一种便携式六氟化硫气体检测装置制造方法
【专利摘要】本实用新型公开了一种便携式六氟化硫气体检测装置，包括手持式从机和背背式主机，手持式从机包括从机壳体、从机显示电路和从机开关，从机壳体上连接有进气管和气体输送管；背背式主机包括主机壳体、气泵、六氟化硫传感器、气体检测电路、供电电源和主机开关，气泵的进气口与气体输送管连接，气体检测电路包括微控制器模块、通过电平转换电路模块与微控制器模块相接的光电隔离电路和与光电隔离电路相接的RS-485通信电路，微控制器模块的输入端接有按键操作电路，电平转换电路模块上接有蜂鸣器报警电路和显示接口电路，显示接口电路上接有主机显示电路。本实用新型携带方便，检测精度高，工作可靠性高，能够有效地减少六氟化硫气体泄漏。
【专利说明】一种便携式六氟化硫气体检测装置
【技术领域】
[0001]本实用新型属于气体泄漏检测【技术领域】，具体涉及一种便携式六氟化硫气体检测
>J-U ρ?α装直。
【背景技术】
[0002]随着电力系统设备无油化、小型化的发展，六氟化硫凭借其优越的绝缘、不会老化变质和灭弧能力等特性，在全世界的电力行业、系统中得到了广泛的应用。目前几乎成为中压、高压、和超高压开关所中所使用的唯一绝缘和灭弧介质。因此，其安全特性备受关注。GB/T8908-1996《六氟化硫电气设备中气体管理和检测导则》中，在电气设备充气之前必须对六氟化硫气体进行质量检测，而且对运行中的六氟化硫气体必须进行质量监督与管理。《电业安全工作规程》和《六氟化硫电气设备运行、实验及检修人员安全防护细则》中特别规定，装有六氟化硫设备的配电装置和气体实验室除需装设强力通风设备外，还必须安装六氟化硫气体泄漏报警装置且必须保证六氟化硫气体的浓lOOOppm。由于制造质量和安装工艺、密封元件老化等原因，六氟化硫气体的泄漏是难以避免的，这种泄漏的无色无味有毒气体会危害工作人员的人身安全和妨碍电力系统安全可靠地运行。因此，六氟化硫气体泄漏检测技术对未来电力系统的发展以及工作人员的人身安全至关重要，绝对不容忽视。目前，公知的六氟化硫测量方法通常采用基于化学反应的检测手段，需经常更换检测装置的化学药品，其缺点是使 ，无法及时发现电气设备故障，无法保障工作人员的身体健康，还极有可能造成重大的电力系统安全事故。
实用新型内容
[0003]本实用新型所要解决的技术问题在于针对上述现有技术中的不足，提供一种便携式六氟化硫气体检测装置，其结构简单，携带方便，实时性好，检测精度高，工作可靠性高，能够有效地减少六氟化硫气体泄漏，及时发现电气设备故障，保障工作人员的身体健康，实用性强。
[0004]为解决上述技术问题，本实用新型采用的技术方案是:一种便携式六氟化硫气体检测装置，其特征在于:包括手持式从机和背背式主机，所述手持式从机包括从机壳体、设置在从机壳体内部且外露在从机壳体外表面上的从机显$电路和从机开关，所述从机壳体上连接有进气管和与进气管连接的气体输送管；所述背背式主机包括主机壳体以及设置在主机壳体内部的气泵、六氟化硫传感器、气体检测电路和供电电源,所述主机壳体外表面上设置有主机开关，所述气泵的进气口与气体输送管连接，所述气体检测电路包括微控制器模块、通过电平转换电路模块与微控制器模块相接的光电隔离电路和与光电隔离电路相接的RS-485通信电路，所述RS-485通信电路与电平转换电路模块和六氟化硫传感器均相接，所述微控制器模块的输入端接有按键操作电路，所述电平转换电路模块上接有蜂鸣器报警电路和显示接口电路,所述显示接口电路上接有外露在主机壳体外表面上的主机显示电路，所述从机显示电路与显示接口电路相接；所述供电电源包括12V供电电池、通过主机开关与12V供电电池相接且用于将12V直流电转换为6V直流电的第一电压转换电路、通过主机开关与12V供电电池相接且用于将12V直流电转换为5V直流电的第二电压转换电路、与第二电压转换电路且用于将5V直流电转换为3.3V直流电的第三电压转换电路，所述六氟化硫传感器与第一电压转换电路的6V电压输出端相接,所述微控制器模块和按键操作电路均与第三电压转换电路的3.3V电压输出端相接，所述电平转换电路模块和光电隔离电路均与第二电压转换电路的5V电压输出端和第三电压转换电路的3.3V电压输出端相接，所述RS-485通信电路、主机显示电路、和蜂鸣器报警电路均与第二电压转换电路的5V电压输出端相接，所述从机显示电路通过从机开关与第二电压转换电路的5V电压输出端相接；所述主机壳体上设置有用于为12V供电电池充电的充电接口。
[0005]上述的一种便携式六氟化硫气体检测装置，其特征在于:所述微控制器模块主要由单片机MSP430F149构成。
[0006]上述的一种便携式六氟化硫气体检测装置，其特征在于:所述电平转换电路模块由电平转换芯片74LVC4245构成，所述电平转换芯片74LVC4245的第I引脚与第一电压转换电路的5V电压输出端相接，所述电平转换芯片74LVC4245的第23引脚和第24引脚均与第二电压转换电路的3.3V电压输出端相接，所述电平转换芯片74LVC4245的第2引脚、第11引脚、第12引脚和第13引脚均接地，所述电平转换芯片74LVC4245的第20引脚与单片机MSP430F149的第29引脚相接，所述电平转换芯片74LVC4245的第19引脚与单片机MSP430F149的第30引脚相接，所述电平转换芯片74LVC4245的第18引脚与单片机MSP430F149的第20引脚相接，所述电平转换芯片74LVC4245的第17引脚与单片机MSP430F149的第21引脚相接，所述电平转换芯片74LVC4245的第16引脚与单片机MSP430F149的第22引脚相接，所述电平转换芯片74LVC4245的第15引脚与单片机MSP430F149的第23引脚相接。
[0007]上述的一种便携式六氟化硫气体检测装置，其特征在于:所述光电隔离电路由型号均为TLP521-1的光电隔离芯片U6、U7和U8,以及电阻R17、R18、R19、R20、R21和R22组成；所述光电隔离芯片U6的第I引脚通过电阻R17与第二电压转换电路的3.3V电压输出端相接，所述光电隔离芯片U6的第2引脚与单片机MSP430F149的第31引脚相接，所述光电隔离芯片U6的第3引脚接地，所述光电隔离芯片U6的第4引脚通过电阻R18与第一电压转换电路的5V电压输出端相接；所述光电隔离芯片U7的第I引脚通过电阻R19与第二电压转换电路的3.3V电压输出端相接，所述光电隔离芯片U7的第2引脚与单片机MSP430F149的第32引脚相接，所述光电隔离芯片U7的第3引脚接地，所述光电隔离芯片U7的第4引脚通过电阻R20与第一电压转换电路的5V电压输出端相接；所述光电隔离芯片U8的第I引脚通过电阻R21与第一电压转换电路的5V电压输出端相接，所述光电隔离芯片U8的第3引脚接地，所述光电隔离芯片U8的第4引脚与单片机MSP430F149的第33引脚相接，且通过电阻R22与第二电压转换电路的3.3V电压输出端相接。
[0008]上述的一种便携式六氟化硫气体检测装置，其特征在于:所述RS-485通信电路包括型号均为MAX485的RS-485通信收发芯片SPl和SP2，稳压二极管D4和D5，电感LI和L2，非极性电容C14和C15，以及电阻R6、R7和R8 ;所述RS-485通信收发芯片SPl的第I引脚与光电隔离芯片U8的第2引脚相接，所述RS-485通信收发芯片SPl的第2引脚和第3引脚均与光电隔离芯片U6的第4引脚相接，所述RS-485通信收发芯片SPl的第4引脚与光电隔离芯片U7的第4引脚相接，所述RS-485通信收发芯片SPl的第6引脚与电阻R7的一端、电阻R8的一端、非极性电容C14的一端和电感L2的一端相接,所述RS-485通信收发芯片SPl的第7引脚与电阻R6的一端、电阻R7的另一端、非极性电容C15的一端和电感LI的一端相接，所述RS-485通信收发芯片SPl的第5引脚、电阻R8的另一端、非极性电容C14的另一端和非极性电容C15的另一端均接地，所述RS-485通信收发芯片SPl的第8引脚和电阻R6的另一端均与第一电压转换电路的5V电压输出端相接，所述电感L2的另一端和稳压二极管D5的阴极均与RS-485通信收发芯片SP2的第6引脚相接，所述电感LI的另一端和稳压二极管D4的阴极均与RS-485通信收发芯片SP2的第7引脚相接，所述稳压二极管D5的阳极和稳压二极管D4的阳极均接地，所述RS-485通信收发芯片SP2的第I引脚和第4引脚均与六氟化硫传感器的信号输出端SF6_0UT相接，所述RS-485通信收发芯片SP2的第2引脚和第3引脚均与电平转换芯片74LVC4245的第4引脚相接，所述RS-485通信收发芯片SP2的第5引脚接地，所述RS-485通信收发芯片SP2的第8引脚与第一电压转换电路的5V电压输出端相接。
[0009]上述的一种便携式六氟化硫气体检测装置，其特征在于:所述按键操作电路由按键S2、S3、S4和S5，以及电阻R9、RlO、Rll和R12组成，所述按键S2的一端和电阻R9的一端均与单片机MSP430F149的第12引脚相接，所述按键S3的一端和电阻RlO的一端均与单片机MSP430F149的第13引脚相接，所述按键S4的一端和电阻Rll的一端均与单片机MSP430F149的第14引脚相接，所述按键S5的一端和电阻R12的一端均与单片机MSP430F149的第15引脚相接；所述按键S2的另一端、按键S3的另一端、按键S4的另一端和按键S5的另一端均接地，所述电阻R9的另一端、电阻RlO的另一端、电阻Rll的另一端和电阻R12的另一端均与第二电压转换电路的3.3V电压输出端相接。
[0010]上述的一种便携式六氟化硫气体检测装置，其特征在于:所述显示接口电路由具有4个引脚的接插件J构成，所述接插件J的第I引脚与电平转换芯片74LVC4245的第6引脚相接，所述接插件J的第2引脚与电平转换芯片74LVC4245的第7引脚相接，所述接插件J的第3引脚与电平转换芯片74LVC4245的第8引脚相接，所述接插件J的第4引脚与电平转换芯片74LVC4245的第9引脚相接。
[0011]上述的一种便携式六氟化硫气体检测装置，其特征在于:所述主机显示电路和从机显示电路的电路结构相同且均包括型号均为M74HC164MIR的芯片Ul、U2、U3和U4，以及第一共阳极数码管DS1、第二共阳极数码管DS2、第三共阳极数码管DS3和第四共阳极数码管DS4 ;所述芯片Ul的第I引脚和第2引脚均与接插件J的第I引脚或第3引脚相接，所述芯片Ul的第8引脚、第9引脚和第14引脚均与第一电压转换电路的5V电压输出端相接，所述芯片Ul的第7引脚接地，所述芯片Ul的第3引脚通过电阻R31与第一共阳极数码管DSl的管脚a相接，所述芯片Ul的第4引脚通过电阻R32与第一共阳极数码管DSl的管脚b相接，所述芯片Ul的第5引脚通过电阻R33与第一共阳极数码管DSl的管脚c相接，所述芯片Ul的第6引脚通过电阻R34与第一共阳极数码管DSl的管脚d相接，所述芯片Ul的第10引脚通过电阻R35与第一共阳极数码管DSl的管脚e相接，所述芯片Ul的第11引脚通过电阻R36与第一共阳极数码管DSl的管脚f相接，所述芯片Ul的第12引脚通过电阻R37与第一共阳极数码管DSl的管脚g相接，所述芯片Ul的第13引脚通过电阻R38与第一共阳极数码管DSl的管脚DP相接，所述第一共阳极数码管DSl的公共端管脚pug与第一电压转换电路的5V电压输出端相接；所述芯片U2的第I引脚和第2引脚均与芯片Ul的第13引脚相接，所述芯片U2的第8引脚、第9引脚和第14引脚均与第一电压转换电路的5V电压输出端相接，所述芯片U2的第7引脚接地，所述芯片U2的第3引脚通过电阻R41与第二共阳极数码管DS2的管脚a相接，所述芯片U2的第4引脚通过电阻R42与第二共阳极数码管DS2的管脚b相接，所述芯片U2的第5引脚通过电阻R43与第二共阳极数码管DS2的管脚c相接，所述芯片U2的第6引脚通过电阻R44与第二共阳极数码管DS2的管脚d相接，所述芯片U2的第10引脚通过电阻R45与第二共阳极数码管DS2的管脚e相接，所述芯片U2的第11引脚通过电阻R46与第二共阳极数码管DS2的管脚f相接，所述芯片U2的第12引脚通过电阻R47与第二共阳极数码管DS2的管脚g相接，所述芯片U2的第13引脚通过电阻R48与第二共阳极数码管DS2的管脚DP相接，所述第二共阳极数码管DS2的公共端管脚pug与第一电压转换电路的5V电压输出端相接；所述芯片U3的第I引脚和第2引脚均与芯片U2的第13引脚相接，所述芯片U3的第8引脚、第9引脚和第14引脚均与第一电压转换电路的5V电压输出端相接，所述芯片U3的第7引脚接地，所述芯片U3的第3引脚通过电阻R51与第三共阳极数码管DS3的管脚a相接，所述芯片U3的第4引脚通过电阻R52与第三共阳极数码管DS3的管脚b相接，所述芯片U3的第5引脚通过电阻R53与第三共阳极数码管DS3的管脚c相接，所述芯片U3的第6引脚通过电阻R54与第三共阳极数码管DS3的管脚d相接，所述芯片U3的第10引脚通过电阻R55与第三共阳极数码管DS3的管脚e相接，所述芯片U3的第11引脚通过电阻R56与第三共阳极数码管DS3的管脚f相接，所述芯片U3的第12引脚通过电阻R57与第三共阳极数码管DS3的管脚g相接，所述芯片U3的第13引脚通过电阻R58与第三共阳极数码管DS3的管脚DP相接，所述第三共阳极数码管DS3的公共端管脚pug与第一电压转换电路的5V电压输出端相接；所述芯片U4的第I引脚和第2引脚均与芯片U3的第13引脚相接，所述芯片U4的第8引脚、第9引脚和第14引脚均与第一电压转换电路的5V电压输出端相接，所述芯片U4的第7引脚接地，所述芯片U4的第3引脚通过电阻R61与第四共阳极数码管DS4的管脚a相接，所述芯片U4的第4引脚通过电阻R62与第四共阳极数码管DS4的管脚b相接，所述芯片U4的第5引脚通过电阻R63与第四共阳极数码管DS4的管脚c相接，所述芯片U4的第6引脚通过电阻R64与第四共阳极数码管DS4的管脚d相接，所述芯片U4的第10引脚通过电阻R65与第四共阳极数码管DS4的管脚e相接，所述芯片U4的第11引脚通过电阻R66与第四共阳极数码管DS4的管脚f相接，所述芯片U4的第12引脚通过电阻R67与第四共阳极数码管DS4的管脚g相接，所述芯片U4的第13引脚通过电阻R68与第四共阳极数码管DS4的管脚DP相接，所述第四共阳极数码管DS4的公共端管脚pug与第一电压转换电路的5V电压输出端相接；所述芯片Ul的第8引脚、芯片U2的第8引脚、芯片U3的第8引脚和芯片U4的第8引脚均与接插件J的第2引脚或第4引脚相接。
[0012]上述的一种便携式六氟化硫气体检测装置，其特征在于:所述蜂鸣器报警电路由电阻R23和蜂鸣器LSl组成，所述蜂鸣器LSl的正极通过电阻R23与第一电压转换电路的5V电压输出端相接，所述蜂鸣器LSl的负极与电平转换芯片74LVC4245的第5引脚相接。
[0013]上述的一种便携式六氟化硫气体检测装置，其特征在于:所述六氟化硫传感器为SM-SF6红外气体六氟化硫传感器。[0014]本实用新型与现有技术相比具有以下优点:
[0015]1、本实用新型结构简单，设计新颖合理，通过设置手持式从机和背背式主机，能够方便地携带并对六氟化硫气体的泄漏进行检测。
[0016]2、本实用新型的实时性好，检测精度高，能够迅速、准确地检测六氟化硫气体的浓度并显示，能够有效地减少六氟化硫气体泄漏，及时发现电气设备故障，保障工作人员的身体健康，且为电力企业生产安全提供技术保证，缩短了停电检修、补气的时间，节约了检修费用。
[0017]3、本实用新型同时设置有主机显示和从机显示，检测数据读取方便快捷。
[0018]4、本实用新型的六氟化硫传感器采用了 SM-SF6红外气体六氟化硫传感器，具有体积小、功耗低、使用寿命长、无需经常维护的优点；而且本实用新型以RS-485通信电路为通信桥梁，使得SM-SF6红外气体六氟化硫传感器的Modbus总线与单片机MSP430F149的串口进行通信，保证了通信过程中数据的正确传输，不会因为外界干扰影响了通信。
[0019]5、本实用新型的工作可靠性高，使用寿命长。
[0020]6、本实用新型的实用性强，便于推广使用。
[0021]综上所述，本实用新型结构简单，携带方便，实时性好，检测精度高，工作可靠性高，能够有效地减少六氟化硫气体泄漏，及时发现电气设备故障，保障工作人员的身体健康，实用性强。
[0022]下面通过附图和实施例，对本实用新型的技术方案做进一步的详细描述。
【专利附图】
【附图说明】
[0023]图1为本实用新型的结构示意图。
[0024]图2为本实用新型的电路原理框图。
[0025]图3为本实用新型微控制器模块的电路原理图。
[0026]图4为本实用新型电平转换电路模块的电路原理图。
[0027]图5为本实用新型光电隔离电路的电路原理图。
[0028]图6为本实用新型RS-485通信电路的电路原理图。
[0029]图7为本实用新型按键操作电路的电路原理图。
[0030]图8为本实用新型显示接口电路的电路原理图。
[0031]图9为本实用新型主机显示电路和从机显示电路的电路原理图。
[0032]图10为本实用新型蜂鸣器报警电路的电路原理图。
[0033]附图标记说明:
[0034]I一从机壳体；2—从机显不电路；3—从机开关；
[0035]4一进气管；5—气体输送管；6—主机壳体；
[0036]7—充电接口 ；8—六氟化硫传感器；9一主机开关；
[0037]10—微控制器模块；11—电平转换电路模块；12—光电隔离电路；
[0038]13—RS-485通信电路；14一按键操作电路；15—蜂鸣器报警电路；
[0039]16一显不接口电路；17—王机显不电路；18—12V供电电池；
[0040]19一第一电压转换电路；20—第二电压转换电路；
[0041]21—第三电压转换电路。【具体实施方式】
[0042]如图1和图2所示，本实用新型包括手持式从机和背背式主机，所述手持式从机包括从机壳体1、设置在从机壳体I内部且外露在从机壳体I外表面上的从机显不电路2和从机开关3，所述从机壳体I上连接有进气管4和与进气管4连接的气体输送管5 ;所述背背式主机包括主机壳体6以及设置在主机壳体6内部的气泵、六氟化硫传感器8、气体检测电路和供电电源，所述主机壳体6外表面上设置有主机开关9,所述气泵的进气口与气体输送管5连接，所述气体检测电路包括微控制器模块10、通过电平转换电路模块11与微控制器模块10相接的光电隔离电路12和与光电隔离电路12相接的RS-485通信电路13，所述RS-485通信电路13与电平转换电路模块11和六氟化硫传感器8均相接，所述微控制器模块10的输入端接有按键操作电路14，所述电平转换电路模块11上接有蜂鸣器报警电路15和显示接口电路16，所述显示接口电路16上接有外露在主机壳体6外表面上的主机显示电路17，所述从机显示电路2与显示接口电路16相接；所述供电电源包括12V供电电池18、通过主机开关9与12V供电电池18相接且用于将12V直流电转换为6V直流电的第一电压转换电路19、通过主机开关9与12V供电电池18相接且用于将12V直流电转换为5V直流电的第二电压转换电路20、与第二电压转换电路20且用于将5V直流电转换为3.3V直流电的第三电压转换电路21，所述六氟化硫传感器8与第一电压转换电路19的6V电压输出端相接，所述微控制器模块10和按键操作电路14均与第三电压转换电路21的3.3V电压输出端相接，所述电平转换电路模块11和光电隔离电路12均与第二电压转换电路20的5V电压输出端和第三电压转换电路21的3.3V电压输出端相接，所述RS-485通信电路13、主机显示电路17、和蜂鸣器报警电路15均与第二电压转换电路20的5V电压输出端相接，所述从机显示电路2通过从机开关3与第二电压转换电路20的5V电压输出端相接；所述主机壳体6上设置有用于为12V供电电池18充电的充电接口 7。
[0043]如图3所示，本实施例中，所述微控制器模块10主要由单片机MSP430F149构成。单片机MSP430F149的功耗低，数据处理速度快，且集成了比较丰富的片内外设，能够很好地满足使用需求。
[0044]如图4所示，本实施例中，所述电平转换电路模块11由电平转换芯片74LVC4245构成，所述电平转换芯片74LVC4245的第I引脚与第一电压转换电路19的5V电压输出端相接，所述电平转换芯片74LVC4245的第23引脚和第24引脚均与第二电压转换电路20的3.3V电压输出端相接，所述电平转换芯片74LVC4245的第2引脚、第11引脚、第12引脚和第13引脚均接地，所述电平转换芯片74LVC4245的第20引脚与单片机MSP430F149的第29引脚相接，所述电平转换芯片74LVC4245的第19引脚与单片机MSP430F149的第30引脚相接，所述电平转换芯片74LVC4245的第18引脚与单片机MSP430F149的第20引脚相接，所述电平转换芯片74LVC4245的第17引脚与单片机MSP430F149的第21引脚相接，所述电平转换芯片74LVC4245的第16引脚与单片机MSP430F149的第22引脚相接，所述电平转换芯片74LVC4245的第15引脚与单片机MSP430F149的第23引脚相接。
[0045]如图5所示，本实施例中，所述光电隔离电路12由型号均为TLP521-1的光电隔离芯片U6、U7和U8，以及电阻R17、R18、R19、R20、R21和R22组成；所述光电隔离芯片U6的第I引脚通过电阻R17与第二电压转换电路20的3.3V电压输出端相接，所述光电隔离芯片U6的第2引脚与单片机MSP430F149的第31引脚相接，所述光电隔离芯片U6的第3引脚接地，所述光电隔离芯片U6的第4引脚通过电阻R18与第一电压转换电路19的5V电压输出端相接；所述光电隔离芯片U7的第I引脚通过电阻R19与第二电压转换电路20的
3.3V电压输出端相接，所述光电隔离芯片U7的第2引脚与单片机MSP430F149的第32引脚相接，所述光电隔离芯片U7的第3引脚接地，所述光电隔离芯片U7的第4引脚通过电阻R20与第一电压转换电路19的5V电压输出端相接；所述光电隔离芯片U8的第I引脚通过电阻R21与第一电压转换电路19的5V电压输出端相接，所述光电隔离芯片U8的第3引脚接地，所述光电隔离芯片U8的第4引脚与单片机MSP430F149的第33引脚相接，且通过电阻R22与第二电压转换电路20的3.3V电压输出端相接。
[0046]如图6所示，本实施例中，所述RS-485通信电路13包括型号均为MAX485的RS-485通信收发芯片SPl和SP2，稳压二极管D4和D5，电感LI和L2，非极性电容C14和C15，以及电阻R6、R7和R8 ;所述RS-485通信收发芯片SPl的第I引脚与光电隔离芯片U8的第2引脚相接，所述RS-485通信收发芯片SPl的第2引脚和第3引脚均与光电隔离芯片U6的第4引脚相接，所述RS-485通信收发芯片SPl的第4引脚与光电隔离芯片U7的第4引脚相接，所述RS-485通信收发芯片SPl的第6引脚与电阻R7的一端、电阻R8的一端、非极性电容C14的一端和电感L2的一端相接，所述RS-485通信收发芯片SPl的第7引脚与电阻R6的一端、电阻R7的另一端、非极性电容C15的一端和电感LI的一端相接,所述RS-485通信收发芯片SPl的第5引脚、电阻R8的另一端、非极性电容C14的另一端和非极性电容C15的另一端均接地，所述RS-485通信收发芯片SPl的第8引脚和电阻R6的另一端均与第一电压转换电路19的5V电压输出端相接，所述电感L2的另一端和稳压二极管D5的阴极均与RS-485通信收发芯片SP2的第6引脚相接，所述电感LI的另一端和稳压二极管D4的阴极均与RS-485通信收发芯片SP2的第7引脚相接，所述稳压二极管D5的阳极和稳压二极管D4的阳极均接地，所述RS-485通信收发芯片SP2的第I引脚和第4引脚均与六氟化硫传感器8的信号输出端SF6_0UT相接，所述RS-485通信收发芯片SP2的第2引脚和第3引脚均与电平转换芯片74LVC4245的第4引脚相接，所述RS-485通信收发芯片SP2的第5引脚接地，所述RS-485通信收发芯片SP2的第8引脚与第一电压转换电路19的5V电压输出端相接。
[0047]如图7所示，本实施例中，所述按键操作电路14由按键S2、S3、S4和S5，以及电阻R9、RIO、Rll和R12组成，所述按键S2的一端和电阻R9的一端均与单片机MSP430F149的第12引脚相接，所述按键S3的一端和电阻RlO的一端均与单片机MSP430F149的第13引脚相接，所述按键S4的一端和电阻Rll的一端均与单片机MSP430F149的第14引脚相接，所述按键S5的一端和电阻R12的一端均与单片机MSP430F149的第15引脚相接；所述按键S2的另一端、按键S3的另一端、按键S4的另一端和按键S5的另一端均接地，所述电阻R9的另一端、电阻RlO的另一端、电阻Rll的另一端和电阻R12的另一端均与第二电压转换电路20的3.3V电压输出端相接。
[0048]如图8所示,本实施例中,所述显示接口电路16由具有4个引脚的接插件J构成，所述接插件J的第I引脚与电平转换芯片74LVC4245的第6引脚相接，所述接插件J的第2引脚与电平转换芯片74LVC4245的第7引脚相接，所述接插件J的第3引脚与电平转换芯片74LVC4245的第8引脚相接，所述接插件J的第4引脚与电平转换芯片74LVC4245的第9引脚相接。
[0049]如图9所示,本实施例中，所述主机显示电路17和从机显示电路2的电路结构相同且均包括型号均为M74HC164MIR的芯片U1、U2、U3和U4，以及第一共阳极数码管DS1、第二共阳极数码管DS2、第三共阳极数码管DS3和第四共阳极数码管DS4 ;所述芯片Ul的第I引脚和第2引脚均与接插件J的第I引脚或第3引脚相接(当为主机显示电路17时，所述芯片Ul的第I引脚和第2引脚均与接插件J的第I引脚相接；当为从机显示电路2时，所述芯片Ul的第I引脚和第2引脚均与接插件J的第3引脚相接)，所述芯片Ul的第8引脚、第9引脚和第14引脚均与第一电压转换电路19的5V电压输出端相接，所述芯片Ul的第7引脚接地，所述芯片Ul的第3引脚通过电阻R31与第一共阳极数码管DSl的管脚a相接，所述芯片Ul的第4引脚通过电阻R32与第一共阳极数码管DSl的管脚b相接，所述芯片Ul的第5引脚通过电阻R33与第一共阳极数码管DSl的管脚c相接，所述芯片Ul的第6引脚通过电阻R34与第一共阳极数码管DSl的管脚d相接，所述芯片Ul的第10引脚通过电阻R35与第一共阳极数码管DSl的管脚e相接，所述芯片Ul的第11引脚通过电阻R36与第一共阳极数码管DSl的管脚f相接，所述芯片Ul的第12引脚通过电阻R37与第一共阳极数码管DSl的管脚g相接，所述芯片Ul的第13引脚通过电阻R38与第一共阳极数码管DSl的管脚DP相接，所述第一共阳极数码管DSl的公共端管脚pug与第一电压转换电路19的5V电压输出端相接；所述芯片U2的第I引脚和第2引脚均与芯片Ul的第13引脚相接，所述芯片U2的第8引脚、第9引脚和第14引脚均与第一电压转换电路19的5V电压输出端相接，所述芯片U2的第7引脚接地，所述芯片U2的第3引脚通过电阻R41与第二共阳极数码管DS2的管脚a相接，所述芯片U2的第4引脚通过电阻R42与第二共阳极数码管DS2的管脚b相接，所述芯片U2的第5引脚通过电阻R43与第二共阳极数码管DS2的管脚c相接，所述芯片U2的第6引脚通过电阻R44与第二共阳极数码管DS2的管脚d相接，所述芯片U2的第10引脚通过电阻R45与第二共阳极数码管DS2的管脚e相接，所述芯片U2的第11引脚通过电阻R46与第二共阳极数码管DS2的管脚f相接，所述芯片U2的第12引脚通过电阻R47与第二共阳极数码管DS2的管脚g相接，所述芯片U2的第13引脚通过电阻R48与第二共阳极数码管DS2的管脚DP相接，所述第二共阳极数码管DS2的公共端管脚Pug与第一电压转换电路19的5V电压输出端相接；所述芯片U3的第I引脚和第2引脚均与芯片U2的第13引脚相接，所述芯片U3的第8引脚、第9引脚和第14引脚均与第一电压转换电路19的5V电压输出端相接，所述芯片U3的第7引脚接地，所述芯片U3的第3引脚通过电阻R51与第三共阳极数码管DS3的管脚a相接，所述芯片U3的第4引脚通过电阻R52与第三共阳极数码管DS3的管脚b相接，所述芯片U3的第5引脚通过电阻R53与第三共阳极数码管DS3的管脚c相接，所述芯片U3的第6引脚通过电阻R54与第三共阳极数码管DS3的管脚d相接，所述芯片U3的第10引脚通过电阻R55与第三共阳极数码管DS3的管脚e相接，所述芯片U3的第11引脚通过电阻R56与第三共阳极数码管DS3的管脚f相接，所述芯片U3的第12引脚通过电阻R57与第三共阳极数码管DS3的管脚g相接，所述芯片U3的第13引脚通过电阻R58与第三共阳极数码管DS3的管脚DP相接，所述第三共阳极数码管DS3的公共端管脚pug与第一电压转换电路19的5V电压输出端相接；所述芯片U4的第I引脚和第2引脚均与芯片U3的第13引脚相接，所述芯片U4的第8引脚、第9引脚和第14引脚均与第一电压转换电路19的5V电压输出端相接，所述芯片U4的第7引脚接地，所述芯片U4的第3引脚通过电阻R61与第四共阳极数码管DS4的管脚a相接，所述芯片U4的第4引脚通过电阻R62与第四共阳极数码管DS4的管脚b相接，所述芯片U4的第5引脚通过电阻R63与第四共阳极数码管DS4的管脚c相接，所述芯片U4的第6引脚通过电阻R64与第四共阳极数码管DS4的管脚d相接，所述芯片U4的第10引脚通过电阻R65与第四共阳极数码管DS4的管脚e相接，所述芯片U4的第11引脚通过电阻R66与第四共阳极数码管DS4的管脚f相接，所述芯片U4的第12引脚通过电阻R67与第四共阳极数码管DS4的管脚g相接，所述芯片U4的第13引脚通过电阻R68与第四共阳极数码管DS4的管脚DP相接，所述第四共阳极数码管DS4的公共端管脚pug与第一电压转换电路19的5V电压输出端相接；所述芯片Ul的第8引脚、芯片U2的第8引脚、芯片U3的第8引脚和芯片U4的第8引脚均与接插件J的第2引脚或第4引脚相接(当为主机显示电路17时，所述芯片Ul的第8引脚、芯片U2的第8引脚、芯片U3的第8引脚和芯片U4的第8引脚均与接插件J的第2引脚相接；当为从机显示电路2时，所述芯片Ul的第8引脚、芯片U2的第8引脚、芯片U3的第8引脚和芯片U4的第8引脚均与接插件J的第4引脚相接)。
[0050]如图10所示，本实施例中，所述蜂鸣器报警电路15由电阻R23和蜂鸣器LSl组成，所述蜂鸣器LSl的正极通过电阻R23与第一电压转换电路19的5V电压输出端相接，所述蜂鸣器LSl的负极与电平转换芯片74LVC4245的第5引脚相接。
[0051 ] 本实施例中，所述六氟化硫传感器8为SM-SF6红外气体六氟化硫传感器。SM-SF6红外气体六氟化硫传感器是基于双光束双波长红外测量技术及高精度数字处理技术实现的，测量范围是O?lOOOppm，精度较高，数字信号输出，符合Modbus协议，保存温度-25到60摄氏度；这种传感器的原理与电化学和负电晕放电原理相比有以下几个优点:1.红外光谱吸收原理(NDIR)，反应速度较快，不需要进行预热；2.双波长，带温度补偿；3高可靠性，在检测过程中不会与其他不相关的气体产生交叉反应，避免了干扰；4.寿命比较长，一般可以达到十年以上；5.具有较高的性价比，与电化学传感器相比省去了售后维护费用；
6.可以输出数字量和模拟量；另外，这种传感器与热导原理相比，具有体积小，低功耗，可电池供电，无需庞大的加热系统，一年以上的校准周期，无需维护的优点。
[0052]本实用新型以RS-485通信电路13为通信桥梁，使得SM-SF6红外气体六氟化硫传感器的Modbus总线与单片机MSP430F149的串口进行通信，保证了通信过程中数据的正确传输，不会因为外界干扰影响了通信；而且Modbus协议采用的是单总线的通信方式，大大减少了通信过程中硬件的接线条数，避免了过多的占用单片机MSP430F149的I/O 口资源。
[0053]本实用新型使用时，工作人员将背背式主机背在背上，并将手持式从机拿在手中，打开主机开关9和从机开关3 ;当工作人员行进到有六氟化硫气体泄漏的场所时，六氟化硫气体在所述气泵的吸气作用下，经由进气管4、气体输送管5和所述气泵进入主机壳体6内部，六氟化硫传感器8对进入主机壳体6内部的六氟化硫气体浓度进行检测并将所检测到的六氟化硫气体浓度信号经过RS-485通信电路13、光电隔离电路12和电平转换电路模块11传输给微控制器模块10，主机显示电路17和从机显示电路2对六氟化硫气体浓度进行实时显示，供工作人员查看，同时，微控制器模块10将其接收到的六氟化硫气体浓度信号与预先通过操作按键操作电路14设置的六氟化硫气体浓度报警阈值相比较，当六氟化硫气体浓度超过六氟化硫气体浓度报警阈值时，微控制器模块10控制蜂鸣器报警电路15发出声音报警信号，提醒工作人员离开现场或者尽快采取应急措施。[0054]以上所述，仅是本实用新型的较佳实施例，并非对本实用新型作任何限制，凡是根据本实用新型技术实质对以上实施例所作的任何简单修改、变更以及等效结构变化，均仍属于本实用新型技术方案的保护范围内。
【权利要求】
1.一种便携式六氟化硫气体检测装置，其特征在于:包括手持式从机和背背式主机，所述手持式从机包括从机壳体(1)、设置在从机壳体(1)内部且外露在从机壳体(1)外表面上的从机显示电路(2)和从机开关(3)，所述从机壳体(1)上连接有进气管(4)和与进气管(4)连接的气体输送管(5);所述背背式主机包括主机壳体(6)以及设置在主机壳体(6)内部的气泵、六氟化硫传感器(8)、气体检测电路和供电电源，所述主机壳体(6)外表面上设置有主机开关(9)，所述气泵的进气口与气体输送管(5)连接，所述气体检测电路包括微控制器模块(10)、通过电平转换电路模块(11)与微控制器模块(10)相接的光电隔离电路(12)和与光电隔离电路(12)相接的RS-485通信电路(13)，所述RS-485通信电路(13)与电平转换电路模块(11)和六氟化硫传感器(8)均相接，所述微控制器模块(10)的输入端接有按键操作电路(14)，所述电平转换电路模块(11)上接有蜂鸣器报警电路(15)和显示接口电路(16)，所述显示接口电路(16)上接有外露在主机壳体(6)外表面上的主机显示电路(17),所述从机显示电路(2)与显示接口电路(16)相接；所述供电电源包括12V供电电池(18)、通过主机开关(9)与12V供电电池(18)相接且用于将12V直流电转换为6V直流电的第一电压转换电路(19)、通过主机开关(9)与12V供电电池(18)相接且用于将12V直流电转换为5V直流电的第二电压转换电路(20)、与第二电压转换电路(20)且用于将5V直流电转换为3.3V直流电的第三电压转换电路(21)，所述六氟化硫传感器(8)与第一电压转换电路(19)的6V电压输出端相接,所述微控制器模块(10)和按键操作电路(14)均与第三电压转换电路(21)的3.3V电压输出端相接，所述电平转换电路模块(11)和光电隔离电路(12)均与第二电压转换电路(20)的5V电压输出端和第三电压转换电路(21)的3.3V电压输出端相接，所述RS-485通信电路(13)、主机显示电路(17)、和蜂鸣器报警电路(15)均与第二电压转换电路(20)的5V电压输出端相接，所述从机显示电路(2)通过从机开关⑶与第二电压转换电路(20)的5V电压输出端相接；所述主机壳体(6)上设置有用于为12V供电电池(18)充 电的充电接口(7)。
2.按照权利要求1所述的一种便携式六氟化硫气体检测装置，其特征在于:所述微控制器模块(10)主要由单片机MSP430F149构成。
3.按照权利要求2所述的一种便携式六氟化硫气体检测装置，其特征在于:所述电平转换电路模块(11)由电平转换芯片74LVC4245构成，所述电平转换芯片74LVC4245的第I引脚与第一电压转换电路(19)的5V电压输出端相接，所述电平转换芯片74LVC4245的第23引脚和第24引脚均与第二电压转换电路(20)的3.3V电压输出端相接，所述电平转换芯片74LVC4245的第2引脚、第11引脚、第12引脚和第13引脚均接地，所述电平转换芯片74LVC4245的第20引脚与单片机MSP430F149的第29引脚相接，所述电平转换芯片74LVC4245的第19引脚与单片机MSP430F149的第30引脚相接，所述电平转换芯片74LVC4245的第18引脚与单片机MSP430F149的第20引脚相接，所述电平转换芯片74LVC4245的第17引脚与单片机MSP430F149的第21引脚相接，所述电平转换芯片74LVC4245的第16引脚与单片机MSP430F149的第22引脚相接，所述电平转换芯片74LVC4245的第15引脚与单片机MSP430F149的第23引脚相接。
4.按照权利要求3所述的一种便携式六氟化硫气体检测装置，其特征在于:所述光电隔离电路(12)由型号均为TLP521-1的光电隔离芯片U6、U7和U8，以及电阻R17、R18、R19、R20、R21和R22组成；所述光电隔离芯片U6的第I引脚通过电阻R17与第二电压转换电路(20)的3.3V电压输出端相接，所述光电隔离芯片U6的第2引脚与单片机MSP430F149的第31引脚相接，所述光电隔离芯片U6的第3引脚接地，所述光电隔离芯片U6的第4引脚通过电阻Ri8与第一电压转换电路(19)的5V电压输出端相接；所述光电隔离芯片U7的第I引脚通过电阻R19与第二电压转换电路(20)的3.3V电压输出端相接，所述光电隔离芯片U7的第2引脚与单片机MSP430F149的第32引脚相接，所述光电隔离芯片U7的第3引脚接地，所述光电隔离芯片U7的第4引脚通过电阻R20与第一电压转换电路(19)的5V电压输出端相接；所述光电隔离芯片U8的第I引脚通过电阻R21与第一电压转换电路(19)的5V电压输出端相接，所述光电隔离芯片U8的第3引脚接地，所述光电隔离芯片U8的第4引脚与单片机MSP430F149的第33引脚相接，且通过电阻R22与第二电压转换电路(20)的3.3V电压输出端相接。
5.按照权利要求4所述的一种便携式六氟化硫气体检测装置，其特征在于:所述RS-485通信电路(13)包括型号均为MA X485的RS-485通信收发芯片SPl和SP2，稳压二极管D4和D5，电感LI和L2，非极性电容C14和C15，以及电阻R6、R7和R8 ;所述RS-485通信收发芯片SPl的第I引脚与光电隔离芯片U8的第2引脚相接，所述RS-485通信收发芯片SPl的第2引脚和第3引脚均与光电隔离芯片U6的第4引脚相接，所述RS-485通信收发芯片SPl的第4引脚与光电隔离芯片U7的第4引脚相接，所述RS-485通信收发芯片SPl的第6引脚与电阻R7的一端、电阻R8的一端、非极性电容C14的一端和电感L2的一端相接，所述RS-485通信收发芯片SPl的第7引脚与电阻R6的一端、电阻R7的另一端、非极性电容C15的一端和电感LI的一端相接，所述RS-485通信收发芯片SPl的第5引脚、电阻R8的另一端、非极性电容C14的另一端和非极性电容C15的另一端均接地，所述RS-485通信收发芯片SPl的第8引脚和电阻R6的另一端均与第一电压转换电路(19)的5V电压输出端相接，所述电感L2的另一端和稳压二极管D5的阴极均与RS-485通信收发芯片SP2的第6引脚相接，所述电感LI的另一端和稳压二极管D4的阴极均与RS-485通信收发芯片SP2的第7引脚相接，所述稳压二极管D5的阳极和稳压二极管D4的阳极均接地，所述RS-485通信收发芯片SP2的第I引脚和第4引脚均与六氟化硫传感器(8)的信号输出端SF6_OUT相接，所述RS-485通信收发芯片SP2的第2引脚和第3引脚均与电平转换芯片74LVC4245的第4引脚相接，所述RS-485通信收发芯片SP2的第5引脚接地，所述RS-485通信收发芯片SP2的第8引脚与第一电压转换电路(19)的5V电压输出端相接。
6.按照权利要求2所述的一种便携式六氟化硫气体检测装置，其特征在于:所述按键操作电路(14)由按键32、53、54和55，以及电阻1?9、1?10、1?11和1?12组成，所述按键52的一端和电阻R9的一端均与单片机MSP430F149的第12引脚相接，所述按键S3的一端和电阻RlO的一端均与单片机MSP430F149的第13引脚相接，所述按键S4的一端和电阻Rll的一端均与单片机MSP430F149的第14引脚相接，所述按键S5的一端和电阻R12的一端均与单片机MSP430F149的第15引脚相接；所述按键S2的另一端、按键S3的另一端、按键S4的另一端和按键S5的另一端均接地，所述电阻R9的另一端、电阻RlO的另一端、电阻Rll的另一端和电阻R12的另一端均与第二电压转换电路(20)的3.3V电压输出端相接。
7.按照权利要求3所述的一种便携式六氟化硫气体检测装置，其特征在于:所述显示接口电路(16)由具有4个引脚的接插件J构成，所述接插件J的第I引脚与电平转换芯片74LVC4245的第6引脚相接，所述接插件J的第2引脚与电平转换芯片74LVC4245的第7引脚相接，所述接插件J的第3引脚与电平转换芯片74LVC4245的第8引脚相接，所述接插件J的第4引脚与电平转换芯片74LVC4245的第9引脚相接。
8.按照权利要求7所述的一种便携式六氟化硫气体检测装置，其特征在于:所述主机显示电路(17)和从机显示电路(2)的电路结构相同且均包括型号均为M74HC164MIR的芯片U1、U2、U3和U4，以及第一共阳极数码管DS1、第二共阳极数码管DS2、第三共阳极数码管DS3和第四共阳极数码管DS4 ;所述芯片Ul的第I引脚和第2引脚均与接插件J的第I引脚或第3引脚相接，所述芯片Ul的第8引脚、第9引脚和第14引脚均与第一电压转换电路(19)的5V电压输出端相接，所述芯片Ul的第7引脚接地，所述芯片Ul的第3引脚通过电阻R31与第一共阳极数码管DSl的管脚a相接，所述芯片Ul的第4引脚通过电阻R32与第一共阳极数码管DSl的管脚b相接，所述芯片Ul的第5引脚通过电阻R33与第一共阳极数码管DSl的管脚c相接，所述芯片Ul的第6引脚通过电阻R34与第一共阳极数码管DSl的管脚d相接，所述芯片Ul的第10引脚通过电阻R35与第一共阳极数码管DSl的管脚e相接，所述芯片Ul的第11引脚通过电阻R36与第一共阳极数码管DSl的管脚f相接，所述芯片Ul的第12引脚通过电阻R37与第一共阳极数码管DSl的管脚g相接，所述芯片Ul的第13引脚通过电阻R38与第一共阳极数码管DSl的管脚DP相接，所述第一共阳极数码管DSl的公共端管脚pug与第一电压转换电路(19)的5V电压输出端相接；所述芯片U2的第I引脚和第2引脚均与芯片Ul的第13引脚相接，所述芯片U2的第8引脚、第9引脚和第14引脚均与第一电压转换电路(19)的5V电压输出端相接，所述芯片U2的第7引脚接地，所述芯片U2的第3引脚通过电阻R41与第二共阳极数码管DS2的管脚a相接，所述芯片U2的第4引脚通过电阻R42与第二共阳极数码管DS2的管脚b相接，所述芯片U2的第5引脚通过电阻R43与第二 共阳极数码管DS2的管脚c相接，所述芯片U2的第6引脚通过电阻R44与第二共阳极数码管DS2的管脚d相接，所述芯片U2的第10引脚通过电阻R45与第二共阳极数码管DS2的管脚e相接，所述芯片U2的第11引脚通过电阻R46与第二共阳极数码管DS2的管脚f相接，所述芯片U2的第12引脚通过电阻R47与第二共阳极数码管DS2的管脚g相接，所述芯片U2的第13引脚通过电阻R48与第二共阳极数码管DS2的管脚DP相接，所述第二共阳极数码管DS2的公共端管脚pug与第一电压转换电路(19)的5V电压输出端相接；所述芯片U3的第I引脚和第2引脚均与芯片U2的第13引脚相接，所述芯片U3的第8引脚、第9引脚和第14引脚均与第一电压转换电路(19)的5V电压输出端相接，所述芯片U3的第7引脚接地，所述芯片U3的第3引脚通过电阻R51与第三共阳极数码管DS3的管脚a相接，所述芯片U3的第4引脚通过电阻R52与第三共阳极数码管DS3的管脚b相接，所述芯片U3的第5引脚通过电阻R53与第三共阳极数码管DS3的管脚c相接，所述芯片U3的第6引脚通过电阻R54与第三共阳极数码管DS3的管脚d相接，所述芯片U3的第10引脚通过电阻R55与第三共阳极数码管DS3的管脚e相接，所述芯片U3的第11引脚通过电阻R56与第三共阳极数码管DS3的管脚f相接，所述芯片U3的第12引脚通过电阻R57与第三共阳极数码管DS3的管脚g相接，所述芯片U3的第13引脚通过电阻R58与第三共阳极数码管DS3的管脚DP相接，所述第三共阳极数码管DS3的公共端管脚pug与第一电压转换电路(19)的5V电压输出端相接；所述芯片U4的第I引脚和第2引脚均与芯片U3的第13引脚相接，所述芯片U4的第8引脚、第9引脚和第14引脚均与第一电压转换电路(19)的5V电压输出端相接，所述芯片U4的第7引脚接地，所述芯片U4的第3引脚通过电阻R61与第四共阳极数码管DS4的管脚a相接，所述芯片U4的第4引脚通过电阻R62与第四共阳极数码管DS4的管脚b相接，所述芯片U4的第5引脚通过电阻R63与第四共阳极数码管DS4的管脚c相接，所述芯片U4的第6引脚通过电阻R64与第四共阳极数码管DS4的管脚d相接，所述芯片U4的第10引脚通过电阻R65与第四共阳极数码管DS4的管脚e相接，所述芯片U4的第11引脚通过电阻R66与第四共阳极数码管DS4的管脚f相接，所述芯片U4的第12引脚通过电阻R67与第四共阳极数码管DS4的管脚g相接，所述芯片U4的第13引脚通过电阻R68与第四共阳极数码管DS4的管脚DP相接，所述第四共阳极数码管DS4的公共端管脚pug与第一电压转换电路(19)的5V电压输出端相接；所述芯片Ul的第8引脚、芯片U2的第8引脚、芯片U3的第8引脚和芯片U4的第8引脚均与接插件J的第2引脚或第4引脚相接。
9.按照权利要求3所述的一种便携式六氟化硫气体检测装置，其特征在于:所述蜂鸣器报警电路(15)由电阻R23和蜂鸣器LSl组成，所述蜂鸣器LSl的正极通过电阻R23与第一电压转换电路(19)的5V电压输出端相接，所述蜂鸣器LSl的负极与电平转换芯片74LVC4245的第5引脚相接。
10.按照权利要求1所述的一种便携式六氟化硫气体检测装置，其特征在于:所述六氟化硫传感器(8)为SM -SF6红外气体六氟化硫传感器。
【文档编号】G01N35/00GK203798728SQ201420221390
【公开日】2014年8月27日 申请日期:2014年4月30日 优先权日:2014年4月30日
【发明者】杜京义, 寇水潮, 韩娟, 王海霞, 刘文惠, 刘宇程, 林科, 王晔, 徐勇智, 高瑞 申请人:西安科技大学