专利名称：智能型可燃气体检测装置的制作方法
技术领域：
本检测仪涉及工业气体监测终端设备，特别是涉及固定式可燃气体检测一次仪表。
石油、化工工厂、油品仓库等地是可燃性气体泄露的多发地点。由可燃性气体泄露引发的火灾、爆炸事故不仅给企业造成重大经济损失，而且往往造成重大人员伤亡事故。因此，可燃气体监测报警系统是石化企业必需的安全监控系统之一。可燃气体检测仪一般由两部分组成一是传感器，另一部分是信号处理电路。传感器采集气体浓度信号，该信号经电路放大、变换处理后输出4-20mA电流信号。
现有技术中，由于传感器信号存在漂移而定期对仪表进行的标定和调校工作，必须在断电开盖的情况下才能完成。另外，多数仪表没有现场显示，或是采用令人费解的图标/英文显示界面。这给操作人员的造成不便。传统仪表的不足之处还在于没有对传感器和仪表采取保护措施，因此很容易烧毁传感器甚至内部电路，从而给用户造成损失。另外，传统仪表的稳定性能较差，信号漂移严重，这也是其不足之一。
本实用新型的目的在于避免上述现有技术的不足之处而提出一种能不开盖标定，采用LCD显示界面，内置传感器保护的智能型可燃气体检测装置；并采用高精度的信号放大和处理电路，保证仪表的稳定性。
本实用新型的目的是这样实现的设计制造一种智能型可燃气体检测装置，包括壳体，与该壳体固接并有管道相通的可燃气体传感器，固定在壳体内的电路板；所述电路板包括LCD显示屏；所述壳体上部装有透明玻璃。并且所述电路板还包括以单片机为核心的总控电路，传感器信号放大电路，电压/电流转换电路和传感器电源。所述传感器电源还包括传感器保护电路。该装置还包括摇控发射电路和摇控接收电路。
附图的图面说明如下图1是本实用新型智能型可燃气体检测装置的总体结构图；图2是智能型可燃气体检测装置的总控电路图；图3是智能型可燃气体检测装置传感器电源、信号放大及变换电路图；图4是智能型可燃气体检测装置遥控发射电路图；图5是智能型可燃气体检测装置遥控接收电路图。
以下结合
本实用新型智能型可燃气体检测装置的实施例。
一种智能型可燃气体检测装置，包括壳体1，与该壳体1固接并有管道相通的可燃气体传感器3，固定在壳体1内的电路板4；所述电路板4包括现有技术的LCD显示屏44；所述壳体1上部装有透明玻璃13；其特征在于所述电路板4还包括以单片机为核心的总控电路41，传感器信号放大电路45，电压/电流转换电路47和传感器电源43；所述传感器电源43还包括传感器保护电路431。
所述智能型可燃气体检测装置还包括摇控发射电路6；所述电路板4还包括摇控接收电路49。
所述总控电路包括单片微处理器D1、晶振X1，电容C1、C2、C3、C4、C7，以及芯片D2、D3、D4、D7、D5、D6，运放N2，电阻R1、R2、R3，稳压管Z1。本仪表采用Inte1 80196KC微控制器。
总控电路图参见图41。
在总控电路41中，单片机D1的第60至53脚与D2、D3、D4、D5和D6相应脚按下表连接
D1的46至52脚依次接EPROM D3的27、26、2、23、21、24、25脚。
锁存器D2的12至19脚依次接EPROM D3的3至10脚。
EPROM D4的19、22、23和1至8脚依次接D3的21、24、25脚和3至10脚。
LCD显示驱动器D5的5至8脚依次接控制逻辑芯片D7的12、19脚和D4的8、7脚。
控制逻辑芯片D7的1至5脚依次接所述单片机D1的46、45、47、61和40脚。
D3的20、22脚依次接所述控制逻辑芯片D7的16脚和D1的61脚。
D4的18、20、21脚依次接所述控制逻辑芯片D7的14脚和D1的第61、40脚。
数模转换器D6的1、2脚依次接所述控制逻辑芯片D7的13脚和D1的40脚。
D6的8脚接运放N2同相输入端3脚，N2输出端第6脚经电阻R1接反相输入端2脚，并经电阻R3接地，同时经电压/电流转换电路47的电阻R35接运放N4B的同相输入端5脚。
单片机D1内置ADC输入端第4脚接传感器3的引出端A，第5脚接传感器信号放大电路45齐纳二极管Z1的阴极；单片机D1的I/O端22脚经传感器电源保护电路431的电阻R9接V2的基极。
单片机D1的15脚与遥控接收电路49施密特触发器D9C的输出端6脚相连；该总控电路的工作流程是单片机接收传感器信号，经A/D变换和计算浓度值后将其显示在LCD上。浓度值经D/A变换后经5S0连线输出到电路47的输入端，用于V/I变换之用。单片机同时比较该浓度是否超过报警限，如超过报警限则显示报警，如果气体浓度超量程，则经3SP连线将传感器电源控制信号端V2的基极置为低电平，从而关断传感器电源。单片机通过2S0连线采集、检测信号放大电路45中传感器的状态，如果发现故障则同样关断传感器电源。单片机同时经4RS连线接收遥控器发来的控制信号，并进入相应的控制程序完成任务，如调零点、标定量程等。
所述传感器信号放大电路45由两个运放N3C、N3D及其外围器件组成。
其中，输入调节电位器P3的一个固定端接传感器R引出端，同时接传感器电源电路V3的发射极，另一个固定端接传感器A引出端，同时接电阻R24和二极管Z2阴极，还接电源电路43的取样电位器P2并接单片机D1的4脚；电阻R24另一端和二极管Z2阳极相连后接地；输入调节电位器P3的滑动端和传感器中心端C分别经电阻R5和R4接入运放N3C的反相输入端11脚和同相输入端12脚，N3C的12脚还经R2接0.80V的参考电压VREF，输出端10脚分别经R3和R1接反相输入端11脚和接地，还经R7接运放N3D的同相输入端14脚；N3D的反相输入端15脚接可调电阻P1并经R8接0.80V的参考电压VREF；P1另一端接N3D输出16脚并经R27接单片机D1的5脚和二极管Z1的阴极；Z1的阳极接地。
此电路将采集的气体浓度信号经1SI连线送到总控电路41单片机D1的第5脚。
电压/电流转换电路47由一个电压跟随电路和一个V/I变换电路组成。
电压跟随电路由运放N4B及其外围器件R35组成。N4B的同相输入端5脚经R35接N2输出端6脚，其反相输入端6脚与输出端7脚相连，并经R18接N4C同相输入端12、二极管Z4的阴极和电容C4，二极管Z4的阳极和电容C4另一端接地；在V/I变换电路中，运放N4C的反相输入端11脚接电阻R33并经C3接输出端10脚和功率MOS管V4的门极G；R33另一端接V4源极S，并经R32接地；V4漏极D接N4D同相输入端，并经R31接R34和二极管Z3阳极，Z3阴极接24V Vcc电源；R34另一端功率MOS管V5的漏极D，同时经R10接N4D的反相输入端15脚和电容C5；C5另一端接N4D输出端16脚和V5门极G；V5源极S接二极管V6阳极；V6阴极是本检测装置的输出OUTPUT，它是值域为4-20mA的标准变送器信号。
上述运放N3、N4采用高稳定度集成四运算放大器LT1079，确保本装置的高精度和稳定性。
图3中的电路43为传感器电源电路，它给传感器供电。并在现场产生高浓度淹没或传感器故障时由传感器保护电路431分别关断电源，以保护传感器。
传感器电源电路43中，电源变换芯片N1的1脚接输入电压24VVcc和滤波电容C8，其输出端2脚接二极管V1阴极并经电感L1接电容C10正极、三极管V3的发射极和传感器R引出端；V3基极经R6接+5V，其集电极经电阻R25与C8另一端、V1阳极和C10负极相连后接地；运放N3A的4脚接24V Vcc，13脚接地；其同相输入端3脚经R20接取样电位器P2的滑动端，P2另一端接地；N3A的反相输入端2脚经R21接地，还经并联的R22、C1连N3A输出端1脚和电源变换芯片N1的反馈输入端4脚。
所述传感器保护电路431的三极管V2的基极经3SP连线和R9接单片机D1的22脚；V2发射极接地，其集电极经R11接+5V，同时接电源变换芯片N1的保护输入端5脚；正常工作时，3SP线为高电平；故障或保护状态时，3SP线为低电平。
所述摇控接收电路49完成红外遥控信号的解码工作。其红外接收光敏三极管V66集电极接电容C12的正极和C81，并经L41接+5V，同时接施密特触发器D9C的输入5脚；V66的发射极与C12负极、C81另一端一起接地；D9C的倒相输出6脚经4RS线接所述单片机D1的15脚。
所述摇控发射电路6执行按键编码和发射任务。它含有红外遥控编码芯片D8，其8、9脚外接晶振X61，10至13脚依次接按钮开关SW1至SW3和相连的SW4、SW5的一端；SW1至SW5的另一端依次接所述D8的19至15脚；+3V电源分别经电阻R61至R63接D8的14至12脚；D8的14至12脚又依次接二极管V63至V61的阳极，三个二极管的阴极同时接D8的Css脚；所述D8的第6脚也接+3V，同时接发光二极管V65的阳极和电容C63的正极；V65的阴极接三极管V64的集电极，V64的发射极经R64与C63的负极一起接地；V64的基极接所述D8的5脚。
本实用新型所用关键零件如下表<
与现有技术相比，本实用新型的优点在于采用了单片机控制，红外遥控，中文菜单显示，以及传感器保护和高性能信号放大与变换电路等措施，全面实现了现场一次仪表的智能化，优化的人机界面，同时提高了仪表的稳定性。这是本实用新型对可燃气体检测技术的重要贡献。
权利要求1.一种智能型可燃气体检测装置，包括壳体(1)，与该壳体(1)固接并有管道相通的可燃气体传感器(3)，固定在壳体(1)内的电路板(4)；所述电路板(4)包括LCD显示屏(44)；所述壳体(1)上部装有透明玻璃(13)；其特征在于所述电路板(4)还包括以单片机为核心的总控电路(41)，传感器信号放大电路(45)，电压/电流转换电路(47)和传感器电源(43)；所述传感器电源(43)还包括传感器保护电路(431)。
2.按照权利要求1所述的智能型可燃气体检测装置，其特征在于所述智能型可燃气体检测装置还包括摇控发射电路(6)；所述电路板(4)还包括摇控接收电路(49)。
3.按照权利要求2所述的
动器D5的5至8脚依次接控制逻辑芯片D7的12、19脚和D4的8、7脚；控制逻辑芯片D7的1至5脚依次接所述单片机D1的46、45、47、61和40脚；D3的20、22脚依次接所述控制逻辑芯片D7的16脚和D1的61脚；D4的18、20、21脚依次接所述控制逻辑芯片D7的14脚和D1的第61、40脚；数模转换器D6的1、2脚依次接所述控制逻辑芯片D7的13脚和D1的40脚；D6的8脚接运放N2同相输入端3脚，N2输出端第6脚经电阻R1接反相输入端2脚，并经电阻R3接地，同时经电压/电流转换电路(47)的电阻R35接运放N4B的同相输入端5脚；单片机D1内置ADC输入端第4脚接传感器(3)的引出端A，第5脚接传感器信号放大电路(45)齐纳二极管Z1的阴极；单片机D1的I/O端22脚经传感器电源保护电路(431)的电阻R9接V2的基极；单片机D1的15脚与遥控接收电路(49)施密特触发器D9C的输出端6脚相连；所述传感器信号放大电路(45)的输入调节电位器P3的一个固定端接传感器R引出端，同时接传感器电源电路V3的发射极，另一个固定端接传感器A引出端，同时接电阻R24和二极管Z2阴极，还接电源电路(43)的取样电位器P2并接单片机D1的4脚；电阻R24另一端和二极管Z2阳极相连后接地；输入调节电位器P3的滑动端和传感器中心端C分别经电阻R5和R4接入运放N3C的反相输入端11脚和同相输入端12脚，N3C的12脚还经R2接0.80V的参考电压VREF，输出端10脚分别经R3和R1接反相输入端11脚和接地，还经R7接运放N3D的同相输入端14脚；N3D的反相输入端15脚接可调电阻P1并经R8接0.80V的参考电压VREF；P1另一端接N3D输出16脚并经R27接单片机D1的5脚和二极管Z1的阴极；Z1的阳极接地；所述电压/电流转换电路(47)N4B的同相输入端5脚经R35接N2输出端6脚，其反相输入端6脚与输出端7脚相连，并经R18接N4C同相输入端12、二极管Z4的阴极和电容C4，二极管Z4的阳极和电容C4另一端接地；运放N4C的反相输入端11脚接电阻R33并经C3接输出端10脚和功率MOS管V4的门极G；R33另一端接V4源极S，并经R32接地；V4漏极D接N4D同相输入端，并经R31接R34和二极管Z3阳极，Z3阴极接24V VCC电源；R34另一端功率MOS管V5的漏极D，同时经R10接N4D的反相输入端15脚和电容C5；C5另一端接N4D输出端16脚和V5门极G；V5源极S接二极管V6阳极；V6阴极是本检测装置的输出OUTPUT；所述传感器电源(43)的电源变换芯片N1的1脚接输入电压24V Vcc和滤波电容C8，其输出端2脚接二极管V1阴极并经电感L1接电容C10正极、三极管V3的发射极和传感器R引出端；V3基极经R6接+5V，其集电极经电阻R25与C8另一端、V1阳极和C10负极相连后接地；运放N3A的4脚接24V Vcc，13脚接地；其同相输入端3脚经R20接取样电位器P2的滑动端，P2另一端接地；N3A的反相输入端2脚经R21接地，还经并联的R22、C1连N3A输出端1脚和电源变换芯片N1的反馈输入端4脚；所述传感器保护电路(431)的三极管V2的基极经R9接单片机D1的22脚；V2发射极接地，其集电极经R11接+5V，同时接电源变换芯片N1的保护输入端5脚；所述摇控接收电路(49)红外接收光敏三极管V66集电极接电容C12的正极和C81，并经L41接+5V，同时接施密特触发器D9C的输入5脚；V66的发射极与C12负极、C81另一端一起接地；D9C的倒相输出6脚接所述单片机D1的15脚；所述摇控发射电路(6)含有红外遥控编码芯片D8，其8、9脚外接晶振X61，10至13脚依次接按钮开关SW1至SW3和相连的SW4、SW5的一端；SW1至SW5的另一端依次接所述D8的19至15脚；+3V电源分别经电阻R61至R63接D8的14至12脚；D8的14至12脚又依次接二极管V63至V61的阳极，三个二极管的阴极同时接D8的Css脚；所述D8的第6脚也接+3V，同时接发光二极管V65的阳极和电容C63的正极；V65的阴极接三极管V64的集电极，V64的发射极经R64与C63的负极一起接地；V64的基极接所述D8的5脚。
4.按照权利要求3所述的智能型可燃气体检测装置，其特征在于所述放大电路N3、N4是型号为LT1079的高稳定度的集成四运算放大器。
专利摘要智能型可燃气体检测装置包括壳体1、传感器3、电路板4及显示屏44和壳体上的玻璃13,单片机为核心的总控电路41,放大电路45,压/流转换电路47和传感器电源43以及传感器保护电路431。本装置还有遥控发射和接收电路6、49。由于采用了单片机控制、红外遥控、内置传感器保护、中文显示和高精度信号放大及处理电路,全面实现了现场一次仪表智能化,优化人机界面,能不开盖标定,同时大大提高了仪表的稳定性。
文档编号G08B21/00GK2405221SQ0022728
公开日2000年11月8日 申请日期2000年1月27日 优先权日2000年1月27日
发明者牛建勇, 付大力, 程海江 申请人:深圳安惠实业公司