CN105134297A - Grh5煤矿用二氧化碳传感器 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及一种GRH5煤矿用二氧化碳传感器，包括壳体和二氧化碳监测装置，所述壳体包括上壳体、下壳体和把手，所述上壳体上设有显示窗口、报警窗口，所述下壳体包括传感器放置腔和设置在传感器放置腔两侧的气体监测腔，气体监测腔上均匀设有若干通气孔，所述二氧化碳监测装置包括电池、二氧化碳传感器、信号转换器、信号放大器、滤波器、载体催化元件、数据采集卡、数据存储器、单片机、数码管显示器、报警仪、无线传输模块，本发明采用嵌入式微控制器智能控制、四位数码管显示的电子传感器，操作简单，使用方便，安全可靠，主要用于二氧化碳的检测与报警，对二氧化碳的检测范围能达到0-5%CO2。
Description
技术领域
本发明涉及一种气体测定器，特别是GRH5煤矿用二氧化碳传感器。
背景技术
我国是世界上最大的煤炭生产和消费国，也是世界上少数几个以煤为主要能源的国家之一。在煤炭开采过程中，有多种有害气体共存于煤层，如CH4、CO、SO2、NH3等，后两种气体含量少，且以溶于水，经过喷水即可处理；但CH4、CO含量多，且难溶于水，又属于易燃易爆气体，瓦斯浓度达到***极限，在有足够的氧气和一定温度的引燃火源时，就会发生瓦斯***，给煤矿开采者的生命安全带来了隐患。CO2含量较高的气体，浓度过高会影响人呼吸，很容易致使窒息死亡。氧气O2在空中含量很高，若低于一定浓度，会让人呼吸混乱，失去知觉，甚至死亡。
目前现有的氧气传感器灵敏度和稳定性差，工作时间短，不适合在矿井下采掘工作，同时对危险气体的检测范围偏小，也就在一定程度上降低了安全性能。
发明内容
本发明所要解决的技术问题是针对以上弊端提供GRH5煤矿用二氧化碳传感器，采用嵌入式微控制器智能控制、四位数码管显示的电子传感器，操作简单，使用方便，安全可靠，主要用于二氧化碳的检测与报警，对二氧化碳的检测范围能达到0-5%CO2。
为解决上述技术问题，本发明的技术方案是：
GRH5煤矿用二氧化碳传感器，包括壳体和二氧化碳监测装置，所述壳体包括上壳体、下壳体和把手，所述上壳体上设有显示窗口、报警窗口，所述下壳体包括传感器放置腔和设置在传感器放置腔两侧的气体监测腔，气体监测腔上均匀设有若干通气孔；
所述上壳体顶端设有上顶板，上顶板上设有圆环结构的第一滑槽，第一滑槽的截面形状为倒T形结构，第一滑槽的内径为d1，所述把手包括一个水平设置的提拉把手和两个竖直设置在提拉把手两侧的支撑把手，所述支撑把手的截面形状为圆弧形结构，支撑把手的圆弧半径为r1，圆心角为a，50°＜a＜70°，2*r1=d1，所述支撑把手底端设置第一滑块，所述第一滑块与第一滑槽间隙配合；
所述二氧化碳监测装置包括电池、二氧化碳传感器、信号转换器、信号放大器、滤波器、载体催化元件、数据采集卡、数据存储器、单片机、数码管显示器、报警仪、无线传输模块；
所述数码管显示器固定在显示器窗口内，二氧化碳传感器设置在下壳体的传感器放置腔内，二氧化碳传感器依次与设置在上壳体内的电池、信号转换器、信号放大器、滤波器、载体催化元件、单片机相连接，单片机分别与数据采集卡、数据存储器、数码管显示器、报警仪、无线传输模块相连接；
所述报警仪包括高亮LED发光二极管、贴片无源蜂鸣器，所述高亮LED发光二极管、贴片无源蜂鸣器均与单片机相连接，所述贴片无源蜂鸣器和高亮LED发光二极管设置在报警窗口内。
上述GRH5煤矿用二氧化碳传感器，其中，所述无线传输模块Si4432无线传输模块。
上述GRH5煤矿用二氧化碳传感器，其中，所述无线传输模块以调幅AM作为无线通讯方式，其工作频率为315MHZ/433MHZ，频率稳定度为±75KHZ，发射功率≤500mW，静态电流≤0.1UA，发射电流为3～50mA，工作电压为DC3.7V，所述数据存储器为帧存储器，其存储容量为60帧~20帧。
上述GRH5煤矿用二氧化碳传感器，其中，二氧化碳的测量范围为(0~5.00)%CO2。
本发明的工作原理为：本GRH5煤矿用二氧化碳传感器在0-5%CO2范围内任意报警点，二氧化碳传感器检测空气中的氧气含量，通过信号转换器将其转换成电信号，电信号经过放大器放大，滤波器过滤后，将信号传递载体催化元件，载体催化元件将检测结果至单片机中，单片机对检测到的结果进行三部同时处理，1、将结果传递至数码管显示器进行数值显示，2、通过无线传输模块将检测结果传输至远程监控主机，3、将结果储存在数据存储器内；
当单片机读取到外界环境中二氧化碳浓度超过报警点浓度后，控制高亮LED发光二极管做为光报警；贴片无源蜂鸣器做为声报警。
本发明的有益效果为：
本传感器主要适用于煤矿有瓦斯***危险的场所，如煤矿井巷、采掘工作面、采空区、回风巷道、皮带运输巷道、机电峒室等处，连续监测甲烷浓度，每隔半小时自动记录并存储一帧数据；当二氧化碳浓度超限时，检测仪立即发出声、光报警。
本传感器的数码管显示器与单片机相连接，具有时钟显示功能，且在煤矿中不会引发***，安全可靠。
本传感器的壳体分为上壳体、下壳体，上壳体上设有把手，把手可与上壳体之间进行相对转动，灵活便捷，增加了使用寿命，与此同时，结构简单，操作灵活，使用方便，能够全方位的对煤矿中的二氧化碳浓度进行监控，安全可靠。
附图说明
图1为本发明的结构图。
图2为本发明的原理图。
图3为本发明B部剖视图。
图4为本发明俯视图。
具体实施方式
下面结合附图对本发明作进一步说明。
如图所示GRH5煤矿用二氧化碳传感器，包括壳体1和二氧化碳监测装置2，所述壳体1包括上壳体3、下壳体4和把手5，所述上壳体3上设有显示窗口6、报警窗口7，所述下壳体4包括传感器放置腔8和设置在传感器放置腔两侧的气体监测腔9，气体监测腔9上均匀设有若干通气孔10；
所述上壳体3顶端设有上顶板11，上顶板11上设有圆环结构的第一滑槽12，第一滑槽12的截面形状为倒T形结构，第一滑槽12的内径为d1，所述把手5包括一个水平设置的提拉把手13和两个竖直设置在提拉把手两侧的支撑把手14，所述支撑把手14的截面形状为圆弧形结构，支撑把手14的圆弧半径为r1，圆心角为a，50°＜a＜70°，2*r1=d1，所述支撑把手14底端设置第一滑块15，所述第一滑块15与第一滑槽12间隙配合；
所述二氧化碳监测装置2包括电池19、二氧化碳传感器20、信号转换器21、信号放大器22、滤波器23、载体催化元件24、数据采集卡25、数据存储器33、单片机26、数码管显示器27、报警仪28、Si4432无线传输模块29；
所述数码管显示器27固定在显示器窗口6内，二氧化碳传感器20设置在下壳体的传感器放置腔8内，二氧化碳传感器20依次与设置在上壳体3内的电池19、信号转换器21、信号放大器22、滤波器23、载体催化元件24、单片机26相连接，单片机26分别与数据采集卡25、数据存储器33、数码管显示器27、报警仪28、Si4432无线传输模块29相连接；
所述报警仪28包括高亮LED发光二极管30、贴片无源蜂鸣器31，所述高亮LED发光二极管30、贴片无源蜂鸣器31均与单片机26相连接，所述贴片无源蜂鸣器31和高亮LED发光二极管30设置在报警窗口7内。
本GRH5煤矿用二氧化碳传感器在0-5%CO2范围内任意报警点，二氧化碳传感器检测空气中的氧气含量，通过信号转换器将其转换成电信号，电信号经过放大器放大，滤波器过滤后，将信号传递载体催化元件，载体催化元件将检测结果至单片机中，单片机对检测到的结果进行两部同时处理，1、将结果传递至数码管显示器进行数值显示，2、将结果储存在数据采集卡内；
当单片机读取到外界环境中二氧化碳浓度超过报警点浓度后，控制高亮LED发光二极管做为光报警；贴片无源蜂鸣器做为声报警；小体积、强振感、性能稳定的圆柱型振动马达做为振动报警。
本传感器主要适用于煤矿有瓦斯***危险的场所，如煤矿井巷、采掘工作面、采空区、回风巷道、皮带运输巷道、机电峒室等处，连续监测甲烷浓度，每隔半小时自动记录并存储一帧数据；当二氧化碳浓度超限时，检测仪立即发出声、光报警。
本传感器设有照明灯，采用无金线陶瓷基LEDFlash光源，具有结构紧凑、高光通量、高光效、耐大电流冲击、良好热传导等优势。在特殊情况下，可以使用组合键，长按4秒左右，打开紧急照明灯，点亮时间为60秒，照明灯设置在把手上，开启关闭操作方便，节约了工作效率。
本传感器的数码管显示器与单片机相连接，具有时钟显示功能，且在煤矿中不会引发***，安全可靠。
本传感器的壳体分为上壳体、下壳体，上壳体上设有把手，把手可与上壳体之间进行相对转动，灵活便捷，增加了使用寿命，与此同时，结构简单，操作灵活，使用方便，能够全方位的对煤矿中的二氧化碳浓度进行监控，安全可靠。
本实施例的GRH5煤矿用二氧化碳传感器的技术参数如下：
1、使用环境条件：
——温度：0~40℃;
——湿度：≤98%；
——大气压力：80~116kPa.
——风速：0～8m/s；
2、测量范围：(0~5.00)%CO2。
3、基本误差
（0.00~0.50）%CO2时，不大于±0.10%CO2
>（0.50~5.00）%CO2时，不大于±（0.05＋真值的5%）%CO2。
4、报警点：在测量范围内任意设置，出厂时的默认设置为0.50%CO2。
5、报警误差：±0.04%CO2。
6、报警方式和效果：声报警，离声源轴向距离一米远处，声强不小于80dB。
7、传感器分辨率：0.01%CO2。
8、响应时间：不大于30s。
9、整机工作电压：9V~24VDC。
综上所述，GRH5煤矿用二氧化碳传感器，采用嵌入式微控制器智能控制、四位数码管显示的电子传感器，操作简单，使用方便，安全可靠，主要用于二氧化碳的检测与报警，对二氧化碳的检测范围能达到0-5%CO2。
这里本发明的描述和应用是说明性的，并非想将本发明的范围限制在上述实施例中，因此，本发明不受本实施例的限制，任何采用等效替换取得的技术方案均在本发明保护的范围内。
Claims (4)
1.GRH5煤矿用二氧化碳传感器，其特征为，包括壳体和二氧化碳监测装置，所述壳体包括上壳体、下壳体和把手，所述上壳体上设有显示窗口、报警窗口，所述下壳体包括传感器放置腔和设置在传感器放置腔两侧的气体监测腔，气体监测腔上均匀设有若干通气孔；
所述上壳体顶端设有上顶板，上顶板上设有圆环结构的第一滑槽，第一滑槽的截面形状为倒T形结构，第一滑槽的内径为d1，所述把手包括一个水平设置的提拉把手和两个竖直设置在提拉把手两侧的支撑把手，所述支撑把手的截面形状为圆弧形结构，支撑把手的圆弧半径为r1，圆心角为a，50°＜a＜70°，2*r1=d1，所述支撑把手底端设置第一滑块，所述第一滑块与第一滑槽间隙配合；
所述二氧化碳监测装置包括电池、二氧化碳传感器、信号转换器、信号放大器、滤波器、载体催化元件、数据采集卡、数据存储器、单片机、数码管显示器、报警仪、无线传输模块；
所述数码管显示器固定在显示器窗口内，二氧化碳传感器设置在下壳体的传感器放置腔内，二氧化碳传感器依次与设置在上壳体内的电池、信号转换器、信号放大器、滤波器、载体催化元件、单片机相连接，单片机分别与数据采集卡、数据存储器、数码管显示器、报警仪、无线传输模块相连接；
所述报警仪包括高亮LED发光二极管、贴片无源蜂鸣器，所述高亮LED发光二极管、贴片无源蜂鸣器均与单片机相连接，所述贴片无源蜂鸣器和高亮LED发光二极管设置在报警窗口内；
本发明的工作原理为：本GRH5煤矿用二氧化碳传感器在0-5%CO2范围内任意报警点，二氧化碳传感器检测空气中的氧气含量，通过信号转换器将其转换成电信号，电信号经过放大器放大，滤波器过滤后，将信号传递载体催化元件，载体催化元件将检测结果至单片机中，单片机对检测到的结果进行三部同时处理，1、将结果传递至数码管显示器进行数值显示，2、通过无线传输模块将检测结果传输至远程监控主机，3、将结果储存在数据存储器内；当单片机读取到外界环境中二氧化碳浓度超过报警点浓度后，控制高亮LED发光二极管做为光报警；贴片无源蜂鸣器做为声报警。
2.如权利要求1所述的GRH5煤矿用二氧化碳传感器，其特征为，所述无线传输模块Si4432无线传输模块。
3.如权利要求1所述的GRH5煤矿用二氧化碳传感器，其特征为，所述无线传输模块以调幅AM作为无线通讯方式，其工作频率为315MHZ/433MHZ，频率稳定度为±75KHZ，发射功率≤500mW，静态电流≤0.1UA，发射电流为3～50mA，工作电压为DC3.7V，所述数据存储器为帧存储器，其存储容量为60帧~20帧。
4.如权利要求1所述的GRH5煤矿用二氧化碳传感器，其特征为，二氧化碳的测量范围为(0~5.00)%CO2。
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