CN205792244U - 低浓度型甲烷传感器用开关电源 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种低浓度型甲烷传感器用开关电源，包括本安开关电源电路、控制器和与控制器输入端连接的低浓度甲烷浓度检测装置，本安开关电源电路的输出端接有为控制器供电的线性稳压电源电路和为低浓度甲烷浓度检测装置供电的低压差稳压电路，低压差稳压电路的控制端与控制器输出端连接，线性稳压电源电路还为低压差稳压电路供电。本实用新型设计新颖，使用安全可靠，体积小，重量轻，输入电压范围宽，整机功耗低，适用性强，具有防反接功能，避免因操作失误导致电路产生电火花和热能，导致安全事故，实用性强。

Description

低浓度型甲烷传感器用开关电源

技术领域

本实用新型属于矿用设备供电技术领域，具体涉及一种低浓度型甲烷传感器用开关电源。

背景技术

甲烷浓度的实时监测是煤矿安全生产的主要前提之一。我国煤矿生产的安全技术指标规定，煤矿井下采掘工作产生的甲烷体积分数达到各个工作面的报警点时，煤矿安全网络监控***就要立即在运行工作设备的同时停止，从而避免在作业过程中产生火花，引起***。现有的监测甲烷浓度的装置设定的气体浓度阈值均偏低，以便及时的处理气体流通，低浓度型甲烷传感器对供电有一定的要求，且在井下使用，必须保证供电安全，常用的低浓度型甲烷传感器供电电源为线性本安电源，虽然线路简单、动态响应快、输出纹波小、稳定性能好且干扰小，但是电源转换效率低、体积庞大、输入电压范围窄且适应性差，不能满足井下恶劣环境的需求，功耗大。

实用新型内容

本实用新型所要解决的技术问题在于针对上述现有技术中的不足，提供一种低浓度型甲烷传感器用开关电源，其设计新颖合理，使用安全可靠，体积小，重量轻，输入电压范围宽，整机功耗低，适用性强，具有防反接功能，避免因操作失误导致电路产生电火花和热能，导致安全事故，实用性强，便于推广使用。

为解决上述技术问题，本实用新型采用的技术方案是：低浓度型甲烷传感器用开关电源，其特征在于：包括本安开关电源电路、控制器和与控制器输入端连接的低浓度甲烷浓度检测装置，本安开关电源电路的输出端接有为控制器供电的线性稳压电源电路和为低浓度甲烷浓度检测装置供电的低压差稳压电路，低压差稳压电路的控制端与控制器输出端连接，线性稳压电源电路还为低压差稳压电路供电；本安开关电源电路包括PNP三极管T1、NPN三极管T2、开关电源控制芯片LM3485和开关管Q1，PNP三极管T1的基极经电感L1与二极管D1的阴极相接，二极管D1的阳极与18V电源相接，PNP三极管T1的发射极为本安开关电源电路的第一电压输出端，PNP三极管T1的集电极与NPN三极管T2的集电极相接，NPN三极管T2的基极经电阻R2和电阻R1与PNP三极管T1的基极和电感L1的连接端相接，NPN三极管T2的发射极经电阻R5接地，开关电源控制芯片LM3485的ISENSE管脚、开关电源控制芯片LM3485的VCC管脚、开关管Q1的漏极和开关管Q1的源极的连接端分两路，一路与本安开关电源电路的第一电压输出端相接，另一路与电感L2的一端相接；电感L2的另一端为本安开关电源电路的第二电压输出端，开关管Q1的栅极与开关电源控制芯片LM3485的PGATE管脚相接，本安开关电源电路的第二电压输出端经电容C12与开关电源控制芯片LM3485的FB管脚相接。

上述的低浓度型甲烷传感器用开关电源，其特征在于：所述线性稳压电源电路包括稳压芯片7805和稳压芯片LM1117-3.3V，稳压芯片7805的IN管脚与本安开关电源电路的第一电压输出端相接，稳压芯片7805的OUT管脚与稳压芯片LM1117-3.3V的IN管脚相接，稳压芯片7805的OUT管脚与稳压芯片LM1117-3.3V的IN管脚之间的连接点为5V电源输出端，稳压芯片LM1117-3.3V的OUT管脚为3.3V电源输出端，稳压芯片7805的GND管脚和稳压芯片LM1117-3.3V的GND管脚均接地。

上述的低浓度型甲烷传感器用开关电源，其特征在于：所述低压差稳压电路包括PNP三极管T3、NPN三极管T4、NPN三极管T5和运放U1，PNP三极管T3的发射极与本安开关电源电路的第二电压输出端相接，运放U1的同相输入端分两路，一路经电阻R8与电阻R7的一端和稳压二极管D4的阴极的连接端相接，另一路与NPN三极管T4的集电极相接；NPN三极管T4的基极经电阻R12与控制器相接，电阻R7的另一端与5V电源输出端相接，运放U1的反相输入端分两路，一路经电阻R6与PNP三极管T3的集电极相接，另一路经并联的电阻R10和电阻R11接地；电阻R6和PNP三极管T3的集电极的连接端与低浓度甲烷浓度检测装置相接，运放U1的输出端经电阻R9与NPN三极管T5的基极相接，NPN三极管T5的集电极与PNP三极管T3的基极相接，NPN三极管T5的发射极经电阻R13接地。

上述的低浓度型甲烷传感器用开关电源，其特征在于：所述控制器为单片机MSP430F135。

本实用新型与现有技术相比具有以下优点：

1、本实用新型通过设置本安开关电源电路，具有防反接功能，且耐压能力强，避免因操作失误电路产生电火花和热能导致***事故；另外，本安开关电源电路独立分两路输出为控制器提供线性稳压电源，以及为低浓度甲烷浓度检测装置提供低压差稳定电源，功耗低，拉长了甲烷浓度检测装置到监测站的距离，便于推广使用。

2、本实用新型控制器采用单片机MSP430F135，其片内集成了存储器、A/D转换模块和具有掉电记忆功能的可擦除复位电路，对低浓度甲烷浓度检测装置采集的气体浓度数据进行处理，电路简单，功耗低，可靠稳定，使用效果好。

3、本实用新型设计新颖合理，体积小，重量轻，输入电压范围宽，使用安全可靠，实用性强，便于推广使用。

综上所述，本实用新型设计新颖合理，使用安全可靠，体积小，重量轻，输入电压范围宽，整机功耗低，适用性强，具有防反接功能，避免因操作失误导致电路产生电火花和热能，导致安全事故，实用性强，便于推广使用。

下面通过附图和实施例，对本实用新型的技术方案做进一步的详细描述。

附图说明

图1为本实用新型的电路原理框图。

图2为本实用新型本安开关电源电路的电路原理图。

图3为本实用新型线性稳压电源电路的电路原理图。

图4为本实用新型低压差稳压电路的电路原理图。

附图标记说明:

1—本安开关电源电路； 2—线性稳压电源电路； 3—低压差稳压电路；

4—控制器； 5—低浓度甲烷浓度检测装置。

具体实施方式

如图1和图2所示，本实用新型包括本安开关电源电路1、控制器4和与控制器4输入端连接的低浓度甲烷浓度检测装置5，本安开关电源电路1的输出端接有为控制器4供电的线性稳压电源电路2和为低浓度甲烷浓度检测装置5供电的低压差稳压电路3，低压差稳压电路3的控制端与控制器4输出端连接，线性稳压电源电路2还为低压差稳压电路3供电；本安开关电源电路1包括PNP三极管T1、NPN三极管T2、开关电源控制芯片LM3485和开关管Q1，PNP三极管T1的基极经电感L1与二极管D1的阴极相接，二极管D1的阳极与18V电源相接，PNP三极管T1的发射极为本安开关电源电路1的第一电压输出端，PNP三极管T1的集电极与NPN三极管T2的集电极相接，NPN三极管T2的基极经电阻R2和电阻R1与PNP三极管T1的基极和电感L1的连接端相接，NPN三极管T2的发射极经电阻R5接地，开关电源控制芯片LM3485的ISENSE管脚、开关电源控制芯片LM3485的VCC管脚、开关管Q1的漏极和开关管Q1的源极的连接端分两路，一路与本安开关电源电路1的第一电压输出端相接，另一路与电感L2的一端相接；电感L2的另一端为本安开关电源电路1的第二电压输出端，开关管Q1的栅极与开关电源控制芯片LM3485的PGATE管脚相接，本安开关电源电路1的第二电压输出端经电容C12与开关电源控制芯片LM3485的FB管脚相接。

实际接线中，PNP三极管T1的基极与集电极之间连接有电容C7，电阻R2和电阻R1的连接端与电容C13的一端和稳压二极管D3的阴极的连接端相接，电容C13的另一端和稳压二极管D3的阳极的连接端接地。

本实施例中，所述控制器4为单片机MSP430F135。

实际使用中，低浓度甲烷浓度检测装置5实现甲烷浓度的检测与数据预处理，预处理成控制器4可接收的电压信号，通过单片机MSP430F135自带的存储器存储数据，通过单片机MSP430F135自带的A/D转换模块将模拟信号转换为数字信号，通过单片机MSP430F135自带的具有掉电记忆功能的可擦除复位电路可重复擦写不同阈值的存储数据。

如图3所示，本实施例中，所述线性稳压电源电路2包括稳压芯片7805和稳压芯片LM1117-3.3V，稳压芯片7805的IN管脚与本安开关电源电路1的第一电压输出端相接，稳压芯片7805的OUT管脚与稳压芯片LM1117-3.3V的IN管脚相接，稳压芯片7805的OUT管脚与稳压芯片LM1117-3.3V的IN管脚之间的连接点为5V电源输出端，稳压芯片LM1117-3.3V的OUT管脚为3.3V电源输出端，稳压芯片7805的GND管脚和稳压芯片LM1117-3.3V的GND管脚均接地。

如图4所示，本实施例中，所述低压差稳压电路3包括PNP三极管T3、NPN三极管T4、NPN三极管T5和运放U1，PNP三极管T3的发射极与本安开关电源电路1的第二电压输出端相接，运放U1的同相输入端分两路，一路经电阻R8与电阻R7的一端和稳压二极管D4的阴极的连接端相接，另一路与NPN三极管T4的集电极相接；NPN三极管T4的基极经电阻R12与控制器4相接，电阻R7的另一端与5V电源输出端相接，运放U1的反相输入端分两路，一路经电阻R6与PNP三极管T3的集电极相接，另一路经并联的电阻R10和电阻R11接地；电阻R6和PNP三极管T3的集电极的连接端与低浓度甲烷浓度检测装置5相接，运放U1的输出端经电阻R9与NPN三极管T5的基极相接，NPN三极管T5的集电极与PNP三极管T3的基极相接，NPN三极管T5的发射极经电阻R13接地。

本实用新型使用时，本安开关电源电路1中使用二极管D1防止电源极性接反，18V电源经滤波去噪后分两路，一路经线性稳压电源电路2将直流电压转换为单片机MSP430F135需要的3.3V电压供电和为低压差稳压电路3中运放U1需要的5V电压供电，另一路经开关电源控制芯片LM3485降压为低压差稳压电路3的初始电压源，其中，开关电源控制芯片LM3485控制开关管Q1的开关速度；低压差稳压电路3为一阶线性低压差稳压电路，运放U1、PNP三极管T3和NPN三极管T5用来克服开关电源控制芯片LM3485降压后电压的高纹波，提高输出电压的稳定性，电阻R6和PNP三极管T3的集电极的连接端输出的电压VS为低浓度甲烷浓度检测装置5提供可靠电源，其中，单片机MSP430F135驱动NPN三极管T4的开通与关断，进而控制低浓度甲烷浓度检测装置5的供电，电路简单，线路连接体积小，重量轻，使用效果好。

以上所述，仅是本实用新型的较佳实施例，并非对本实用新型作任何限制，凡是根据本实用新型技术实质对以上实施例所作的任何简单修改、变更以及等效结构变化，均仍属于本实用新型技术方案的保护范围内。

Claims (4)

1.低浓度型甲烷传感器用开关电源，其特征在于：包括本安开关电源电路(1)、控制器(4)和与控制器(4)输入端连接的低浓度甲烷浓度检测装置(5)，本安开关电源电路(1)的输出端接有为控制器(4)供电的线性稳压电源电路(2)和为低浓度甲烷浓度检测装置(5)供电的低压差稳压电路(3)，低压差稳压电路(3)的控制端与控制器(4)输出端连接，线性稳压电源电路(2)还为低压差稳压电路(3)供电；本安开关电源电路(1)包括PNP三极管T1、NPN三极管T2、开关电源控制芯片LM3485和开关管Q1，PNP三极管T1的基极经电感L1与二极管D1的阴极相接，二极管D1的阳极与18V电源相接，PNP三极管T1的发射极为本安开关电源电路(1)的第一电压输出端，PNP三极管T1的集电极与NPN三极管T2的集电极相接，NPN三极管T2的基极经电阻R2和电阻R1与PNP三极管T1的基极和电感L1的连接端相接，NPN三极管T2的发射极经电阻R5接地，开关电源控制芯片LM3485的ISENSE管脚、开关电源控制芯片LM3485的VCC管脚、开关管Q1的漏极和开关管Q1的源极的连接端分两路，一路与本安开关电源电路(1)的第一电压输出端相接，另一路与电感L2的一端相接；电感L2的另一端为本安开关电源电路(1)的第二电压输出端，开关管Q1的栅极与开关电源控制芯片LM3485的PGATE管脚相接，本安开关电源电路(1)的第二电压输出端经电容C12与开关电源控制芯片LM3485的FB管脚相接。

2.按照权利要求1所述的低浓度型甲烷传感器用开关电源，其特征在于：所述线性稳压电源电路(2)包括稳压芯片7805和稳压芯片LM1117-3.3V，稳压芯片7805的IN管脚与本安开关电源电路(1)的第一电压输出端相接，稳压芯片7805的OUT管脚与稳压芯片LM1117-3.3V的IN管脚相接，稳压芯片7805的OUT管脚与稳压芯片LM1117-3.3V的IN管脚之间的连接点为5V电源输出端，稳压芯片LM1117-3.3V的OUT管脚为3.3V电源输出端，稳压芯片7805的GND管脚和稳压芯片LM1117-3.3V的GND管脚均接地。

3.按照权利要求2所述的低浓度型甲烷传感器用开关电源，其特征在于：所述低压差稳压电路(3)包括PNP三极管T3、NPN三极管T4、NPN三极管T5和运放U1，PNP三极管T3的发射极与本安开关电源电路(1)的第二电压输出端相接，运放U1的同相输入端分两路，一路经电阻R8与电阻R7的一端和稳压二极管D4的阴极的连接端相接，另一路与NPN三极管T4的集电极相接；NPN三极管T4的基极经电阻R12与控制器(4)相接，电阻R7的另一端与5V电源输出端相接，运放U1的反相输入端分两路，一路经电阻R6与PNP三极管T3的集电极相接，另一路经并联的电阻R10和电阻R11接地；电阻R6和PNP三极管T3的集电极的连接端与低浓度甲烷浓度检测装置(5)相接，运放U1的输出端经电阻R9与NPN三极管T5的基极相接，NPN三极管T5的集电极与PNP三极管T3的基极相接，NPN三极管T5的发射极经电阻R13接地。

4.按照权利要求3所述的低浓度型甲烷传感器用开关电源，其特征在于：所述控制器(4)为单片机MSP430F135。