RU2253108C1 - Device for controlling concentrations of dangerous gases - Google Patents
Device for controlling concentrations of dangerous gases Download PDFInfo
- Publication number
- RU2253108C1 RU2253108C1 RU2004108571/28A RU2004108571A RU2253108C1 RU 2253108 C1 RU2253108 C1 RU 2253108C1 RU 2004108571/28 A RU2004108571/28 A RU 2004108571/28A RU 2004108571 A RU2004108571 A RU 2004108571A RU 2253108 C1 RU2253108 C1 RU 2253108C1
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- input
- microcomputer
- analog
- information
- sensors
- Prior art date
Links
Landscapes
- Investigating Or Analyzing Materials By The Use Of Electric Means (AREA)
- Investigating Or Analyzing Materials By The Use Of Fluid Adsorption Or Reactions (AREA)
Abstract
Description
Изобретение относится к средствам контроля атмосферы и предназначено для мониторинга окружающей среды, в частности для непрерывного контроля уровня газовых примесей (угарного газа - СО и метана - СH4) в атмосфере жилых, производственных и иных помещений.The invention relates to atmospheric control and is intended for environmental monitoring, in particular for continuous monitoring of the level of gas impurities (carbon monoxide - CO and methane - CH 4 ) in the atmosphere of residential, industrial and other premises.
Известен сигнализатор метана, содержащий мостовую измерительную схему, вход которой соединен с выходом стабилизатора напряжения, а выход мостовой измерительной схемы соединен с входом масштабирующего усилителя, выход масштабирующего усилителя соединен с первым входом компаратора превышения порогового уровня метана, выход компаратора порогового уровня метана соединен с первым входом индикатора порогового уровня, источник первого опорного напряжения, соединенный со вторым входом компаратора превышения порогового уровня, аналого-цифровой преобразователь (АЦП), соединенный с выходом масштабирующего усилителя и с входом цифрового индикатора, компаратор разряда аккумуляторной батареи, первый вход которого соединен с источником второго опорного напряжения, а выход соединен со вторым входом индикатора порогового уровня, аккумуляторную батарею, первый, второй и третий выходы которой соединены соответственно с входами преобразователя и стабилизатора напряжений и вторым входом компаратора разряда аккумуляторной батареи [1].Known methane detector containing a bridge measuring circuit, the input of which is connected to the output of the voltage regulator, and the output of the bridge measuring circuit is connected to the input of the scaling amplifier, the output of the scaling amplifier is connected to the first input of the comparator for exceeding the threshold level of methane, the output of the comparator of the threshold level of methane is connected to the first input threshold level indicator, the source of the first reference voltage connected to the second input of the comparator for exceeding the threshold level, analog a level converter (ADC) connected to the output of the scaling amplifier and to the input of a digital indicator, a battery discharge comparator, the first input of which is connected to a source of the second reference voltage, and the output is connected to the second input of the threshold level indicator, the battery, the first, second, and third the outputs of which are connected respectively to the inputs of the converter and the voltage stabilizer and the second input of the battery discharge comparator [1].
Недостатками указанного прибора являются:The disadvantages of this device are:
- работа прибора только в режиме пороговой сигнализации и невозможность применения его для количественного измерения концентраций контролируемого параметра;- the operation of the device only in the threshold alarm mode and the inability to use it for the quantitative measurement of concentrations of a controlled parameter;
- невозможность протоколирования развития аварийной ситуации;- the impossibility of recording emergency situations;
- контроль только одного параметра.- control of only one parameter.
Наиболее близким по технической сущности к заявляемому устройству является сигнализатор метана, содержащий мостовую измерительную схему, усилитель постоянного тока, аналого-цифровой преобразователь, арифметико-логическое устройство, запоминающее устройство и аккумуляторную батарею. Выход цифроаналогового преобразователя соединен с выходом усилителя постоянного тока, выход которого соединен с входом мостовой измерительной схемы и первым входом аналогового коммутатора. Выход аналогового коммутатора соединен с входом аналого-цифрового преобразователя, выход которого соединен с первым входом арифметико-логического устройства, первый, второй, третий и четвертый выходы которого соединены соответственно с входом цифроаналогового преобразователя, входом индикатора порогового уровня, четвертым входом аналогового коммутатора и входом запоминающего устройства. Второй вход арифметико-логического устройства соединен с выходом запоминающего устройства [2].Closest to the technical nature of the claimed device is a methane detector containing a bridge measuring circuit, a DC amplifier, an analog-to-digital converter, an arithmetic-logic device, a storage device and a battery. The output of the digital-to-analog converter is connected to the output of a DC amplifier, the output of which is connected to the input of the bridge measurement circuit and the first input of the analog switch. The output of the analog switch is connected to the input of an analog-to-digital converter, the output of which is connected to the first input of the arithmetic-logic device, the first, second, third and fourth outputs of which are connected respectively to the input of the digital-to-analog converter, the threshold level indicator input, the fourth analog switch input and the memory input devices. The second input of the arithmetic-logic device is connected to the output of the storage device [2].
Недостатками указанного прибора являются сложность его обслуживания вследствие наличия большого количества регулировочных элементов и низкая точность измерения.The disadvantages of this device are the difficulty of its maintenance due to the presence of a large number of adjustment elements and low measurement accuracy.
Задача изобретения - обеспечивание возможности непрерывного контроля уровня и соотношения газовых примесей в широком диапазоне.The objective of the invention is the provision of continuous monitoring of the level and ratio of gas impurities in a wide range.
Технический результат - расширение функциональных возможностей устройства и повышение информативности.The technical result is the expansion of the functionality of the device and increasing information content.
Это достигается тем, что в сигнализаторе метана, содержащем измерительную схему, включающую датчик метана, схему обработки измерительной информации, включающую усилитель сигналов, аналоговый коммутатор, аналого-цифровой преобразователь, а также запоминающее устройство, информационное табло и блок питания, измерительная схема дополнительно содержит датчик угарного газа и датчик кислорода, а схема обработки измерительной информации - микроЭВМ, часы и интерфейсное устройство с ПК, при этом датчики измерительной части выполнены в виде полупроводниковых газовых сенсоров, выход аналого-цифрового преобразователя соединен с входом микроЭВМ, выходы микроЭВМ - соответственно с входом запоминающего устройства, с входом интерфейсного устройства с ПК, с входом устройства управления и с входом информационного табло, выходы устройства управления - соответственно с входом аналогового коммутатора и с входом аналого-цифрового преобразователя, а выход часов - с входом микроЭВМ.This is achieved by the fact that in a methane detector containing a measuring circuit including a methane sensor, a measuring information processing circuit including a signal amplifier, an analog switch, an analog-to-digital converter, as well as a storage device, an information board and a power supply, the measuring circuit further comprises a sensor carbon monoxide and an oxygen sensor, and the processing circuit of the measuring information is a microcomputer, a clock and an interface device with a PC, while the sensors of the measuring part are made in the form of gas gas sensors, the output of the analog-to-digital converter is connected to the input of the microcomputer, the outputs of the microcomputer are connected to the input of the storage device, to the input of the interface device from the PC, to the input of the control device and to the input of the information board, the outputs of the control device are respectively from the input of the analog switch and with the input of an analog-to-digital converter, and the output of the clock with the input of a microcomputer.
Действительно, в устройстве применены полупроводниковые детекторы газов, измеряющие в широком диапазоне концентрации, что позволяет использовать устройство не только в качестве устройства пороговой сигнализации, но и получать в любой момент времени значения измеренных параметров на информационном табло или пересылать измерительную информацию в персональный компьютер (ПК). Применение микроЭВМ позволяет производить обработку измерительной информации, переходить в режим постоянных измерений и выводить информацию в аналоговый коммутатор, производить фиксацию результатов измерений в запоминающем устройстве по заданным в микроЭВМ программам, а также в случае аварийной ситуации.Indeed, semiconductor gas detectors are used in the device, which measure in a wide concentration range, which makes it possible to use the device not only as a threshold alarm device, but also to receive the values of the measured parameters at any time or to send the measurement information to a personal computer (PC) . The use of microcomputers allows the processing of measurement information, switches to continuous measurement mode and displays information in an analog switch, captures the results of measurements in a storage device according to the programs specified in the microcomputer, as well as in case of emergency.
Применение запоминающего устройства и часов реального времени позволяют протоколировать через заданные промежутки времени значения измеренных параметров, что позволяет производить детальный анализ причин аварии. Применение полупроводниковых газовых сенсоров позволяет производить измерения в широком диапазоне температур и влажности окружающей среды с одинаковой погрешностью, что не требует температурной компенсации блока физических датчиков и усилителей. Возможность измерения параметров концентрации метана и кислорода позволяет анализировать соотношение их концентраций и предупреждать об образовании взрывоопасных метана и кислорода в концентрациях, близких к соотношению 1:2 (СН4:O2).The use of a storage device and a real-time clock make it possible to record the values of the measured parameters at specified intervals, which allows a detailed analysis of the causes of the accident. The use of semiconductor gas sensors allows measurements to be made in a wide range of ambient temperatures and humidity with the same error, which does not require temperature compensation of a block of physical sensors and amplifiers. The ability to measure the concentration parameters of methane and oxygen allows us to analyze the ratio of their concentrations and warn about the formation of explosive methane and oxygen in concentrations close to the ratio of 1: 2 (CH 4 : O 2 ).
Устройство содержит блок тревожной сигнализации, срабатывание которой происходит в случаях:The device contains an alarm block, the operation of which occurs in the following cases:
- превышения предельно-допустимого уровня (ПДУ) по СН4 и СО в контролируемом помещении;- exceeding the maximum permissible level (MP) according to CH 4 and CO in a controlled room;
- снижение ниже установленного предела концентрации O2.- decrease below the established limit of the concentration of O 2 .
После срабатывания тревожной сигнализации устройство производит постоянный контроль всех контролируемых параметров и переходит в режим постоянной передачи информации в ПК.After the alarm is triggered, the device constantly monitors all monitored parameters and switches to the mode of constant information transfer to the PC.
Блок-схема заявляемого устройства поясняется чертежом.The block diagram of the inventive device is illustrated in the drawing.
Устройство содержит 1, 2, 3 - физические датчики концентраций метана - CH4, угарного газа - СО, кислорода - О2, 4 - усилитель сигналов, 5 - аналоговый коммутатор, 6 - аналого-цифровой преобразователь, 7 - микроЭВМ, 8 - запоминающее устройство, 9 - информационное табло для отображения текущей информации, 10 - устройство тревожной сигнализации, 11 - интерфейсное устройство с персональным компьютером IBM-PC, 12 - устройство управления сигнализатором, 13 - часы реального времени, 14 - блок питания, содержащий сетевой адаптер, аккумуляторную батарею резервного питания, зарядное устройство.The device contains 1, 2, 3 — physical sensors of methane concentrations — CH 4 , carbon monoxide — CO, oxygen — O 2 , 4 — a signal amplifier, 5 — an analog switch, 6 — an analog-to-digital converter, 7 — a microcomputer, 8 — a memory device, 9 - information board for displaying current information, 10 - alarm device, 11 - interface device with an IBM-PC personal computer, 12 - signaling device control device, 13 - real-time clock, 14 - power supply unit containing a power adapter, a battery backup battery Charger.
Устройство работает следующим образом. После включения напряжения питания производится запуск микроЭВМ 7. Через устройство управления 12 микроЭВМ по введенной в нее программе последовательно включает циклы измерения с трех датчиков. Измерительная информация с выходов датчиков 1, 2 и 3 через усилитель сигналов 4 поступает на вход аналогового коммутатора 5, с выхода которого поступает на вход аналогово-цифрового преобразователя 6. Преобразованный цифровой код поступает в микроЭВМ, которая переводит значения полученного кода в принятые единицы измерения ЭВМ. Далее происходит сравнение его значения в микроЭВМ с предельно допустимым. При включенном режиме протоколирования через определенные отрезки времени измеренные значения с временной отметкой с часов записываются в запоминающем устройстве 8.The device operates as follows. After switching on the supply voltage, the microcomputer 7 is started. Through the control device 12, the microcomputer, according to the program introduced into it, sequentially starts the measurement cycles from three sensors. Measuring information from the outputs of sensors 1, 2, and 3 through a signal amplifier 4 is fed to the input of an analog switch 5, the output of which is fed to the input of an analog-to-digital converter 6. The converted digital code is sent to the microcomputer, which translates the values of the received code into the accepted units of measurement of the computer . Next, a comparison of its value in the microcomputer with the maximum permissible. When the logging mode is activated, at certain time intervals, the measured values with the time stamp from the clock are recorded in the storage device 8.
В случае, если произойдет превышение установленного значения ПДУ для СН4 и СО или снижение содержания ниже предельного значения для O2, микроЭВМ включает тревожную сигнализацию и переходит в режим протоколирования и прямой передачи информации в персональный компьютер 11. Запрос протокола измерений возможен из персонального компьютера в любой момент времени.In the event that an excess of the set remote control value for CH 4 and CO occurs or the content decreases below the limit value for O 2 , the microcomputer activates an alarm and switches to the logging mode and direct transmission of information to a personal computer 11. A measurement protocol can be requested from a personal computer to any moment in time.
Устройство может работать в следующих режимах:The device can operate in the following modes:
1. Дежурный, в котором происходит непрерывное измерение величин контролируемых параметров и сравнение с пороговыми значениями ПДК.1. The duty officer, in which there is a continuous measurement of the values of the monitored parameters and comparison with threshold values of MPC.
2. Режим протоколирования. Через заданные промежутки времени производится запись в энергонезависимую память устройства измеренного значения величин контролируемых параметров.2. Logging mode. At specified intervals, the measured value of the monitored parameters is recorded in the non-volatile memory of the device.
3. Режим считывания информации. Информация передается из блока запоминающего устройства на интерфейс компьютера.3. The mode of reading information. Information is transmitted from the storage unit to the computer interface.
4. Аварийный режим. В аварийном режиме при превышении ПДУ срабатывает тревожная сигнализация и устройство переходит в режим постоянной передачи измеренных значений концентраций контролируемых параметров.4. Emergency mode. In emergency mode, when the remote control is exceeded, an alarm is triggered and the device enters the mode of constant transmission of measured concentrations of monitored parameters.
5. Режим прямой передачи результатов измерений (терминальный режим).5. Direct transmission of measurement results (terminal mode).
Терминальный режим включается:Terminal mode is enabled:
1. В случае превышения ПДК.1. In case of exceeding the MAC.
2. В случае запроса измерительной информации с персонального компьютера.2. In the case of a request for measurement information from a personal computer.
Блок питания устройства содержит резервный аккумулятор, что позволяет питать устройство длительное время при отключении внешнего питания.The power supply unit of the device contains a backup battery, which allows you to power the device for a long time when you turn off the external power.
После подачи внешнего питания контроллер аккумулятора производит его зарядку.After external power is supplied, the battery controller charges it.
Калибровка прибора осуществляется в контрольной газовой камере. Газовый состав камеры контролируется лабораторным газовым хроматографом ЛХМ-8МД.Calibration of the device is carried out in the control gas chamber. The gas composition of the chamber is controlled by a laboratory gas chromatograph LHM-8MD.
В газовую камеру помещается газовый сенсор устройства. Калибровка осуществляется по трем концентрациям: минимальная (на уровне фонового), максимальная (на уровне предела измерения) и средняя. Калибровка осуществляется цифровой коррекцией измерительной информации, методом записи в микроЭВМ калибровочных коэффициентов для каждого из трех определяемых газов.The gas sensor of the device is placed in the gas chamber. Calibration is carried out in three concentrations: minimum (at the background level), maximum (at the level of the measurement limit) and average. Calibration is carried out by digital correction of the measuring information, by the method of recording calibration coefficients for each of the three determined gases in the microcomputer.
Заявленное устройство реализовано промышленным путем на базе микроконтроллера фирмы ATMEL AT89C51; 14-разрядного АЦП МАХ 14061, аналогового коммутатора К564КП1, часов DS 1208; ЗУ ADS12803; интерфейса с ПК на выпускаемых серийно комплектующих, таких как полупроводниковые газовые сенсоры фирмы ЗАО “Авангард - Микросенсор”, собрана измерительная схема устройства. Корпус содержит два отсека, один негерметичный - с пассивной вентиляцией, с газовыми сенсорами, второй герметичный - с электронной схемой. Устройство предназначено для эксплуатации в жилых, производственных и иных помещениях, поэтому в качестве канала передачи информации в ПК выбрана витая пара. В качестве основного источника питания - электрическая сеть напряжением 220 В. Автономность прибора при питании от аккумулятора не превышает 10 суток.The claimed device is implemented industrially based on a microcontroller company ATMEL AT89C51; 14-bit ADC MAX 14061, analog switch K564KP1, hours DS 1208; Memory ADS12803; interface from a PC to commercially available components, such as semiconductor gas sensors manufactured by Avangard-Microsensor CJSC, the measuring circuit of the device is assembled. The housing contains two compartments, one leaky one with passive ventilation, with gas sensors, and the second tight one with an electronic circuit. The device is intended for operation in residential, industrial and other premises, therefore, twisted pair is selected as a channel for transmitting information to a PC. The main power source is an electric network with a voltage of 220 V. The autonomy of the device when powered by a battery does not exceed 10 days.
Источники информацииSources of information
1. Карпов Е.Ф., Биренгерг И.Э., Басовский Б.И. Автоматическая газовая защита и контроль рудничной атмосферы. М.: Недра, 1984, с.101-109.1. Karpov E.F., Birengerg I.E., Basovsky B.I. Automatic gas protection and control of the mine atmosphere. M .: Nedra, 1984, pp. 101-109.
2. Патент Российской Федерации №2131601, МКИ 6 G 01 N 27/16, 16.03.98.2. Patent of the Russian Federation No. 2131601, MKI 6 G 01 N 27/16, 03.16.98.
Claims (1)
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU2004108571/28A RU2253108C1 (en) | 2004-03-22 | 2004-03-22 | Device for controlling concentrations of dangerous gases |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU2004108571/28A RU2253108C1 (en) | 2004-03-22 | 2004-03-22 | Device for controlling concentrations of dangerous gases |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
RU2253108C1 true RU2253108C1 (en) | 2005-05-27 |
Family
ID=35824602
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
RU2004108571/28A RU2253108C1 (en) | 2004-03-22 | 2004-03-22 | Device for controlling concentrations of dangerous gases |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
RU (1) | RU2253108C1 (en) |
Cited By (4)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
RU2488812C2 (en) * | 2011-07-29 | 2013-07-27 | Елена Евгеньевна Карпова | Home methane alarm |
RU2557442C2 (en) * | 2013-11-18 | 2015-07-20 | Общество с ограниченной ответственностью "ОКНО ТВ СИБИРЬ" | Carbon monoxide concentration monitoring system |
RU2638915C2 (en) * | 2015-05-19 | 2017-12-18 | ОО Международная академия наук экологии, безопасности человека и природы | Device for control of concentration of dangerous gases |
RU2643200C1 (en) * | 2016-11-28 | 2018-01-31 | Федеральное государственное бюджетное научное учреждение "Научно-исследовательский институт аэрокосмического мониторинга "АЭРОКОСМОС" | Device of express analysis of impurity gases in atmosphere |
-
2004
- 2004-03-22 RU RU2004108571/28A patent/RU2253108C1/en not_active IP Right Cessation
Cited By (4)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
RU2488812C2 (en) * | 2011-07-29 | 2013-07-27 | Елена Евгеньевна Карпова | Home methane alarm |
RU2557442C2 (en) * | 2013-11-18 | 2015-07-20 | Общество с ограниченной ответственностью "ОКНО ТВ СИБИРЬ" | Carbon monoxide concentration monitoring system |
RU2638915C2 (en) * | 2015-05-19 | 2017-12-18 | ОО Международная академия наук экологии, безопасности человека и природы | Device for control of concentration of dangerous gases |
RU2643200C1 (en) * | 2016-11-28 | 2018-01-31 | Федеральное государственное бюджетное научное учреждение "Научно-исследовательский институт аэрокосмического мониторинга "АЭРОКОСМОС" | Device of express analysis of impurity gases in atmosphere |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
US20090043515A1 (en) | Digital gas detector and noise reduction techniques | |
EP1980848B1 (en) | Electrochemical sensor with short-circuiting switch and method of zero-calibration | |
US4123700A (en) | Potentiostated, self-humidifying, solid polymer electrolyte carbon monoxide dosimeter | |
WO2003102607A8 (en) | Combustible-gas measuring instrument | |
US8942944B2 (en) | System and method for dynamically measuring oxygen levels | |
US4462246A (en) | Percent oxygen gauge | |
RU2253108C1 (en) | Device for controlling concentrations of dangerous gases | |
WO1993016376A1 (en) | Multiple k factor, selectable gas detector | |
IOIT et al. | Air and Sound Pollution Monitoring System using IoT | |
RU2363031C1 (en) | Production area environmental control device | |
US4250737A (en) | Battery powered gas level indicator | |
CN110426069A (en) | A kind of compound sense cigarette device and its automatic calibrating method | |
CN211927764U (en) | Quick gaseous quantitative determination device suitable for multiple gas | |
US6758962B1 (en) | Oxygen sensing | |
CN105181753A (en) | CTH1000A carbon monoxide measuring apparatus | |
CN210743181U (en) | Detection circuit of watch type gas detection and reporting device | |
RU225921U1 (en) | Stationary explosion-proof gas analyzer with protection against falsification of measurement results | |
RU2802163C1 (en) | Gas control device | |
EP1693669A2 (en) | Device for measuring concentrations of carbon dioxide and oxygen | |
RU62706U1 (en) | DEVICE FOR CONTROL OF HAZARDOUS GAS CONCENTRATIONS | |
RU70992U1 (en) | GAS ANALYZER | |
RU1778644C (en) | Chemiluminescent gas analyzer of nitrogen oxides | |
RU43091U1 (en) | GAS CONTROL DEVICE | |
Woodfin | H. PORTABLE ELECTROCHEMICAL SENSOR METHODS | |
Xuhui | Evaluation and testing of an intelligent methane detecting system |
Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
MM4A | The patent is invalid due to non-payment of fees |
Effective date: 20060323 |