CN204116225U - 一种便携式矿用红外甲烷气体检测*** - Google Patents

Abstract

本实用新型涉及甲烷气体检测技术领域，尤其是一种便携式矿用红外甲烷气体检测***。它包括微处理器、用于实时检测煤矿井下环境中甲烷气体含量的甲烷传感器电路、用于测量煤矿井下环境温度的温度测量电路、电源模块电路、用于甲烷浓度超限时进行报警的报警电路、用于计时的时钟电路和用于显示甲烷浓度、电池电压、当前时间及当前温度的显示电路；甲烷传感器电路、温度测量电路、电源模块电路、时钟电路和显示电路分别受控于微处理器，微处理器为C8051F310型单片机，电源模块电路通过微处理器给各个模块电路提供工作电压并通过实时监测电池电压进行自动控制电池充放电。本实用新型检测精度高、选择性好、安全性高，具有很强的实用性。

Description

一种便携式矿用红外甲烷气体检测***

技术领域

本实用新型涉及甲烷气体检测技术领域，尤其是一种便携式矿用红外甲烷气体检测***。

背景技术

众所周知，煤是我国重要的能源之一，煤矿开采的常常伴随着甲烷气体浓度过大的隐患，其安全问题备受瞩目。针对现有的甲烷气体检测仪器存在检测精度不高、受氧气浓度影响以及电源模块的安全性低等问题，因此，有必要对甲烷气体检测仪器进行改进，提高其使用的安全性。

实用新型内容

针对上述现有技术中存在的不足，本实用新型的目的在于提供一种使用安全性高、检测精度高的便携式矿用红外甲烷气体检测***。

为了实现上述目的，本实用新型采用如下技术方案：

一种便携式矿用红外甲烷气体检测***，它包括微处理器、用于实时检测煤矿井下环境中甲烷气体含量的甲烷传感器电路、用于测量煤矿井下环境温度的温度测量电路、电源模块电路、用于甲烷浓度超限时进行报警的报警电路、用于计时的时钟电路和用于显示甲烷浓度、电池电压、当前时间及当前温度的显示电路；

所述甲烷传感器电路、温度测量电路、电源模块电路、时钟电路和显示电路分别受控于微处理器，所述微处理器为C8051F310型单片机，所述电源模块电路通过微处理器给各个模块电路提供工作电压；

所述电源模块电路包括充电控制器、第一二极管和第二二极管，所述第一二极管和第二二极管串联后连接至充电控制器的第四引脚，所述电控制器的第七引脚依次串联有第二发光二极管、第八电阻和第七电容，所述充电控制器的第四引脚和第六引脚之间并联有第十二电阻，所述充电控制器的第六引脚连接有第六电容，所述充电控制器的第五引脚和第八引脚之间并联有第十电阻，所述充电控制器的第八引脚连接有第十一电阻，所述充电控制器的第五引脚分别连接有第五电容和电池并通过第十三电阻连接至微处理器的第四引脚。

优选地，所述显示电路包括LED数码管。

优选地，所述微处理器的***电路包括第七电阻、第十四电阻、第十五电阻、TL431型基准电压源、第三电容、第四电容、第三电阻、第一电容、第二电容、第一按键和第六电阻；

所述第七电阻、第十四电阻、第十五电阻、基准电压源、第三电容和第四电容构成电压基准电路，第三电阻、第一电容和第二电容为上电自动复位电路，第一按键作为手动复位按钮，第六电阻作为隔离电阻。

优选地，所述甲烷传感器电路包括红外线甲烷传感器和第五电阻，所述甲烷传感器的第二引脚通过第五电阻连接至微处理器的第三十引脚。

优选地，所述温度测量电路包括DS18B20温度传感器，所述DS18B20温度传感器的第二引脚和第一引脚之间连接有第四电阻，所述DS18B20温度传感器的第二引脚连接至微处理器的第二十七引脚。

优选地，所述时钟电路包括由ISL1208时钟芯片和第一晶振，所述ISL1208时钟芯片的第五引脚连接有第一电阻并连接至微处理器的第二十九引脚，所述ISL1208时钟芯片的第六引脚连接有第二电阻并连接至微处理器的第二十八引脚，所述第一晶振连接于ISL1208时钟芯片的第一引脚和第二引脚之间。

由于采用了上述方案，本实用新型采用C8051F310型微处理器，通过甲烷传感器电路实时监测环境的甲烷浓度和温度测量电路实时测量环境的温度，以及电源模块电路实现电池充放电过程自动控制，其检测精度高、选择性好、安全性高，具有很强的实用性。

附图说明

图1是本实用新型实施例的整体结构框图的示意图；

图2是本实用新型实施例的各个电路连接结构图。

具体实施方式

以下结合附图对本实用新型的实施例进行详细说明，但是本实用新型可以由权利要求限定和覆盖的多种不同方式实施。

如图1结合图2所示，本实施例的一种便携式矿用红外甲烷气体检测***，它包括微处理器1、用于实时检测煤矿井下环境中甲烷气体含量的甲烷传感器电路2、用于测量煤矿井下环境温度的温度测量电路3、电源模块电路5、用于甲烷浓度超限时进行报警的报警电路4、用于计时的时钟电路6和用于显示甲烷浓度、电池电压、当前时间及当前温度的显示电路7，显示电路7中的显示器采用LED数码管。

其中，甲烷传感器电路2、温度测量电路3、电源模块电路5、时钟电路6和显示电路7分别受控于微处理器1，微处理器1为C8051F310型单片机，电源模块电路5通过微处理器1给各个模块电路提供工作电压并通过实时监测电池电压进行自动控制电池充放电。

甲烷传感器电路2检测到煤矿井下工作环境中的甲烷气体后，通过甲烷传感器电路2中的红外线甲烷传感器J2内置的温度检测元件、温度补偿电路和信号调理电路处理后输出甲烷气体浓度信号。此信号输入C8051F310单片机U1的A/D转换单元进行A/D转换后，将电压信号变为数字信号。同时，C8051F310单片U1机驱动电路显示7中的LED数码管L1动态显示电路显示7当前甲烷浓度值，当检测到的甲烷浓度高于预置的报警浓度值时，报警电路4发出声、光报警信号。通过电源模块电路5实时监测仪器电池电压，欠压时报警，延时一定时间后自动关机；根据指令温度测量电路3执行测量环境温度和显示电路7显示当前时间的任务，电源模块电路5自动控制电池充放电，避免过充、欠充损坏电池，提高了电池使用寿命。

微处理器的***电路包括C8051F310单片机U1、第七电阻R7、第十四电阻R14、第十五电阻R15、TL431型基准电压源T1、第三电容C3、第四电容C4、第三电阻R3、第一电容C1、第二电容C2、第一按键K1和第六电阻R6；

其中，第七电阻R7连接至C8051F310单片机U1的第二引脚并通过第十三电阻R13连接至电池E1的正极，基准电压源T1的阴极连接至C8051F310单片机U1的第二引脚，第三电容C3和第四电容C4分别并联于基准电压源T1的阴极和阳极之间，第十四电阻R14并联于基准电压源T1的阴极和控制极之间，第十五电阻R15连接于基准电压源T1的控制极；第三电阻R3通过第十三电阻R13连接至电池E1的正极并通过第六电阻R6连接至C8051F310单片机U1的第五引脚，第一电容C1连接于第六电阻R6和第三电阻R3之间，第二电容C2和第一按键K1分别与第一电容C1并联。

由第七电阻R7、第十四电阻R14、第十五电阻R15、基准电压源T1、第三电容C3和第四电容C4构成电压基准电路，将电压信号输入到C8051F310单片机U1的第二脚并为C8051F310单片机U1的ADC提供电压基准。第三电阻R3、第一电容C1和第二电容C2构成上电自动复位电路根据指令对C8051F310单片机U1进行复位，第一按键K1作为手动复位按钮，当按下时执行复位动作；第六电阻R6作为隔离电阻。

甲烷传感器电路2包括红外线甲烷传感器J2和第五电阻R5，甲烷传感器J2的第二引脚通过第五电阻R5连接至C8051F310单片机U1的第三十引脚，甲烷传感器J2的第一引脚通过第十三电阻R13连接至电池E1的正极。

温度测量电路3包括DS18B20温度传感器U3，DS18B20温度传感器U3的第二引脚和第一引脚之间连接有第四电阻R4，DS18B20温度传感器U3的第二引脚连接至C8051F310单片机U1的第二十七引脚，DS18B20温度传感器U3的第一引脚通过第十三电阻R13连接至电池E1的正极。

时钟电路6包括由ISL1208时钟芯片U2和第一晶振CRY1，ISL1208时钟芯片U2的第五引脚和第八引脚之间连接有第一电阻R1，ISL1208时钟芯片U2的第五引脚连接至C8051F310单片机U1的第二十九引脚，ISL1208时钟芯片U2的第六引脚和第八引脚之间连接有第二电阻R2，ISL1208时钟芯片U2的第六引脚连接至C8051F310单片机U1的第二十八引脚，第一晶振CRY1连接于ISL1208时钟芯片U2的第一引脚和第二引脚之间，ISL1208时钟芯片U2的第八引脚通过第十三电阻R13连接至电池E1的正极。

电源模块电路5包括充电控制器U4、第一二极管D1和第二二极管D2，第一二极管D1和第二二极管D2串联后连接至充电控制器U4的第四引脚，电控制器U4的第七引脚依次串联有第二发光二极管L2、第八电阻R8和第七电容C7，充电控制器U4的第四引脚和第六引脚之间并联有第十二电阻R12，充电控制器U4的第六引脚连接有第六电容C6，充电控制器U4的第五引脚和第八引脚之间并联有第十电阻R10，充电控制器U4的第八引脚连接有第十一电阻R11，充电控制器U4的第五引脚分别连接有第五电容C5和电池E1并通过第十三电阻R13连接至C8051F310单片机U1的第四引脚，充电控制器U4的第二引脚连接有第九电阻R9。

充电时，直流电源正极经过第一二极管D1和第二二极管D2输入至充电控制器U4的第四脚，为充电控制电路和充电主回路提供电源。第一二极管D1和第二二极管D2是阻塞二极管为防止外露的充电电极触点短路产生电火花。充电控制器U4是适用镍氢电池的线性充电控制器，开始充电时，内置的功率晶体管通过第五脚对电池E1进行充电，充电控制器U4的第七引脚输出低电平，第二发光二极管L2亮，指示进入充电状态。电池的电压通过第十电阻R10和第十一电阻R11分压接入充电控制器U4的第八引脚，充电控制器U4通过第八引脚监测电池电压，当电池电压低于电池最高充电电压的69％时，充电器用小电流对电池进行涓流充电；当电池电压超过电池最高充电电压的69％时，充电器采用恒流模式对电池充电，恒流充电电流由第九电阻R9设定；当电池电压接近电池最高充电电压的93％时，进入小电流维持充电模式，维持充电时间由第十二电阻R12和第六电容C6的时间常数决定。合理确定第十二电阻R12和第六电容C6的分压比，可以设置电池最高充电电压，保证充满。当经过维持充电时间后，充电周期结束，充电控制器U4的第七引脚呈高阻态，第二发光二极管L2熄灭表示充电完成。

放电时，电池E1的正极通过第十三电阻R13为仪器供电。合理选择R13的阻值和功率，即可限制电池E1放电电流，使输出能量在规定的实验条件下产生的电火花或热效应均不能点燃规定的***性气体混合物，实现电池模块的本质安全性能。本实施例具有检测范围宽、精度高、选择性好、不受氧气浓度限制等的特点。

以上所述仅为本实用新型的优选实施例，并非因此限制本实用新型的专利范围，凡是利用本实用新型说明书及附图内容所作的等效结构或等效流程变换，或直接或间接运用在其他相关的技术领域，均同理包括在本实用新型的专利保护范围内。

Claims (6)

1.一种便携式矿用红外甲烷气体检测***，其特征在于：它包括微处理器、用于实时检测煤矿井下环境中甲烷气体含量的甲烷传感器电路、用于测量煤矿井下环境温度的温度测量电路、电源模块电路、用于在甲烷浓度超限时进行报警的报警电路、用于计时的时钟电路和用于显示甲烷浓度、电池电压、当前时间及当前温度的显示电路；

所述甲烷传感器电路、温度测量电路、电源模块电路、时钟电路和显示电路分别受控于微处理器，所述微处理器为C8051F310型单片机，所述电源模块电路通过微处理器给各个模块电路提供工作电压；

所述电源模块电路包括充电控制器、第一二极管和第二二极管，所述第一二极管和第二二极管串联后连接至充电控制器的第四引脚，所述电控制器的第七引脚依次串联有第二发光二极管、第八电阻和第七电容，所述充电控制器的第四引脚和第六引脚之间并联有第十二电阻，所述充电控制器的第六引脚连接有第六电容，所述充电控制器的第五引脚和第八引脚之间并联有第十电阻，所述充电控制器的第八引脚连接有第十一电阻，所述充电控制器的第五引脚分别连接有第五电容和电池并通过第十三电阻连接至微处理器的第四引脚。

2.如权利要求1所述的一种便携式矿用红外甲烷气体检测***，其特征在于：所述显示电路包括LED数码管。

3.如权利要求1所述的一种便携式矿用红外甲烷气体检测***，其特征在于：所述微处理器的***电路包括第七电阻、第十四电阻、第十五电阻、TL431型基准电压源、第三电容、第四电容、第三电阻、第一电容、第二电容、第一按键和第六电阻；

所述第七电阻、第十四电阻、第十五电阻、基准电压源、第三电容和第四电容构成电压基准电路，所述第三电阻、第一电容和第二电容为上电自动复位电路，所述第一按键作为手动复位按钮，所述第六电阻作为隔离电阻。

4.如权利要求1所述的一种便携式矿用红外甲烷气体检测***，其特征在于：所述甲烷传感器电路包括红外线甲烷传感器和第五电阻，所述甲烷传感器的第二引脚通过第五电阻连接至微处理器的第三十引脚。

5.如权利要求1所述的一种便携式矿用红外甲烷气体检测***，其特征在于：所述温度测量电路包括DS18B20温度传感器，所述DS18B20温度传感器的第二引脚和第一引脚之间连接有第四电阻，所述DS18B20温度传感器的第二引脚连接至微处理器的第二十七引脚。

6.如权利要求1所述的一种便携式矿用红外甲烷气体检测***，其特征在于：所述时钟电路包括由ISL1208时钟芯片和第一晶振，所述ISL1208时钟芯片的第五引脚连接有第一电阻并连接至微处理器的第二十九引脚，所述ISL1208时钟芯片的第六引脚连接有第二电阻并连接至微处理器的第二十八引脚，所述第一晶振连接于ISL1208时钟芯片的第一引脚和第二引脚之间。