专利名称：一种焊接现场有害气体探测器的制作方法
技术领域：
本实用新型属于安全生产监控领域，特别涉及一种检测相对封闭的焊接施工现场的有害气体的装置。
背景技术：
目前对C0、C02、N02等有害气体的检测均是针对单一的气体源，当有两种或两种以上有害气体时，就需要多个检测装置，就导致了布线和系统结构复杂。目前现有技术只有针对一种、两种、四种或更多有害气体的检测装置，但是没有针对焊接现场co、CO2、NO2三种典型的有害气体的检测装置。如专利(ZL200620110665.9)是对一氧化碳、甲烷、硫化氢、氧气的检测，但是不能检测焊接环境中的二氧化氮、二氧化碳气体，所以不适合在焊接环境使用。专利 (200920127681. 2)是针对一氧化碳、二氧化碳、甲烷、硫化氢的检测，但是不能检测焊接环境中的二氧化氮气体，所以也不适合在焊接环境使用。专利(200520147327.8)尽管可以测量CO、C02、NO2这三种气体的浓度，但它采用的是比色法测量，易受其它氧化剂干扰，且针对不同的气体需专业人员调配不同的试剂，当多种气体同时存在时，其操作繁琐。本实用新型采用的是电化学传感器和固体电解质传感器检测气体浓度，可同时检测三种气体浓度，检测结果精确，使用方便。
实用新型内容本实用新型目的是为了克服现有技术条件下，采用多种探测器检测焊接现场多种有害气体时导致的系统结构和实际布线复杂的缺陷，本实用新型的目的在于提供针对焊接环境多种有害气体检测装置，能够同时检测co、CO2、NO2等有害气体，检测方法简单，检测结果显示直观。本实用新型为实现上述目的，采用如下技术方案本实用新型一种焊接现场有害气体检测装置，其特征在于包括单片机电路、传感器电路、模数转换电路、SPI串口通信接口电路、LED驱动电路和LED显示电路，其中传感器电路的输出端接模数转换电路的输入端，模数转换电路的输出端作为SPI串口通信接口电路的输入端，SPI串口通信接口电路连接单片机，单片机串接LED驱动电路后连接LED显示电路。所述传感器电路由电化学式传感器电路和固体电解质型传感器电路组成。所述电化学式传感器电路由三个集成电路，九个电阻，五个电容组成；第一集成电路的1脚和2脚相连并和+5V电源相连；第一集成电路(U3)的输出端第3脚和4脚之间串联第一、第二电阻，第五电容和第一、第二电阻并联；第一集成电路的4脚连接模拟地；第一集成电路的3脚连接模数转换电路的输入端；第二集成电路的第1脚和第3脚之间接第三电容和第八电阻；第二集成电路的第4脚接地；第二集成电路的输入端第2脚接第三电阻再与电源相连；第二集成电路的输入端第2脚和第3脚之间接第二、第四电容，第二、第四电容串联且中间接地；第二集成电路的输入端第3脚和第三集成电路的输出端第3脚相连中间串联第七、第八电阻；第二集成电路输出端第1脚通过电容第三电容和第七、第八电阻中间相连；第二集成电路的输出端第1脚与U8的输入端第1脚相连；第二集成电路的输入端第5脚连接第五电阻再与地相连；第二集成电路的输入端第6脚通过第九电阻与第三集成电路的输出端第2脚相连；第二集成电路的输出端第7脚和输入端第6脚之间连有电阻 R25 ；第二集成电路(U7)的输出端第7脚通过第四电阻和第一电容接地；模数转换电路的输入端第7脚与第四电阻和第一电容中间相连。 所述固体电解质型传感器电路由两个集成电路，第十一电阻组成；第六集成电路的1脚与+5V电源相连；第六集成电路的4脚接地；第六集成电路的输出端第2脚与第五集成电路的输入端第3脚相连；第六集成电路的输出端第3脚与模数转换电路的输入端第 10脚相连；第五集成电路的1脚和8脚通过第十一电阻相连；第五集成电路的输入端2脚和输出端第6脚相连并与模数转换电路的输入端第9脚相连；第五集成电路的4脚和5脚均接地；第五集成电路的7脚接+5V电源。所述模数转换电路由第六集成电路，晶体，两个电阻，十五个电容组成；集成电路的3脚接+5V电源，4脚接地，3脚和4脚之间并联电容，5脚接地，6脚连接电阻再与+5V电源相连，6脚通过电阻再与地相连，5脚和6脚之间并联电容，7脚和8脚纸间连接电容；电容串联并与电容并联；9脚和10脚间连接电容；电容串联并与电容并联；集成电路的11脚和15脚之间连有电容；集成电路的28脚和27脚通过晶体相连，28脚通过电容接地，27脚通过电容接地，25脚和26脚之间并联电容，26脚接电源，25脚接地，24脚接集成电路的15 脚，23脚接集成电路的16脚，22、21、20、19脚分别接集成电路的33脚、34脚、17脚和37脚； 集成电路的17和8脚接模拟地。所述第二集成电路的型号为LM258。所述第五集成电路的型号为AD620。所述第六集成电路的型号为AD7708。本实用新型的有益效果使用了 3种有害气体传感器，通电后在单片机管理下自动工作，实现了对焊接现场有害气体CO、NO2, CO2进行实时、立体式监控，使用方便灵活、可靠性高，多项指标的检测更能准确反映焊接生产现场的准确情况，从而保证焊工的健康和生产安全，提高工作效率，增加了企业效益。也可用于密闭空间等特殊环境下的相关有害气体成分的检测。
图1为本实用新型实施例的系统结构框图。图2为本实用新型实施例的CO传感器电路图。图3为本实用新型实施例的CO2传感器电路图。图4为本实用新型实施例的NO2传感器电路图。图5为本实用新型实施例的模数转换电路图。图6为本实用新型实施例的单片机电路图。图7为本实用新型实施例的驱动显示电路图。图8为系统工作流程图。
具体实施方式
实施例一种有害气体检测装置，它包括单片机电路、传感器探头及相应电路、模数转换电路、LED显示电路。参见图1，本实用新型气体传感器探头有3个分别是一氧化碳CO、二氧化碳CO2、二氧化氮NO2。其中NO2、CO传感器为电化学传感器，CO2传感器为固体电解质传感器。在进行气体检测时，三种气体传感器同时进行气体的采样和比较，自动切换。传感器电路把从气体传感器送来的检测信号送给模数转换器，模数转换器把转换后的数字信号送给单片机，单片机对检测到的模拟信号进行处理和分析，分析比较的结果由单片机用数字信号的方式送给LED进行显示。上述传感器电路由电化学式传感器电路和固体电解质型传感器电路组成。结合图1、图2、图3、图4，上述电化学式传感器电路和固体电解质型传感器电路由集成运算电路仍、冊、冊、价、现、电阻 R9、R10、R11、R16、R17、R22、R23、R24、R25、R26、R27、 R28、电容 C21、C22、C23、C24、C25、C26 组成。传感器U3的用途是检测CO气体。U3的1脚和2脚相连并和+5V电源相连；U3的输出端第3脚和4脚之间连电阻R9和R10，R9和RlO串联，C26和R9、R10并联；U3的输出端第4脚接模拟地；U3的输出端第3脚和模数转换电路的输入端第11脚相连。传感器U7的作用是检测NO2气体。集成运算电路U7的第1脚和第3脚之间接电容C24和电阻R27 ；U7的第4脚接地 ’U7的输入端第2脚接电阻R22再与1. 65伏电源相连； U7的输入端第2脚和第3脚之间接电容C23和C25，C23和C25串联且中间接地。U7的输入端第3脚和U8的输出端第3脚相连中间串联电阻R26和R27 ；U7的输出端第1脚通过电容C24和R26、R27中间相连 ’U7的输出端第1脚与U8的输入端第1脚相连 ’U7的输入端第5脚连接R24再与地相连；U7的输入端第6脚通过电阻R28与U8的输出端第2脚相连； U7的输出端第7脚和输入端第6脚之间连有电阻R25 ；U7的输出端第7脚通过电阻R23和电容C22接地；模数转换电路的输入端第7脚与R23和C22中间相连。传感器U6的作用是检测CO2气体。U6的1脚与+5V电源相连 ’U6的4脚接地 ’U6 的输出端第2脚与U5的输入端第3脚相连；U6的输出端第3脚与模数转换电路的输入端第10脚相连 ’U5的1脚和8脚通过电阻Rl相连 ’U5的输入端2脚和输出端第6脚相连并与模数转换电路的输入端第9脚相连；U5的4脚和5脚均接地；U5的7脚接+5V电源。传感器电路主要是将从一氧化碳、二氧化碳、二氧化氮三个气体探头检测并送来的气体模拟信号进行比较和放大，本实用新型采用的是双运算放大器和仪表放大器。双运算放大器U7的型号是LM258。仪表放大器TO的型号是AD620。结合图5，模数转换电路由集成电路U2、单片机U1、晶体Y1、电阻R5、R6、电容Cl、 C2、C3、C4、C5、C6、C7、C8、C10、C11、、C13、C14、C15、C16、C17 组成；集成电路 U2 的第 3 脚接+5V电源；4脚接地；3脚和4脚之间并联电容C3和C4 ；5脚接地；6脚连接电阻R5再与 +5V电源相连；6脚通过电阻R6再与地相连；5脚和6脚之间并联电容C7和C8 ；输入端第7 脚和输入端第8脚之间连接电容C11，电容ClO和C13串联并与Cll并联；输入端第9脚和输入端第10脚间连接电容Cl，电容C16与C14串联并与C15并联；U2的输入端第11脚和第15脚之间连有电容C17 ；U2的28脚和27脚通过晶体Yl相连；28脚通过电容Cl接地；27脚通过电容C2接地；25脚和26脚之间并联电容C5和C6，26脚接电源，25脚接地；输出端24脚接单片机输入端的第15脚，输出端第23脚接单片机输入端的第16脚，输出端第 22、21、20、19脚分别接单片机输入端的第33脚、34脚、17脚和37脚；U2的17脚和8脚接模拟地。模数转换电路将来自传感器电路的模拟信号转换成数字信号后送给单片机处理。 模数转换电路的集成电路U2的型号为AD7708。图6、图7还公开了单片机电路、数码驱动及显示电路、原理图。本实用新型中， 单片机电路、LED显示电路、电源电路均是现有公开技术。一氧化碳(MS2200)、二氧化碳 (TGS4161)、二氧化氮(RAEN02)三个气体传感器均为进口传感器。如图8为本实用新型工作流程图
权利要求1.一种焊接现场有害气体检测装置，其特征在于包括单片机电路、传感器电路、模数转换电路、SPI串口通信接口电路、LED驱动电路和LED显示电路，其中传感器电路的输出端接模数转换电路的输入端，模数转换电路的输出端作为SPI串口通信接口电路的输入端， SPI串口通信接口电路连接单片机，单片机串接LED驱动电路后连接LED显示电路。
2.根据权利1要求所述的一种焊接现场有害气体检测装置，其特征在于所述传感器电路由电化学式传感器电路和固体电解质型传感器电路组成。
3.根据权要求2所述的一种焊接现场有害气体检测装置，其特征在于所述电化学式传感器电路由三个集成电路(U3、U7、U8)，九个电阻(R9、RlO、R22、R23、R24、R25、R26、R27、 R28)，五个电容(C22、C23、C24、C25、C26)组成；第一集成电路(U3)的1脚和2脚相连并和+5V电源相连；第一集成电路(U3)的输出端第3脚和4脚之间串联第一、第二电阻(R9 和R10)，第五电容(C26)和第一、第二电阻(R9和R10)并联；第一集成电路(U3)的4脚连接模拟地；第一集成电路(U3)的3脚连接模数转换电路的输入端；第二集成电路(U7)的第1脚和第3脚之间接第三电容(C24)和第八电阻(R27)；第二集成电路(U7)的第4脚接地；第二集成电路(U7)的输入端第2脚接第三电阻(R22)再与电源相连；第二集成电路 (U7)的输入端第2脚和第3脚之间接第二、第四电容(C23和C25)，第二、第四电容(C23和 C25)串联且中间接地；第二集成电路(U7)的输入端第3脚和第三集成电路(U8)的输出端第3脚相连中间串联第七、第八电阻(R26和R27)；第二集成电路(U7)的输出端第1脚通过电容第三电容(C24)和第七、第八电阻(R26和R27)中间相连；第二集成电路(U7)的输出端第1脚与U8的输入端第1脚相连；第二集成电路(U7)的输入端第5脚连接第五电阻 (R24)再与地相连；第二集成电路(U7)的输入端第6脚通过第九电阻(R28)与第三集成电路(U8)的输出端第2脚相连；第二集成电路(U7)的输出端第7脚和输入端第6脚之间连有电阻R25 ；第二集成电路(U7)的输出端第7脚通过第四电阻(R23)和第一电容(C22)接地；模数转换电路的输入端第7脚与第四电阻(R23)和第一电容(C22)中间相连。
4.根据权利要求2所述的一种焊接现场有害气体检测装置，其特征在于所述固体电解质型传感器电路由两个集成电路(U5、TO)，第十一电阻(Rll)组成；第六集成电路(U6) 的1脚与+5V电源相连；第六集成电路(U6)的4脚接地；第六集成电路(U6)的输出端第2 脚与第五集成电路(U5)的输入端第3脚相连；第六集成电路(U6)的输出端第3脚与模数转换电路的输入端第10脚相连；第五集成电路(U5)的1脚和8脚通过第十一电阻(Rll)相连；第五集成电路(U5)的输入端2脚和输出端第6脚相连并与模数转换电路的输入端第9 脚相连；第五集成电路(U5)的4脚和5脚均接地；第五集成电路(U5)的7脚接+5V电源。
5.根据权利要求1所述的一种焊接现场有害气体检测装置，其特征在于所述模数转换电路由第六集成电路(U2)，晶体(Yl)，两个电阻(R5、R6)，十五个电容(C1、C2、C3、C4、C5、 C6、C7、C8、C10、C11、C13、C14、C15、C16、C17)组成；集成电路(U2)的 3 脚接+5V 电源，4 脚接地，3脚和4脚之间并联电容(C3和C4)，5脚接地，6脚连接电阻(R5)再与+5V电源相连， 6脚通过电阻(R6)再与地相连，5脚和6脚之间并联电容(C7和C8)，7脚和8脚纸间连接电容(Cll)；电容(C10和C13)串联并与电容(Cll)并联；9脚和10脚间连接电容(C15)； 电容(C16与C14)串联并与电容(C15)并联；集成电路(U2)的11脚和15脚之间连有电容 (C17)；集成电路(U2)的28脚和27脚通过晶体(Yl)相连，28脚通过电容(Cl)接地，27脚通过电容(C2)接地，25脚和26脚之间并联电容(C5)和C6，26脚接电源，25脚接地，24脚接集成电路(Ul)的15脚，23脚接集成电路(Ul)的16脚，22、21、20、19脚分别接集成电路 (Ul)的33脚、34脚、17脚和37脚；集成电路(U2)的17和8脚接模拟地。
6.据权利要求3所述的一种焊接现场有害气体检测装置，其特征在于所述第二集成电路(U7)的型号为LM258。
7.据权利要求4所述的一种焊接现场有害气体检测装置，其特征在于所述第五集成电路(U5)的型号为AD620。
8.据权利要求5所述的一种焊接现场有害气体检测装置，其特征在于所述第六集成电路(U2)的型号为AD7708。
专利摘要本实用新型公布了一种焊接现场有害气体探测器，它包括单片机电路、传感器电路、模数转换电路、SPI串口通信接口电路、电源电路、LED显示电路。本实用新型采用了微型计算机技术和集成电路技术，能对CO、CO2、NO2三种有害气体同时进行检测、显示相应数据。该装置测量数据精确，环境适应能力强，体积小等优点，适合于相对封闭的焊接环境下的有害气体成分的检测、能够更好地保障工人的健康和生产安全。
文档编号G01N27/27GK202066828SQ20112017084
公开日2011年12月7日 申请日期2011年5月26日 优先权日2011年5月26日
发明者潘浩, 郑德根, 钟绪浪 申请人:江苏科技大学