專利名稱：礦用測酒門禁控制系統(tǒng)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實用新型涉及一種氣體測定儀，尤其涉及一種礦井安全生產(chǎn)用的礦用測酒門禁控制系統(tǒng)。
背景技術(shù)：
現(xiàn)有測酒系統(tǒng)，都是采用采集傳感器電壓判斷氣體中酒精濃度。由于酒精傳感器一旦遇到酒精，電壓即將升高，但是酒精氣體撤離后，電壓恢復(fù)原來水平需要時間較長，從而導(dǎo)致飲酒者測試后報警，要等待傳感器恢復(fù)，這樣等待下一次測試時間太長。

實用新型內(nèi)容本實用新型提供一種礦井測酒門禁。入井人員經(jīng)過本儀器時，能夠?qū)崟r地測量，酒 精傳感器遇到酒精后即會啟動報警信號。系統(tǒng)的組成大體分為酒精濃度檢測部分(酒精檢測電路和處理器系統(tǒng)組成)、檢測語音報警部分和三棍閘通道控制部分，這三個部分協(xié)同工作完成了本套系統(tǒng)。其中酒精濃度檢測部分通過處理器系統(tǒng)和檢測語音報警部分以及三棍閘通道控制部分相連接，酒精濃度檢測部分通過處理器系統(tǒng)控制檢測語音報警部分以及三棍閘通道控制部分。本實用新型的有益效果是I.測試間隔時間短。2、靈敏度高，高性能的傳感器加上儀器內(nèi)部軟件的設(shè)置，使得儀器對酒精的檢測具有較高的靈敏度。3、性能穩(wěn)定，采用長壽命、高穩(wěn)定的傳感元件和合理的線路設(shè)計，使儀器工作性能十分穩(wěn)定，調(diào)校簡易。

圖I為本使用新型系統(tǒng)構(gòu)成圖圖2是標(biāo)準(zhǔn)試驗條件得到的靈敏度特性圖；圖3是本實用新型基本測試回路；圖4是本實用新型系統(tǒng)構(gòu)成框圖示意圖；圖5是本實用新型AD中斷程序流程具體實施方式
以下結(jié)合附圖對本實用新型進(jìn)行詳細(xì)描述。一種礦用測酒門禁控制系統(tǒng)，包括酒精濃度檢測部分(酒精檢測電路和處理器系統(tǒng)組成)、檢測語音報警部分和三棍閘通道控制部分三部分組成，酒精濃度檢測部分(酒精檢測電路和處理器系統(tǒng)組成)、檢測語音報警部分和三棍閘通道依次連接。。具體系統(tǒng)的組成可見圖I。[0017]為了解決現(xiàn)有的酒精傳感器恢復(fù)時間較長的問題，本系統(tǒng)提出了采用斜率計算的方法。(I)酒精傳感器的選用酒精傳感器作為本系統(tǒng)中最重要的傳感元件，它的靈敏度的高低直接決定了整套系統(tǒng)的靈敏度。經(jīng)過對多個廠家生產(chǎn)的酒精傳感器的對比實驗，費加羅生產(chǎn)的TGS822酒精傳感器具有較高的靈敏度。費加羅氣體傳感器的氣敏素子，使用在清潔空氣中電導(dǎo)率低的二氧化錫(Sn02)。當(dāng)存在檢知對象氣體時，傳感器的電導(dǎo)率隨空氣中氣體濃度增加而增大。使用簡單的店里即可將電導(dǎo)率的變化轉(zhuǎn)換為與該氣體濃度相對應(yīng)的輸出信號。TGS822傳感器對酒精、有機(jī)溶劑的靈敏度較高，在酒精檢測器等方面得到廣泛應(yīng)用。圖2是典型的靈敏度特性，全部是在標(biāo)準(zhǔn)試驗條件下得出的結(jié)果。縱坐標(biāo)以傳感器電阻比(Rs/Ro)表示，Rs, Ro的定義如下Rs =同濃度氣體中的電阻值Ro = 300ppm乙醇中的電阻值(2)基本測試回路如圖3所示。此傳感器的測試回路如圖3所示，由圖可知傳感器需要施加2個電壓；加熱器電壓(Vh)和回路電壓(Vc)。這個Vh用于維持敏感素子處于與對象氣體相適應(yīng)的特定溫度而施加在集成的加熱器上。Vc則是用于測定與傳感器串聯(lián)的負(fù)載電阻(Rl)上的兩端電壓(Vrl)。這種傳感器具有極性，所以Vc需用直流電源。只要能滿足傳感器的電性要求，Vc和Vh可以共用同一個電源電路。為了將判定值水平最佳化，并使敏感素子的功耗(Ps)低于15mW的限度值，需要選擇RL的值。(3)理論基礎(chǔ)由氣體濃度-傳感器電阻比圖可知氣體的濃度和傳感器的電阻基本成線性關(guān)系。從基本的測試回路圖及傳感器電阻的計算公式可以得出測試電路的輸出電壓與氣體濃度基本呈現(xiàn)正比例關(guān)系。假設(shè)傳感器的響應(yīng)時間是一個定值。那么氣體的濃度越高則輸出電壓的斜率越高，根據(jù)斜率則可推算出氣體的濃度。氣體的濃度屬于疊加的關(guān)系，當(dāng)連續(xù)兩個飲酒人進(jìn)行測試時，第一個人測試時在傳感器周圍殘留了一些酒精蒸汽，系統(tǒng)根據(jù)其斜率計算出第一個人的酒精濃度，當(dāng)?shù)诙€人測試時，由于已存在酒精蒸汽，所以濃度應(yīng)進(jìn)行疊加，但是濃度的增加速度即輸出電壓的斜率不受原來酒精蒸汽的影響，所以在第二個人測試時仍可按照輸出電壓的斜率來計算，這樣就不必等待傳感器恢復(fù)，節(jié)省了等待時間，這也是本設(shè)計的理論基礎(chǔ)。實際應(yīng)用的組成結(jié)構(gòu)(I)系統(tǒng)組成框圖圖4為本設(shè)計的實際組成圖，傳感器把空氣中酒精濃度的值轉(zhuǎn)換為相應(yīng)的電信號，經(jīng)過整形濾波電路后送到微處理器的AD采樣端進(jìn)行電信號的數(shù)字化，微處理器根據(jù)數(shù)字化后的結(jié)果進(jìn)行斜率的計算及分析處理，然后依據(jù)處理結(jié)果控制語音報警和通道的開關(guān)。(2)測試回路采用基本測試回路即可。(3)處理器根據(jù)要求采用Atmel的mega系列芯片megal6。Megal6是美國Atmel公司推出的高性能低功耗的avr處理器,它內(nèi)部集成了 16kB的FLASH，8路10位ADC，最高分辨率時采樣率高達(dá)15kSPS，當(dāng)工作于16MHz時性能高達(dá)16MIPS，完全可以適合傳感器AD采樣計算的需求。Megal6具有多種接口電路IIC，SPI,UART,以及最多32個可編程的I/O 口，可實現(xiàn)和外部電路的多種通訊接口。Megal6支持ISP功能，在程序設(shè)計、調(diào)試時可以很方便的對器件進(jìn)行在線編程、修改?；谝陨咸攸c本設(shè)計選擇Megal6為主控芯片。(4)語音報警系統(tǒng)采用科大訊飛出品的高端語音合成芯片XF-S4040. XF-S4040是科大訊飛公司推出的一款中高端的語音合成芯片?？赏ㄟ^異步串口、Iic接口接收任意文本，并將文本轉(zhuǎn)化為語音輸出，支持六種發(fā)音風(fēng)格，軟件可調(diào)節(jié)語速、語調(diào)，支持文本控制標(biāo)記，提升文本處理的正確率，該芯片極小的尺寸可以方便地集成到需要語音合成功能的嵌入式設(shè)備中，為其添加人性化的語音功能，為用戶提供了一套高性價比的語音解決方案。(5)三棍閘控制系統(tǒng)采用市面上出售的全自動三棍閘系統(tǒng)即可。(6)在軟件的設(shè)計中主要使用到了單片機(jī)的定時AD轉(zhuǎn)換資源(見圖5)，根據(jù)前文 所述我們需要計算電壓變換的斜率即電壓在一定時間內(nèi)的變化范圍，使用定時AD轉(zhuǎn)換功能可輕易的實現(xiàn)這一需求。軟件設(shè)計中單片機(jī)不停的在做定時的AD轉(zhuǎn)換，在轉(zhuǎn)換結(jié)束中斷中進(jìn)行濾波、t匕較，兩次的AD測量值的差值既是電壓的變化率，也就是我們所需要的斜率值。根據(jù)斜率可以計算出酒精的濃度，按照濃度高低控制語音系統(tǒng)報警和三棍閘系統(tǒng)的轉(zhuǎn)動，實現(xiàn)對飲酒者的通行控制。圖5為AD轉(zhuǎn)換中斷的軟件流程圖，在主程序中只要根據(jù)此中斷中設(shè)置的標(biāo)志位即可做出相應(yīng)的操作，比如語音播放的控制，三棍閘的開關(guān)等。
權(quán)利要求1. 一種礦用測酒門禁控制系統(tǒng)，其特征在于，酒精濃度檢測部分、檢測語音報警部分和三棍閘通道控制部分，其中酒精濃度檢測部分通過處理器系統(tǒng)和檢測語音報警部分以及三棍閘通道控制部分相連接，酒精濃度檢測部分通過處理器系統(tǒng)控制檢測語音報警部分以及三棍閘通道控制部分。
專利摘要本實用新型公開了礦井安全生產(chǎn)用的一種礦用測酒門禁控制系統(tǒng)，屬氣體測定儀。包括酒精濃度檢測部分(酒精檢測電路和處理器系統(tǒng)組成)、檢測語音報警部分和三棍閘通道控制部分三部分組成，酒精濃度檢測部分(酒精檢測電路和處理器系統(tǒng)組成)、語音報警部分和三棍閘通道依次連接。優(yōu)點是測試間隔縮短，測試3秒后即將下一次測試；靈敏度高、零點漂移小、測量誤差小，從而使測量更精確。為礦井安全生產(chǎn)提供保障。
文檔編號G01N27/04GK202661428SQ20112046611
公開日2013年1月9日 申請日期2011年11月22日 優(yōu)先權(quán)日2011年11月22日
發(fā)明者張海燕 申請人:太原睿泰科貿(mào)有限公司