用于可燃气体信号采集的数字显示探头的制作方法
【专利摘要】本发明公开了用于可燃气体信号采集的数字显示探头，主要由依次连接的传感器桥式检测电路、零点调整电路、信号调整电路、流程调整电路、A/D转换电路、单片机AT89C51、显示电路构成。本发明的优点在于：具有结构稳定、测量精度高、利于密封和可维护性好等特点。
【专利说明】用于可燃气体信号采集的数字显示探头
【技术领域】
[0001 ] 本发明涉及燃气探测，具体是指用于可燃气体信号采集的数字显示探头。
【背景技术】
[0002]可燃气体测量仪器是一种广泛用于石油化工、天然气、矿井、冶金、油库等众多易燃易爆场所的检测设备。该设备对可燃气体测量主要是通过单点或多点测量，但随着现代科技的进步已逐渐发展成通过计算机实现仪表数字化网络测量的监控系统。用这样的一个监控系统监控、采集被测现场的可燃或有毒气体，可以及时地把被测气体的浓度通过液晶显示出来。当气体浓度达到报警值时，就会发出声光报警，并记录下报警时间，以便事后的检查。而采集到的信号将被传送给计算机控制系统，通过关联的联动模块触动阀门以打开排气、排风设备，从而实现现场可燃气体的安全控制。因此设计一款能稳定并实时采集现场可燃气体信号的数字显示探头就尤为重要。
【发明内容】
[0003]本发明的目的在于提供具有结构稳定、测量精度高、利于密封和可维护性好的用于可燃气体信号采集的数字显示探头。
[0004]本发明的实现方案如下:用于可燃气体信号采集的数字显示探头，主要由依次连接的传感器桥式检测电路、零点调整电路、信号调整电路、流程调整电路、A/D转换电路、单片机AT89C51、显示电路构成。
[0005]所述单片机AT89C51还连接有调整按键电路、报警电路、输出电路。
[0006]所述传感器桥式检测电路包括采用半导体金属氧化物制成的可燃气体传感器TGS842。
[0007]所述信号调整电路包括集成运算放大器0P07。
[0008]所述零点调整电路包括高精度数字电位器X9C103。
[0009]首先，传感器桥式检测电路送来的与可燃性气体浓度相对应的微小电压信号经过信号调整电路放大后，由A/D转换电路将其转换成数字信号后送入单片机AT89C51。单片机AT89C51再对该数字信号进行滤波处理，并对处理后的数据加以分析，以确认是否大于或等于某个报警值。若大于报警值则启动报警电路发出声光报警，反之则为正常状态。然后该数字信号被送到显示电路以显示相应的浓度值。
[0010]经过试验对比，本设计采用半导体金属氧化物制成的可燃气体传感器TGS842。这种具有高稳定性的传感器需要在一定的高温下工作，以实现其氧化还原反应，所以必须要有电压来为其加热，而加热电压是由+5 V的电源提供。该传感器的测量方式为:由其构成惠斯登检测桥路，当含有可燃性的混合气体扩散到检测元件上时，在气敏元件表面将会发生氧化还原反应，使电阻阻值发生变化，打破电桥平衡，产生大小与可燃气体浓度成正比的微小电压差信号，从而达到检测可燃气体浓度的目的。
[0011]可燃气体传感器TGS842输出的信号是微弱信号，需经过集成运算放大器0P07进行线性放大处理，以满足A/D转换电路对电平信号的要求。但在信号输入前，需加入一个具有100个电阻值，并能对漂移信号进行精确调节的高精度数字电位器X9C103对输入漂移信号进行调零，使其不进入运算放大器OP07。具体流程为:传感器桥式检测电路输出的信号一端经高精度数字电位器X9C103调零后；进入集成运算放大器0P07的反相输入端(2脚)，而输出电压V。则通过电阻接到反相输入端(2脚)和调零端(I脚)以保证引入的是负反馈；另一端由同相输入端(3脚)引入放大器，经放大后由另一个集成运算放大器0P07实现量程的外部调节。
[0012]本发明的优点在于:具有结构稳定、测量精度高、利于密封和可维护性好等特点。该仪器用LCD显示可燃性气体浓度，在其浓度达到设定浓度时发出声光报警。具有的故障自诊断功能能快速重复检测和延时报警。同时报警器还能与上位机控制系统进行通信，既可以实时传送气体浓度检测数据给控制系统以记录保存，也可以利用上位机控制系统实现远程实时检测和联动装置的控制等功能。
【专利附图】
【附图说明】
[0013]图1为本发明结构示意图。
【具体实施方式】
[0014]实施例一
如图1所示。
[0015]用于可燃气体信号采集的数字显示探头，主要由依次连接的传感器桥式检测电路、零点调整电路、信号调整电路、流程调整电路、A/D转换电路、单片机AT89C51、显示电路构成。
[0016]所述单片机AT89C51还连接有调整按键电路、报警电路、输出电路。
[0017]所述传感器桥式检测电路包括采用半导体金属氧化物制成的可燃气体传感器TGS842。
[0018]所述信号调整电路包括集成运算放大器0P07。
[0019]所述零点调整电路包括高精度数字电位器X9C103。
[0020]首先，传感器桥式检测电路送来的与可燃性气体浓度相对应的微小电压信号经过信号调整电路放大后，由A/D转换电路将其转换成数字信号后送入单片机AT89C51。单片机AT89C51再对该数字信号进行滤波处理，并对处理后的数据加以分析，以确认是否大于或等于某个报警值。若大于报警值则启动报警电路发出声光报警，反之则为正常状态。然后该数字信号被送到显示电路以显示相应的浓度值。
[0021]经过试验对比，本设计采用半导体金属氧化物制成的可燃气体传感器TGS842。这种具有高稳定性的传感器需要在一定的高温下工作，以实现其氧化还原反应，所以必须要有电压来为其加热，而加热电压是由+5 V的电源提供。该传感器的测量方式为:由其构成惠斯登检测桥路，当含有可燃性的混合气体扩散到检测元件上时，在气敏元件表面将会发生氧化还原反应，使电阻阻值发生变化，打破电桥平衡，产生大小与可燃气体浓度成正比的微小电压差信号，从而达到检测可燃气体浓度的目的。
[0022]可燃气体传感器TGS842输出的信号是微弱信号，需经过集成运算放大器0P07进行线性放大处理，以满足A/D转换电路对电平信号的要求。但在信号输入前，需加入一个具有100个电阻值，并能对漂移信号进行精确调节的高精度数字电位器X9C103对输入漂移信号进行调零，使其不进入运算放大器OP07。具体流程为:传感器桥式检测电路输出的信号一端经高精度数字电位器X9C103调零后；进入集成运算放大器0P07的反相输入端(2脚)，而输出电压V。则通过电阻接到反相输入端(2脚)和调零端(I脚)以保证引入的是负反馈；另一端由同相输入端(3脚)引入放大器，经放大后由另一个集成运算放大器0P07实现量程的外部调节。
[0023]如上所述，则能很好的实现本发明。
【权利要求】
1.用于可燃气体信号采集的数字显示探头，其特征在于:主要由依次连接的传感器桥式检测电路、零点调整电路、信号调整电路、流程调整电路、A/D转换电路、单片机AT89C51、显示电路构成。
2.根据权利要求1所述的用于可燃气体信号采集的数字显示探头，其特征在于:所述单片机AT89C51还连接有调整按键电路、报警电路、输出电路。
3.根据权利要求1或2所述的用于可燃气体信号采集的数字显示探头，其特征在于:所述传感器桥式检测电路包括采用半导体金属氧化物制成的可燃气体传感器TGS842。
4.根据权利要求1或2所述的用于可燃气体信号采集的数字显示探头，其特征在于:所述信号调整电路包括集成运算放大器0P07。
5.根据权利要求1或2所述的用于可燃气体信号采集的数字显示探头，其特征在于:所述零点调整电路包括高精度数字电位器X9C103。
【文档编号】G01N27/12GK103543182SQ201210240852
【公开日】2014年1月29日 申请日期:2012年7月12日 优先权日:2012年7月12日
【发明者】贺昶明 申请人:成都科盛石油科技有限公司