)用新型屬煤礦環(huán)境安全監(jiān)控儀器設(shè)備技術(shù)領(lǐng)域。本實(shí)用新型的電路結(jié)構(gòu)包括單片機(jī)工作電路、多參數(shù)檢測(cè)電路、多信號(hào)輸出電路、電源供電電路、顯示和報(bào)警電路。本實(shí)用新型的參數(shù)檢測(cè)電路既有甲烷濃度檢測(cè)電路，又有溫度檢測(cè)電路；信號(hào)輸出電路包括頻率信號(hào)輸出電路、電流信號(hào)輸出電路和數(shù)字信號(hào)輸出電路，數(shù)字信號(hào)輸出采用FSK頻移鍵控通訊電路；電源供電電路既能外接本安電源供電，又設(shè)置了鎳氫電池組作內(nèi)置電源。本實(shí)用新型可用于煤礦安全監(jiān)控，實(shí)現(xiàn)多參數(shù)檢測(cè)，多制式輸出，該儀器既可作為懸掛的定置型甲烷傳感器，又可作為瓦斯巡檢員及領(lǐng)導(dǎo)檢查人員的便攜式瓦斯檢測(cè)儀使用。
文檔編號(hào)E21F17/00GK201284663SQ20082011338
公開日2009年8月5日 申請(qǐng)日期2008年8月14日 優(yōu)先權(quán)日2008年8月14日
發(fā)明者彭永飛, 李冬梅, 暉 王 申請(qǐng)人:南昌煤礦儀器設(shè)備廠