CN221238915U - 一种矿用甲烷传感器 - Google Patents
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Abstract
一种矿用甲烷传感器，设有主控板、载体热催化元件信号检测放大电路、数码管显示报警电路和通信电路；载体热催化元件信号检测放大电路和主控板之间电连接，载体热催化元件信号检测放大电路用于采用载体热催化元件作为甲烷‑电量变换器，以进行甲烷检测模拟量到数字量的转换；数码管显示报警电路和主控板之间电连接，数码管显示报警电路用于接收和显示甲烷检测值，数码管显示报警电路还用于进行甲烷检测值超标声光报警；通信电路和主控板之间电连接，通信电路用于和采用矿用甲烷传感器的设备进行通信。本实用新型能够实现甲烷的智能检测，能和附属设备实现联动控制，可以在甲烷气体超标时进行及时的预警，降低监控场所的安全隐患。
Description
技术领域
本实用新型涉及一种矿用甲烷传感器，属于传感器技术领域。
背景技术
目前，需要对井下重要场所进行甲烷检测，特别是对于煤矿井下，通常具有甲烷等***性混合气体，具有较高的***危险，甲烷检测显得更加重要。
现阶段，对于煤矿等有甲烷溢出的场所，无法实现甲烷的智能检测，特别是不能和附属设备实现联动控制，难以在甲烷气体超标时进行及时的预警，导致监控场所仍然存在较大的安全隐患。
实用新型内容
本实用新型目的在于提供一种矿用甲烷传感器，解决传统传感设备智能化程度低，难以进行及时有效预警的问题。
本实用新型解决上述技术问题的技术方案如下：一种矿用甲烷传感器，包括主控板、载体热催化元件信号检测放大电路、数码管显示报警电路和通信电路；
所述载体热催化元件信号检测放大电路和所述主控板之间电连接，所述载体热催化元件信号检测放大电路用于采用载体热催化元件作为甲烷-电量变换器，以进行甲烷检测模拟量到数字量的转换；
所述数码管显示报警电路和所述主控板之间电连接，所述数码管显示报警电路用于接收和显示甲烷检测值，所述数码管显示报警电路还用于进行甲烷检测值超标声光报警；
所述通信电路和所述主控板之间电连接，所述通信电路用于和采用矿用甲烷传感器的设备进行通信。
作为矿用甲烷传感器优选方案，所述主控板采用STM32F103的32位ARM芯片。
作为矿用甲烷传感器优选方案，所述载体热催化元件信号检测放大电路包括由电阻与载体热催化元件组成惠斯通电桥。
作为矿用甲烷传感器优选方案，所述数码管显示报警电路包括若干共阴极数码管，所述数码管显示报警电路通过BC7275驱动芯片接收到所述主控板发送的显示信息。
作为矿用甲烷传感器优选方案，所述通信电路包括MAX485芯片，MAX485芯片和所述主控板的UART引脚连接。
作为矿用甲烷传感器优选方案，还包括按键输入电路，所述按键输入电路和所述主控板之间电连接，所述按键输入电路包括若干按键开关，所述按键输入电路用于传感器参数输入。
作为矿用甲烷传感器优选方案，还包括存储电路，所述存储电路和所述主控板之间电连接，所述存储电路用于存储用户设定的传感器参数。
作为矿用甲烷传感器优选方案，还包括DC/DC电源，所述主控板、所述载体热催化元件信号检测放大电路、所述数码管显示报警电路、所述通信电路、所述按键输入电路、所述存储电路均和所述DC/DC电源电连接，所述DC/DC电源用于对所述主控板、所述载体热催化元件信号检测放大电路、所述数码管显示报警电路、所述通信电路、所述按键输入电路、所述存储电路进行供电。
本实用新型的有益效果是，设有主控板、载体热催化元件信号检测放大电路、数码管显示报警电路和通信电路；所述载体热催化元件信号检测放大电路和所述主控板之间电连接，所述载体热催化元件信号检测放大电路用于采用载体热催化元件作为甲烷-电量变换器，以进行甲烷检测模拟量到数字量的转换；所述数码管显示报警电路和所述主控板之间电连接，所述数码管显示报警电路用于接收和显示甲烷检测值，所述数码管显示报警电路还用于进行甲烷检测值超标声光报警；所述通信电路和所述主控板之间电连接，所述通信电路用于和采用矿用甲烷传感器的设备进行通信。本实用新型能够实现甲烷的智能检测，能和附属设备实现联动控制，可以在甲烷气体超标时进行及时的预警，降低监控场所的安全隐患。
附图说明
为了更清楚地说明本发明的实施方式或现有技术中的技术方案，下面将对实施方式或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍。显而易见地，下面描述中的附图仅仅是示例性的，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据提供的附图引申获得其它的实施附图。
本说明书所绘示的结构、比例、大小等，均仅用以配合说明书所揭示的内容，以供熟悉此技术的人士了解与阅读，并非用以限定本发明可实施的限定条件，故不具技术上的实质意义，任何结构的修饰、比例关系的改变或大小的调整，在不影响本发明所能产生的功效及所能达成的目的下，均应仍落在本发明所揭示的技术内容能涵盖的范围内。
图1为本实用新型实施例提供的矿用甲烷传感器电路架构示意图；
图2为本实用新型实施例提供的矿用甲烷传感器电路示意图；
图3为本实用新型实施例提供的矿用甲烷传感器应用示意图。
图中，01、主控板；02、载体热催化元件信号检测放大电路；03、数码管显示报警电路；04、通信电路；05、按键输入电路；06、存储电路；07、DC/DC电源。
具体实施方式
为使本实用新型的上述目的、特征和优点能够更加明显易懂，下面结合附图对本实用新型的具体实施方式做详细的说明。在下面的描述中阐述了很多具体细节以便于充分理解本实用新型。但是本实用新型能够以很多不同于在此描述的其它方式来实施，本领域技术人员可以在不违背本实用新型内涵的情况下做类似改进，因此本实用新型不受下面公开的具体实施例的限制。
除非另有定义，本文所使用的所有的技术和科学术语与属于本实用新型的技术领域的技术人员通常理解的含义相同。本文中在本实用新型的说明书中所使用的术语只是为了描述具体的实施方式的目的，不是旨在于限制本实用新型。
参见图1和图2，本实用新型实施例提供一种矿用甲烷传感器，包括主控板01、载体热催化元件信号检测放大电路02、数码管显示报警电路03和通信电路04；
其中，载体热催化元件信号检测放大电路02和主控板01之间电连接，载体热催化元件信号检测放大电路02用于采用载体热催化元件作为甲烷-电量变换器，以进行甲烷检测模拟量到数字量的转换；
其中，数码管显示报警电路03和主控板01之间电连接，数码管显示报警电路03用于接收和显示甲烷检测值，数码管显示报警电路03还用于进行甲烷检测值超标声光报警；
其中，通信电路04和主控板01之间电连接，通信电路04用于和采用矿用甲烷传感器的设备进行通信。
本实施例中，主控板01采用STM32F103的32位ARM芯片，是整个矿用甲烷传感器的控制核心，负责A/D转换，显示数值计算，用户参数存储管理，458总线上数据的收发，声光信号控制。
本实施例中，载体热催化元件信号检测放大电路02包括由电阻与载体热催化元件组成惠斯通电桥。当载体热催化元件处于有甲烷气体环境中时，载体热催化元件的元件产生无焰燃烧从而温度升高，使得惠斯通电桥产生不平衡输出信号，输出信号通过LM358进行信号放大，使得原有的微弱信号放大到满足主控板01A/D输入要求的电压，从而进行模拟量到数字量的转换。
本实施例中，数码管显示报警电路03包括若干共阴极数码管，数码管显示报警电路03通过BC7275驱动芯片接收到主控板01发送的显示信息。当BC7275驱动芯片接收到主控板01发送的显示命令时，转换为对应的驱动I/O信号，从而完成显示，数码管显示报警电路03主要当测量数值大于设定值时，主控板01输出信号，使声光信号输出。
本实施例中，通信电路04包括MAX485芯片，MAX485芯片和主控板01的UART引脚连接，从而发送和接收485总线上的数据，为传感器与附属设备建立稳定的通信。
本实施例中，还包括按键输入电路05，按键输入电路05和主控板01之间电连接，按键输入电路05包括若干按键开关，按键输入电路05用于传感器参数输入，包括传感器的校准、报警点的设置、断电点的设置、零点的调节等。
本实施例中，还包括存储电路06，存储电路06和主控板01之间电连接，存储电路06用于存储用户设定的传感器参数。存储电路06是一个EEPROM芯片，主要存储用户设定的参数。当断电参数不丢失。
本实施例中，还包括DC/DC电源07，主控板01、载体热催化元件信号检测放大电路02、数码管显示报警电路03、通信电路04、按键输入电路05、存储电路06均和DC/DC电源07电连接，DC/DC电源07用于对主控板01、载体热催化元件信号检测放大电路02、数码管显示报警电路03、通信电路04、按键输入电路05、存储电路06进行供电。DC/DC电源07为矿用甲烷传感器上各组成部分提供工作电源，将输入电压转换成工作所需DC/5V电压，采用开关电源芯片MP1584EN-LF-Z构成，具有高效率低纹波。
参见图3，本实施例的矿用甲烷传感器，安装在矿用采煤机，能连续自动检测采煤机所在位置的甲烷浓度。当甲烷浓度达到预置的报警点时，传感器能发出声光报警信号；当甲烷浓度达到预置的断电点时，传感器能发出断电信号，主机控制采煤机的控制装置执行断电并锁定。当甲烷浓度恢复到预置的报警点或断电点以下，传感器能自动解除报警或断电，主机控制采煤机的控制装置恢复供电。
其中，矿用甲烷的接线方法如下：
用四芯电缆将传感器和主机接线腔的本安端连接，插头内1接(+)端，4接(－)端，2接(485总线A)端3接(485总线B)端，主机强送开关置于控制位置，将电缆插头***传感器右下方的插座内，并固定好。
运行：扳动传感器左下方的钮子开关，传感器电源指示灯亮，主机内直流接触器吸合，传感器和主机均可工作。经15分钟预热后进入稳定工作状态，机车可正常运行。
零点检查：将传感器置于不含甲烷的新鲜空气中，此时数显应为零值，若显示不为零，按+或-号将数码管调到显示F2，然后再按下确定键，将数码管显示调整至0000，然后按下确定键，零点检查完成。
报警点预置：传感器能发出声光报警信号(出厂时已调至0.50％甲烷报警)。报警值若偏离设定值，则可按+或-号将数码管调到显示F4，按下确定键，将数码管显示调整至校准设定值，然后按下确定键，报警点设置完成。
断电点预置：传感器能发出断电信号(出厂时已调至1.00％甲烷断电)，断电值若偏离设定值，则可按+或-号将数码管调到显示F5，按下确定键，将数码管显示调整至校准设定值，然后按下确定键，断电点设置完成。
报警点和断电点精确校准后，应将零点调回零点，使数显为零值。
复电点预置：当传感器检测甲烷浓度低于复电点预置值时(出厂时已调至0.50％甲烷以下恢复)，断电仪恢复供电。复电值若偏离设定值，则可按+或-号将数码管调到显示F6，按下确定键，将数码管显示调整至校准设定值，然后按下确定键，复电点设置完成。
精度调整：拧下探头气室盖，换上附件中的配气盒，用软橡胶管连接流量计，以150ml/min的流量通入2.00％甲烷标准气样，待数显稳定后，按+或-号将数码管调到显示F3，然后再按下确定键，将数码管数显值调整至和标准气样值相同，然后再按下确定键即可。(如果在井下调整精度，可用其他仪器检测现场甲烷浓度后，调整精度使数显和现场甲烷浓度值相同即可。)
传感器全部校准后应安装好探头气室盖，拧紧各处螺丝均可正常工作。
当甲烷浓度达到预定的断电点时，传感器经本安接线端子2、3，RS485总线向主机提供断电信号，主机内直流接触器断开，此时传感器上断电指示灯亮，电源端接线柱2、4端无电压输出，机车停止运行。当甲烷浓度降低到预定的断电点以下时，传感器经本安接线端子2、3、RS485总线向主机提供送电信号，主机内直流接触器吸合，传感器上断电指示灯熄灭，机车恢复正常运行。
综上所述，本实用新型设有主控板01、载体热催化元件信号检测放大电路02、数码管显示报警电路03和通信电路04；载体热催化元件信号检测放大电路02和主控板01之间电连接，载体热催化元件信号检测放大电路02用于采用载体热催化元件作为甲烷-电量变换器，以进行甲烷检测模拟量到数字量的转换；数码管显示报警电路03和主控板01之间电连接，数码管显示报警电路03用于接收和显示甲烷检测值，数码管显示报警电路03还用于进行甲烷检测值超标声光报警；通信电路04和主控板01之间电连接，通信电路04用于和采用矿用甲烷传感器的设备进行通信；主控板01采用STM32F103的32位ARM芯片。载体热催化元件信号检测放大电路02包括由电阻与载体热催化元件组成惠斯通电桥。数码管显示报警电路03包括若干共阴极数码管，数码管显示报警电路03通过BC7275驱动芯片接收到主控板01发送的显示信息。通信电路04包括MAX485芯片，MAX485芯片和主控板01的UART引脚连接。还包括按键输入电路05，按键输入电路05和主控板01之间电连接，按键输入电路05包括若干按键开关，按键输入电路05用于传感器参数输入。还包括存储电路06，存储电路06和主控板01之间电连接，存储电路06用于存储用户设定的传感器参数。还包括DC/DC电源07，主控板01、载体热催化元件信号检测放大电路02、数码管显示报警电路03、通信电路04、按键输入电路05、存储电路06均和DC/DC电源07电连接，DC/DC电源07用于对主控板01、载体热催化元件信号检测放大电路02、数码管显示报警电路03、通信电路04、按键输入电路05、存储电路06进行供电。本实用新型能够实现甲烷的智能检测，能和附属设备实现联动控制，可以在甲烷气体超标时进行及时的预警，降低监控场所的安全隐患。
以上所述实施例的各技术特征可以进行任意的组合，为使描述简洁，未对上述实施例中的各个技术特征所有可能的组合都进行描述，然而，只要这些技术特征的组合不存在矛盾，都应当认为是本说明书记载的范围。
以上所述实施例仅表达了本实用新型的几种实施方式，其描述较为具体和详细，但并不能因此而理解为对实用新型专利范围的限制。应当指出的是，对于本领域的普通技术人员来说，在不脱离本实用新型构思的前提下，还可以做出若干变形和改进，这些都属于本实用新型的保护范围。因此，本实用新型专利的保护范围应以所附权利要求为准。
Claims (8)
1.一种矿用甲烷传感器，其特征在于，包括主控板(01)、载体热催化元件信号检测放大电路(02)、数码管显示报警电路(03)和通信电路(04)；
所述载体热催化元件信号检测放大电路(02)和所述主控板(01)之间电连接，所述载体热催化元件信号检测放大电路(02)用于采用载体热催化元件作为甲烷-电量变换器，以进行甲烷检测模拟量到数字量的转换；
所述数码管显示报警电路(03)和所述主控板(01)之间电连接，所述数码管显示报警电路(03)用于接收和显示甲烷检测值，所述数码管显示报警电路(03)还用于进行甲烷检测值超标声光报警；
所述通信电路(04)和所述主控板(01)之间电连接，所述通信电路(04)用于和采用矿用甲烷传感器的设备进行通信。
2.根据权利要求1所述的一种矿用甲烷传感器，其特征在于，所述主控板(01)采用STM32F103的32位ARM芯片。
3.根据权利要求1所述的一种矿用甲烷传感器，其特征在于，所述载体热催化元件信号检测放大电路(02)包括由电阻与载体热催化元件组成惠斯通电桥。
4.根据权利要求1所述的一种矿用甲烷传感器，其特征在于，所述数码管显示报警电路(03)包括若干共阴极数码管，所述数码管显示报警电路(03)通过BC7275驱动芯片接收到所述主控板(01)发送的显示信息。
5.根据权利要求1所述的一种矿用甲烷传感器，其特征在于，所述通信电路(04)包括MAX485芯片，MAX485芯片和所述主控板(01)的UART引脚连接。
6.根据权利要求1所述的一种矿用甲烷传感器，其特征在于，还包括按键输入电路(05)，所述按键输入电路(05)和所述主控板(01)之间电连接，所述按键输入电路(05)包括若干按键开关，所述按键输入电路(05)用于传感器参数输入。
7.根据权利要求6所述的一种矿用甲烷传感器，其特征在于，还包括存储电路(06)，所述存储电路(06)和所述主控板(01)之间电连接，所述存储电路(06)用于存储用户设定的传感器参数。
8.根据权利要求6所述的一种矿用甲烷传感器，其特征在于，还包括DC/DC电源(07)，所述主控板(01)、所述载体热催化元件信号检测放大电路(02)、所述数码管显示报警电路(03)、所述通信电路(04)、所述按键输入电路(05)、所述存储电路(06)均和所述DC/DC电源(07)电连接，所述DC/DC电源(07)用于对所述主控板(01)、所述载体热催化元件信号检测放大电路(02)、所述数码管显示报警电路(03)、所述通信电路(04)、所述按键输入电路(05)、所述存储电路(06)进行供电。
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