專利名稱：有毒氣體探測(cè)器的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實(shí)用新型涉及傳感器領(lǐng)域，特別涉及氣體探測(cè)器領(lǐng)域，具體是指一種有毒氣體 探測(cè)器。
背景技術(shù)：
目前市場(chǎng)上的各種點(diǎn)型有毒氣體探測(cè)器，其氣體傳感器的信號(hào)處理電路和探測(cè)器 的電源轉(zhuǎn)換和驅(qū)動(dòng)電路都集成在一起。由于有毒氣體探測(cè)器的傳感器大部分為電化學(xué)型氣 敏傳感器，其輸出信號(hào)為微安級(jí)的電流信號(hào)，很容易受電路和外界因素干擾，因此信號(hào)輸出 的一致性較差。而且一定時(shí)間內(nèi)都會(huì)發(fā)生測(cè)量值的漂移，所以需要定期給有毒氣體探測(cè)器 進(jìn)行標(biāo)定，這些探測(cè)器的標(biāo)定和調(diào)試都需到現(xiàn)場(chǎng)通入目標(biāo)氣體，操作比較麻煩和困難。探測(cè) 器的參數(shù)設(shè)置和標(biāo)定采用開(kāi)蓋操作或者磁棒設(shè)置方法，極為不便?，F(xiàn)有的點(diǎn)型有毒氣體探 測(cè)器往往在現(xiàn)場(chǎng)需要兩個(gè)人的配合，才能完成有毒氣體探測(cè)器的標(biāo)定和調(diào)試，工作人員的 工作量較大。此類探測(cè)器的顯示裝置大部分采用筆端式LCD顯示，不夠直觀，同時(shí)還需要背 光光源，其使用壽命受到一定限制。

實(shí)用新型內(nèi)容本實(shí)用新型的目的是克服了上述現(xiàn)有技術(shù)中的缺點(diǎn)，提供一種能使探測(cè)器的標(biāo)定 和調(diào)試更為簡(jiǎn)便，有效減少工作人員的工作量，同時(shí)具有更為直觀的顯示設(shè)備，便于探測(cè)器 在任何場(chǎng)合的應(yīng)用，結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，且成本低廉的有毒氣體探測(cè)器。為了實(shí)現(xiàn)上述的目的，本實(shí)用新型的有毒氣體探測(cè)器具有如下構(gòu)成該有毒氣體探測(cè)器，包括相互固定連接的探測(cè)器主體模塊和傳感器模塊，所述的 探測(cè)器主體模塊包括殼體和設(shè)置于殼體內(nèi)的電源單元和主控單元，所述的主控單元分別連 接所述的電源單元和傳感器模塊，其主要特點(diǎn)是，所述的探測(cè)器主體模塊還包括液晶顯示 單元，所述的液晶顯示單元分別連接所述的電源單元和主控單元。該有毒氣體探測(cè)器中，所述的液晶顯示單元包括顯示器、顯示器電源電路和顯示 器信號(hào)與控制電路，所述的顯示器通過(guò)所述的顯示器電源電路連接所述的電源單元，并通 過(guò)所述的顯示器信號(hào)與控制電路連接所述的主控單元，所述的顯示器設(shè)置于所述的殼體表 面。所述的顯示器為有機(jī)發(fā)光二極管液晶顯示器(OLED)。該有毒氣體探測(cè)器中，所述的探測(cè)器主體模塊還包括連接所述的主控單元的總線 通信單元，所述的總線通信單元包括外部通信接口。所述的總線通信單元為MODBUS串口通 訊單元、HART通訊單元或CANBUS串口通訊單元。該有毒氣體探測(cè)器中，所述的有毒氣體探測(cè)器還包括紅外線接收單元，所述的紅 外線接收單元連接所述的主控單元，所述的殼體上開(kāi)設(shè)有紅外接收窗口。所述的主控單元 包括微處理器、液晶顯示電路和紅外通信電路，所述的微處理器分別連接所述的液晶顯示 電路、紅外通信電路、電源單元及傳感器模塊，所述的液晶顯示電路連接所述的液晶顯示單 元，所述的紅外通信電路連接所述的紅外線接收單元。[0009]該有毒氣體探測(cè)器中，所述的傳感器模塊包括電化學(xué)氣體傳感器、信號(hào)處理單元、 溫濕度補(bǔ)償單元和數(shù)據(jù)存儲(chǔ)單元，所述的信號(hào)處理單元分別連接所述的溫度補(bǔ)償單元、數(shù) 據(jù)存儲(chǔ)單元、電化學(xué)氣體傳感器以及探測(cè)器主體模塊的主控單元。所述的數(shù)據(jù)存儲(chǔ)單元為 電可擦可編程只讀存儲(chǔ)器，所述的電可擦可編程只讀存儲(chǔ)器連接于所述的信號(hào)處理單元。該有毒氣體探測(cè)器中，所述的探測(cè)器主體模塊和傳感器模塊通過(guò)完全隔離的串行 通信接口相互連接。采用了該實(shí)用新型的有毒氣體探測(cè)器，由于其包括相互固定連接的探測(cè)器主體模 塊和傳感器模塊，所述的探測(cè)器主體模塊包括殼體和設(shè)置于殼體內(nèi)的電源單元和主控單 元，所述的主控單元分別連接所述的電源單元和傳感器模塊，所述的探測(cè)器主體模塊還包 括液晶顯示單元，所述的液晶顯示單元分別連接所述的電源單元和主控單元，使得該有毒 氣體探測(cè)器可實(shí)現(xiàn)單一工作人員非現(xiàn)場(chǎng)標(biāo)定，維護(hù)和更換氣體傳感器時(shí)，可不斷電操作，不 影響整個(gè)系統(tǒng)的正常工作，同時(shí)探測(cè)器顯示全部采用點(diǎn)陣OLED中文顯示和紅外遙控操作 方法，極大地方便了氣體探測(cè)器的日常維護(hù)工作，也提高了有毒氣體探測(cè)器的可靠性和安 全性。

圖1為本實(shí)用新型的有毒氣體探測(cè)器的功能模塊結(jié)構(gòu)示意圖。圖2為本實(shí)用新型的有毒氣體探測(cè)器的整體結(jié)構(gòu)示意圖。圖3為本實(shí)用新型的有毒氣體探測(cè)器的分拆結(jié)構(gòu)示意圖。圖4為本實(shí)用新型的有毒氣體探測(cè)器的V/I轉(zhuǎn)換電路原理圖。圖5為本實(shí)用新型的有毒氣體探測(cè)器的安全柵電路原理圖。圖6為本實(shí)用新型的有毒氣體探測(cè)器的傳感器供電電源電路原理圖。圖7為本實(shí)用新型的有毒氣體探測(cè)器的OLED顯示板電路原理圖。圖8為本實(shí)用新型的有毒氣體探測(cè)器的傳感器信號(hào)轉(zhuǎn)換電路原理圖。圖9為本實(shí)用新型的有毒氣體探測(cè)器的傳感器單片機(jī)電路原理圖。
具體實(shí)施方式
為了能夠更清楚地理解本實(shí)用新型的技術(shù)內(nèi)容，特舉以下實(shí)施例詳細(xì)說(shuō)明。請(qǐng)參閱圖1所示，為本實(shí)用新型的有毒氣體探測(cè)器的功能模塊結(jié)構(gòu)示意圖。在本實(shí)用新型的一種實(shí)施方式中，如圖2和3所示，該有毒氣體探測(cè)器包括相互固 定連接的探測(cè)器主體模塊1和傳感器模塊2。所述的探測(cè)器主體模塊1包括殼體11和設(shè)置 于殼體11內(nèi)的電源單元12和主控單元13，所述的主控單元13分別連接所述的電源單元 12和傳感器模塊2。所述的探測(cè)器主體模塊1還包括液晶顯示單元14，所述的液晶顯示單 元14分別連接所述的電源單元12和主控單元13。該液晶顯示單元14包括顯示器、顯示器 電源電路和顯示器信號(hào)與控制電路，所述的顯示器通過(guò)所述的顯示器電源電路連接所述的 電源單元12，并通過(guò)所述的顯示器信號(hào)與控制電路連接所述的主控單元13，所述的顯示器 設(shè)置于所述的殼體11的表面。其中，所述的顯示器為有機(jī)發(fā)光二極管液晶顯示器(OLED)。 在該實(shí)施方式中，所述的探測(cè)器主體模塊1和傳感器模塊2通過(guò)完全隔離的串行通信接口 相互連接。[0024]在一種優(yōu)選的實(shí)施方式中，所述的探測(cè)器主體模塊1還包括連接于所述的主控單 元13的總線通信單元，所述的總線通信單元包括外部通信接口，所述的總線通信單元為 MODBUS串口通訊單元、HART通訊單元或CANBUS串口通訊單元中的一種。在另一種優(yōu)選的實(shí)施方式中，所述的有毒氣體探測(cè)器的探測(cè)器主體模塊1還包括 紅外線接收單元15，所述的紅外線接收單元15連接所述的主控單元13，所述的殼體11上 開(kāi)設(shè)有紅外接收窗口。其中，所述的主控單元13包括微處理器、液晶顯示電路和紅外通信 電路，所述的微處理器分別連接所述的液晶顯示電路、紅外通信電路、電源單元12及傳感 器模塊2，所述的液晶顯示電路連接所述的液晶顯示單元14，所述的紅外通信電路連接所 述的紅外線接收單元15。在又一種優(yōu)選的實(shí)施方式中，所述的傳感器模塊2包括電化學(xué)氣體傳感器21、信 號(hào)處理單元、溫濕度補(bǔ)償單元和數(shù)據(jù)存儲(chǔ)單元，所述的信號(hào)處理單元分別連接所述的溫度 補(bǔ)償單元、數(shù)據(jù)存儲(chǔ)單元、電化學(xué)氣體傳感器21以及探測(cè)器主體模塊1的主控單元13。所 述的數(shù)據(jù)存儲(chǔ)單元為電可擦可編程只讀存儲(chǔ)器(EEPROM)，所述的電可擦可編程只讀存儲(chǔ)器 連接于所述的信號(hào)處理單元。在實(shí)際應(yīng)用中，本實(shí)用新型的毒氣體探測(cè)器由探測(cè)器主體模塊和氣體傳感器模塊 組成，其中探測(cè)器主體模塊主要由探測(cè)器主殼體、電源單元板、電源單元擋板、主控單元板、 OLED顯示單元板、總線通信單元板以及探測(cè)器擋板、探測(cè)器上蓋等組成；氣體傳感器模塊 主要由傳感器(內(nèi)部由氣敏器件和信號(hào)處理電路組成)、防爆燒結(jié)網(wǎng)、筒體、網(wǎng)罩等組成。其 中氣體傳感器模塊和探測(cè)器主體模塊之間采用可插拔的插針和插座方式連接。不同的氣體 傳感器模塊內(nèi)置有不同氣體的氣敏器件，可用于檢測(cè)不同的有毒氣體。探測(cè)器電源單元板 包括系統(tǒng)電源轉(zhuǎn)換電路、V/I轉(zhuǎn)換電路、安全柵電路、傳感器供電電源轉(zhuǎn)換電路和傳感器隔 離通訊電路。系統(tǒng)電源轉(zhuǎn)換電路接收探測(cè)器外接的DCMV電源，經(jīng)DC/DC電源芯片轉(zhuǎn)換為 DC7. 5V，供安全柵電路和傳感器電源轉(zhuǎn)換電路以及主控板供電使用。探測(cè)器的主控板電路，如圖1所示，主要由系統(tǒng)MCU電路、主控板電源轉(zhuǎn)換LDO電 路和D/A轉(zhuǎn)換電路組成，其主要完成以下功能1、與氣體傳感器的通訊工作；2、0LED液晶驅(qū) 動(dòng)；3、紅外遙控通訊接口(可接受標(biāo)定、調(diào)零和參數(shù)設(shè)置等命令)；4、報(bào)警LED燈控制；5、 高、低段報(bào)警繼電器控制；6、D/A轉(zhuǎn)換；7、總線通訊電路(RS485串口輸出、HART解碼芯片接 口、CAN串口通訊接口 )等。通信板為智能型有毒氣體探測(cè)器的可選部件，探測(cè)器的標(biāo)準(zhǔn)輸出為4 20mA信 號(hào)，同時(shí)可選配3種總線通訊模塊電路，如圖1所示，分別是MODBUS串口通訊模塊、HART通 訊模塊和CANBUS串口通訊模塊。V/I轉(zhuǎn)換電路，如圖4所示，主控板MCU把從氣體傳感器接收來(lái)的氣體濃度信號(hào)，經(jīng) 過(guò)進(jìn)一步軟件濾波和智能化處理以后，再經(jīng)12位的D/A轉(zhuǎn)化，輸出電壓模擬信號(hào)(Vin)，再 加到專用V/I轉(zhuǎn)化芯片的信號(hào)輸入腳，根據(jù)公式Iout= 10(Vin/RSet)，系統(tǒng)就輸出和檢測(cè) 氣體濃度成一定比例關(guān)系的電流信號(hào)。安全柵電路，如圖5所示，為本安關(guān)聯(lián)電路，DC7.5V電壓輸入，后串接本安 保險(xiǎn)絲1F1，額定電流200mA，保護(hù)后面并聯(lián)的兩個(gè)齊納二極管IN5344B，齊納二極 管用來(lái)限制電壓，其額定功率5W，齊納電壓8. 2V;安全柵電路要求齊納二極管功率^ 0. 2X1. 7X8. 2X1. 1X1. 5 = 4. 6ff, IN5344B額定功率5W滿足要求。電路最大電壓= 8. 2X1. 1 = 9. 02V，根據(jù)電壓，查GB3836. 4-2000，II C類設(shè)備，安全系數(shù)1. 5，允許的短路 電流至少可通過(guò)3. 33A(表中最小電壓12. IV時(shí))電流，9. 02V時(shí)最大允許電容4. 6uF。本 電路采用兩級(jí)冗余半導(dǎo)體限流電路(1Q5，1Q6，1Q7，1Q8)，實(shí)際限流能力為0. 7V/2 = 350mA, 電流完全滿足本質(zhì)安全要求。傳感器供電電源轉(zhuǎn)換電路，如圖6所示，本部分電路串接在安全柵電路后端，屬于 本質(zhì)安全電路，主要由向氣體傳感器供電的電源轉(zhuǎn)換電路和通訊電路組成，氣體傳感器系 統(tǒng)工作電源DC5V，是安全柵后級(jí)電壓VCC6V經(jīng)LDO轉(zhuǎn)換所得。傳感器隔離通訊電路，探測(cè)器和氣體傳感器串口通訊經(jīng)光耦隔離，保證了系統(tǒng)的 本質(zhì)安全性需求，可在使用現(xiàn)場(chǎng)帶電插拔氣體傳感器，不影響其防爆性。OLED顯示板電路由OLED驅(qū)動(dòng)電源轉(zhuǎn)換電路、OLED顯示電路、LED顯示和遙控等電 路組成。如圖7所示，5V1把DC7. 5V升壓為DC12V給OLED供電；5U1為紅外遙控接收電路； 5J3為OLED接口插座。氣體傳感器模塊電路如圖8和圖9所示，有毒氣體三電極電化學(xué)型氣體傳感器 2S1把氣體濃度信號(hào)轉(zhuǎn)換為微電流信號(hào)，再經(jīng)UlC運(yùn)算放大器放大、轉(zhuǎn)換為電壓信號(hào)，再經(jīng) UlD和UlA運(yùn)算放大器進(jìn)一步放大和濾波處理后輸出到氣體傳感器模塊電路的單片機(jī)的A/ D轉(zhuǎn)換口 ADO 口，其中V2電壓基準(zhǔn)可提供某些特殊電化學(xué)傳感器所需的偏置電壓，UlB運(yùn) 算放大器為傳感器的平衡電路。單片機(jī)把采樣到的有毒氣體濃度電壓信號(hào)經(jīng)智能化處理和 溫濕度補(bǔ)償后，轉(zhuǎn)換為標(biāo)準(zhǔn)的數(shù)字串口信號(hào)輸出，同時(shí)氣體傳感器模塊單片機(jī)芯片內(nèi)置有 EEPR0M，可存儲(chǔ)氣體傳感器的主要標(biāo)定和設(shè)置參數(shù)，如圖9所示，其中IUl為帶A/D轉(zhuǎn)換的 單片機(jī)芯片，1U2和1U3為串口信號(hào)處理電路芯片。采用了該實(shí)用新型的有毒氣體探測(cè)器，由于其包括相互固定連接的探測(cè)器主體模 塊和傳感器模塊，所述的探測(cè)器主體模塊包括殼體和設(shè)置于殼體內(nèi)的電源單元和主控單 元，所述的主控單元分別連接所述的電源單元和傳感器模塊，所述的探測(cè)器主體模塊還包 括液晶顯示單元，所述的液晶顯示單元分別連接所述的電源單元和主控單元，使得該有毒 氣體探測(cè)器可實(shí)現(xiàn)單一工作人員非現(xiàn)場(chǎng)標(biāo)定，維護(hù)和更換氣體傳感器時(shí)，可不斷電操作，不 影響整個(gè)系統(tǒng)的正常工作，同時(shí)探測(cè)器顯示全部采用點(diǎn)陣OLED中文顯示和紅外遙控操作 方法，極大地方便了氣體探測(cè)器的日常維護(hù)工作，也提高了有毒氣體探測(cè)器的可靠性和安 全性。在此說(shuō)明書(shū)中，本實(shí)用新型已參照其特定的實(shí)施例作了描述。但是，很顯然仍可以 作出各種修改和變換而不背離本實(shí)用新型的精神和范圍。因此，說(shuō)明書(shū)和附圖應(yīng)被認(rèn)為是 說(shuō)明性的而非限制性的。
權(quán)利要求1.一種有毒氣體探測(cè)器，該探測(cè)器包括相互固定連接的探測(cè)器主體模塊和傳感器模 塊，所述的探測(cè)器主體模塊包括殼體和設(shè)置于殼體內(nèi)的電源單元和主控單元，所述的主控 單元分別連接所述的電源單元和傳感器模塊，其特征在于，所述的探測(cè)器主體模塊還包括 液晶顯示單元，所述的液晶顯示單元分別連接所述的電源單元和主控單元。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的有毒氣體探測(cè)器，其特征在于，所述的液晶顯示單元包括顯 示器、顯示器電源電路和顯示器信號(hào)與控制電路，所述的顯示器通過(guò)所述的顯示器電源電 路連接所述的電源單元，并通過(guò)所述的顯示器信號(hào)與控制電路連接所述的主控單元，所述 的顯示器設(shè)置于所述的殼體表面。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的有毒氣體探測(cè)器，其特征在于，所述的顯示器為有機(jī)發(fā)光二 極管液晶顯示器。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的有毒氣體探測(cè)器，其特征在于，所述的探測(cè)器主體模塊還包 括連接所述的主控單元的總線通信單元，所述的總線通信單元包括外部通信接口。
5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的有毒氣體探測(cè)器，其特征在于，所述的總線通信單元為 MODBUS串口通訊單元、HART通訊單元或CANBUS串口通訊單元。
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的有毒氣體探測(cè)器，其特征在于，所述的有毒氣體探測(cè)器還包 括紅外線接收單元，所述的紅外線接收單元連接所述的主控單元，所述的殼體上開(kāi)設(shè)有紅 外接收窗口。
7.根據(jù)權(quán)利要求6所述的有毒氣體探測(cè)器，其特征在于，所述的主控單元包括微處理 器、液晶顯示電路和紅外通信電路，所述的微處理器分別連接所述的液晶顯示電路、紅外通 信電路、電源單元及傳感器模塊，所述的液晶顯示電路連接所述的液晶顯示單元，所述的紅 外通信電路連接所述的紅外線接收單元。
8.根據(jù)權(quán)利要求1所述的有毒氣體探測(cè)器，其特征在于，所述的傳感器模塊包括電化 學(xué)氣體傳感器、信號(hào)處理單元、溫濕度補(bǔ)償單元和數(shù)據(jù)存儲(chǔ)單元，所述的信號(hào)處理單元分別 連接所述的溫度補(bǔ)償單元、數(shù)據(jù)存儲(chǔ)單元、電化學(xué)氣體傳感器以及探測(cè)器主體模塊的主控 單元。
9.根據(jù)權(quán)利要求8所述的有毒氣體探測(cè)器，其特征在于，所述的數(shù)據(jù)存儲(chǔ)單元為電可 擦可編程只讀存儲(chǔ)器，所述的電可擦可編程只讀存儲(chǔ)器連接于所述的信號(hào)處理單元。
10.根據(jù)權(quán)利要求1至9中任一項(xiàng)所述的有毒氣體探測(cè)器，其特征在于，所述的探測(cè)器 主體模塊和傳感器模塊通過(guò)完全隔離的串行通信接口相互連接。
專利摘要本實(shí)用新型涉及一種有毒氣體探測(cè)器，其包括相互固定連接的探測(cè)器主體模塊和傳感器模塊，探測(cè)器主體模塊包括殼體和設(shè)置于殼體內(nèi)的電源單元和主控單元，主控單元分別連接所述的電源單元和傳感器模塊，其中，所述的探測(cè)器主體模塊還包括液晶顯示單元，所述的液晶顯示單元分別連接所述的電源單元和主控單元。采用了該實(shí)用新型的有毒氣體探測(cè)器，由于其包括液晶顯示單元，液晶顯示單元分別連接所述的電源單元和主控單元，使得該有毒氣體探測(cè)器可實(shí)現(xiàn)單一工作人員非現(xiàn)場(chǎng)標(biāo)定，維護(hù)和更換氣體傳感器時(shí)，可不斷電操作，不影響整個(gè)系統(tǒng)的正常工作，極大地方便了氣體探測(cè)器的日常維護(hù)工作，也提高了有毒氣體探測(cè)器的可靠性和安全性。
文檔編號(hào)G01N27/26GK201885995SQ20102064548
公開(kāi)日2011年6月29日 申請(qǐng)日期2010年12月7日 優(yōu)先權(quán)日2010年12月7日
發(fā)明者任善明, 周明喜, 張 杰 申請(qǐng)人:上海翼捷工業(yè)安防技術(shù)有限公司