专利名称：一种多接口瓦斯气体检测传感器的制作方法
技术领域：
本实用新型涉及瓦斯气体检测装置，具体地说是一种多接口瓦斯气体检测传感器。
背景技术：
煤矿的生产安全一直以来是我国能源开发中有待解决的问题。目前的煤矿生产领域还存在着诸如机械化程度低、安全设施不完善、技术水平低等各种问题，这些都是煤矿安全生产中的隐患。由于煤矿在生产过程中会存在易燃易爆的瓦斯气体，这些瓦斯气体是煤矿安全的主要威胁，瓦斯浓度过高是造成煤矿事故的主要原因之一。煤矿瓦斯爆炸事故，会造成了巨大的经济及人员损失，也带来极大的负面影响。随着瓦斯传感器不断被运用到煤矿生产中，瓦斯安全问题正在逐步得到改善。但是在当前应用的传统瓦斯检测装置大多只能对瓦斯浓度进行检测，超过限定值时声光报警，将当前浓度值用电流和频率的方式传输到分站。但不能输出环境数据和瓦斯浓度的数字信息，而且传输距离有限，信号也极易受到外界干扰。传统的瓦斯检测装置只有频率和电流型输出，仅通过本安型电源供电，记录数据无法保存。还存在检测参数和输出接口单一，传输距离近，易受干扰等缺点。
实用新型内容本实用新型需要解决的技术问题是当前传统瓦斯检测装置大多只能对瓦斯浓度进行检测，超过限定值时声光报警，将当前浓度值用电流和频率的方式传输到分站，但不能输出环境数据和瓦斯浓度的数字信息，而且传输距离有限，信号也极易受到外界干扰的问题以及传统的瓦斯检测装置只有频率和电流型输出，仅通过本安型电源供电，记录数据无法保存。还存在检测参数和输出接口单一，传输距离近，易受干扰的问题。为了解决上述技术问题，本实用新型提供了一种多接口瓦斯气体检测传感器，其结构包括主控制器即单片机系统以及连接在主控制器上的传感装置和声光系统报警器，所述传感装置分别连接甲烷浓度检测放大电路、参比信号放大电路、温度信号放大电路，并且该三个放大电路通过信号转换电路连接至主控制器。所述主控制器还连接有瓦斯浓度显示器。所述主控制器连接有频率信号输出模块及电流信号输出模块；同时该主控制器还连接有数字式通信接口模块。所述数字式通信接口模块分别为RS485通信模块和CAN总线通信模块。所述主控制器还连接有电源管理模块，该电源管理模块包含锂离子电池、外接本安型电源、电路供电。所述主控制器内部含有数据存储单元。所述主控制器还通过红外指令编码器连接至红外接收器。本实用新型采用多传感器数据监测、多信号接口输出，能够具有较远的传输距离，较强的抗干扰性，集煤矿井下瓦斯气体浓度实时检测预警和数据保存反馈于一体的瓦斯检测传感器。本实用新型在设计上，除了保留与原来老式传感器兼容的电流计型、频率型信号输出接口的同时，还增加了 RS485和CAN总线的数字式通信接口，使得该仪器能够适应目前矿井数据通信的各种接口要求，非常方便传感器信号的读取和与远端地面监控设备的连接与数据交换，使得通讯出错几率大大降低，增强了通信的可靠性。同时，系统采用低功耗处理器进行运算处理，保证了系统在外部本安电源供电发生问题时，能够依靠内置锂聚合物电池(满足本安要求)维持系统正常的工作，继续对煤矿环境气体进行检测，提高了系统的安全性。
图I是本实用新型多接口瓦斯气体检测传感器的结构方框图；图2是本实用新型多接口瓦斯气体检测传感器的传感器信号采集模块电路图；图3为本实用新型多接口瓦斯气体检测传感器的数字通信接口模块电路图；图4为本实用新型多接口瓦斯气体检测传感器的主控制器及电源管理模块电路图。
具体实施方式
以下结合附图和具体实施例对本实用新型作进一步说明，以使本领域的技术人员可以更好的理解本实用新型并能予以实施，但所举实施例不作为对本实用新型的限定。如图I和图2所示，一种多接口瓦斯气体检测传感器，其结构包括主控制器即单片机系统以及连接在主控制器上的传感装置和声光系统报警器，所述传感装置分别连接甲烷浓度检测放大电路、参比信号放大电路、温度信号放大电路，并且该三个信号采集放大电路通过信号转换电路连接至主控制器。所述主控制器还连接有瓦斯浓度显示器。传感器信号采集模块主要采用了宽范围红外式甲烷气体传感器来检测甲烷浓度。在温度检测单元，采用了三个数字式温度传感器分别对不同区域进行温度检测，对采集的数据分析后进行汇总处理，确保数据的有效性。如图3所示，所述主控制器连接有频率信号输出模块及电流信号输出模块；同时该主控制器还连接有数字式通信接口模块。所述数字式通信接口模块分别为RS485通信模块和CAN总线通信模块。在数据通信接口电路设计上，同时设置了频率信号、电流信号和数字信号输出电路。当甲烷检测元件测到甲烷浓度信息后，将该信息送到单片机系统进行数据处理，检测值的频率信号和电流信号给井下监控分站设备，检测值的数字信号直接通过单片机串口及FSK通讯电路传送给井下监控分站设备或直接和煤矿安全监控系统的传输线连接到地面接口，与地面监控计算机直接进行数据通讯。用户能够根据主站和分站的不同接口进行通信信道的选择，确保了该设备的通用性。如图4所示，所述主控制器还连接有电源管理模块，该电源管理模块包含锂离子电池、外接本安型电源、电路供电。所述主控制器内部含有数据存储单元。所述主控制器还通过红外指令编码器连接至红外接收器。本传感器的电源管理部分采用外接本安电源供电，在外部本安电源正常情况下使用外部电源，当外部电源出现故障或者被切断时，电源管理模块将系统内置的锂聚合物电池切入进行供电，确保系统仍然可以正常工作。
4[0021]在传统瓦斯气体传感器的基础上做了较大程度的改进，在一个瓦斯传感器内设置甲烷气体检测电路和环境温度检测电路，使其能够同时接收和检测环境甲烷浓度信号和环境温度信号，并送到单片机系统进行数据分析处理。在信号输出接口方面，将单一的频率型或者电流型信号输出扩充为集频率型、电流型、数字型、总线型多信号输出电路接口于同一传感器。其中数字型输出采用RS485信号接口，总线型输出采用CAN总线进行设计，能够有效提高煤矿井下瓦斯浓度数据的传输精度与传输距离。本系统的电源供电电路在外接本安型电源的基础上，增设了锂聚合物电池(满足本安要求)组作为系统内置电源，并且能够通过电源管理模块，根据系统的实际需要和不同的应用情况，对于电源输入进行不同的切换与选择。以上所述实施例仅是为充分说明本实用新型而所举的较佳的实施例，本实用新型的保护范围不限于此。本技术领域的技术人员在本实用新型基础上所作的等同替代或变换，均在本实用新型的保护范围之内。本实用新型的保护范围以权利要求书为准。
权利要求1.一种多接口瓦斯气体检测传感器，其结构包括主控制器即单片机系统以及连接在主控制器上的传感装置和声光系统报警器，其特征在于所述传感装置分别连接甲烷浓度检测放大电路、参比信号放大电路、温度信号放大电路，并且该三个放大电路通过信号转换电路连接至主控制器。
2.根据权利要求I所述的多接口瓦斯气体检测传感器，其特征在于所述主控制器还连接有瓦斯浓度显示器。
3.根据权利要求I所述的多接口瓦斯气体检测传感器，其特征在于所述主控制器连接有频率信号输出模块及电流信号输出模块；同时该主控制器还连接有数字式通信接口模块。
4.根据权利要求3所述的多接口瓦斯气体检测传感器，其特征在于所述数字式通信接口模块分别为RS485通信模块和CAN总线通信模块。
5.根据权利要求I所述的多接口瓦斯气体检测传感器，其特征在于所述主控制器还连接有电源管理模块，该电源管理模块包含锂离子电池、外接本安型电源、电路供电。
6.根据权利要求I所述的多接口瓦斯气体检测传感器，其特征在于所述主控制器内部含有数据存储单元。
7.根据权利要求I所述的多接口瓦斯气体检测传感器，其特征在于所述主控制器还通过红外指令编码器连接至红外接收器。
专利摘要本实用新型公开了一种多接口瓦斯气体检测传感器，其结构包括主控制器即单片机系统以及连接在主控制器上的传感装置和声光系统报警器，其特征在于所述传感装置分别连接甲烷浓度检测放大电路、参比信号放大电路、温度信号放大电路，并且该三个放大电路通过信号转换电路连接至主控制器。本实用新型采用多传感器数据监测、多信号接口输出，能够具有较远的传输距离，较强的抗干扰性，集煤矿井下瓦斯气体浓度实时检测预警和数据保存反馈于一体的瓦斯检测传感器。
文档编号G01N15/06GK202351153SQ20112041336
公开日2012年7月25日 申请日期2011年10月26日 优先权日2011年10月26日
发明者吴松, 张立, 鲜麟波 申请人:武汉需要智能技术有限公司