專利名稱：煤礦管道用高濃甲烷傳感器的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實用新型涉及氣體測定裝置技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及一種煤礦管道用高濃甲烷傳感器。
背景技術(shù)：
煤礦安全一直以來是我國亟待解決的問題，煤礦生產(chǎn)面臨著諸多困難，如機械化程度低、安全設(shè)施不完善、技術(shù)水平低等，這些都是煤礦安全的隱患，煤礦在生產(chǎn)過程中會存在易燃易爆氣體，這些易燃易爆氣體是煤礦安全問題的主要威脅，近年來，煤礦安全爆炸事故頻繁發(fā)生，造成了巨大的經(jīng)濟及人員損失的同時，也造成了環(huán)境的污染；隨著氣體檢測傳感器運用到煤礦生產(chǎn)中，煤礦安全生產(chǎn)在一定程度上得到改觀，作為瓦斯、天然氣、坑氣和指示煤氣的主要成分，甲烷是無色無臭的氣體，只有通過靈敏可靠的檢測儀器才能進行檢測，甲烷傳感器能在甲烷濃度超限時自動報警并連續(xù)向關(guān)聯(lián)設(shè)備發(fā)送檢測的甲烷濃度信·號，來避免事故的發(fā)生；現(xiàn)有的甲烷傳感器技術(shù)中，在遇到問題時傳感器的靈敏度大打折扣，檢測可靠性降低，而且檢測甲烷的濃度在4%以內(nèi)，對于高濃度甲烷的檢測無法實現(xiàn)，檢測響應(yīng)時間慢，一般在20s — 30s，這就使得煤礦安全生產(chǎn)存在極大的隱患。

實用新型內(nèi)容本實用新型所要解決的技術(shù)問題在于提供一種智能化、多功能、測量精確的煤礦管道用高濃甲烷傳感器。本實用新型所要解決的技術(shù)問題采用以下技術(shù)方案來實現(xiàn)，一種煤礦管道用高濃甲烷傳感器，由單片機控制部分電路、供電電源部分電路、傳感頭及檢測電橋部分電路、遙控紅外接頭部分電路、顯示電路、按鍵控制部分電路、頻率信號輸出部分電路及A/D變換器組成，其特征在于所述的單片機控制部分電路控制連接顯示電路、A/D變換器及頻率信號輸出部分電路，所述的傳感頭及檢測電橋部分電路輸出為差動式的mV級信號，信號經(jīng)過濾波、放大送入A/D變換器轉(zhuǎn)換成數(shù)字信號由單片機控制部分電路讀?。凰龅倪b控紅外接頭部分電路將按鍵控制部分電路的各種按鍵指令轉(zhuǎn)換成串行紅外光編碼信號發(fā)送出去，接收器將串行紅外光編碼信號轉(zhuǎn)換成串行電信號送單片機控制部分電路進行處理，完成各種控制功能；所述的供電電源部分電路一路經(jīng)DC/DC變換器，變換成3. 3V再經(jīng)過穩(wěn)壓電路穩(wěn)成
3.OV供檢測電橋使用，另一路由DC-DC變換成5V供儀表線路使用。所述的單片機控制部分電路還連接有報警電路，所述的報警電路包括低電壓報警和高低濃度報警。所述的傳感頭及檢測電橋部分電路包括一傳感頭，所述的傳感頭由氣室及熱導(dǎo)元件組成，該熱導(dǎo)元件是對甲烷氣體很敏感的熱導(dǎo)元件，熱導(dǎo)元件和電阻組成一個檢測電橋，將熱導(dǎo)元件置于氣室中，施加工作電壓，無瓦斯時，電橋處于平衡、輸出為零，當瓦斯氣體進入氣室，接觸到熱導(dǎo)元件表面時，熱導(dǎo)元件的溫度升高，阻值增大，于是破壞了檢測電橋平衡，在一定的瓦斯?jié)舛确秶鷥?nèi)，產(chǎn)生正比于瓦斯?jié)舛鹊闹绷麟妷狠敵鲂盘?。所述的單片機控制部分電路中的單片機采用STM32F103，在程序中嵌入實時系統(tǒng)，當外部有事件發(fā)生時，進入中斷對事件進行處理，做到實時，高效，準確。本實用新型的有益效果是I.本實用新型采用熱導(dǎo)催化檢測技術(shù)檢測甲烷氣體濃度，具有測量精度高、調(diào)校周期長、重復(fù)性好、測量范圍寬、使用壽命長、不受其它氣體影響等優(yōu)點。2.本實用新型在設(shè)計上采用高性能單片機和高集成數(shù)字化電路，結(jié)構(gòu)簡單、性能可靠、調(diào)試、維護方便。3.本實用新型的零點、靈敏度及報警點皆采用紅外遙控器調(diào)節(jié)。 4.本實用新型除可連續(xù)檢測瓦斯，還具有聲光報警，頻率電流信號輸出等功能，實現(xiàn)了一機多用，使用、維護方便。5.本實用新型的外殼采用了高強度結(jié)構(gòu)設(shè)計，抗沖擊能力強。6.本實用新型主要用于煤礦瓦斯抽放管道瓦斯氣體濃度的連續(xù)檢測，適用于煤礦瓦斯抽放管道及其它輸氣管道高濃度瓦斯氣體監(jiān)測場所。

圖I為本實用新型原理方框圖。
具體實施方式
為了使本實用新型實現(xiàn)的技術(shù)手段、創(chuàng)作特征、達成目的與功效易于明白了解，下面結(jié)合具體圖示，進一步闡述本實用新型。如圖I所示，一種煤礦管道用高濃甲烷傳感器，由單片機控制部分電路、供電電源部分電路、傳感頭及檢測電橋部分電路、遙控紅外接頭部分電路、顯示電路、按鍵控制部分電路、頻率信號輸出部分電路及A/D變換器組成，單片機控制部分電路控制連接顯示電路、A/D變換器及頻率信號輸出部分電路，傳感頭及檢測電橋部分電路輸出為差動式的mV級信號，信號經(jīng)過濾波、放大送入A/D變換器轉(zhuǎn)換成數(shù)字信號由單片機控制部分電路讀取；遙控紅外接頭部分電路將按鍵控制部分電路的各種按鍵指令轉(zhuǎn)換成串行紅外光編碼信號發(fā)送出去，接收器將串行紅外光編碼信號轉(zhuǎn)換成串行電信號送單片機控制部分電路進行處理，完成各種控制功能；供電電源部分電路一路經(jīng)DC/DC變換器，變換成3. 3V再經(jīng)過穩(wěn)壓電路穩(wěn)成3. OV供檢測電橋使用，另一路由DC-DC變換成5V供儀表線路使用。單片機控制部分電路還連接有報警電路，報警電路包括低電壓報警和高低濃度報
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目o傳感頭及檢測電橋部分電路包括一傳感頭，傳感頭由氣室及熱導(dǎo)元件組成，該熱導(dǎo)元件是對甲烷氣體很敏感的熱導(dǎo)元件，熱導(dǎo)元件和電阻組成一個檢測電橋，將熱導(dǎo)元件置于氣室中，施加工作電壓，無瓦斯時，電橋處于平衡、輸出為零，當瓦斯氣體進入氣室，接觸到熱導(dǎo)元件表面時，熱導(dǎo)元件的溫度升高，阻值增大，于是破壞了檢測電橋平衡，在一定的瓦斯?jié)舛确秶鷥?nèi)，產(chǎn)生正比于瓦斯?jié)舛鹊闹绷麟妷狠敵鲂盘?。單片機控制部分電路中的單片機采用STM32F103，在程序中嵌入實時系統(tǒng)，當外部有事件發(fā)生時，進入中斷對事件進行處理，做到實時，高效，準確。以上顯示和描述了本實用新型的基本原理和主要特征和本實用新型的優(yōu)點。本行業(yè)的技術(shù)人員應(yīng)該了解，本實用新型不受上述實施例的限制，上述實施例和說明書中描述 的只是說明本實用新型的原理，在不脫離本實用新型精神和范圍的前提下，本實用新型還會有各種變化和改進，這些變化和改進都落入要求保護的本實用新型范圍內(nèi)。本實用新型要求保護范圍由所附的權(quán)利要求書及其等效物界定。
權(quán)利要求1.煤礦管道用高濃甲烷傳感器，由單片機控制部分電路、供電電源部分電路、傳感頭及檢測電橋部分電路、遙控紅外接頭部分電路、顯示電路、按鍵控制部分電路、頻率信號輸出部分電路及A/D變換器組成，其特征在于所述的單片機控制部分電路控制連接顯示電路、A/D變換器及頻率信號輸出部分電路，所述的傳感頭及檢測電橋部分電路輸出為差動式的mV級信號，信號經(jīng)過濾波、放大送入A/D變換器轉(zhuǎn)換成數(shù)字信號由單片機控制部分電路讀?。? 所述的遙控紅外接頭部分電路將按鍵控制部分電路的各種按鍵指令轉(zhuǎn)換成串行紅外光編碼信號發(fā)送出去，接收器將串行紅外光編碼信號轉(zhuǎn)換成串行電信號送單片機控制部分電路進行處理，完成各種控制功能； 所述的供電電源部分電路一路經(jīng)DC/DC變換器，變換成3. 3V再經(jīng)過穩(wěn)壓電路穩(wěn)成3. OV供檢測電橋使用，另一路由DC-DC變換成5V供儀表線路使用。
2.根據(jù)權(quán)利要求I所述的煤礦管道用高濃甲烷傳感器，其特征在于所述的單片機控制部分電路還連接有報警電路，所述的報警電路包括低電壓報警和高低濃度報警。
3.根據(jù)權(quán)利要求I所述的煤礦管道用高濃甲烷傳感器，其特征在于所述的傳感頭及檢測電橋部分電路包括一傳感頭，所述的傳感頭由氣室及熱導(dǎo)元件組成，熱導(dǎo)元件和電阻組成一個檢測電橋，將熱導(dǎo)兀件置于氣室中，施加工作電壓，無瓦斯時，電橋處于平衡、輸出為零，當瓦斯氣體進入氣室，接觸到熱導(dǎo)元件表面時，熱導(dǎo)元件的溫度升高，阻值增大，于是破壞了檢測電橋平衡，在一定的瓦斯?jié)舛确秶鷥?nèi)，產(chǎn)生正比于瓦斯?jié)舛鹊闹绷麟妷狠敵鲂盘枴?br> 4.根據(jù)權(quán)利要求I所述的煤礦管道用高濃甲烷傳感器，其特征在于所述的單片機控制部分電路中的單片機采用STM32F103。
專利摘要一種煤礦管道用高濃甲烷傳感器，由單片機控制部分電路、供電電源部分電路、傳感頭及檢測電橋部分電路、遙控紅外接頭部分電路、顯示電路、按鍵控制部分電路、頻率信號輸出部分電路及A/D變換器組成，其特征在于所述的單片機控制部分電路控制連接顯示電路、A/D變換器及頻率信號輸出部分電路，所述的傳感頭及檢測電橋部分電路輸出為差動式的mV級信號，信號經(jīng)過濾波、放大送入A/D變換器轉(zhuǎn)換成數(shù)字信號由單片機控制部分電路讀??；遙控紅外接頭部分電路將按鍵控制部分電路的各種按鍵指令轉(zhuǎn)換成串行紅外光編碼信號發(fā)送出去，接收器將串行紅外光編碼信號轉(zhuǎn)換成串行電信號送單片機控制部分電路進行處理，完成各種控制功能。具有測量精度高、調(diào)校周期長、重復(fù)性好、測量范圍寬、使用壽命長。
文檔編號G01N27/14GK202486087SQ20112051601
公開日2012年10月10日 申請日期2011年12月12日 優(yōu)先權(quán)日2011年12月12日
發(fā)明者呂春江, 周浩, 田增, 童連唐, 翟培, 陳光毅 申請人:淮南市松江電子有限責任公司