专利名称：非接触式设置报警点的有害气体报警矿灯及其设置方法
技术领域：
本发明涉及一种有害气体报警矿灯的改进技术，尤其是一种通过非接触式开关进行调校、可设置多个报警点的有害气体报警矿灯。
背景技术：
对煤矿有害气体的检测与报警是预防煤矿安全事故的重要手段，其矿灯与有害气体报警器的结合，具有携带方便，报警醒目的特点。是预防有害气体引发煤矿安全事故非常有效手段，并且因为煤矿下井人员都需配带矿灯，如果矿灯上都安装有这种报警器，就能扩大了所有矿工对工作环境有害气体情况的知情权，不但能更好地保护自己，也能监督煤矿企业的安全措施，督促煤矿企业的安全工作。目前国家已出台了这类报警矿灯的标准，如《MT/T 409-2007甲烷报警矿灯》，业界根据此标准都是采用了一种电路构建相对廉价的、用精密多圈电位器调整报警点的、开发难度较低的模拟电子线路实现此报警矿灯功能。如附图1所示，现有报警矿灯的电子线路由如下几个部分组成第一，气体检测传感器；第二，用精密多圈电位器调整信号强度、 产生触发报警所需的信号的调整线路；第三，仪器信号放大器(采用运算放大器电路构建)； 第四，电压比较器电路(采用运算放大器比较电路构建)，第五，方波产生电路及矿灯闪烁控制电路(采用运算放大器振荡电路与CMOS开关控制电路构建);第六，稳压电路，给上述各部分电路提供稳定的工作电压。此电路存在如下不足，第一，只能设置单个报警点，由于《煤矿安全规程》规定矿井不同位置可以有不同的有害气体报警点，因此这种报警矿灯无法灵活地满足要求；第二，设置报警点时，必须用调整螺丝刀接触到报警器电路的电位器，调整时需要打开外壳或取下调校孔密封螺丝，调整后重新盖上外壳或重新拧上调校孔密封螺丝， 这样调整显然会增加调校的工作量，并且难以保证矿灯外壳的原设计要求的密封性能，比如如果在报警矿灯上预留调校孔，则会破坏报警矿灯的外壳防护等级，影响矿灯的使用。
发明内容
有鉴于此，本发明要解决的技术问题之一是提供一种采用非接触的方式调整报警点、并且可设置多个报警点的有害气体报警矿灯。为了解决上述技术问题，本发明采用如下方式实现
一种非接触式设置报警点的有害气体报警矿灯，包括矿灯灯头、蓄电池、气体检测传感器、处理气体检测传感器信号的主控模块以及调节报警点的调节器件，其中，
所述的主控模块包括一单片机以及连接于单片机上的电压比较器、加法器，气体检测传感器连接于电压比较器上；
所述的调节器件为干簧管，该干簧管可采用磁铁控制其工作，连接于单片机上，设置时通过控制干簧管闭合时间结合加法器以及电压比较器形成多种控制信号输入至单片机中。并且，在气体检测传感器两端并联有两个分压电阻R1、R2，两分压电阻之间的节点与加法器连接，该节点电压为气体检测传感器供电电压的分压电压Vo。加法器通过分流电阻R3与单片机接口连接，单片机该接口输出电压Vi大小小于上述气体检测传感器的检测范围的最大输出电压，电压Vi与分压电压Vo通过加法器叠加后形成气体检测传感器输出信号强度跟随电压VI。该跟随电压Vl与气体检测传感器输出电压V2通过电压比较器作大小比较后通过电压比较器向单片机输出比较结果信号电压V3。另外，本发明要解决的另一个技术问题是提供一种非接触式的有害气体报警矿灯的报警点参数设置方法，
该方法包括采用磁铁接近并触发预设于该有害气体报警矿灯内的干簧管工作，由干簧管向矿灯单片机发出参数调节信号，通过磁铁采用非接触的方式对矿灯进行调节。该方法具体包括如下步骤
a、首先在没有有害气体的环境下，启动有害气体报警矿灯预设的Tl秒后，用磁铁靠近干簧管，矿灯熄灭，通过预设的T2秒后，矿灯重新点亮，矿灯零点设置完成，移开磁铁；
b、将矿灯置于具有一定浓度有害气体的环境中，通过预设的T3秒后，用磁铁再次靠近干簧管，矿灯熄灭，表示矿灯的已确认该环境中的有害气体浓度为一个报警点，移开磁铁， 矿灯闪动，产生报警信号，报警点设置完成。并且，重复上述b步骤，即可实现多个报警点的设置。与现有技术相比，本发明具有如下优点
本发明采用低成本、且十分简洁的数字电路方案代替目前的有害气体报警矿灯模拟电器方案，可以实现有害气体报警矿灯多点报警点的设置，并产生不同的报警信号。采用非接触的方式调节报警点，调校方便，调整时不需打开报警器外壳，调整方便，也保证了报警器内部的密封性，保证其安全性能，日常维护也非常方便。同时，所采用的干簧管作为调节部件，防止传统模拟电路手工调整时电位器过调或欠调带来的报警误差，调节速度、精度更尚ο
图1为现有有害气体报警矿灯电路原理图； 图2为本发明实施例外部结构示意图3为本实施例电路原理图。
具体实施例方式针对现有技术存在的缺陷，为了便于本领域技术人员理解，下面将结合附图对本发明的作进一步详细描述
如附图1所示，本实施例揭示的有害气体报警矿灯与现有常规的有害气体报警矿灯外形一致，包括矿灯灯头1、通过电缆与灯头1连接的蓄电池2以及密封于外壳内的控制电路， 检测有害气体的气体检测感应器3安装于外壳上。如附图2所示，该控制电路包括处理气体检测传感器3信号的主控模块4以及调节报警点的调节器件5。本方案中的主控模块4包括一单片机41以及连接于单片机41上的电压比较器 42、加法器43，气体检测传感器3连接于电压比较器42上；为了实现非接触式的调节功能， 该调节器5件为干簧管，该干簧管可采用磁铁控制其工作，既可通过磁铁控制其开关的闭
4合与断开，因常规的干簧管均具备这种功能，在此不作赘述。干簧管5连接于单片机41上， 设置时通过控制干簧管5闭合时间结合加法器43以及电压比较器42形成多种控制信号输入至单片机41中。在气体检测传感器3两端并联有两个分压电阻Rl、R2，两分压电阻之间的节点与加法器43连接，该节点电压为气体检测传感器3供电电压的分压电压Vo。加法器43通过分流电阻R3与单片机41接口连接，单片机41的该接口输出电压Vi大小小于上述气体检测传感器3的检测范围的最大输出电压，电压Vi与分压电压Vo通过加法器43叠加后形成气体检测传感器3输出信号强度跟随电压VI。跟随电压Vl与气体检测传感器3的输出电压V2通过电压比较器42作大小比较后通过电压比较器42向单片机1输出比较结果信号电压V3。根据结果信号电压V3，调整接口输出电压Vi的大小，使跟随电压Vl与输出电压 V2保持动态相等，此时单片机内部的D/A转换的数值便可等效为当时检测到的有害气体浓度值，并与预设的报警点浓度值比较，产生相应的报警信号，如矿灯灯光闪动、报警声响起寸。调整报警点参数时，可采用如下方法进行
采用磁铁接近并触发预设于该有害气体报警矿灯内的干簧管工作，由干簧管向矿灯单片机发出参数调节信号，通过磁铁采用非接触的方式对矿灯进行调节。该方法具体包括如下步骤
a、首先在没有有害气体的环境下，启动有害气体报警矿灯预设的Tl秒后，用磁铁靠近干簧管，矿灯熄灭，通过预设的T2秒后，矿灯重新点亮，矿灯零点设置完成，移开磁铁；
b、将矿灯置于具有一定浓度有害气体的环境中，通过预设的T3秒后，用磁铁再次靠近干簧管，矿灯熄灭，表示矿灯的已确认该环境中的有害气体浓度为一个报警点，移开磁铁， 矿灯闪动，产生报警信号，报警点设置完成。并且，重复上述b步骤，即可实现多个报警点的设置。下面举例说明如何设置该类矿灯报警点
首先在没有有害气体的环境下，启动有害气体报警矿灯的控制电路30秒后(30秒为控制电路预热与稳定时间)，用磁铁6靠近干簧管，如图1所示。靠近时，矿灯熄灭，3秒后，矿灯重新点亮，表示矿灯的零点已确认并存储，移开磁铁6。然后给将报警矿灯置于具有有害气体的环境中，如1. 00%的甲烷气体，20秒后(20秒为气体检测传感器以及控制电路对甲烷气体的响应时间)，用磁铁6再次靠近干簧管，矿灯熄灭，表示矿灯的已确认该环境中的有害气体浓度为一个报警点，移开磁铁6矿灯闪动，产生报警信号，第一个报警点设置完成。由于单片机及外围电路的线性，在已知零点与第一个报警点的情况下，便可以计算出其他浓度的报警点数值，并当检测到此浓度时，按上述方法即可进行设置。以上所述实施例仅表达了本发明的实施方式，其描述较为具体和详细，不能因此而理解为对本发明专利范围的限制。应当指出的是，对于本领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明构思的前提下，还可以做出若干变形和改进，这些都属于本发明的保护范围。
权利要求
1.一种非接触式设置报警点的有害气体报警矿灯，包括矿灯灯头(1)、蓄电池(2)、气体检测传感器(3)、处理气体检测传感器信号的主控模块(4)以及调节报警点的调节器件 (5)，其特征在于，所述的主控模块包括一单片机(41)以及连接于单片机上的电压比较器(42)、加法器 (43)，气体检测传感器连接于电压比较器上；所述的调节器件为干簧管，该干簧管可采用磁铁控制其工作，连接于单片机上，设置时通过控制干簧管闭合时间结合加法器以及电压比较器形成多种控制信号输入至单片机中。
2.根据权利要求1所述的非接触式设置报警点的有害气体报警矿灯，其特征在于，在气体检测传感器两端并联有两个分压电阻R1、R2，两分压电阻之间的节点与加法器连接，该节点电压为气体检测传感器供电电压的分压电压Vo。
3.根据权利要求2所述的非接触式设置报警点的有害气体报警矿灯，其特征在于，加法器通过分流电阻R3与单片机接口连接，单片机该接口输出电压Vi大小小于上述气体检测传感器的检测范围的最大输出电压，电压Vi与分压电压Vo通过加法器叠加后形成气体检测传感器输出信号强度跟随电压VI。
4.根据权利要求3所述的非接触式设置报警点的有害气体报警矿灯，其特征在于，跟随电压Vl与气体检测传感器输出电压V2通过电压比较器作大小比较后通过电压比较器向单片机输出比较结果信号电压V3。
5.一种根据权利要求1所述有害气体报警矿灯的报警点参数设置方法，其特征在于， 该方法包括采用磁铁接近并触发预设于该有害气体报警矿灯内的干簧管工作，由干簧管向矿灯单片机发出参数调节信号，通过磁铁采用非接触的方式对矿灯进行调节。
6.根据权利要求5所述的有害气体报警矿灯的报警点参数设置方法，其特征在于，所述的方法具体包括如下步骤a、首先在没有有害气体的环境下，启动有害气体报警矿灯预设的Tl秒后，用磁铁靠近干簧管，矿灯熄灭，通过预设的T2秒后，矿灯重新点亮，矿灯零点设置完成，移开磁铁；b、将矿灯置于具有一定浓度有害气体的环境中，通过预设的T3秒后，用磁铁再次靠近干簧管，矿灯熄灭，表示矿灯的已确认该环境中的有害气体浓度为一个报警点，移开磁铁， 矿灯闪动，产生报警信号，报警点设置完成。
7.根据权利要求7所述的有害气体报警矿灯的报警点参数设置方法，其特征在于，重复上述b步骤，即可实现多个报警点的设置。
全文摘要
一种非接触式设置报警点的有害气体报警矿灯及其设置方法，该矿灯包括矿灯灯头、蓄电池、气体检测传感器、处理气体检测传感器信号的主控模块以及调节报警点的调节器件，主控模块包括一单片机以及连接于单片机上的电压比较器、加法器，气体检测传感器连接于电压比较器上；调节器件为干簧管。本发明采用低成本、且十分简洁的数字电路方案代替目前的有害气体报警矿灯模拟电器方案,可以实现有害气体报警矿灯多点报警点的设置，并产生不同的报警信号。采用非接触的方式调节报警点，调校方便，调整时不需打开报警器外壳，调整方便，也保证了报警器内部的密封性，保证其安全性能，日常维护也非常方便。
文档编号F21W131/402GK102252171SQ201110098789
公开日2011年11月23日 申请日期2011年4月20日 优先权日2011年4月20日
发明者严俊军, 张伟中, 李昌权 申请人:惠州市马可尼电子有限公司