矿山粉尘浓度预警系统的制作方法

本实用新型涉及矿山技术领域，特别是矿山粉尘浓度预警系统。

背景技术：

矿山粉尘是矿山在采掘生产过程中，由于放炮、机械凿动、切割、摩擦、振动而产生的岩尘、矿尘等固体物质的细微颗粒的总称，粉尘的危害一方面使人体致病，另一方面粉尘达到一定的浓度，会有爆炸的危险，现有矿山粉尘浓度预警系统主要由若干个粉尘传感器进行检测，经模拟量采集模块传输到单片机或主控单元，转换为通信模块识别的数字信号，传输到预警平台进行实时显示、记录、预警及分析处理，这种现场检测、远端处理的方式，对信号的分析、记录有意义，但结构复杂需分析处理，预警延时比较长，而粉尘浓度的变化非线性，不能实时、直观对现场工作人员进行现场预警。

因此本实用新型提供一种的新的方案来解决此问题。

技术实现要素：

针对现有技术存在的不足，本实用新型目的是提供矿山粉尘浓度预警系统，有效的解决了现有预警系统预警不够及时直观的问题。

其解决的技术方案是，包括粉尘浓度检测电路、偏差值电路、预警电路，其特征在于，所述粉尘浓度检测电路通过粉尘浓度传感器将检测的矿山环境浓度信息转换为4-20ma的电流信号，经运放ar1、电阻r1、电阻r2转换为2-5v的电压信号后进入偏差值电路，由三极管q1、三极管q2为核心构成的差动放大器计算出与设定浓度对应的电压信号的偏差值，偏差值的大小触发预警电路中相应指示灯亮及喇叭报警，预警粉尘浓度超标程度。

本实用新型将粉尘浓度传感器检测的矿山环境浓度信息转换为4-20ma的电流信号，经转换为2-5v的电压信号后，由三极管q1、三极管q2为核心构成的差动放大器计算出与设定浓度对应的电压信号的偏差值，偏差值的大小触发指示灯led1、指示灯led2亮及指示灯led3亮和喇叭发声报警，以此直观警示现场工作人员及时采取通风或撤离，结构简单，延时相对较短直观进行了现场预警。

附图说明

图1为本实用新型的粉尘浓度检测电路连接原理图。

图2为本实用新型的偏差值电路连接原理图。

图3为本实用新型的预警电路连接原理图。

具体实施方式

为有关本实用新型的前述及其他技术内容、特点与功效，在以下配合参考附图1至图3对实施例的详细说明中，将可清楚的呈现。以下实施例中所提到的结构内容，均是以说明书附图为参考。

下面将参照附图描述本实用新型的各示例性的实施例。

矿山粉尘浓度预警系统，所述粉尘浓度检测电路通过粉尘浓度传感器将检测的矿山环境浓度信息转换为4-20ma的电流信号，经运放ar1、电阻r1、电阻r2转换为2-5v的电压信号后进入偏差值电路，通过三极管q1、三极管q2为核心构成的差动放大器计算出经电阻r3接入的2-5v电压信号和电阻r6、电阻r7组成的分压电路提供的设定浓度对应的电压信号（90％允许粉尘浓度上限值，若上限值为10mg/m³，则为9mg/m³对应的电压值，在此设为4.5v）的偏差值，偏差值的大小触发预警电路中相应指示灯亮及喇叭报警，直观警示现场工作人员及时采取通风或撤离，结构简单，延时相对较短；

所述预警电路受偏差值信号触发控制，偏差值经二极管d1限幅、电感l1和电容c6滤波向后传输，高于4.5v+0.7v时（浓度达到上限10mg/m³），三极管q5导通、指示灯led1亮，表明粉尘浓度超标，高于4.5v+1.4v时（浓度达到上限14mg/m³），三极管q3导通、指示灯led2亮，表明粉尘浓度超标严重，偏差值持续升高时，作用在电感l2上的自感电动势为正，高于0.7v时（浓度达到上限19mg/m³），三极管q4导通、指示灯led3亮、喇叭发声报警，表明粉尘浓度超标严重超标，预示会发生爆炸，以此直观警示现场工作人员及时采取通风或撤离，包括二极管d1、电感l1，二极管d1的负极、电感l1的一端均连接三极管q2的集电极，电感l1的另一端分别连接电容c6的一端、三极管q5的基极、二极管d2的正极，二极管d2的负极分别连接三极管q3的基极、电感l2的正极，电感l2的负极分别连接电阻r11的一端、二极管d3的正极，二极管d3的负极分别连接三极管q4的基极，三极管q5的集电极连接指示灯led1的负极，指示灯led1的正极连接电阻r8的一端，三极管q3的集电极连接指示灯led2的负极，指示灯led2的正极连接电阻r9的一端，三极管q4的集电极连接指示灯led3的负极、喇叭ls1的负极，指示灯led3的正极连接电阻r10的一端、喇叭ls1的正极，电阻r8的另一端、电阻r9的另一端、电阻r10的另一端均连接电源+20v，二极管d1的正极、电容c6的另一端、电阻r11的另一端、三极管q5的发射极、三极管q3的发射极、三极管q4的发射极均连接地。

所述粉尘浓度检测电路通过型号为gcg1000粉尘浓度传感器将检测的矿山环境浓度信息转换为4-20ma的电流信号，其中电容c1为电源滤波电容，4-20ma的电流信号经运放ar1、电阻r1、电阻r2转换为2-5v的电压信号后进入偏差值电路，包括粉尘浓度传感器x1，粉尘浓度传感器x1的引脚1和电容c1的一端连接电源+24v，粉尘浓度传感器x1的引脚3和电容c1的另一端连接地，粉尘浓度传感器x1的引脚2分别连接运放ar1的反相输入端、电阻r2的一端，运放ar1的同相输入端通过电阻r1连接地，运放ar1的输出端和电阻r2的另一端为粉尘浓度检测电路的输出信号；

所述偏差值电路通过三极管q1、三极管q2为核心构成的差动放大器计算出经电阻r3接入的2-5v电压信号和电阻r6、电阻r7组成的分压电路提供的设定浓度对应的电压信号（90％允许粉尘浓度上限值，若上限值为10mg/m³，则为9mg/m³对应的电压值，在此设为4.5v）的偏差值，通过调节滑动变阻器rw1的阻值可以调节三极管q2的发射极电位，使差动放大器输入的信号相同时，输出信号为零，调节滑动变阻器rw2的阻值可以调节三极管q2的集电极的电位，也即是可以调节偏差值放大的大小，电容c2、c5为滤波电容，包括电阻r3，电阻r3的一端连接运放ar1的输出端，电阻r3的另一端分别连接接地电容c2的一端和三极管q1的基极，三极管q1的集电极接电阻r5的一端，三极管q1的发射极接滑动变阻器rw1的左端，滑动变阻器rw1的右端接三极管q2的发射极，滑动变阻器rw1的可调端接接地电阻r4的一端，三极管q2的集电极接滑动变阻器rw2的下端，三极管q2的基极接电阻r7的另一端和接地电阻r6的一端以及电容c5的一端，电阻r5的另一端、电阻r7的另一端、滑动变阻器rw2的可调端和上端连接电源+12v。

本实用新型在进行使用的时候，通过型号为gcg1000粉尘浓度传感器将检测的矿山环境浓度信息转换为4-20ma的电流信号，4-20ma的电流信号经运放ar1、电阻r1、电阻r2转换为2-5v的电压信号，与电阻r6、电阻r7组成的分压电路提供的设定浓度对应的电压信号进入三极管q1、三极管q2为核心构成的差动放大器计算出偏差值，偏差值经二极管d1限幅、电感l1和电容c6滤波向后传输，高于4.5v+0.7v时（浓度达到上限10mg/m³），三极管q5导通、指示灯led1亮，表明粉尘浓度超标，高于4.5v+1.4v时（浓度达到上限14mg/m³），三极管q3导通、指示灯led2亮，表明粉尘浓度超标严重，偏差值持续升高时，作用在电感l2上的自感电动势为正，高于0.7v时（浓度达到上限19mg/m³），三极管q4导通、指示灯led3亮、喇叭发声报警，表明粉尘浓度超标严重超标，预示会发生爆炸，以此直观警示现场工作人员及时采取通风或撤离。