專利名稱：便攜式智能型甲烷多用檢測(cè)報(bào)警儀的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實(shí)用新型涉及一種可燃?xì)怏w檢測(cè)報(bào)警儀，特別是一種甲烷檢測(cè)報(bào)警儀。
目前使用的甲烷檢測(cè)報(bào)警儀主要包括電源電路、甲烷檢測(cè)電路、放大電路、調(diào)校電路、A/D轉(zhuǎn)換電路、顯示電路和報(bào)警電路，甲烷檢測(cè)電路是由載體催化甲烷檢測(cè)元件及兩個(gè)電阻組成的橋式檢測(cè)電路，調(diào)校電路則是由一個(gè)接在甲烷檢測(cè)電路中兩電阻之間的電位器構(gòu)成的，它是一個(gè)手動(dòng)電位器，使用時(shí)需用螺絲刀進(jìn)行調(diào)節(jié)，由于是手動(dòng)調(diào)節(jié)容易出現(xiàn)較大的偏差，另外經(jīng)常需要調(diào)節(jié)也給使用帶來(lái)了很多不便，它存在的另一個(gè)缺陷是它的放大電路只有一段放大器，而經(jīng)研究發(fā)現(xiàn)甲烷濃度在0-2％，2％-4％兩個(gè)區(qū)間內(nèi)甲烷檢測(cè)電路的靈敏度是不一樣的，而由同一放大器放大必然造成在其中一段濃度范圍內(nèi)測(cè)量的結(jié)果與真實(shí)值有較大偏差，另外象溫度和時(shí)間這些對(duì)甲烷檢測(cè)有很重要參考價(jià)值的物理量目前的甲烷檢測(cè)儀是不能直接測(cè)得的，還需要借助其它儀器才能測(cè)得，這也給實(shí)際使用帶來(lái)了很多不便。
本實(shí)用新型的目的就是要提供一種在使用前能自動(dòng)調(diào)校，甲烷濃度在0-4％范圍內(nèi)均能精確測(cè)量，并且能同時(shí)測(cè)量時(shí)間和溫度的便攜式甲烷多用檢測(cè)報(bào)警儀。
為實(shí)現(xiàn)上述目的本實(shí)用新型采用如下所述的技術(shù)方案便攜式甲烷多用檢測(cè)報(bào)警儀包括甲烷檢測(cè)電路，電源電路、穩(wěn)壓電路、升壓電路、微處理器U7、顯示電路、報(bào)警電路、兩段無(wú)級(jí)補(bǔ)償放大電路和自動(dòng)調(diào)校電路，甲烷檢測(cè)電路是由載體催化甲烷檢測(cè)元件RH、RB，電阻R16、R17組成的橋式檢測(cè)電路，甲烷檢測(cè)電路測(cè)試到的信號(hào)經(jīng)兩段無(wú)級(jí)補(bǔ)償放大電路放大后送入微處理器U7，數(shù)據(jù)經(jīng)微處理器處理后由顯示電路顯示甲烷濃度的數(shù)字值，報(bào)警電路由訊響器SI、三極管T6、二極管D1和電阻R29、R30組成，報(bào)警控制信號(hào)由微處理器U7的第14腳輸出并由電阻R29接至三極管T6的基極，為了實(shí)現(xiàn)自動(dòng)調(diào)校，設(shè)計(jì)的自動(dòng)調(diào)校電路是在甲烷檢測(cè)電路的電阻R16、R17間連接了一個(gè)數(shù)字電位器U3，電阻R17的一端接數(shù)字電位器U3的第3腳，電阻R16的一端接數(shù)字電位器U3的第6腳，數(shù)字電位器U3的控制端第7腳接至微處理器U7的第12腳，數(shù)字電位器U3的第5腳為信號(hào)輸出端。當(dāng)甲烷檢測(cè)電路需調(diào)零時(shí)，通過(guò)微處理器U7的調(diào)零程序，控制數(shù)字電位器變換中心抽頭的位置，使橋路輸出零點(diǎn)能保持在給定值上，從而實(shí)現(xiàn)自動(dòng)調(diào)校。兩段無(wú)級(jí)補(bǔ)償放大電路的一段是由運(yùn)算放大器U6-3及電阻R6、R7、R8、R9、R10，電容C3、C4、C8組成的一個(gè)高放大率的放大器，其輸出端經(jīng)電阻R9接至微處理器U7的第4腳，另一段是由運(yùn)算放大器U6-4及電阻R1、R2、R3、R4、R5，電容C1、C2、C7組成一個(gè)低放大率的放大器，其輸出端經(jīng)電阻R4接至微處理器U7的第3腳，甲烷檢測(cè)電路輸出的信號(hào)是以并聯(lián)形式同時(shí)輸入到兩段無(wú)級(jí)補(bǔ)償放大器的輸入端，當(dāng)甲烷濃度在0-2％之間時(shí)，運(yùn)算放大器U6-3輸出的信號(hào)首先被微處理器采集，經(jīng)運(yùn)算處理后，直接由顯示器顯示甲烷濃度的數(shù)字值，當(dāng)甲烷濃度高于2％時(shí)，運(yùn)算放大器U6-3輸出的信號(hào)大于給定值時(shí)，則溢出無(wú)效，此時(shí)微處理器自動(dòng)接收運(yùn)算放大器U6-4輸出的信號(hào)，并把它運(yùn)算處理后顯示在顯示器上，這樣就實(shí)現(xiàn)了兩段無(wú)級(jí)補(bǔ)償放大，由于兩段可分別調(diào)校精度，故提高了測(cè)量精度。另外它還有一個(gè)溫度檢測(cè)電路，該電路主要由溫度傳感器U5組成，溫度傳感器采用先進(jìn)的數(shù)字溫度檢測(cè)器件，它輸出的數(shù)字信號(hào)直接送入微處理器，最后由顯示器顯示，它的時(shí)鐘電路由一個(gè)實(shí)時(shí)時(shí)鐘集成塊和一塊石英晶振體組成。
采用上述結(jié)構(gòu)的便攜式智能型甲烷多用檢測(cè)報(bào)警儀提高了測(cè)量精度，實(shí)現(xiàn)了全自動(dòng)調(diào)零，同時(shí)可測(cè)量溫度、顯示時(shí)間，它結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)巧妙、性能穩(wěn)定可靠、體積小、重量輕，操作使用簡(jiǎn)便，方便維修。
以下結(jié)合附圖對(duì)本實(shí)用新型進(jìn)行詳細(xì)的說(shuō)明。


圖1為本實(shí)用新型的電路方框圖。
圖2為本實(shí)用新型的電路原理圖。
參照?qǐng)D1、圖2。便攜式智能型甲烷多用檢測(cè)報(bào)警儀由甲烷檢測(cè)電路、電源電路、穩(wěn)壓電路，升壓電路、微處理器U7、顯示電路、報(bào)警電路、兩段無(wú)級(jí)補(bǔ)償放大電路和自動(dòng)調(diào)校電路組成，電源電路是由QNY1.2×3氫鎳電池組組成的本安電源，穩(wěn)壓電路由運(yùn)算放大器U6-2、精密基準(zhǔn)源U4、三極管T1、電阻R18、R19、R20、R21、R22、R23組成，穩(wěn)壓電路輸出恒定的3伏直流電供給甲烷檢測(cè)電路，穩(wěn)壓電路的前端與電源之間還連接有一開(kāi)關(guān)用三極管T2，三極管T2的基極通過(guò)電阻R25接至微處理U7的第7腳，精密基準(zhǔn)源U4輸出恒定的2.5伏參考電壓，精密基準(zhǔn)源U4的供電電路由相互并聯(lián)的開(kāi)關(guān)用三極管T3、T5和電阻R24組成，三極管T3的基極通過(guò)電阻R26接至微處理U7的第7腳，三極管T5的基極通過(guò)電阻R27接至微處理器U7的第15腳，在需充電時(shí)，微處理器U7的第15腳輸出低電平，使三極管T5處于飽和狀態(tài)，接通精密基準(zhǔn)源U4，精密基準(zhǔn)源U4的電壓輸出端還通過(guò)導(dǎo)線接至微處理器U7的第5腳，通過(guò)開(kāi)關(guān)用三極管T3、T5可保證即使在整機(jī)欠壓關(guān)機(jī)的情況下，精密基準(zhǔn)源始終是帶電的并輸出恒定的2.5伏參考電壓。微處理器U7是一個(gè)單片機(jī)。
甲烷檢測(cè)電路是由載體催化甲烷檢測(cè)元件RH、RB，電阻R16、R17組成的橋式檢測(cè)電路，電阻R16、R17之間連接有一個(gè)數(shù)字電位器U3，通過(guò)數(shù)字電位器U3組成一個(gè)自動(dòng)調(diào)校電路，電阻R16的一端接數(shù)字電位器U3的第3腳，電阻R17的一端接數(shù)字電位器U3的第3腳，電位器U3的控制端第7腳接至微處理器U7的第12腳，數(shù)字電位器的第5腳為信號(hào)輸出端，當(dāng)甲烷檢測(cè)電路需調(diào)零時(shí)，通過(guò)微處理器U7的調(diào)零程序，控制數(shù)字電位器變換中心抽頭的位置，使橋路輸出的零點(diǎn)能保持在給定值上，從而實(shí)現(xiàn)自動(dòng)調(diào)校。
本實(shí)用新型的升壓電路是由直流升壓模塊U1、二極管D、電感線圈L、電容C6組成，升壓電路的輸入端接至開(kāi)關(guān)用三極管T2的輸出端，升壓電路輸出穩(wěn)定的5伏直流電給數(shù)字電位器U3、四單元運(yùn)算放大器U6和溫度檢測(cè)電路供電。
兩段無(wú)級(jí)補(bǔ)償放大電路的一段是由運(yùn)算放大器U6-3及電阻R6、R7、R8、R9、R10、電容C3、C4、C8組成的一個(gè)高放大率的放大器，其輸出端經(jīng)電阻R9接至微處理器U7的第4腳，另一段是由運(yùn)算放大器U6-4及電阻R1、R2、R3、R4、R5，電容C1、C2、C7組成一個(gè)低放大率的放大器，其輸出端經(jīng)電阻R4接至微處理器U7的第3腳，甲烷檢測(cè)電路輸出的信號(hào)是以并聯(lián)形式同時(shí)輸入到兩段放大器的，輸入端當(dāng)甲烷濃度在0-2％之間時(shí)，運(yùn)算放大器U6-3輸出的信號(hào)首先被微處理器采集，經(jīng)運(yùn)算處理后，直接由顯示器顯示甲烷濃度的數(shù)字值，當(dāng)甲烷濃度高于2％時(shí)，運(yùn)算放大器U6-3輸出的信號(hào)大于給定值時(shí)，則溢出無(wú)效；此時(shí)微處理器自動(dòng)接收運(yùn)算放大器U6-4輸出的信號(hào)，并把它運(yùn)算處理后顯示在顯示器上，這樣就實(shí)現(xiàn)了兩段無(wú)級(jí)補(bǔ)償放大，由于兩段可分別調(diào)校精度，故提高了測(cè)量精度。
當(dāng)被測(cè)甲烷濃度超過(guò)4％時(shí)，微處理器U7的第7腳輸出一個(gè)高電平，三極管T2截止，穩(wěn)壓電路和升壓電路斷電，從而保護(hù)載體催化甲烷檢測(cè)元件RH、RB不致?lián)p壞。
報(bào)警電路由訊響器SI、三極管T6、二極管D1、電阻R29、R30組成，報(bào)警控制信號(hào)由微處理器U7的第14腳輸出并由電阻R29接至三極管T6的基極。顯示電路由四位LED顯示器及輔助的電阻和三極管組成，四位LED顯示器直接由微處理器U7驅(qū)動(dòng)。
本實(shí)用新型還有一個(gè)溫度檢測(cè)電路和一個(gè)時(shí)鐘電路，溫度檢測(cè)電路由數(shù)字溫度傳感器U5及電阻R14組成，數(shù)字溫度傳感器的第3腳接升壓電路的5V直流電源，1腳接地，2腳接微處理器的第6腳，電阻R14接在數(shù)字溫度傳感器U5的第2腳和第3腳之間，數(shù)字溫度傳感器U5直接輸出被測(cè)溫度的數(shù)字量，此信號(hào)經(jīng)微處理器處理后直接由顯示器顯示被測(cè)溫度的數(shù)值。時(shí)鐘電路由實(shí)時(shí)時(shí)鐘集成塊U2及石英晶振XT組成，實(shí)時(shí)時(shí)鐘集成塊U2的第5腳輸出端接至微處理器U7的第13腳，實(shí)時(shí)時(shí)間由顯示器顯示。
顯示器顯示甲烷濃度、溫度和時(shí)間可由微處理器控制實(shí)行自動(dòng)功能轉(zhuǎn)換輪流顯示三個(gè)物理量，也可通過(guò)輕觸開(kāi)關(guān)T實(shí)現(xiàn)手動(dòng)控制顯示。
本實(shí)用新型還設(shè)計(jì)有一個(gè)欠壓保護(hù)電路和一個(gè)充電管理電路，欠壓保護(hù)電路由電壓取樣電路和電子開(kāi)關(guān)電路組成，電壓取樣電路由連接在本安電源兩端的相互串聯(lián)的電阻R11、R12、R13組成，電阻R11與R13之間為電壓取樣點(diǎn)，此取樣點(diǎn)電壓為本安電源電壓的1/2，此取樣點(diǎn)接至微處理器U7的第2腳。在使用過(guò)程中，當(dāng)電源電壓降至設(shè)定值時(shí)，微處理器通過(guò)檢測(cè)取樣點(diǎn)電壓并由其第7腳輸出一個(gè)高電平，三極管T2截止，穩(wěn)壓電路和升壓電路斷電，從而保護(hù)電源不致過(guò)放電。充電管理電路的控制部分由三極管T4和電阻R28組成，三極管T4的集電極接充電檢測(cè)極柱，發(fā)射極接地，其基極通過(guò)電阻R28接至微處理器U7的第16腳，充電檢測(cè)極柱在充電時(shí)是與充電電路中的充電三極管的控制端相連的，充電時(shí)當(dāng)電源電壓被充至設(shè)定值時(shí)，欠壓保護(hù)電路中的電壓取樣電路給微處理器U7提供一個(gè)電壓信號(hào)，微處理器U7的第16腳由高電平變?yōu)榈碗娖?，三極管T4截止從而控制充電電路中的充電三極管截止，停止充電，同時(shí)它還巧妙地利用了時(shí)鐘電路為充電管理電路服務(wù)，從充電開(kāi)始只要滿11個(gè)小時(shí)，微處理器U7的第16腳就變?yōu)榈碗娖?，從而停止充電，這樣就實(shí)現(xiàn)了電源充電過(guò)程中的雙重保護(hù)防止電池被過(guò)充。
權(quán)利要求1.一種便攜式智能型甲烷多用檢測(cè)報(bào)警儀，它包括甲烷檢測(cè)電路、電源電路、穩(wěn)壓電路、升壓電路、微處理器U7，顯示電路、報(bào)警電路、放大電路和調(diào)校電路，甲烷檢測(cè)電路是由載體催化甲烷檢測(cè)元件RH、RB，電阻R16、R17組成的橋式檢測(cè)電路，甲烷檢測(cè)電路的兩輸出端接放大電路的輸入端，放大電路的輸出端接微處理器U7的信號(hào)輸入端，顯示器為L(zhǎng)ED顯示器，它接在微處理器后顯示微處理器輸出的結(jié)果，報(bào)警電路由訊響器SI、三極管T6、三極管D1、電阻R29、R30組成，報(bào)警控制信號(hào)由微處理器U7的第14腳輸出并由電阻R29接至三極管T6的基極，其特征在于調(diào)校電路是一個(gè)自動(dòng)調(diào)校電路，它是在甲烷檢測(cè)電路的電阻R16、R17之間連接有一數(shù)字電位器U3，電阻R17的一端接數(shù)字電位器U3的第3腳，電阻R16的一端接數(shù)字電位器U3的第6腳，數(shù)字電位器U3的控制端第7腳接至微處理器U7的第12腳，數(shù)字電位器U3的第5腳為信號(hào)輸出端；放大電路由兩段無(wú)極補(bǔ)償放大器組成，其中一段是由運(yùn)算放大器U6-3及電阻R6、R7、R8、R9、R10、電容C3、C4、C8組成一個(gè)高放大率的放大器，其輸出端經(jīng)電阻R9接至微處理器U7的第4腳，兩段無(wú)級(jí)補(bǔ)償放大器的另一段是由運(yùn)算放大器U6-4及電阻R1、R2、R3、R4、R5、電容C1、C2、C7組成一個(gè)低放大率的放大器，其輸出端經(jīng)電阻R4接至微處理器U7的第3腳。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的便攜式智能型甲烷多用檢測(cè)報(bào)警儀，其特征在于它還有一個(gè)溫度檢測(cè)電路，該電路由數(shù)字溫度傳感器U5及電阻R14組成，數(shù)字溫度傳感器的第3腳接升壓電路的5V直流電源，1腳接地，2腳接微處理器U7的第6腳，電阻R14接在數(shù)字溫度傳感器U5的第2腳和第3腳之間。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的便攜式智能型甲烷多用檢測(cè)報(bào)警儀，其特征在于它還有一個(gè)時(shí)鐘電路，該時(shí)鐘電路由實(shí)時(shí)時(shí)鐘集成塊U2及石英晶振體XT組成，實(shí)時(shí)時(shí)鐘集成塊U2的第5腳輸出端接至微處理器U7的第13腳。
4.根據(jù)權(quán)利要求2所述的便攜式智能型甲烷多用檢測(cè)報(bào)警儀，其特征在于它還有一個(gè)時(shí)鐘電路，該時(shí)鐘電路由實(shí)時(shí)時(shí)鐘集成塊U2及石英晶振XT組成，實(shí)時(shí)時(shí)鐘集成塊U2的第5腳輸出端接至微處理器U7的第13腳。
5.根據(jù)權(quán)利要求1或2或3或4所述的便攜式智能甲烷多用檢測(cè)報(bào)警儀，其特征在于它還有一個(gè)欠壓保護(hù)電路，它由電壓取樣電路和電子開(kāi)關(guān)電路組成，電壓取樣電路由連接在電池組兩端的相互串聯(lián)的電阻R11、R12、R13組成，電阻R11與R13之間為電壓取樣點(diǎn)并接至微處理器U7的第2腳，在電池組的正極與穩(wěn)壓電路之間串聯(lián)有一開(kāi)關(guān)三極管T2，三極管T2的基極通過(guò)電阻R25接至微處理器U7的第7腳。
6.根據(jù)權(quán)利要求1或2或3或4所述的便攜式智能型甲烷多用檢測(cè)報(bào)警儀，其特征在于它還有一個(gè)充電管理電路，充電管理電路的控制部分由三極管T4和電阻R28組成，三極管T4的集電極接充電檢測(cè)極柱，發(fā)射極接地，其基極通過(guò)電阻R28接至微處理器U7的第16腳。
7.根據(jù)權(quán)利要求5所述的便攜式甲烷多用檢測(cè)報(bào)警儀，其特征在于它還有一個(gè)充電管理電路，充電管理電路的控制部分由三極管T4和電阻R28組成，三極管T4的集電極接充電檢測(cè)極柱，發(fā)射極接地，其基極通過(guò)電阻R28接至微處理器U7的第16腳。
專利摘要本實(shí)用新型公開(kāi)了一種可燃?xì)怏w檢測(cè)報(bào)警儀,特別是一種甲烷檢測(cè)報(bào)警儀。它由甲烷檢測(cè)電路、電源電路,穩(wěn)壓電路、升壓電路、微處理器、顯示電路、報(bào)警電路、兩段無(wú)級(jí)補(bǔ)償放大電路和自動(dòng)調(diào)校電路組成。本實(shí)用新型體積小、重量輕、性能穩(wěn)定可靠,在0—4%濃度范圍內(nèi)可精確測(cè)量甲烷濃度,并且實(shí)現(xiàn)了自動(dòng)調(diào)零,同時(shí)還可測(cè)量溫度、顯示時(shí)間。
文檔編號(hào)G01N31/10GK2394221SQ99212459
公開(kāi)日2000年8月30日 申請(qǐng)日期1999年6月1日 優(yōu)先權(quán)日1999年6月1日
發(fā)明者卞廣清 申請(qǐng)人:卞廣清