一种有毒有害气体探测器系统的制作方法

本实用新型涉及气体探测器技术领域，具体的说是一种有毒有害气体探测器系统。

背景技术：

二氧化硫等有毒有害气体在生产、运输、使用过程中有可能发生泄漏，并且随着石油化学工业的发展，在许多生产现场也会产生H₂S等有毒有害气体，由于气体本身存在的扩散性，发生泄漏之后，在外部风力和内部浓度梯度的作用下，气体会沿地表面扩散，严重危害人民的生命安全。因此，对H₂S等有毒有害气体的监测和预警就显得尤为重要。现阶段进行预警的设备分为两大类：便携式仪器以及探测器，并且浓度超标时通常只有声光报警，只是对处于现场的人员有提醒作用，并且未形成大片区的综合监控，不能在生产现场、微机化测量控制设备之间实现双向、串行、多节点数字通信的通讯链路。

因此，为克服上述技术的不足而设计出一款不仅具有声光报警，而且能形成大片区的综合监控，可以在控制室实时了解各监测点的有毒有害气体的浓度情况，方便进行综合管理的一种有毒有害气体探测器系统，正是发明人所要解决的问题。

技术实现要素：

针对现有技术的不足，本实用新型的目的是提供一种有毒有害气体探测器系统，其结构简单，不仅具有声光报警，而且能形成大片区的综合监控，可以在控制室实时了解各监测点的有毒有害气体的浓度情况，方便进行综合管理。

本实用新型解决其技术问题所采用的技术方案是：一种有毒有害气体探测器系统，其包括MCU处理器、HART通信模块、电源、传感器、LMP91000芯片，所述MCU处理器采用PIC18F65J90单片机，所述MCU处理器分别与LCD显示屏、按键、遥控器、复位电路、声光报警装置、继电器、EEPROM存储器、看门狗电路、电源连接，所述LMP91000芯片作为模拟前端电路，所述LMP91000芯片与传感器连接，所述传感器与驱动放大电路连接，所述驱动放大电路与A/D转换器连接，所述A/D转换器通过I/O口与MCU处理器连接，所述A/D转换器采用AD421芯片，所述MCU处理器通过串口与AMI5191调制解调器通信，所述HART通信模块通过AMI5191调制解调器通信与MCU处理器连接。

本实用新型的有益效果是：

1、本实用新型基于HART现场总线有毒有害气体探测器可以实现连续不间断监测，在浓度超标时不仅能进行声光报警，对处于现场的人员进行提醒，而且能与控制器等设备一起可以对一大片区域实现综合监控，将信号接入控制器或PLC形成整个区域的实时综合监控，可以在控制室通过HART通信完成所有的安装于现场探测器的组态及管理，实时了解各监测点的有毒有害气体的浓度情况，加之具有超强的自诊断能力，安全可靠性强。

附图说明

图1是本实用新型结构示意图。

图2是本实用新型模拟前端电路原理图。

图3是本实用新型MCU中央处理单元电路原理图。

图4是本实用新型HART通信及4～20mA输出电路原理图。

具体实施方式

下面结合具体实施例，进一步阐述本实用新型，应理解，这些实施例仅用于说明本实用新型而不用于限制本实用新型的范围。此外应理解，在阅读了本实用新型讲授的内容之后，本领域技术人员可以对本实用新型作各种改动或修改，这些等价形式同样落在申请所附权利要求书所限定的范围。

参见图1是本实用新型结构示意图，该结构一种有毒有害气体探测器系统，包括MCU处理器、HART通信模块、电源、传感器、LMP91000芯片，MCU处理器采用PIC18F65J90单片机，MCU处理器分别与LCD显示屏、按键、遥控器、复位电路、声光报警装置、继电器、EEPROM存储器、看门狗电路、电源连接，LMP91000芯片作为模拟前端电路，LMP91000芯片与传感器连接，传感器与驱动放大电路连接，驱动放大电路与A/D转换器连接，A/D转换器通过I/O口与MCU处理器连接，A/D转换器采用AD421芯片，MCU处理器通过串口与AMI5191调制解调器通信，HART通信模块通过AMI5191调制解调器通信与MCU处理器连接。

参见图2是本实用新型模拟前端电路原理图，系统采用 LMP91000 作为前端处理的核心部件，它可提供传感器与微控制器之间的完整信号路径解决方案，此方案能够生成与电池电流成比例的输出电压。

LMP91000的可编程性使它能够通过一个与多个离散解决方案相对的单一设计支持多种电化学传感器，例如，3导线有毒气体传感器和2导线原电池型传感器LMP91000支持0.5nA/ppm至9500nA/ppm范围内的气体灵敏度 它还可实现5μA至 750μA 满量程电流范围的简单转换LMP91000 的可调节电池偏置和互阻抗放大器( TIA) 增益可通过 I2C 接口编程 I2C 接口也可用于传感器诊断 集成温度传感器可由用户通过 VOUT 引脚读取， 并且可被用于提供额外信号校正， 或者被监控以验证传感器的温度情况LMP91000 经过优化， 适用于微功耗应用， 工作电压范围为2. 7V 至5. 25V 总流耗低于10μA 可通过关闭 TIA 放大器以及使用一个内部开关将参比电极与工作电极短接来进一步节能。

参见图3是本实用新型MCU中央处理单元电路原理图，使用集成LCD模块的8位PIC单片机PIC18F65J90作为MCU处理器。使用PIC18F65J90完成信号的采集、线性化、参数的保存、报警、显示、通信及电流输出等功能。采用串行EEPROM存储器24AA04芯片来实现参数的保存及掉电保护。

参见图4是本实用新型HART通信及4～20mA输出电路原理图，采用AD421芯片实现4～20mA电流输出，AD421芯片是一款完整的环路供电型4～20mA数模转换器，集成精度高、成本低。提供4mA零电平输出电流，以及20mA满量程输出电流。

AMI5191是HART调制解调器，采用相位连续的FSK半双工工作方式，数据率为1200bps。AMI5191内部集成了符合Bell202标准的调制器、解调器、接收滤波器、发送信号整形电路、载波检测等电路。在+3.3V供电时工作电流330μA。由于AMI5191的这些特点，使用较少的外部无源元件就能够构建满足HART协议物理层。

MCU处理器通过串口与AMI5191调制解调器通信，总线上的HART通信被AMI5191解调后通过串口发往MCU处理器，MCU处理器要发出的通信命令也通过串口发往AMI5191，然后被AMI5191调制成叠加在4～20mA电流信号上的HART通信信号，以此完成HART通信。MCU处理器通过I/O口操作 AD421数模转换器，输出与气体浓度相对应的4～20mA信号。

基于HART现场总线有毒有害气体探测器可以实现连续不间断监测，在浓度超标时不仅能进行声光报警，对处于现场的人员进行提醒，而且能与控制器等设备一起可以对一大片区域实现综合监控，将信号接入控制器或PLC形成整个区域的实时综合监控，可以在控制室通过HART通信完成所有的安装于现场探测器的组态及管理，实时了解各监测点的有毒有害气体的浓度情况，加之具有超强的自诊断能力，安全可靠性强。