一种智能型气体探测器的制作方法

本实用新型涉及气体探测器领域，具体说是一种智能型气体探测器。

背景技术：

目前，市场上各种较为典型的气体探测器，都存在易受环境温湿度影响产生测量值漂移，气敏器件灵敏度会随时间衰减，所以需要定期对气体探测器进行标定，气体探测器的标定和调试都需在现场向探测器通入目标检测气体，因此操作比较麻烦和困难，导致此类气体探测器的应用较为复杂，维护需要耗费大量的人力成本，另外大部分气体探测器采用的是单腔结构，即接线端子板和电路印制板都在一个腔体内，如果探测器安装在室外且现场安装不规范时，很容易腔体内进水而损坏电路板。

技术实现要素：

本实用新型的目的是提出一种智能型气体探测器，探测器采用双腔结构，而且探测器变送器主体电路和传感器电路模块相互分开，使传感器标定和更换更容易进行，且探测器结构简单，成本低廉。

为了实现上述目的，本实用新型采用如下技术方案：

该一种智能型气体探测器中，包括壳体、相互连接的探测器变送器电路和气体传感器电路；所述的变送器壳体为双腔结构的防爆壳体，由单独的接线腔和电路腔组成，且两腔之间采用环氧树脂胶封，极大方便现场接线和维护；

所述的探测器变送器电路包括电压电流转换单元和主控显示单元、安全栅电路、传感器隔离通讯；

所述的主控显示单元包括红外遥控接收报警单元、OLED显示单元、探测器微处理器控制电路，所述的红外遥控接收报警单元和OLED显示单元均连接到探测器微处理器控制电路；

所述的电压电流转换单元与主控显示单元相连，主控显示单元的探测器微处理器控制电路与安全栅电路相连，安全栅电路与传感器隔离通讯相连；

所述的气体传感器电路包括气敏器件信号处理单元和传感器控制单元；

所述的传感器控制单元包括温湿度采集和补偿电路、数据处理及存储电路、传感器微处理器控制电路；

所述的温湿度采集和补偿电路、数据处理及存储电路分别与传感器微处理器控制电路相连；

所述的气敏元件信号处理单元包括气敏元件以及运算放大电路和信号滤波电路；

所述的气敏元件信号处理单元与传感器微处理器控制电路相连；

所述的探测器变送器电路和气体传感器电路通过插针与插座插接固定，并通过完全隔离的串口通信接口相互连接，其电路为本质安全电路；

所述的双腔结构的防爆壳体上开设有红外接收窗口，所述的OLED显示单元设置于所述的红外接收窗口的位置；

所述的电压电流转换单元包括本质安全电路、探测器电源转换电路、电压转换电路、V/I转换电路、传感器电源电路。

所述的气体传感器单元内设置有防爆烧结网9、筒体、防虫网、网罩等。

本实用新型有以下有益效果：该气体探测器可实现单人非现场标定，维护和更换气体传感器时，可不断电操作，不影响整个系统的正常工作，双腔结构的防爆壳体可方便现场接线和有效预防因电缆进水而损坏电路板，同时由于有温湿度检测和补偿功能，极大提高了气体探测器的测量精确度和可靠性。极大方便了气体探测器的日常维护工作，提高了气体探测器的可靠性和安全性。本实用新型结构简单，成本低廉，且应用范围广泛。

附图说明

图1为本实用新型的一种智能型气体探测器的功能模块结构示意图。

图2为本实用新型的一种智能型气体探测器的结构示意图。

图3为本实用新型的一种智能型气体探测器电压电流转换电路原理图。

图4为本实用新型的一种智能型气体探测器安全栅电路原理图。

图5为本实用新型的一种智能型气体探测器传感器电源电路原理图。

图6为本实用新型的一种智能型气体探测器传感器控制单元电路原理图。

图2中1、双腔结构的防爆壳体，2、电压电流转换单元，3、主控显示单元，4、传感器控制单元，5、气敏器件信号处理单元，6、红外遥控接收报警单元，7、OLED显示单元，8、红外接收窗口

具体实施方式

以下结合附图和实施例对本实用新型的技术方案作进一步描述。

如图1所示，为本实用新型的一种智能型气体探测器的功能模块结构示意图。

如图2所示，该一种智能型气体探测器中，壳体为双腔结构的防爆壳体1，由单独的接线腔和电路腔组成，且两腔之间采用环氧树脂胶封，采用隔爆加本安型防爆方式，极大方便现场接线和维护。还包括探测器变送器电路和气体传感器电路；探测器变送器电路包括电压电流转换单元2和主控显示单元3、安全栅电路、传感器隔离通讯；

主控显示单元3包括红外遥控接收报警单元6、OLED显示单元7、探测器微处理器控制电路，所述的红外遥控接收报警单元6和OLED显示单元7均连接到探测器微处理器控制电路，其主要完成以下功能：1、与气体传感器电路的通讯工作；2、OLED驱动和显示；3、红外遥控通讯接口的通讯(可接受标定、调零和参数设置等命令)；4、报警LED灯控制；5、高、低段报警继电器控制；6、和D/A转换芯片的接口。

所述的电压电流转换单元2包括本质安全电路、电压电流转换电路和电压转换电路。

电压电流转换单元2与主控显示单元3相连，主控显示单元3的探测器微处理器控制电路与安全栅电路相连，安全栅电路相连与传感器隔离通讯相连；

气体传感器电路包括气敏器件信号处理单元5和传感器控制单元4；

传感器控制单元4包括温湿度采集和补偿电路、数据处理及存储电路、传感器微处理器控制电路；

温湿度采集和补偿电路、数据处理及存储电路分别与传感器微处理器控制电路相连；

气敏元件信号处理单元5包括气敏元件以及运算放大电路和信号滤波电路；

气敏元件信号处理单元与传感器微处理器控制电路相连；

所述的探测器变送器电路和气体传感器电路通过插针与插座插接固定，并通过完全隔离的串口通信接口相互连接，其电路为本质安全电路；

双腔结构的防爆壳体1上开设有红外接收窗口8，所述的OLED显示单元7设置于所述的红外接收窗口8的位置；

所述的电压电流转换单元包括本质安全电路、探测器电源转换电路、电压转换电路、V/I转换电路、传感器电源电路。

气体传感器单元4内设置有防爆烧结网、筒体、防虫网、网罩等。

在实际应用中，

整个气体探测器采用隔爆加本质安全的防爆结构(防爆标志：ExdiaⅡCT4)。不同的气体传感器控制电路内置有不同气体的气敏器件，可检测相应不同的可燃气体。

在气敏器件信号处理单元电路5中，气敏器件把不同气体浓度信号转换为电压信号后，经滤波、放大等信号处理电路，到传感器微处理器的A/D转换口转换为数字信号，然后再经串口通讯电路到探测器变送器电路的主控显示单元的探测器微处理器。传感器控制单元电路含有专为气敏器件做温湿度采集补偿的电路以及存储传感器重要参数和现场标定参数的数据处理及存储电路，所述的数据处理及存储电路可采用EEPROM。

探测器变送器电路的传感器隔离通讯电路用于探测器主控显示单元微处理器和气体传感器控制单元微处理器之间的串口通讯，通讯经光耦隔离，保证了系统的本质安全性需求，可在使用现场带电插拔气体传感器，不影响其防爆性。系统电源转换电路接收探测器外接的DC24V电源，经DC/DC电源芯片转换为DC7.5V，供安全栅电路和传感器电源转换电路以及主控显示单元供电使用。

所述的探测器电压电流转换单元的V/I转换电路，如图3所示，探测器主控显示单元微处理器从气体传感器电路接收来的气体浓度信号，经过进一步滤波和智能化处理以后，输出电压模拟信号(Vin)，再加到专用V/I转化芯片的信号输入脚，根据公式：Iout＝10·Iset＝10(Vin/Rset)，系统就输出和检测气体浓度成一定比例关系的电流信号。

所述的探测器变送器电路的安全栅电路，如图4所示，为本质安全关联电路，DC7.5V电压输入，后串接本质安全保险丝1F1,保护后面并联的两个齐纳二极管可采用型号为IN5344B，本电路采用两级冗余半导体限流电路(1Q4、1Q5、1Q6、1Q7)，实现本质安全要求。

所述的探测器变送器电路的传感器电源电路，如图5所示，本部分电路串接在安全栅电路后端，属于本质安全电路，主要由向气体传感器供电的电源转换电路和通讯电路组成，气体传感器系统工作电源DC5V，是安全栅后级电压VCC6V经LDO转换所得，气敏器件的工作电压是经DC/DC转换电路把VCC6V转换为DC2.5V。

传感器控制单元电路，如图6所示，传感器控制单元微处理器6脚(AD0)为A/D接口，连接气敏器件信号处理单元电路的电压输出，当与气体浓度成比例的电压信号传送到此管脚后，微处理器经A/D转换后，可计算出所测气体的浓度数字信息；微处理器第10脚为温湿度数字传感器的接口，可采用DHT11温湿度数字传感器输出检测的当前温度和湿度的数值的数字信号，微处理器直接读出即可；微处理器的14脚是输出和气体浓度呈比例的PWM信号输出口。

传感器控制单元微处理器17、18脚为TTL串行通讯口，串口数字输出采用Modbus通讯协议，可通过完全隔离的串口通信接口连接探测器变送器电路。

采用了该实用新型的一种智能型气体探测器，由于其接线腔和电路腔分开的双腔结构，可方便现场接线和有效预防因电缆进水而损坏电路板，同时由于有温湿度检测和补偿功能，极大提高了气体探测器的测量精确度和可靠性，使得该气体探测器可实现单人非现场标定，维护和更换气体传感器时，可不断电操作，不影响整个系统的正常工作，极大方便了气体探测器的日常维护工作，提高了气体探测器的可靠性和安全性。本实用新型结构简单，成本低廉，且应用范围广泛。

在此说明书中，本实用新型已参照其特定的实施例作了描述。但是，很显然仍可以作出各种修改和变换而不背离本实用新型的精神和范围。因此，说明书和附图应被认为是说明性的而非限制性的。