專利名稱：在線自動校準(zhǔn)甲烷智能檢測儀的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實(shí)用新型是一種在線自動校準(zhǔn)甲烷智能檢測儀，它屬于電子和單片 微機(jī)應(yīng)用技術(shù)領(lǐng)域。
背景技術(shù)：
我國煤礦很多，常有事故發(fā)生。其主要原因之一是煤礦井下甲烷在線檢 測設(shè)備沒有達(dá)到應(yīng)有的技術(shù)水平。例如，我國絕大數(shù)煤礦含有硫化物，它可侵蝕甲烷檢測元 件，使其參數(shù)發(fā)生變化，若不及時調(diào)整，檢測誤差會越來越大。為了減小檢測誤差，現(xiàn)有常用 甲烷在線檢測設(shè)備，需定期(例如每5天一次)將它從煤礦井下拿到地面，人工調(diào)整放大電 路中與甲烷檢測元件(簡稱檢測元件)之零點(diǎn)和靈敏度相關(guān)的參數(shù)，然后再安裝到煤礦井 下檢測處，不僅費(fèi)時費(fèi)事，而且對煤礦安全生產(chǎn)不利。針對上述情況，本實(shí)用新型的微處理器內(nèi)含可自動調(diào)整參數(shù)之程序，它可克服現(xiàn) 有常用甲烷在線檢測設(shè)備的上述弊端。發(fā)明內(nèi)容本實(shí)用新型由多探頭檢測模塊、紅外光敏接收電路、高性能微處理器、 顯示器、信號輸出電路、電源模塊、外接插座、防塵網(wǎng)和外殼組成，檢測模塊的輸出和紅外光 敏接收電路的輸出接高性能微處理器的輸入，高性能微處理器的輸出接多探頭檢測模塊、 顯示器和信號輸出電路的輸入，信號輸出電路的輸出接外接插座的信號輸入端，外接插座 的電源輸出端接電源模塊的輸入，電源模塊的輸出接高性能微處理器、紅外光敏接收電路、 顯示器、信號輸出電路和檢測模塊的電源輸入端。檢測模塊是多探頭檢測模塊的簡稱，它可 由2至16個甲烷檢測單元和2至18個程序可控電壓精密調(diào)控電路組成，各甲烷檢測單元 的輸出即為檢測模塊的輸出，而且各檢測單元可以是1只甲烷檢測元件，它也可由可燃?xì)?體檢測元件與精密放大電路構(gòu)成。高性能微處理器可由2至16路模擬開關(guān)、精密放大電路、 lObit至32bit A/D轉(zhuǎn)換器、lObit至24bit D/A轉(zhuǎn)換器、單片機(jī)和聲光報(bào)警電路構(gòu)成，這些 模擬開關(guān)、精密放大電路、A/D轉(zhuǎn)換器和D/A轉(zhuǎn)換器也可包含在單片微機(jī)器件或微處理器件 內(nèi)部。顯示器可由2至6個LED數(shù)碼管及其適配電路組成，也可由LCD數(shù)顯屏或液晶點(diǎn)陣 顯示屏及其適配電路組成。它的紅外光敏接收電路內(nèi)含光敏管，它可接收紅外遙控器發(fā)出 的光信息，其輸出送給高性能微處理器。本實(shí)用新型的單片微機(jī)內(nèi)含固化軟件，其程序運(yùn)行時，可通過單片微機(jī)的輸出和 電壓精密調(diào)控電路恰當(dāng)自動改變甲烷檢測元件供電電壓之高低(其變化在0至5V范圍 內(nèi))，并可定期(例如每3天一次)在線自動調(diào)整與檢測元件之零點(diǎn)和靈敏度相關(guān)的參數(shù)， 使本實(shí)用新型不需要人工調(diào)參數(shù)，可持續(xù)使用半年以上。而且本實(shí)用新型可用多個檢測元 件實(shí)時檢測同一甲烷濃度，將其數(shù)據(jù)送給單片微機(jī)，自動智能分析并確認(rèn)甲烷濃度實(shí)時值， 大幅度提高了檢測數(shù)據(jù)的可信度。此外，本實(shí)用新型不需要?dú)忾y或氣泵，可大幅度減小生產(chǎn) 工作量，并可降低成本。由于本實(shí)用新型不需要人工拆裝/調(diào)參數(shù)，可持續(xù)使用半生年以上，可大幅度減 少人工調(diào)參數(shù)之工作量；而且它可用多個探頭檢測同一實(shí)時甲烷濃度，大幅度提高了檢測 數(shù)據(jù)的可信度，因此在煤礦應(yīng)用本實(shí)用新型，對提高煤礦安全生產(chǎn)率具有重要意義。


以下結(jié)合附圖和實(shí)施實(shí)例對本實(shí)用新型進(jìn)一步說明。圖1是本實(shí)用新型的可實(shí)施原理框圖之一。圖1中“MSM”代表檢測模塊，“HyP”
3代表高性能微處理器，“DP”代表顯示器，“LR”代表紅外光敏接收電路，“0C”代表信號輸出 電路，“ JC”代表外接插座，“PM”代表電源模塊。圖2是圖1中“MSM”的一種可實(shí)施的電路原理圖之一，圖中SRC0至SRC6可采用 相同的單元電路。其輸入和輸出各自與圖4中相應(yīng)的輸出和輸入相連，圖中已標(biāo)明。圖3是圖2中“SRC0”至“SRC6”7個相同單元電路的一種可實(shí)施的電路原理圖之 一，它是一種電壓精密調(diào)控電路，其中~需選用精密運(yùn)放，T2和T3可選用M0S場效應(yīng)管。 圖中虛線框內(nèi)ra和rb分別代表甲烷檢測元件內(nèi)之“黑元件”的等效電阻和“白元件”的等 效電阻。圖中輸入端VIN和輸出端V-分別與圖2中“SRC0”至“SRC6”的輸入端和輸出端 對應(yīng)。此電路的工作原理，可在公開的技術(shù)資料中查到。此外，圖中Vr代表基準(zhǔn)電壓，它可 與高性能單片微機(jī)的基準(zhǔn)電壓輸出端相連。圖4描述了圖1中“HiiP”和“DP”一種可實(shí)施的電路原理，其中IC5是高性能微 處理器，它是內(nèi)含多路模擬開關(guān)、精密A/D轉(zhuǎn)換器、精密D/A轉(zhuǎn)換器、程序存貯器和數(shù)據(jù)存貯 器的單片微機(jī)。圖中IC6是帶數(shù)據(jù)鎖存功能的BOT碼一七段碼轉(zhuǎn)換器件，C51、C53、C55和 C61代表獨(dú)石電容器，C52和C54代表鋁電解電容器，C56和C57代表瓷片電容器；CR代表石 英諧振器，L51和L52代表電感器，R41至R43和R50至R67代表電阻器，S0代表Reset按 鈕，npl、np2、np3和即4代表共陰極LED數(shù)碼管的陰極。圖4還描述了 IC5與“LR”及“0C” 的連接，“LR”可選用市場上出售的紅外光敏接收模塊(有公用技術(shù)說明)，“0C”可選用以 AD654為核心的V — f轉(zhuǎn)換電路或以XRT115為核心的V — c'轉(zhuǎn)換電路，這兩種器件資料中有 詳細(xì)技術(shù)說明。圖中蜂鳴器是聲響報(bào)警器件，D41可選用012白發(fā)紅光超高亮閃爍LED，它 們接M0S場效應(yīng)管T4，由IC5的I/O 口 P1. 7電平之高低控制是否發(fā)出聲光報(bào)警信號。
具體實(shí)施方式
下面進(jìn)一步說明本實(shí)用新型的一種具體實(shí)施方式
。圖1 中 “PM” 可選購 “AC/DC” 或 “DC/DC” 模塊，例如選購 “ 12_24VDC — 5VDC/1A 和 12Vdc/0. 5A” 的 “DC/DC” 電源模塊。圖3中~可選用0PA735，它是單電源供電的精密運(yùn)放器件，其輸入失調(diào)電壓 彡5iiV，溫漂彡0. 05iiV/°C，輸入偏置電流彡0. 3nA，開環(huán)增益彡115dB。圖中T2和T3可 選用M0S場效應(yīng)管HUF75652，其導(dǎo)通電阻彡8m Q。圖中隊(duì)可選用11. 5k Q/0. 25w/0. 01 % /3ppm/°C的精密電阻器，R2可選用lkQ/0. 25w/0.01% /3ppm/°C的精密電阻器，R3可選用 2kQ/0. 0625w/l%金屬膜電阻器，R4可選用6. 2kQ/0. 0625w/5%金屬膜電阻器，R21和R31 可選用lkQ/0. 0625w/5%金屬膜電阻器，R22和R32可選用20k Q/0. 0625w/5%金屬膜電阻 器，可選用2. 2 y F獨(dú)石電容器。圖中虛線框內(nèi)以&和rb為等效電阻所代表的檢測元件 可選用煤礦用甲烷檢測載體催化元件MJC4。圖中Vcc可接+12V，VDD可接+5V。在上述參 數(shù)和Vr = 2. 500V基礎(chǔ)上，當(dāng)VIN為低電平時，T2關(guān)斷，V0UT = Vr = 2. 500V ；當(dāng)VIN為高電平 時，T2 導(dǎo)通，V。UT = Vr*R2/(Rl+R2) = 2. 500*lkQ/(ll. 5+l)kQ = 0. 200V。圖4中C51可選用6. 8 i! F獨(dú)石電容器，C52和C54可選用100 u F/10V鋁電解電容器， C53、C55和C61可選用2. 2 i! F獨(dú)石電容器，C56和C57可選用15pF瓷片電容器；CR可選用10MHz 石英諧振器，L51和L52可選用68 u H/0. 01 Q電感器，R41可選用200 Q /0. 5W/5%金屬膜電阻 器，R42可選用20k Q/0. 0625w/5%金屬膜電阻器，R43可選用lkQ/0. 0625w/5%金屬膜電阻 器，R50可選用30k Q /0. 0625W/5 %金屬膜電阻器，R51至R67各自可選用390 Q /0. 0625W/5 % 金屬膜電阻器，IC5可選用MSC1212Y5 (它是高性能微處理器，詳見其器件資料)，并編寫恰
4當(dāng)軟件，將其固化在MSC1212Y5中。圖中IC6可選用⑶4511，LED數(shù)碼管可選用5101AS， ⑶4511和5101AS可在公用資料中查到相關(guān)技術(shù)說明。 顯然，本實(shí)用新型需有恰當(dāng)軟件固化在單片微機(jī)中，它才能正常工作。至于本實(shí)用 新型的固化軟件，將另行申請知識產(chǎn)權(quán)保護(hù)，此處不作說明。
權(quán)利要求一種在線自動校準(zhǔn)甲烷智能檢測儀，其特征是它由多探頭檢測模塊、紅外光敏接收電路、高性能微處理器、顯示器、信號輸出電路、電源模塊、外接插座、防塵網(wǎng)和外殼組成，檢測模塊的輸出和紅外光敏接收電路的輸出接高性能微處理器的輸入，高性能微處理器的輸出接多探頭檢測模塊、顯示器和信號輸出電路的輸入，信號輸出電路的輸出接外接插座的信號輸入端，外接插座的電源輸出端接電源模塊的輸入，電源模塊的輸出接高性能微處理器、紅外光敏接收電路、顯示器、信號輸出電路和檢測模塊的電源輸入端。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的在線自動校準(zhǔn)甲烷智能檢測儀，其特征是檢測模塊是多探 頭檢測模塊的簡稱，它可由2至16個甲烷檢測單元和2至18個程序可控電壓精密調(diào)控電 路組成，各甲烷檢測單元的輸出即為檢測模塊的輸出，而且各檢測單元可以是1只甲烷檢 測元件，它也可由可燃?xì)怏w檢測元件與精密放大電路構(gòu)成。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的在線自動校準(zhǔn)甲烷智能檢測儀，其特征是高性能微處理器 可由2至16路模擬開關(guān)、精密放大電路、IObit至32bit A/D轉(zhuǎn)換器、IObit至24bit D/A 轉(zhuǎn)換器、單片機(jī)和聲光報(bào)警電路構(gòu)成，這些模擬開關(guān)、精密放大電路、A/D轉(zhuǎn)換器和D/A轉(zhuǎn)換 器也可包含在單片微機(jī)器件或微處理器件內(nèi)部。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的在線自動校準(zhǔn)甲烷智能檢測儀，其特征是顯示器可由2至6 個LED數(shù)碼管及其適配電路組成，也可由LCD數(shù)顯屏或液晶點(diǎn)陣顯示屏及其適配電路組成。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的在線自動校準(zhǔn)甲烷智能檢測儀，其特征是它的紅外光敏接 收電路內(nèi)含光敏管，它可接收紅外遙控器發(fā)出的光信息，其輸出送給高性能微處理器。
專利摘要本實(shí)用新型是一種在線自動校準(zhǔn)甲烷智能檢測儀，屬于電子和單片微機(jī)應(yīng)用技術(shù)領(lǐng)域。它由多探頭檢測模塊、紅外光敏接收電路、高性能微處理器、顯示器、信號輸出電路、電源模塊、外接插座、防塵網(wǎng)和外殼組成。本實(shí)用新型內(nèi)含單片微機(jī)固化軟件，其程序運(yùn)行時，可定期在線自動調(diào)整與甲烷檢測元件之零點(diǎn)和靈敏度相關(guān)的參數(shù)，使本實(shí)用新型不需要人工調(diào)參數(shù)，可持續(xù)使用半年以上，可大幅度減少人工調(diào)參數(shù)工作量。它還可用多個探頭檢測同一實(shí)時甲烷濃度，大幅度提高了檢測數(shù)據(jù)的可信度，因此在煤礦應(yīng)用本實(shí)用新型，對提高煤礦安全生產(chǎn)具有重要意義。而且本實(shí)用新型不需要?dú)忾y或氣泵，可大幅度減小生產(chǎn)工作量，降低成本。
文檔編號G01N27/16GK201600346SQ20092027869
公開日2010年10月6日 申請日期2009年11月6日 優(yōu)先權(quán)日2009年11月6日
發(fā)明者孫梅生 申請人:孫梅生