专利名称：煤矿管道用高浓甲烷传感器的制作方法
技术领域：
本实用新型涉及气体测定装置技术领域，具体涉及一种煤矿管道用高浓甲烷传感器。
背景技术：
煤矿安全一直以来是我国亟待解决的问题，煤矿生产面临着诸多困难，如机械化程度低、安全设施不完善、技术水平低等，这些都是煤矿安全的隐患，煤矿在生产过程中会存在易燃易爆气体，这些易燃易爆气体是煤矿安全问题的主要威胁，近年来，煤矿安全爆炸事故频繁发生，造成了巨大的经济及人员损失的同时，也造成了环境的污染；随着气体检测传感器运用到煤矿生产中，煤矿安全生产在一定程度上得到改观，作为瓦斯、天然气、坑气和指示煤气的主要成分，甲烷是无色无臭的气体，只有通过灵敏可靠的检测仪器才能进行检测，甲烷传感器能在甲烷浓度超限时自动报警并连续向关联设备发送检测的甲烷浓度信·号，来避免事故的发生；现有的甲烷传感器技术中，在遇到问题时传感器的灵敏度大打折扣，检测可靠性降低，而且检测甲烷的浓度在4%以内，对于高浓度甲烷的检测无法实现，检测响应时间慢，一般在20s — 30s，这就使得煤矿安全生产存在极大的隐患。
实用新型内容本实用新型所要解决的技术问题在于提供一种智能化、多功能、测量精确的煤矿管道用高浓甲烷传感器。本实用新型所要解决的技术问题采用以下技术方案来实现，一种煤矿管道用高浓甲烷传感器，由单片机控制部分电路、供电电源部分电路、传感头及检测电桥部分电路、遥控红外接头部分电路、显示电路、按键控制部分电路、频率信号输出部分电路及A/D变换器组成，其特征在于所述的单片机控制部分电路控制连接显示电路、A/D变换器及频率信号输出部分电路，所述的传感头及检测电桥部分电路输出为差动式的mV级信号，信号经过滤波、放大送入A/D变换器转换成数字信号由单片机控制部分电路读取；所述的遥控红外接头部分电路将按键控制部分电路的各种按键指令转换成串行红外光编码信号发送出去，接收器将串行红外光编码信号转换成串行电信号送单片机控制部分电路进行处理，完成各种控制功能；所述的供电电源部分电路一路经DC/DC变换器，变换成3. 3V再经过稳压电路稳成
3.OV供检测电桥使用，另一路由DC-DC变换成5V供仪表线路使用。所述的单片机控制部分电路还连接有报警电路，所述的报警电路包括低电压报警和高低浓度报警。所述的传感头及检测电桥部分电路包括一传感头，所述的传感头由气室及热导元件组成，该热导元件是对甲烷气体很敏感的热导元件，热导元件和电阻组成一个检测电桥，将热导元件置于气室中，施加工作电压，无瓦斯时，电桥处于平衡、输出为零，当瓦斯气体进入气室，接触到热导元件表面时，热导元件的温度升高，阻值增大，于是破坏了检测电桥平衡，在一定的瓦斯浓度范围内，产生正比于瓦斯浓度的直流电压输出信号。所述的单片机控制部分电路中的单片机采用STM32F103，在程序中嵌入实时系统，当外部有事件发生时，进入中断对事件进行处理，做到实时，高效，准确。本实用新型的有益效果是I.本实用新型采用热导催化检测技术检测甲烷气体浓度，具有测量精度高、调校周期长、重复性好、测量范围宽、使用寿命长、不受其它气体影响等优点。2.本实用新型在设计上采用高性能单片机和高集成数字化电路，结构简单、性能可靠、调试、维护方便。3.本实用新型的零点、灵敏度及报警点皆采用红外遥控器调节。 4.本实用新型除可连续检测瓦斯，还具有声光报警，频率电流信号输出等功能，实现了一机多用，使用、维护方便。5.本实用新型的外壳采用了高强度结构设计，抗冲击能力强。6.本实用新型主要用于煤矿瓦斯抽放管道瓦斯气体浓度的连续检测，适用于煤矿瓦斯抽放管道及其它输气管道高浓度瓦斯气体监测场所。
图I为本实用新型原理方框图。
具体实施方式
为了使本实用新型实现的技术手段、创作特征、达成目的与功效易于明白了解，下面结合具体图示，进一步阐述本实用新型。如图I所示，一种煤矿管道用高浓甲烷传感器，由单片机控制部分电路、供电电源部分电路、传感头及检测电桥部分电路、遥控红外接头部分电路、显示电路、按键控制部分电路、频率信号输出部分电路及A/D变换器组成，单片机控制部分电路控制连接显示电路、A/D变换器及频率信号输出部分电路，传感头及检测电桥部分电路输出为差动式的mV级信号，信号经过滤波、放大送入A/D变换器转换成数字信号由单片机控制部分电路读取；遥控红外接头部分电路将按键控制部分电路的各种按键指令转换成串行红外光编码信号发送出去，接收器将串行红外光编码信号转换成串行电信号送单片机控制部分电路进行处理，完成各种控制功能；供电电源部分电路一路经DC/DC变换器，变换成3. 3V再经过稳压电路稳成3. OV供检测电桥使用，另一路由DC-DC变换成5V供仪表线路使用。单片机控制部分电路还连接有报警电路，报警电路包括低电压报警和高低浓度报
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目o传感头及检测电桥部分电路包括一传感头，传感头由气室及热导元件组成，该热导元件是对甲烷气体很敏感的热导元件，热导元件和电阻组成一个检测电桥，将热导元件置于气室中，施加工作电压，无瓦斯时，电桥处于平衡、输出为零，当瓦斯气体进入气室，接触到热导元件表面时，热导元件的温度升高，阻值增大，于是破坏了检测电桥平衡，在一定的瓦斯浓度范围内，产生正比于瓦斯浓度的直流电压输出信号。单片机控制部分电路中的单片机采用STM32F103，在程序中嵌入实时系统，当外部有事件发生时，进入中断对事件进行处理，做到实时，高效，准确。以上显示和描述了本实用新型的基本原理和主要特征和本实用新型的优点。本行业的技术人员应该了解，本实用新型不受上述实施例的限制，上述实施例和说明书中描述 的只是说明本实用新型的原理，在不脱离本实用新型精神和范围的前提下，本实用新型还会有各种变化和改进，这些变化和改进都落入要求保护的本实用新型范围内。本实用新型要求保护范围由所附的权利要求书及其等效物界定。
权利要求1.煤矿管道用高浓甲烷传感器，由单片机控制部分电路、供电电源部分电路、传感头及检测电桥部分电路、遥控红外接头部分电路、显示电路、按键控制部分电路、频率信号输出部分电路及A/D变换器组成，其特征在于所述的单片机控制部分电路控制连接显示电路、A/D变换器及频率信号输出部分电路，所述的传感头及检测电桥部分电路输出为差动式的mV级信号，信号经过滤波、放大送入A/D变换器转换成数字信号由单片机控制部分电路读取； 所述的遥控红外接头部分电路将按键控制部分电路的各种按键指令转换成串行红外光编码信号发送出去，接收器将串行红外光编码信号转换成串行电信号送单片机控制部分电路进行处理，完成各种控制功能； 所述的供电电源部分电路一路经DC/DC变换器，变换成3. 3V再经过稳压电路稳成3. OV供检测电桥使用，另一路由DC-DC变换成5V供仪表线路使用。
2.根据权利要求I所述的煤矿管道用高浓甲烷传感器，其特征在于所述的单片机控制部分电路还连接有报警电路，所述的报警电路包括低电压报警和高低浓度报警。
3.根据权利要求I所述的煤矿管道用高浓甲烷传感器，其特征在于所述的传感头及检测电桥部分电路包括一传感头，所述的传感头由气室及热导元件组成，热导元件和电阻组成一个检测电桥，将热导兀件置于气室中，施加工作电压，无瓦斯时，电桥处于平衡、输出为零，当瓦斯气体进入气室，接触到热导元件表面时，热导元件的温度升高，阻值增大，于是破坏了检测电桥平衡，在一定的瓦斯浓度范围内，产生正比于瓦斯浓度的直流电压输出信号。
4.根据权利要求I所述的煤矿管道用高浓甲烷传感器，其特征在于所述的单片机控制部分电路中的单片机采用STM32F103。
专利摘要一种煤矿管道用高浓甲烷传感器，由单片机控制部分电路、供电电源部分电路、传感头及检测电桥部分电路、遥控红外接头部分电路、显示电路、按键控制部分电路、频率信号输出部分电路及A/D变换器组成，其特征在于所述的单片机控制部分电路控制连接显示电路、A/D变换器及频率信号输出部分电路，所述的传感头及检测电桥部分电路输出为差动式的mV级信号，信号经过滤波、放大送入A/D变换器转换成数字信号由单片机控制部分电路读取；遥控红外接头部分电路将按键控制部分电路的各种按键指令转换成串行红外光编码信号发送出去，接收器将串行红外光编码信号转换成串行电信号送单片机控制部分电路进行处理，完成各种控制功能。具有测量精度高、调校周期长、重复性好、测量范围宽、使用寿命长。
文档编号G01N27/14GK202486087SQ20112051601
公开日2012年10月10日 申请日期2011年12月12日 优先权日2011年12月12日
发明者吕春江, 周浩, 田增, 童连唐, 翟培, 陈光毅 申请人:淮南市松江电子有限责任公司