一種船舶油氣實(shí)時(shí)檢測嵌入式防爆安保裝置的制造方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本實(shí)用新型涉及一種船舶油氣實(shí)時(shí)檢測嵌入式防爆安保裝置，屬于嵌入式實(shí)時(shí)工業(yè)控制技術(shù)領(lǐng)域。
【背景技術(shù)】
[0002]隨著可燃性氣體種類的增加，以及應(yīng)用范圍的擴(kuò)大，其使用場所和貯氣倉庫內(nèi)的泄露、火災(zāi)、爆炸事故日益增多，并且事故一旦發(fā)生，而未采取有效措施，將對人員和財(cái)產(chǎn)造成巨大的損失。而船舶安全就是屬于其中一項(xiàng)，尤其是船舶機(jī)艙內(nèi)的油氣濃度檢測，是應(yīng)受到重視的影響因素，并且現(xiàn)如今市面上的船舶報(bào)警裝置檢測數(shù)據(jù)多為有線傳輸，傳輸數(shù)據(jù)環(huán)節(jié)過多，實(shí)時(shí)性較差，效率不高，因此本實(shí)用新型通過設(shè)計(jì)出一種適用于水上船舶油氣檢測數(shù)據(jù)無線傳輸和報(bào)警實(shí)時(shí)防爆安保裝置，實(shí)現(xiàn)對安全隱患及時(shí)發(fā)現(xiàn)，盡早處理，做到徹底規(guī)避開采風(fēng)險(xiǎn)。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0003]本實(shí)用新型要解決的技術(shù)問題是:本實(shí)用新型提供一種船舶油氣實(shí)時(shí)檢測嵌入式防爆安保裝置，以用于解決船舶油氣檢測數(shù)據(jù)不及時(shí)準(zhǔn)確，數(shù)據(jù)傳輸過程環(huán)節(jié)過多，有線傳輸數(shù)據(jù)，實(shí)時(shí)性較差，以及報(bào)警不及時(shí)等問題。
[0004]本實(shí)用新型技術(shù)方案是:一種船舶油氣實(shí)時(shí)檢測嵌入式防爆安保裝置，包括塑料外殼1、射頻天線6、LED屏幕7、電源按鈕開關(guān)9、接觸燃燒式氣體傳感器10、內(nèi)部電路；內(nèi)部電路包括電源模塊2、油氣檢測變送模塊3、油氣濃度檢測顯示報(bào)警模塊4、RTU模塊5 ；電源模塊2分別與油氣檢測變送模塊3、油氣濃度檢測顯示報(bào)警模塊4、RTU模塊5連接，油氣檢測變送模塊3與油氣濃度檢測顯示報(bào)警模塊4相連，油氣濃度檢測顯示報(bào)警模塊4通過串口與RTU模塊5連接，射頻天線6、LED屏幕7、電源按鈕開關(guān)9，接觸燃燒式氣體傳感器10安裝在塑料外殼I的外面，內(nèi)部電路均內(nèi)置于塑料外殼I中，射頻天線6與RTU模塊5相連，LED屏幕7與油氣濃度檢測顯示報(bào)警模塊4中的單片機(jī)模塊相連；
[0005]所述油氣檢測變送模塊3包括接觸燃燒式氣體傳感器、模擬信號調(diào)理模塊、A/D轉(zhuǎn)換模塊、整定換算模塊；模擬信號調(diào)理模塊包括前置信號放大電路、低通濾波電路、陷波電路；接觸燃燒式氣體傳感器與模擬信號調(diào)理模塊相連，模擬信號調(diào)理模塊與A/D轉(zhuǎn)換模塊相連，A/D轉(zhuǎn)換模塊與整定換算模塊相連，接觸燃燒式氣體傳感器10安裝在塑料外殼I的外部；
[0006]所述油氣濃度檢測顯示報(bào)警模塊4包括單片機(jī)模塊、聲光報(bào)警模塊；單片機(jī)模塊與聲光報(bào)警模塊相連，聲光報(bào)警模塊包括LED報(bào)警器8和聲光報(bào)警電路。
[0007]所述模擬信號調(diào)理模塊中前置信號放大電路包括定值為1K的電阻R4、定值為1K的電阻R5、電容值為100pF的電容Cl、電容值為0.022uF的電容C2、電容值為100pF的電容C3、電阻絲R1、放大器AD623 ;所述定值電阻R4分別與電容Cl、放大器AD623的-1N腳相連；所述定值電阻R5分別與電容C3、放大器AD623的+IN腳相連；所述電阻絲Rl —端與放大器AD623的RG-1腳相連，另一端與放大器AD623的RG-8腳相連；放大器AD623的+VS腳連接電源。
[0008]所述模擬信號調(diào)理模塊中低通濾波電路包括定值為IK的電阻R9、R10、定值為1K的電阻R11、定值為1K的電阻絲R12、電容值為0.1uF的電容C4、C5、C6、型號為U3A-LMV358運(yùn)算放大器、型號為U3B-LMV358運(yùn)算放大器；所述定值電阻R9—端與放大器AD623的OUT腳相連，一端與定值電阻R10、電容C4相連；所述電容C6 —端分別與定值電阻R10、運(yùn)算放大器U3ALMV358的IN+腳相連，一端接地；所述電容C5 —端分別與+5V電源、運(yùn)算放大器U3A-LMV358的8腳相連，一端接地；定值電阻Rll —端分別與電容C4、運(yùn)算放大器U3A-LMV358的I腳、IN-腳相連，另一端與電阻絲Rl2相連；運(yùn)算放大器U3B-LMV358的IN+腳與電阻絲R12相連、4腳接地、8腳連接+5V電源。
[0009]所述模擬信號調(diào)理模塊中的陷波電路包括定值電阻為2.4ΚΩ的電阻R1、R2、定值為240ΚΩ的電阻R3、定值為430ΚΩ的電阻R4、型號為LM741的運(yùn)算放大器；所述定值電阻Rl —端與電源連接，一端與電容Cl、C2相連；所述定值電阻R2 —端與電源相連，一端與定值電阻R3、運(yùn)算放大器LM741的2腳相連；所述定值電阻R4—端與電容Cl相連，一端與電容C2、運(yùn)算放大器LM741的3腳相連。
[0010]所述油氣檢測變送模塊3中的采樣穩(wěn)壓電路包括電阻R1、電阻R2、電阻R3、開關(guān)S1、電容器C、米樣模塊VA ;所述電阻Rl —端與米樣模塊VA相連，另一端與電源端VDD相連；所述電阻R2 —端與電源端VDD相連，另一端與開關(guān)SI相連；所述電阻R3 —端與開關(guān)SI相連，另一端與電容C以及單片機(jī)模塊相連。
[0011]所述油氣濃度檢測顯示報(bào)警模塊4中聲光報(bào)警電路包括定值為IK的電阻Rl、定值為IK的電阻R2、有源蜂鳴器LSULED燈D1、NPN型三極管Ql ;所述電阻Rl —端與VCC電源端相連，另一端與LED燈Dl相連；電阻Rl與LED燈Dl的另一端均與有源蜂鳴器LSl相連，LED燈Dl的另一端還與NPN型三極管Ql的集電極相連，NPN型三極管Ql的基極與電阻R2的一端相連，電阻R2作為下拉電阻，NPN型三極管Ql的發(fā)射極接地，電阻R2的另一端與單片機(jī)模塊相連。
[0012]本實(shí)用新型的工作原理是:
[0013]當(dāng)設(shè)備接電開始正常運(yùn)行，主要由油氣檢測變送模塊3對船舶機(jī)艙內(nèi)油氣濃度進(jìn)行實(shí)時(shí)檢測，基本原理是當(dāng)電源接通后，接觸燃燒式氣體傳感器(圖2中的10)，經(jīng)過采集，將空氣中可燃?xì)怏w的濃度轉(zhuǎn)換成模擬信號，模擬信號經(jīng)由信號調(diào)理模塊的前置信號放大、低通濾波、陷波的一系列操作處理之后，交由A/D轉(zhuǎn)換模塊進(jìn)行信號的數(shù)模轉(zhuǎn)換，然后通過整定換算后得到油氣的濃度值，最后將數(shù)據(jù)發(fā)送到單片機(jī)模塊存儲器中(此處的AD轉(zhuǎn)換技術(shù)屬常規(guī)技術(shù))。在AD轉(zhuǎn)化的過程中，AD輸入端的電壓要穩(wěn)定保持不變。為了防止在AD轉(zhuǎn)換過程中電壓改變造成轉(zhuǎn)換失敗，特此設(shè)計(jì)了采樣穩(wěn)壓電路，對輸入模擬信號的電平進(jìn)行抽樣采樣，繼而為后續(xù)的AD轉(zhuǎn)換模塊保持一個(gè)平穩(wěn)的電壓樣值。緊接著單片機(jī)模塊通過I/O端口控制進(jìn)行LED顯示和聲光報(bào)警(此單片機(jī)模塊通過I/O端口控制進(jìn)行LED顯示和聲光報(bào)警屬于自動化領(lǐng)域常規(guī)控制技術(shù))。最后，將數(shù)據(jù)通過RTU模塊(4 )發(fā)送到服務(wù)器上(發(fā)送的技術(shù)也屬于遠(yuǎn)程數(shù)據(jù)傳輸領(lǐng)域常規(guī)技術(shù))。
[0014]如圖1所示，首先電源接通，按鈕開關(guān)打開，電源模塊2開始供電，油氣檢測變送3通電后開始工作，接觸燃燒式傳感器10對船舶機(jī)艙內(nèi)烴類氣體進(jìn)行實(shí)時(shí)檢測，當(dāng)檢測到烴類氣體后，傳感器采集油氣并轉(zhuǎn)化成模擬信號發(fā)送給處理電路，利用采樣穩(wěn)壓電路穩(wěn)壓、前置信號放大電路放大信號、濾波陷波電路去噪，最后單片機(jī)模塊接收到AD轉(zhuǎn)換以及整定換算之后的電壓信號的樣本值。根據(jù)電壓樣值的數(shù)據(jù)，單片機(jī)模塊通過I/O端口控制進(jìn)行LED(圖2中的7)顯示以及LED報(bào)警器(圖2中的8)聲光報(bào)警，同時(shí)通過串口與RTU模塊4進(jìn)行連接，將實(shí)時(shí)采集到的油氣濃度數(shù)據(jù)無線傳輸?shù)椒?wù)器端，供工作人員后期的實(shí)時(shí)評估和對后期的現(xiàn)場進(jìn)行操作處理，所述RTU模塊4即遠(yuǎn)程數(shù)據(jù)終端RTU模塊，其中RTU (REMOTETERMINAL UNIT)即遠(yuǎn)程測控終端。
[0015]如圖3所示，單片機(jī)模塊也可以通過外置USB鍵盤控制初始化參數(shù)設(shè)置。其工作過程為:首先是接觸燃燒式傳感器(圖2中的10)檢測船舶機(jī)艙內(nèi)油氣濃度，通過數(shù)據(jù)信號處理之后，經(jīng)過AD轉(zhuǎn)換以及整定換算后，將數(shù)據(jù)發(fā)送至單片機(jī)模塊，單片機(jī)模塊通過I/O端口控制是否亮起LED屏幕(圖2中的7)以及進(jìn)行聲光報(bào)警。
[0016]如圖8所示，從單片機(jī)模塊PC7端口輸出一定頻率的脈沖，然后通過NPN三極管Ql對脈沖進(jìn)行放大。當(dāng)輸出為高電平時(shí)，有源蜂鳴器LSl發(fā)聲，LED燈Dl發(fā)光；當(dāng)輸出為低電平時(shí)，有源蜂鳴器LSl和LED燈Dl均停止工作。
[0017]如圖8所示，為了防止在AD轉(zhuǎn)換過程電壓改變造成轉(zhuǎn)換失敗，特此設(shè)計(jì)了采樣穩(wěn)壓電路，對輸入模擬信號的電平進(jìn)行抽樣采樣，繼而為后續(xù)的AD轉(zhuǎn)換模塊保持一個(gè)平穩(wěn)的電壓樣值。其工作過程為:在系統(tǒng)采樣時(shí)，通過單片機(jī)模塊的端口控制，將采樣開關(guān)SI閉合一次，為后續(xù)電容充電，這樣在AD的輸入端就得到了一個(gè)跟采樣電路輸出相同的電壓，然后，單片機(jī)模塊端口使采樣開關(guān)SI斷開，而AD轉(zhuǎn)換的輸入電流極小，因此，電容兩端的電壓可以保持較長的