專利名稱：便攜式低功耗瓦斯氣體濃度監(jiān)測(cè)儀的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明屬于防爆安全產(chǎn)品技術(shù)領(lǐng)域，尤其是涉及一種對(duì)煤礦井下瓦斯氣體濃度進(jìn)行監(jiān)測(cè)的便攜式低功耗瓦斯氣體濃度監(jiān)測(cè)儀。
背景技術(shù)：
在煤礦生產(chǎn)中，隨著煤層采動(dòng)，煤層中往往會(huì)涌出礦井瓦斯，它與空氣混合，當(dāng)其體積百分比為3.5% -16%時(shí)，遇明火就會(huì)發(fā)生爆炸，給礦井的安全生產(chǎn)帶來(lái)了巨大的威脅。在我國(guó)煤礦安全事故中，瓦斯爆炸造成的傷亡人數(shù)占所有重大事故傷亡人數(shù)的50%以上，如果不能及時(shí)有效地監(jiān)測(cè)井下瓦斯氣體濃度，一旦發(fā)生事故，不僅會(huì)帶來(lái)慘重的人員傷亡，而且在停產(chǎn)維修的過(guò)程中又會(huì)造成很大程度上的經(jīng)濟(jì)損失。因此，對(duì)瓦斯氣體濃度進(jìn)行實(shí)時(shí)監(jiān)控在礦井通風(fēng)系統(tǒng)中顯得非常重要。但是，在現(xiàn)有技術(shù)中，瓦斯氣體濃度監(jiān)測(cè)儀在實(shí)現(xiàn)其監(jiān)測(cè)瓦斯氣體濃度的同時(shí)并沒(méi)有兼顧考慮其便于攜帶和低功耗的功能。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明所要解決的技術(shù)問(wèn)題在于針對(duì)上述現(xiàn)有技術(shù)中的不足，提供一種便攜式低功耗瓦斯氣體濃度監(jiān)測(cè)儀，其結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，設(shè)計(jì)合理，體積小，便于攜帶，功耗低，成本低，使用效果好，便于推廣使用。為解決上述技術(shù)問(wèn)題，本發(fā)明采用的技術(shù)方案是一種便攜式低功耗瓦斯氣體濃度監(jiān)測(cè)儀，其特征在于包括監(jiān)測(cè)控制器、與監(jiān)測(cè)控制器輸入端相接的瓦斯傳感器和編碼電路、與監(jiān)測(cè)控制器輸出端相接的顯示電路和報(bào)警電路以及分別為監(jiān)測(cè)控制器、瓦斯傳感器、 編碼電路、顯示電路和報(bào)警電路供電的電源管理電路；所述監(jiān)測(cè)控制器為將瓦斯傳感器所采集的瓦斯?jié)舛刃盘?hào)和編碼電路所輸入的報(bào)警閾值進(jìn)行對(duì)比并輸出控制信號(hào)給顯示電路和報(bào)警電路的低功耗單片機(jī)；所述顯示電路為在監(jiān)測(cè)控制器的控制下實(shí)時(shí)顯示瓦斯?jié)舛鹊囊壕э@示電路；所述報(bào)警電路為在監(jiān)測(cè)控制器的控制下在瓦斯?jié)舛瘸^(guò)報(bào)警閾值時(shí)進(jìn)行語(yǔ)音報(bào)警的語(yǔ)音報(bào)警電路；所述電源管理電路包括與外電源相接的開(kāi)關(guān)電源電路和與開(kāi)關(guān)電源電路相接的電壓調(diào)節(jié)電路和蓄電池，所述電壓調(diào)節(jié)電路的輸出端和蓄電池的輸出端均接雙電源選擇電路，所述雙電源選擇電路的輸出端接電壓轉(zhuǎn)換電路一，所述電壓轉(zhuǎn)換電路一的輸出端接電壓轉(zhuǎn)換電路二，所述電壓轉(zhuǎn)換電路一的輸出端與瓦斯傳感器相接，所述電壓轉(zhuǎn)換電路二的輸出端與監(jiān)測(cè)控制器、編碼電路、顯示電路和報(bào)警電路相接。所述監(jiān)測(cè)控制器為芯片MSP430F149。所述開(kāi)關(guān)電源電路的輸出電壓為13. 8V-14. 8V。所述電壓調(diào)節(jié)電路為將13. 8V-14. 8V的電壓調(diào)節(jié)為12V的電路。所述蓄電池為12V鉛酸蓄電池。所述電壓轉(zhuǎn)換電路一為將12V電壓轉(zhuǎn)換為5V電壓的電路。所述電壓轉(zhuǎn)換電路二為將5V電壓轉(zhuǎn)換為3. 3V電壓的電路。本發(fā)明與現(xiàn)有技術(shù)相比具有以下優(yōu)點(diǎn)
1、結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，設(shè)計(jì)合理本發(fā)明由監(jiān)測(cè)控制器、瓦斯傳感器、編碼電路、顯示電路、 報(bào)警電路和電源管理電路構(gòu)成，能夠?qū)γ旱V井下瓦斯氣體濃度進(jìn)行監(jiān)測(cè)并在瓦斯氣體濃度超過(guò)設(shè)定的報(bào)警閾值時(shí)通過(guò)報(bào)警電路進(jìn)行報(bào)警，同時(shí)在顯示電路上實(shí)時(shí)顯示監(jiān)測(cè)到的瓦斯?jié)舛?，結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，設(shè)計(jì)合理。2、體積小，便于攜帶本發(fā)明采用單片機(jī)為監(jiān)測(cè)控制器，且在設(shè)計(jì)中兼顧考慮性能和體積的優(yōu)化，體積小，便于攜帶。3、功耗低本發(fā)明采用性能優(yōu)越的低功耗單片機(jī)MSP430F149為監(jiān)測(cè)控制器，編碼電路、液晶顯示電路和語(yǔ)音報(bào)警電路均設(shè)計(jì)為3. 3V供電，選用了 5V供電的瓦斯傳感器，而且，還設(shè)計(jì)了能夠降低功耗的電源管理電路，并在軟件中做了相應(yīng)處理，大大降低了系統(tǒng)功耗，節(jié)能效果好。4、成本低本發(fā)明在滿足能夠完成其所需功能的前提下，嚴(yán)格控制了其設(shè)計(jì)和制造成本，設(shè)計(jì)和制造成本低。5、使用效果好，便于推廣使用本發(fā)明實(shí)現(xiàn)了對(duì)瓦斯氣體濃度的實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)和實(shí)時(shí)顯示，并在瓦斯氣體濃度超過(guò)設(shè)定的報(bào)警閾值時(shí)進(jìn)行語(yǔ)音報(bào)警的功能，同時(shí)還具有低功耗、 節(jié)約電能、便于攜帶的優(yōu)點(diǎn)，能夠有效減少礦井安全事故的發(fā)生，減少人員傷亡和經(jīng)濟(jì)損失，使用效果好，便于推廣使用。下面通過(guò)附圖和實(shí)施例，對(duì)本發(fā)明的技術(shù)方案做進(jìn)一步的詳細(xì)描述。


圖1為本發(fā)明的電路框圖。圖2為本發(fā)明的電路原理框圖。附圖標(biāo)記說(shuō)明 1-監(jiān)測(cè)控制器； 2-瓦斯傳感器； 3-編碼電路；4-顯示電路；5-報(bào)警電路；6-電源管理電路；6-1-開(kāi)關(guān)電源電路；6-2-電壓調(diào)節(jié)電路；6-3-蓄電池；6-4-雙電源選擇電路；6-5-電壓轉(zhuǎn)換電路一 ；6_6_電壓轉(zhuǎn)換電路二。
具體實(shí)施例方式如圖1和圖2所示，本發(fā)明包括監(jiān)測(cè)控制器1、與監(jiān)測(cè)控制器1輸入端相接的瓦斯傳感器2和編碼電路3、與監(jiān)測(cè)控制器1輸出端相接的顯示電路4和報(bào)警電路5以及分別為監(jiān)測(cè)控制器1、瓦斯傳感器2、編碼電路3、顯示電路4和報(bào)警電路5供電的電源管理電路6 ； 所述監(jiān)測(cè)控制器1為將瓦斯傳感器2所采集的瓦斯?jié)舛刃盘?hào)和編碼電路3所輸入的報(bào)警閾值進(jìn)行對(duì)比并輸出控制信號(hào)給顯示電路4和報(bào)警電路5的低功耗單片機(jī)；所述顯示電路4 為在監(jiān)測(cè)控制器1的控制下實(shí)時(shí)顯示瓦斯?jié)舛鹊囊壕э@示電路；所述報(bào)警電路5為在監(jiān)測(cè)控制器1的控制下在瓦斯?jié)舛瘸^(guò)報(bào)警閾值時(shí)進(jìn)行語(yǔ)音報(bào)警的語(yǔ)音報(bào)警電路；所述電源管理電路6包括與外電源相接的開(kāi)關(guān)電源電路6-1和與開(kāi)關(guān)電源電路6-1相接的電壓調(diào)節(jié)電路6-2和蓄電池6-3，所述電壓調(diào)節(jié)電路6-2的輸出端和蓄電池6-3的輸出端均接雙電源選擇電路6-4，所述雙電源選擇電路6-4的輸出端接電壓轉(zhuǎn)換電路一 6-5，所述電壓轉(zhuǎn)換電路一 6-5的輸出端接電壓轉(zhuǎn)換電路二 6-6，所述電壓轉(zhuǎn)換電路一 6-5的輸出端與瓦斯傳感器2相接，所述電壓轉(zhuǎn)換電路二 6-6的輸出端與監(jiān)測(cè)控制器1、編碼電路3、顯示電路4和報(bào)警電路5相接。如圖1和圖2所示，本實(shí)施例中，所述監(jiān)測(cè)控制器1為芯片MSP430F149。所述開(kāi)關(guān)電源電路6-1的輸出電壓為13. 8V-14. 8V。所述電壓調(diào)節(jié)電路6_2為將13. 8V-14. 8V的電壓調(diào)節(jié)為12V的電路。所述蓄電池6-3為12V鉛酸蓄電池。所述電壓轉(zhuǎn)換電路一 6-5為將12V電壓轉(zhuǎn)換為5V電壓的電路。所述電壓轉(zhuǎn)換電路二 6-6為將5V電壓轉(zhuǎn)換為3. 3V電壓的電路。本發(fā)明的工作原理及工作過(guò)程是開(kāi)機(jī)后，首先進(jìn)行報(bào)警閾值的設(shè)定通過(guò)編碼電路對(duì)瓦斯氣體濃度報(bào)警閾值進(jìn)行設(shè)定，監(jiān)測(cè)控制器1接收編碼電路輸入的報(bào)警閾值信號(hào)并存儲(chǔ)，然后，監(jiān)測(cè)控制器1實(shí)時(shí)接收瓦斯傳感器2所采集到的瓦斯氣體濃度信號(hào)，并與存儲(chǔ)在單片機(jī)種的報(bào)警閾值做比較，如果瓦斯氣體濃度大于報(bào)警閾值，就輸出控制信號(hào)給顯示電路4進(jìn)行瓦斯氣體濃度的實(shí)時(shí)顯示，并輸出控制信號(hào)給報(bào)警電路5進(jìn)行語(yǔ)音報(bào)警，引起工作人員的注意，如果瓦斯氣體濃度小于報(bào)警閾值，監(jiān)測(cè)控制器1處于休眠狀態(tài)，顯示電路 4和報(bào)警電路5均不工作，消耗電能消，只有當(dāng)瓦斯氣體濃度大于報(bào)警閾值時(shí)，監(jiān)測(cè)控制器 1、顯示電路4和報(bào)警電路5才開(kāi)始工作，實(shí)現(xiàn)了低功耗。另外，本發(fā)明所述的便攜式低功耗瓦斯氣體濃度監(jiān)測(cè)儀具有井下電源和蓄電池兩種供電方式，可以通過(guò)雙電源選擇電路來(lái)人為地根據(jù)實(shí)際情況選擇其中一種供電方式。其中，一種是在方便使用井下電源的情況下，井下電源通過(guò)開(kāi)關(guān)電源電路6-1、電壓調(diào)節(jié)電路6-2、電壓轉(zhuǎn)換電路一 6-5和電壓轉(zhuǎn)換電路二 6-6的處理后給監(jiān)測(cè)控制器1、瓦斯傳感器2、編碼電路、顯示電路4和報(bào)警電路5供電，比起線性電源，開(kāi)關(guān)電源具有效率高，體積小，攜帶方便等優(yōu)點(diǎn)，很好地滿足了本發(fā)明的設(shè)計(jì)需求。另一種是在不方便使用井下電源的情況下，蓄電池6-3輸出的電壓通過(guò)電壓轉(zhuǎn)換電路一 6-5和電壓轉(zhuǎn)換電路二 6-6的處理后給監(jiān)測(cè)控制器1、瓦斯傳感器2、編碼電路、顯示電路 4和報(bào)警電路5供電，方便工作人員的使用。蓄電池6-3的充電是由開(kāi)關(guān)電源電路6-1來(lái)完成的。綜上所述，本發(fā)明實(shí)現(xiàn)了對(duì)瓦斯氣體濃度的實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)和實(shí)時(shí)顯示，并在瓦斯氣體濃度超過(guò)設(shè)定的報(bào)警閾值時(shí)進(jìn)行語(yǔ)音報(bào)警的功能，同時(shí)還具有低功耗、節(jié)約電能、便于攜帶的優(yōu)點(diǎn)，能夠有效減少礦井安全事故的發(fā)生，減少人員傷亡和經(jīng)濟(jì)損失，使用效果好，便于推廣使用。以上所述，僅是本發(fā)明的較佳實(shí)施例，并非對(duì)本發(fā)明作任何限制，凡是根據(jù)本發(fā)明技術(shù)實(shí)質(zhì)對(duì)以上實(shí)施例所作的任何簡(jiǎn)單修改、變更以及等效結(jié)構(gòu)變化，均仍屬于本發(fā)明技術(shù)方案的保護(hù)范圍內(nèi)。
權(quán)利要求
1.一種便攜式低功耗瓦斯氣體濃度監(jiān)測(cè)儀，其特征在于包括監(jiān)測(cè)控制器(1)、與監(jiān)測(cè)控制器⑴輸入端相接的瓦斯傳感器⑵和編碼電路⑶、與監(jiān)測(cè)控制器⑴輸出端相接的顯示電路⑷和報(bào)警電路(5)以及分別為監(jiān)測(cè)控制器(1)、瓦斯傳感器O)、編碼電路(3)、 顯示電路(4)和報(bào)警電路( 供電的電源管理電路(6)；所述監(jiān)測(cè)控制器(1)為將瓦斯傳感器(2)所采集的瓦斯?jié)舛刃盘?hào)和編碼電路C3)所輸入的報(bào)警閾值進(jìn)行對(duì)比并輸出控制信號(hào)給顯示電路⑷和報(bào)警電路(5)的低功耗單片機(jī)；所述顯示電路⑷為在監(jiān)測(cè)控制器⑴的控制下實(shí)時(shí)顯示瓦斯?jié)舛鹊囊壕э@示電路；所述報(bào)警電路( 為在監(jiān)測(cè)控制器(1)的控制下在瓦斯?jié)舛瘸^(guò)報(bào)警閾值時(shí)進(jìn)行語(yǔ)音報(bào)警的語(yǔ)音報(bào)警電路；所述電源管理電路(6)包括與外電源相接的開(kāi)關(guān)電源電路(6-1)和與開(kāi)關(guān)電源電路(6-1)相接的電壓調(diào)節(jié)電路(6-2) 和蓄電池(6-3)，所述電壓調(diào)節(jié)電路(6- 的輸出端和蓄電池(6- 的輸出端均接雙電源選擇電路(6-4)，所述雙電源選擇電路(6-4)的輸出端接電壓轉(zhuǎn)換電路一(6-5)，所述電壓轉(zhuǎn)換電路一(6-5)的輸出端接電壓轉(zhuǎn)換電路二(6-6)，所述電壓轉(zhuǎn)換電路一(6-5)的輸出端與瓦斯傳感器( 相接，所述電壓轉(zhuǎn)換電路二(6-6)的輸出端與監(jiān)測(cè)控制器(1)、編碼電路 (3)、顯示電路(4)和報(bào)警電路(5)相接。
2.按照權(quán)利要求1所述的便攜式低功耗瓦斯氣體濃度監(jiān)測(cè)儀，其特征在于所述監(jiān)測(cè)控制器(1)為芯片MSP430F149。
3.按照權(quán)利要求1所述的便攜式低功耗瓦斯氣體濃度監(jiān)測(cè)儀，其特征在于所述開(kāi)關(guān)電源電路(6-1)的輸出電壓為13. 8V-14. 8V。
4.按照權(quán)利要求1所述的便攜式低功耗瓦斯氣體濃度監(jiān)測(cè)儀，其特征在于所述電壓調(diào)節(jié)電路(6-2)為將13. 8V-14. 8V的電壓調(diào)節(jié)為12V的電路。
5.按照權(quán)利要求1所述的便攜式低功耗瓦斯氣體濃度監(jiān)測(cè)儀，其特征在于所述蓄電池(6-3)為12V鉛酸蓄電池。
6.按照權(quán)利要求1所述的便攜式低功耗瓦斯氣體濃度監(jiān)測(cè)儀，其特征在于所述電壓轉(zhuǎn)換電路一(6-5)為將12V電壓轉(zhuǎn)換為5V電壓的電路。
7.按照權(quán)利要求1所述的便攜式低功耗瓦斯氣體濃度監(jiān)測(cè)儀，其特征在于所述電壓轉(zhuǎn)換電路二(6-6)為將5V電壓轉(zhuǎn)換為3. 3V電壓的電路。
全文摘要
本發(fā)明公開(kāi)了一種便攜式低功耗瓦斯氣體濃度監(jiān)測(cè)儀，包括監(jiān)測(cè)控制器、與監(jiān)測(cè)控制器輸入端相接的瓦斯傳感器和編碼電路、與監(jiān)測(cè)控制器輸出端相接的顯示電路和報(bào)警電路以及給系統(tǒng)供電的電源管理電路；電源管理電路包括開(kāi)關(guān)電源電路和與開(kāi)關(guān)電源電路相接的電壓調(diào)節(jié)電路和蓄電池，電壓調(diào)節(jié)電路的輸出端和蓄電池的輸出端均接雙電源選擇電路，雙電源選擇電路的輸出端接電壓轉(zhuǎn)換電路一，電壓轉(zhuǎn)換電路一的輸出端接電壓轉(zhuǎn)換電路二，電壓轉(zhuǎn)換電路一的輸出端與瓦斯傳感器相接，電壓轉(zhuǎn)換電路二的輸出端與監(jiān)測(cè)控制器、編碼電路、顯示電路和報(bào)警電路相接。本發(fā)明結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，設(shè)計(jì)合理，體積小，便于攜帶，功耗低，成本低，使用效果好，便于推廣使用。
文檔編號(hào)G01N33/22GK102539645SQ20101058325
公開(kāi)日2012年7月4日 申請(qǐng)日期2010年12月10日 優(yōu)先權(quán)日2010年12月10日
發(fā)明者劉銀杰, 李靖科 申請(qǐng)人:陜西亞泰電器科技有限公司