專利名稱：Sf6氣體濃度和氧氣濃度實時在線監(jiān)控儀的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實用新型涉及一種氣體濃度監(jiān)控儀，特別是涉及SF6氣體泄漏檢測技術(shù)和氧氣濃度檢測技術(shù)，主要用于供電部門配電裝置室的入口處或其他便于巡視和操作的地方，確保巡視人員和操作人員的安全。
實現(xiàn)上述目的的技術(shù)方案是一種SF6氣體濃度和氧氣濃度實時在線監(jiān)控儀，包括殼體和主控板，主控板上具有CPU單元、電源單元、通信單元、時鐘模塊、顯示單元、鍵盤輸入單元、報警單元和隔離電源，通信單元分別通過導線與隔離電源和CPU單元連接，時鐘模塊、顯示單元、鍵盤輸入單元和報警單元均通過導線與CPU單元連接，還包括多個SF6氣體濃度和氧氣濃度組合檢測器，且SF6氣體濃度和氧氣濃度組合檢測器通過通信線與通信單元連接。
本實用新型進一步的技術(shù)方案是SF6氣體濃度和氧氣濃度組合檢測器由SF6氣體濃度檢測部分、氧氣濃度檢測部分、A/D轉(zhuǎn)換器、單片機、通信模塊、電源模塊和隔離電源模塊組成，SF6氣體濃度檢測部分由可控振蕩器、驅(qū)動放大器、升壓變壓器、整流濾波器、電暈放電傳感器和帶精密可調(diào)電位器的取樣網(wǎng)絡(luò)組成，振蕩器的控制端與單片機連接，振蕩器的輸出端與驅(qū)動放大器的輸入端連接，驅(qū)動放大器的輸出端與升壓變壓器的初級連接，變壓器的次級與整流器的輸入端連接，整流器的輸出端與電暈放電傳感器的輸入端連接，電暈放電傳感器的輸出端與取樣網(wǎng)絡(luò)的輸入端連接，取樣網(wǎng)絡(luò)的輸出端與A/D轉(zhuǎn)換器的a路輸入端連接，氧氣濃度檢測部分的信號輸出端與A/D轉(zhuǎn)換器的b路輸入端連接，A/D轉(zhuǎn)換器的輸出端與單片機并口連接，通信模塊通過導線與隔離電源模塊和單片機串口連接。
采用上述技術(shù)方案后，可將多個SF6氣體濃度和氧氣濃度組合檢測器布置在各個監(jiān)控點，檢測結(jié)果通過通信線和通信單元輸入到CPU單元，CPU單元對數(shù)據(jù)進行分類處理，將處理結(jié)果輸出到顯示單元、報警單元，巡回顯示各點數(shù)據(jù)，完成人機對話，實現(xiàn)多點實時在線監(jiān)控，當SF6氣體濃度高于報警點或氧氣濃度低于報警點時報警單元發(fā)出聲光報警并向遠程發(fā)出報警信號。本實用新型進一步的技術(shù)方案中，通過單片機控制振蕩器的振蕩，避免了振蕩器長時間振蕩使探頭壽命縮短的缺陷。振蕩器輸出的信號經(jīng)過驅(qū)動放大器放大，使之有足夠的功率驅(qū)動升壓變壓器，升壓變壓器的次級輸出的高壓信號經(jīng)過整流濾波器處理，形成一個直流負高壓施加于電暈放電傳感器，取樣網(wǎng)絡(luò)檢出流過電暈放電傳感器的放電電流，并把該電流信號經(jīng)過可調(diào)電位器轉(zhuǎn)換成一定范圍的電壓信號，該電壓信號送到A/D轉(zhuǎn)換器的a路輸入端，使之轉(zhuǎn)換成可供單片機識別的數(shù)字信號。單片機每經(jīng)過一定時間控制振蕩器工作一段時間，待單片機采樣到該傳感器信號后重新關(guān)閉可控振蕩器，出廠前用與報警濃度相符的標準濃度SF6氣體對該采樣信號進行標定，這樣就能定量地檢測出報警點附近的SF6氣體濃度特別是能測出低濃度的SF6氣體，報警點的濃度可在100PPM～2000PPM之間。
如

圖1所示，一種SF6氣體濃度和氧氣濃度實時在線監(jiān)控儀，包括殼體和主控板4，主控板4上具有CPU單元5、電源單元13、通信單元11、時鐘模塊6、顯示單元7、鍵盤輸入單元8、報警單元9和隔離電源12，通信單元11分別通過導線與隔離電源12和CPU單元5連接，時鐘模塊6、顯示單元7、鍵盤輸入單元8和報警單元9均通過導線與CPU單元5連接，還包括多個SF6氣體濃度和氧氣濃度組合檢測器1，且SF6氣體濃度和氧氣濃度組合檢測器1通過通信線3與通信單元11連接。CPU單元5由單片機89C52組成，時鐘模塊6由時鐘芯片DS1302組成，它負責提供監(jiān)控儀的北京時間，以便完成定時排風功能；顯示單元7可以是點陣式液晶顯示器，也可以是普通數(shù)碼發(fā)光顯示管，負責巡回顯示各監(jiān)控點的相應(yīng)參數(shù)和監(jiān)控儀的北京時間；鍵盤輸入單元8用于對系統(tǒng)參數(shù)的設(shè)置，如設(shè)置系統(tǒng)檢測點數(shù)，時間校準，設(shè)置定時開風扇時間，顯示上次風扇關(guān)閉的時間等；報警單元9用于當SF6氣體濃度高于報警點或氧氣濃度低于報警點時發(fā)出聲光報警并向遠程發(fā)出報警信號；通信單元11完成主控板4和各監(jiān)控點之間的數(shù)據(jù)通信；隔離電源12是專為通信單元供電的電源，該電源與監(jiān)控儀的其它電源相隔離，以便整個監(jiān)控儀工作的穩(wěn)定可靠，電源單元13是一種開關(guān)電源模塊，它可以把交流110V/220V和直流110V/220V變換成監(jiān)控儀所需的工作電源。
如圖2所示，SF6氣體濃度和氧氣濃度組合檢測器1由SF6氣體濃度檢測部分、氧氣濃度檢測部分、A/D轉(zhuǎn)換器21、單片機22、通信模塊28、電源模塊29和隔離電源模塊30組成，SF6氣體濃度檢測部分由可控振蕩器14、驅(qū)動放大器15、升壓變壓器16、整流濾波器17、電暈放電傳感器18和帶精密可調(diào)電位器20的取樣網(wǎng)絡(luò)19組成，振蕩器14的控制端與單片機22連接，振蕩器14的輸出端與驅(qū)動放大器15的輸入端連接，驅(qū)動放大器15的輸出端與升壓變壓器16的初級連接，變壓器16的次級與整流器17的輸入端連接，整流器17的輸出端與電暈放電傳感器18的輸入端連接，電暈放電傳感器18的輸出端與取樣網(wǎng)絡(luò)19的輸入端連接，取樣網(wǎng)絡(luò)19的輸出端與A/D轉(zhuǎn)換器21的a路輸入端連接，氧氣濃度檢測部分的信號輸出端與A/D轉(zhuǎn)換器21的b路輸入端連接，A/D轉(zhuǎn)換器21的輸出端與單片機22并口連接，通信模塊28通過導線與隔離電源模塊30和單片機22串口連接。單片機22的型號為89C2051，可控振蕩器14可以用時基電路555組成，該電路的振蕩頻率和占空比是一定的，但是有無振蕩可以通過單片機22控制，A/D轉(zhuǎn)換器21為雙路16位A/D轉(zhuǎn)換器，采用AD公司的ε-Δ模數(shù)轉(zhuǎn)換器AD7705，該電路有2路模擬信號輸入端。隔離電源模塊30是專為通信模塊28供電的電源，該電源與系統(tǒng)的其他電源相隔離，以便SF6氣體濃度和氧氣濃度組合檢測器的工作穩(wěn)定可靠。SF6氣體濃度檢測部分工作原理為，可控振蕩器14輸出的信號驅(qū)動放大器15放大，使之有足夠的功率驅(qū)動升壓變壓器16，升壓變壓器16的次級輸出的高壓信號經(jīng)過整流濾波器17處理，形成直流負高壓施加于電暈放電傳感器18，取樣網(wǎng)絡(luò)19檢出流過電暈放電傳感器的電流，并把電壓信號經(jīng)過精密可調(diào)電位器20轉(zhuǎn)換成一定范圍的電壓信號，該電壓信號送到雙路16位A/D轉(zhuǎn)換器的a路輸入端，使之轉(zhuǎn)換成可供單片機22識別的16位數(shù)字信號。
如圖2所示，氧氣濃度檢測部分由帶精密可調(diào)電位器27的取樣器26、界限電流式氧傳感器23，提供檢測電壓的電壓源31和提供加熱電源且?guī)Э烧{(diào)電位器25的可調(diào)電壓源24組成，取樣器26的輸入端與界限電流式氧傳感器23的輸出端連接，取樣器26的輸出端與A/D轉(zhuǎn)換器的b路輸入端連接，界限電流式氧傳感器23的測量端與電壓源31連接，界限電流式氧傳感器23的加熱端與可調(diào)電壓源24連接。界限式電流傳感器23由可調(diào)電壓源24為其提供加熱電源，可調(diào)電壓源24的輸出電壓由精密可調(diào)電位器25調(diào)準，因為傳感器23對加熱電源的電壓有不同的要求。另外傳感器23需要一個高精度的電壓源31提供檢測電壓施加于測量端，以便得到穩(wěn)定的與氧氣濃度成一定規(guī)律的界限電流，該界限電流通過取樣網(wǎng)絡(luò)26把電流信號轉(zhuǎn)換成一定范圍的電壓信號，電壓范圍由精密可調(diào)電位器27微調(diào)，使實際電流曲線與理想的電流——氧氣濃度曲線相吻合。該采樣信號送到雙路16位A/D轉(zhuǎn)換器21的b路輸入端，使之轉(zhuǎn)換成可供單片機22識別的16位數(shù)字信號。
單片機22綜合a、b兩路采樣信號，通過通信模塊28向通信線3發(fā)出氧氣濃度值和SF6氣體報警狀態(tài)信息。
如圖1所示，主控板4上的通信單元11還通過通訊線3與一溫度、濕度組合檢測器2連接，可以通過溫度、濕度組合檢測器測出各監(jiān)控點的溫度和濕度，根據(jù)檢測數(shù)據(jù)決定是否給環(huán)境進行通風，或者發(fā)出報警。
如圖1所示，主控板4上還具有風扇控制單元，且風扇控制單元10與CPU單元5通過導線連接。風扇控制單元10在SF6氣體濃度高于報警點或氧氣濃度低于報警點時，強制啟動風扇，與風扇控制單元10連接的風扇自動開始排風，經(jīng)過一定時間自動關(guān)閉風扇。
本實用新型的工作原理如下SF6氣體濃度和氧氣濃度組合檢測器1以及溫度、濕度組合檢測器2檢測到的信息和數(shù)據(jù)通過通信線輸送到主控板4上的通信單元11，通信單元11獲取的信息和數(shù)據(jù)輸送到主控板4上的CPU單元5，CPU單元5對這些信息和數(shù)據(jù)進行處理，然后將處理結(jié)果輸送到顯示單元7、報警單元9和風扇控制單元10，顯示單元顯示數(shù)據(jù)結(jié)果，報警單元9根據(jù)數(shù)據(jù)結(jié)果決定是否發(fā)出報警信號，風扇控制單元10根據(jù)數(shù)據(jù)結(jié)果來決定是否開啟風扇。將本實用新型安裝在供電部門配電裝置室的入口處或其它便于巡視和操作的地方，可確保巡視人員和操作人員的安全。
權(quán)利要求1.一種SF6氣體濃度和氧氣濃度實時在線監(jiān)控儀，包括殼體和主控板(4)，主控板(4)上具有CPU單元(5)、電源單元(13)、通信單元(11)、時鐘模塊(6)、顯示單元(7)、鍵盤輸入單元(8)、報警單元(9)和隔離電源(12)，通信單元(11)分別通過導線與隔離電源(12)和CPU單元(5)連接，時鐘模塊(6)、顯示單元(7)、鍵盤輸入單元(8)和報警單元(9)均通過導線與CPU單元(5)連接，其特征在于還包括多個SF6氣體濃度和氧氣濃度組合檢測器(1)，且SF6氣體濃度和氧氣濃度組合檢測器(1)通過通信線(3)與通信單元(11)連接。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的SF6氣體濃度和氧氣濃度組合檢測器(1)由SF6氣體濃度檢測部分、氧氣濃度檢測部分、A/D轉(zhuǎn)換器(21)、單片機(22)、通信模塊(28)、電源模塊(29)和隔離電源模塊(30)組成，SF6氣體濃度檢測部分由可控振蕩器(14)、驅(qū)動放大器(15)、升壓變壓器(16)、整流濾波器(17)、電暈放電傳感器(18)和帶精密可調(diào)電位器(20)的取樣網(wǎng)絡(luò)(19)組成，振蕩器(14)的控制端與單片機(22)連接，振蕩器(14)的輸出端與驅(qū)動放大器(15)的輸入端連接，驅(qū)動放大器(15)的輸出端與升壓變壓器(16)的初級連接，變壓器(16)的次級與整流器(17)的輸入端連接，整流器(17)的輸出端與電暈放電傳感器(18)的輸入端連接，電暈放電傳感器(18)的輸出端與取樣網(wǎng)絡(luò)(19)的輸入端連接，取樣網(wǎng)絡(luò)(19)的輸出端與A/D轉(zhuǎn)換器(21)的a路輸入端連接，氧氣濃度檢測部分的信號輸出端與A/D轉(zhuǎn)換器(21)的b路輸入端連接，A/D轉(zhuǎn)換器(21)的輸出端與單片機(22)并口相連，通信模塊(28)通過導線與隔離電源模塊(30)和單片機22串口連接。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的SF6氣體濃度和氧氣濃度實時在線監(jiān)控儀，其特征在于氧氣濃度檢測部分由帶精密可調(diào)電位器(27)的取樣器(26)、界限電流式氧傳感器(23)，提供檢測電壓的電壓源(31)和提供加熱電源且?guī)Э烧{(diào)電位器(25)的可調(diào)電壓源(24)組成，取樣器(26)的輸入端與界限電流式氧傳感器(23)的輸出端連接，取樣器(26)的輸出端與A/D轉(zhuǎn)換器的b路輸入端連接，界限電流式氧傳感器(23)的測量端與電壓源(31)連接，界限電流式氧傳感器(23)的加熱端與可調(diào)電壓源(24)連接。
4.根據(jù)權(quán)利要求1或2或3所述的SF6氣體濃度和氧氣濃度實時在線監(jiān)控儀，其特征在于主控板(4)上的通信單元(11)還通過通信線(3)與一溫度、濕度組合檢測器(2)連接。
5.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的SF6氣體濃度和氧氣濃度實時在線監(jiān)控儀，其特征在于主控板(4)上還具有風扇控制單元(10)，且風扇控制單元(10)與CPU單元(5)通過導線連接。
專利摘要一種SF6氣體濃度和氧氣濃度實時在線監(jiān)控儀,包括殼體和主控板(4),主控板(4)上具有CPU單元(5)、電源單元(13)、通信單元(11)、時鐘模塊(6)、顯示單元(7)、鍵盤輸入單元(8)、報警單元(9)和隔離電源(12),通信單元(11)分別通過導線與隔離電源(12)和CPU單元(5)連接,時鐘模塊(6)、顯示單元(7)、鍵盤輸入單元(8)和報警單元(9)均通過導線與CPU單元(5)連接,還包括多個SF6氣體濃度和氧氣濃度組合檢測器(1),且SF6氣體濃度和氧氣濃度組合檢測器(1)通過通信線(3)與通信單元(11)連接。本實用新型能分別對SF6氣體和氧氣的濃度實現(xiàn)多點、實時在線監(jiān)控,特別是能對低濃度的SF6氣體進行檢測。
文檔編號G01N35/00GK2515680SQ0221852
公開日2002年10月9日 申請日期2002年1月22日 優(yōu)先權(quán)日2002年1月22日
發(fā)明者許建偉 申請人:常州市科能電器有限公司