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一種便攜式礦用紅外甲烷氣體檢測系統(tǒng)的制作方法

文檔序號:6072120閱讀:149來源:國知局
一種便攜式礦用紅外甲烷氣體檢測系統(tǒng)的制作方法
【專利摘要】本實用新型涉及甲烷氣體檢測【技術(shù)領(lǐng)域】,尤其是一種便攜式礦用紅外甲烷氣體檢測系統(tǒng)。它包括微處理器、用于實時檢測煤礦井下環(huán)境中甲烷氣體含量的甲烷傳感器電路、用于測量煤礦井下環(huán)境溫度的溫度測量電路、電源模塊電路、用于甲烷濃度超限時進行報警的報警電路、用于計時的時鐘電路和用于顯示甲烷濃度、電池電壓、當前時間及當前溫度的顯示電路;甲烷傳感器電路、溫度測量電路、電源模塊電路、時鐘電路和顯示電路分別受控于微處理器,微處理器為C8051F310型單片機,電源模塊電路通過微處理器給各個模塊電路提供工作電壓并通過實時監(jiān)測電池電壓進行自動控制電池充放電。本實用新型檢測精度高、選擇性好、安全性高,具有很強的實用性。
【專利說明】一種便攜式礦用紅外甲烷氣體檢測系統(tǒng)

【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本實用新型涉及甲烷氣體檢測【技術(shù)領(lǐng)域】,尤其是一種便攜式礦用紅外甲烷氣體檢測系統(tǒng)。

【背景技術(shù)】
[0002]眾所周知,煤是我國重要的能源之一,煤礦開采的常常伴隨著甲烷氣體濃度過大的隱患,其安全問題備受矚目。針對現(xiàn)有的甲烷氣體檢測儀器存在檢測精度不高、受氧氣濃度影響以及電源模塊的安全性低等問題,因此,有必要對甲烷氣體檢測儀器進行改進,提高其使用的安全性。
實用新型內(nèi)容
[0003]針對上述現(xiàn)有技術(shù)中存在的不足,本實用新型的目的在于提供一種使用安全性高、檢測精度高的便攜式礦用紅外甲烷氣體檢測系統(tǒng)。
[0004]為了實現(xiàn)上述目的,本實用新型采用如下技術(shù)方案:
[0005]一種便攜式礦用紅外甲烷氣體檢測系統(tǒng),它包括微處理器、用于實時檢測煤礦井下環(huán)境中甲烷氣體含量的甲烷傳感器電路、用于測量煤礦井下環(huán)境溫度的溫度測量電路、電源模塊電路、用于甲烷濃度超限時進行報警的報警電路、用于計時的時鐘電路和用于顯示甲烷濃度、電池電壓、當前時間及當前溫度的顯示電路;
[0006]所述甲烷傳感器電路、溫度測量電路、電源模塊電路、時鐘電路和顯示電路分別受控于微處理器,所述微處理器為C8051F310型單片機,所述電源模塊電路通過微處理器給各個模塊電路提供工作電壓;
[0007]所述電源模塊電路包括充電控制器、第一二極管和第二二極管,所述第一二極管和第二二極管串聯(lián)后連接至充電控制器的第四引腳,所述電控制器的第七引腳依次串聯(lián)有第二發(fā)光二極管、第八電阻和第七電容,所述充電控制器的第四引腳和第六引腳之間并聯(lián)有第十二電阻,所述充電控制器的第六引腳連接有第六電容,所述充電控制器的第五引腳和第八引腳之間并聯(lián)有第十電阻,所述充電控制器的第八引腳連接有第十一電阻,所述充電控制器的第五引腳分別連接有第五電容和電池并通過第十三電阻連接至微處理器的第四引腳。
[0008]優(yōu)選地,所述顯示電路包括LED數(shù)碼管。
[0009]優(yōu)選地,所述微處理器的外圍電路包括第七電阻、第十四電阻、第十五電阻、TL431型基準電壓源、第三電容、第四電容、第三電阻、第一電容、第二電容、第一按鍵和第六電阻;
[0010]所述第七電阻、第十四電阻、第十五電阻、基準電壓源、第三電容和第四電容構(gòu)成電壓基準電路,第三電阻、第一電容和第二電容為上電自動復(fù)位電路,第一按鍵作為手動復(fù)位按鈕,第六電阻作為隔離電阻。
[0011]優(yōu)選地,所述甲烷傳感器電路包括紅外線甲烷傳感器和第五電阻,所述甲烷傳感器的第二引腳通過第五電阻連接至微處理器的第三十引腳。
[0012]優(yōu)選地,所述溫度測量電路包括DS18B20溫度傳感器,所述DS18B20溫度傳感器的第二引腳和第一引腳之間連接有第四電阻,所述DS18B20溫度傳感器的第二引腳連接至微處理器的第二十七引腳。
[0013]優(yōu)選地,所述時鐘電路包括由ISL1208時鐘芯片和第一晶振,所述ISL1208時鐘芯片的第五引腳連接有第一電阻并連接至微處理器的第二十九引腳,所述ISL1208時鐘芯片的第六引腳連接有第二電阻并連接至微處理器的第二十八引腳,所述第一晶振連接于ISL1208時鐘芯片的第一引腳和第二引腳之間。
[0014]由于采用了上述方案,本實用新型采用C8051F310型微處理器,通過甲烷傳感器電路實時監(jiān)測環(huán)境的甲烷濃度和溫度測量電路實時測量環(huán)境的溫度,以及電源模塊電路實現(xiàn)電池充放電過程自動控制,其檢測精度高、選擇性好、安全性高,具有很強的實用性。

【專利附圖】

【附圖說明】
[0015]圖1是本實用新型實施例的整體結(jié)構(gòu)框圖的示意圖;
[0016]圖2是本實用新型實施例的各個電路連接結(jié)構(gòu)圖。

【具體實施方式】
[0017]以下結(jié)合附圖對本實用新型的實施例進行詳細說明,但是本實用新型可以由權(quán)利要求限定和覆蓋的多種不同方式實施。
[0018]如圖1結(jié)合圖2所示,本實施例的一種便攜式礦用紅外甲烷氣體檢測系統(tǒng),它包括微處理器1、用于實時檢測煤礦井下環(huán)境中甲烷氣體含量的甲烷傳感器電路2、用于測量煤礦井下環(huán)境溫度的溫度測量電路3、電源模塊電路5、用于甲烷濃度超限時進行報警的報警電路4、用于計時的時鐘電路6和用于顯示甲烷濃度、電池電壓、當前時間及當前溫度的顯示電路7,顯示電路7中的顯示器采用LED數(shù)碼管。
[0019]其中,甲烷傳感器電路2、溫度測量電路3、電源模塊電路5、時鐘電路6和顯示電路7分別受控于微處理器1,微處理器I為C8051F310型單片機,電源模塊電路5通過微處理器I給各個模塊電路提供工作電壓并通過實時監(jiān)測電池電壓進行自動控制電池充放電。
[0020]甲烷傳感器電路2檢測到煤礦井下工作環(huán)境中的甲烷氣體后,通過甲烷傳感器電路2中的紅外線甲烷傳感器J2內(nèi)置的溫度檢測元件、溫度補償電路和信號調(diào)理電路處理后輸出甲烷氣體濃度信號。此信號輸入C8051F310單片機Ul的A/D轉(zhuǎn)換單元進行A/D轉(zhuǎn)換后,將電壓信號變?yōu)閿?shù)字信號。同時,C8051F310單片Ul機驅(qū)動電路顯示7中的LED數(shù)碼管LI動態(tài)顯示電路顯示7當前甲烷濃度值,當檢測到的甲烷濃度高于預(yù)置的報警濃度值時,報警電路4發(fā)出聲、光報警信號。通過電源模塊電路5實時監(jiān)測儀器電池電壓,欠壓時報警,延時一定時間后自動關(guān)機;根據(jù)指令溫度測量電路3執(zhí)行測量環(huán)境溫度和顯示電路7顯示當前時間的任務(wù),電源模塊電路5自動控制電池充放電,避免過充、欠充損壞電池,提高了電池使用壽命。
[0021]微處理器的外圍電路包括C8051F310單片機U1、第七電阻R7、第十四電阻R14、第十五電阻R15、TL431型基準電壓源Tl、第三電容C3、第四電容C4、第三電阻R3、第一電容Cl、第二電容C2、第一按鍵Kl和第六電阻R6 ;
[0022]其中,第七電阻R7連接至C8051F310單片機Ul的第二引腳并通過第十三電阻R13連接至電池EI的正極,基準電壓源TI的陰極連接至C8051F310單片機Ul的第二引腳,第三電容C3和第四電容C4分別并聯(lián)于基準電壓源Tl的陰極和陽極之間,第十四電阻R14并聯(lián)于基準電壓源Tl的陰極和控制極之間,第十五電阻R15連接于基準電壓源Tl的控制極;第三電阻R3通過第十三電阻R13連接至電池El的正極并通過第六電阻R6連接至C8051F310單片機Ul的第五引腳,第一電容Cl連接于第六電阻R6和第三電阻R3之間,第二電容C2和第一按鍵Kl分別與第一電容Cl并聯(lián)。
[0023]由第七電阻R7、第十四電阻R14、第十五電阻R15、基準電壓源Tl、第三電容C3和第四電容C4構(gòu)成電壓基準電路,將電壓信號輸入到C8051F310單片機Ul的第二腳并為C8051F310單片機Ul的ADC提供電壓基準。第三電阻R3、第一電容Cl和第二電容C2構(gòu)成上電自動復(fù)位電路根據(jù)指令對C8051F310單片機Ul進行復(fù)位,第一按鍵Kl作為手動復(fù)位按鈕,當按下時執(zhí)行復(fù)位動作;第六電阻R6作為隔離電阻。
[0024]甲烷傳感器電路2包括紅外線甲烷傳感器J2和第五電阻R5,甲烷傳感器J2的第二引腳通過第五電阻R5連接至C8051F310單片機Ul的第三十引腳,甲烷傳感器J2的第一引腳通過第十三電阻R13連接至電池El的正極。
[0025]溫度測量電路3包括DS18B20溫度傳感器U3,DS18B20溫度傳感器U3的第二引腳和第一引腳之間連接有第四電阻R4,DS18B20溫度傳感器U3的第二引腳連接至C8051F310單片機Ul的第二十七引腳,DS18B20溫度傳感器U3的第一引腳通過第十三電阻R13連接至電池El的正極。
[0026]時鐘電路6包括由ISL1208時鐘芯片U2和第一晶振CRYl,ISL1208時鐘芯片U2的第五引腳和第八引腳之間連接有第一電阻Rl,ISL1208時鐘芯片U2的第五引腳連接至C8051F310單片機Ul的第二十九引腳,ISL1208時鐘芯片U2的第六引腳和第八引腳之間連接有第二電阻R2,ISL1208時鐘芯片U2的第六引腳連接至C8051F310單片機Ul的第二十八引腳,第一晶振CRYl連接于ISL1208時鐘芯片U2的第一引腳和第二引腳之間,ISL1208時鐘芯片U2的第八引腳通過第十三電阻R13連接至電池El的正極。
[0027]電源模塊電路5包括充電控制器U4、第一二極管Dl和第二二極管D2,第一二極管Dl和第二二極管D2串聯(lián)后連接至充電控制器U4的第四引腳,電控制器U4的第七引腳依次串聯(lián)有第二發(fā)光二極管L2、第八電阻R8和第七電容C7,充電控制器U4的第四引腳和第六引腳之間并聯(lián)有第十二電阻R12,充電控制器U4的第六引腳連接有第六電容C6,充電控制器U4的第五引腳和第八引腳之間并聯(lián)有第十電阻R10,充電控制器U4的第八引腳連接有第i^一電阻R11,充電控制器U4的第五引腳分別連接有第五電容C5和電池El并通過第十三電阻R13連接至C8051F310單片機Ul的第四引腳,充電控制器U4的第二引腳連接有第九電阻R9。
[0028]充電時,直流電源正極經(jīng)過第一二極管Dl和第二二極管D2輸入至充電控制器U4的第四腳,為充電控制電路和充電主回路提供電源。第一二極管Dl和第二二極管D2是阻塞二極管為防止外露的充電電極觸點短路產(chǎn)生電火花。充電控制器U4是適用鎳氫電池的線性充電控制器,開始充電時,內(nèi)置的功率晶體管通過第五腳對電池El進行充電,充電控制器U4的第七引腳輸出低電平,第二發(fā)光二極管L2亮,指示進入充電狀態(tài)。電池的電壓通過第十電阻RlO和第十一電阻Rll分壓接入充電控制器U4的第八引腳,充電控制器U4通過第八引腳監(jiān)測電池電壓,當電池電壓低于電池最高充電電壓的69%時,充電器用小電流對電池進行涓流充電;當電池電壓超過電池最高充電電壓的69%時,充電器采用恒流模式對電池充電,恒流充電電流由第九電阻R9設(shè)定;當電池電壓接近電池最高充電電壓的93%時,進入小電流維持充電模式,維持充電時間由第十二電阻R12和第六電容C6的時間常數(shù)決定。合理確定第十二電阻R12和第六電容C6的分壓比,可以設(shè)置電池最高充電電壓,保證充滿。當經(jīng)過維持充電時間后,充電周期結(jié)束,充電控制器U4的第七引腳呈高阻態(tài),第二發(fā)光二極管L2熄滅表充電完成。
[0029]放電時,電池El的正極通過第十三電阻R13為儀器供電。合理選擇R13的阻值和功率,即可限制電池El放電電流,使輸出能量在規(guī)定的實驗條件下產(chǎn)生的電火花或熱效應(yīng)均不能點燃規(guī)定的爆炸性氣體混合物,實現(xiàn)電池模塊的本質(zhì)安全性能。本實施例具有檢測范圍寬、精度高、選擇性好、不受氧氣濃度限制等的特點。
[0030]以上所述僅為本實用新型的優(yōu)選實施例,并非因此限制本實用新型的專利范圍,凡是利用本實用新型說明書及附圖內(nèi)容所作的等效結(jié)構(gòu)或等效流程變換,或直接或間接運用在其他相關(guān)的【技術(shù)領(lǐng)域】,均同理包括在本實用新型的專利保護范圍內(nèi)。
【權(quán)利要求】
1.一種便攜式礦用紅外甲烷氣體檢測系統(tǒng),其特征在于:它包括微處理器、用于實時檢測煤礦井下環(huán)境中甲烷氣體含量的甲烷傳感器電路、用于測量煤礦井下環(huán)境溫度的溫度測量電路、電源模塊電路、用于在甲烷濃度超限時進行報警的報警電路、用于計時的時鐘電路和用于顯示甲烷濃度、電池電壓、當前時間及當前溫度的顯示電路; 所述甲烷傳感器電路、溫度測量電路、電源模塊電路、時鐘電路和顯示電路分別受控于微處理器,所述微處理器為C8051F310型單片機,所述電源模塊電路通過微處理器給各個模塊電路提供工作電壓; 所述電源模塊電路包括充電控制器、第一二極管和第二二極管,所述第一二極管和第二二極管串聯(lián)后連接至充電控制器的第四引腳,所述電控制器的第七引腳依次串聯(lián)有第二發(fā)光二極管、第八電阻和第七電容,所述充電控制器的第四引腳和第六引腳之間并聯(lián)有第十二電阻,所述充電控制器的第六引腳連接有第六電容,所述充電控制器的第五引腳和第八引腳之間并聯(lián)有第十電阻,所述充電控制器的第八引腳連接有第十一電阻,所述充電控制器的第五引腳分別連接有第五電容和電池并通過第十三電阻連接至微處理器的第四引腳。
2.如權(quán)利要求1所述的一種便攜式礦用紅外甲烷氣體檢測系統(tǒng),其特征在于:所述顯示電路包括LED數(shù)碼管。
3.如權(quán)利要求1所述的一種便攜式礦用紅外甲烷氣體檢測系統(tǒng),其特征在于:所述微處理器的外圍電路包括第七電阻、第十四電阻、第十五電阻、TL431型基準電壓源、第三電容、第四電容、第三電阻、第一電容、第二電容、第一按鍵和第六電阻; 所述第七電阻、第十四電阻、第十五電阻、基準電壓源、第三電容和第四電容構(gòu)成電壓基準電路,所述第三電阻、第一電容和第二電容為上電自動復(fù)位電路,所述第一按鍵作為手動復(fù)位按鈕,所述第六電阻作為隔離電阻。
4.如權(quán)利要求1所述的一種便攜式礦用紅外甲烷氣體檢測系統(tǒng),其特征在于:所述甲烷傳感器電路包括紅外線甲烷傳感器和第五電阻,所述甲烷傳感器的第二引腳通過第五電阻連接至微處理器的第三十引腳。
5.如權(quán)利要求1所述的一種便攜式礦用紅外甲烷氣體檢測系統(tǒng),其特征在于:所述溫度測量電路包括DS18B20溫度傳感器,所述DS18B20溫度傳感器的第二引腳和第一引腳之間連接有第四電阻,所述DS18B20溫度傳感器的第二引腳連接至微處理器的第二十七引腳。
6.如權(quán)利要求1所述的一種便攜式礦用紅外甲烷氣體檢測系統(tǒng),其特征在于:所述時鐘電路包括由ISL1208時鐘芯片和第一晶振,所述ISL1208時鐘芯片的第五引腳連接有第一電阻并連接至微處理器的第二十九引腳,所述ISL1208時鐘芯片的第六引腳連接有第二電阻并連接至微處理器的第二十八引腳,所述第一晶振連接于ISL1208時鐘芯片的第一引腳和第二引腳之間。
【文檔編號】G01N21/3504GK204116225SQ201420582500
【公開日】2015年1月21日 申請日期:2014年10月9日 優(yōu)先權(quán)日:2014年10月9日
【發(fā)明者】孔德川, 鄭麗媛, 王建平, 蘇林猛 申請人:河南科技學(xué)院
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