《甲烷检测报警仪.pdf》由会员分享，可在线阅读，更多相关《甲烷检测报警仪.pdf（10页珍藏版）》请在专利查询网上搜索。
1、10申请公布号CN103411883A43申请公布日20131127CN103411883ACN103411883A21申请号201310373269X22申请日20130823G01N21/00200601E21F17/1820060171申请人四川省川煤科技有限公司地址610000四川省成都市新都区工业东区普河路458号72发明人王寿全吕志刚曾森茂文小红吴传贵余玉江柯淋蒋韬周强刘帅贾彦飞74专利代理机构北京同辉知识产权代理事务所普通合伙11357代理人徐丽维54发明名称甲烷检测报警仪57摘要一种甲烷检测报警仪，包括控制单元电路（1）、电源变换电路（2）、甲烷红外探头（3）、信号采集电路（4。
2、）、遥控接收电路（5）和报警电路（7）；所述控制单元电路包括微处理器，所述微处理器采用哈佛总线结构三级流水线；所述信号采集电路包括对所述甲烷红外探头的模拟信号的进行采样和滤波的电路；所述信号采集电路与控制单元电路通过IIC集成电路总线通讯连接，所述遥控接收电路与所述控制单元电路通讯连接。该甲烷检测报警仪中由于无线遥控器与报警仪主机分离，不仅提高了报警仪的安全性，而且改善报警仪主机的防尘、防水效果及增长使用寿命。51INTCL权利要求书1页说明书4页附图4页19中华人民共和国国家知识产权局12发明专利申请权利要求书1页说明书4页附图4页10申请公布号CN103411883ACN103411883。
3、A1/1页21一种甲烷检测报警仪，包括控制单元电路，包括微处理器；电源变换电路，经过二级精密稳压器件稳压变换后，为各单元电路供电；甲烷探头，采用非色散红外检测技术甲烷红外探头；信号采集电路，包括对所述甲烷红外探头的模拟信号的进行采样和滤波的电路；报警电路，包括发光二极管、有源蜂鸣器和发光二极管以及有源蜂鸣器的驱动电路；其特征在于还包括遥控接收电路，所述遥控接收电路包括红外接收电路和解码芯片，所述信号采集电路与控制单元电路通过IIC集成电路总线通讯连接，所述控制单元电路与报警电路通讯连接，所述遥控接收电路与控制单元电路通讯连接。2根据权利要求1所述的一种甲烷检测报警仪，其特征在于所述红外接收电路。
4、包括红外接收头、滤波电容器、电阻器和三极管，所述三极管的基极与所述红外接收头第一端口连接，其集电极分别于所述解码芯片RXIN端口和电阻器RB2连接，其发射极接地；所述滤波电容器CB9的正极与限流电阻器RB3连接后再连接到稳压电源，其负极接地；所述接收端第二端口与所述解码芯片GND端口连接并在发射极接地点接地，其第三端口连接到滤波电容器CB9的正极与电阻器RB3之间；所述解码芯片VDD端口与所述电阻器RB2的另一端连接后再连接到所述电阻器RB3和稳压电源之间，其OCS端口与隔直电容器CB2连接后再连接到共同接地线，其C2端口与隔直电容器CB4连接后再连接到共同接地线，其第C3端口直接连接共同接地。
5、线，电阻器RB1一端连接共同接地线，另一端连接到解码芯片OCS端口与电容器CB2之间。3根据权利要求1或2所述的一种甲烷检测报警仪，其特征在于所述的解码芯片为BL9149解码芯片，用于将电信号还原为二进制编码，并将其送至所述微处理器进行处理，以实现对报警仪的遥控控制。4根据权利要求1所述的一种甲烷检测报警仪，其特征在于所述微处理器采用哈佛总线结构三级流水线。5根据权利要求1所述的一种甲烷检测报警仪，其特征在于还包括显示电路（6），所述显示电路包括4只LED数码管和4只用于驱动LED数码管的驱动IC，所述微处理器通过IO口串行地将需要显示的编码发送至驱动IC驱动LED数码管发光。6根据权利要求5。
6、所述的一种甲烷检测报警仪，其特征在于所述的驱动IC采用74HC164。7根据权利要求4所述的甲烷检测报警仪，其特征在于所述述微处理器为采用32位ARMCORTEXM3内核的STM32F103。8根据权利要求47中之一所述的一种甲烷检测报警仪，其特征在于所述的信号采集电路的采用的A/D转换器分辨率为16位，所述A/D转换器配备有一独立精度为01的采用LM4041的参考电压源。权利要求书CN103411883A1/4页3甲烷检测报警仪技术领域0001本发明涉及一种气体检测报警仪，具体涉及一种用于煤矿具有遥控功能的便携式甲烷检测报警仪。背景技术0002甲烷检测报警仪是一种检测甲烷浓度的设备，主要是用。
7、于矿井和其他能够产生甲烷的场所。甲烷这种易燃易爆的气体是所有煤矿开采过程中必然产生的，是不可避免的，一旦甲烷浓度超标极易引发事故，对矿井内工作的工人产生很大的人身危害，由于甲烷是一种无色无味的气体，所以只能通过灵敏可靠的检测仪器才能进行检测。0003但是，国内现有的便携式甲烷检测报警仪存在两个问题，一是便携式甲烷检测报警仪使用权限问题，因现有报警仪的任何使用人员都可对其进行调零、校准、修改报警点等重要操作，由此导致甲烷检测值出错、误报警等安全隐患；二是便携式甲烷检测报警仪防尘、防水和使用寿命问题，因现有报警仪的参数调整和操作都通过物理按钮或薄膜按键实现，物理按钮或薄膜按键都存在机械寿命和自身防。
8、尘、防水结构问题，一旦报警仪内部进水或进尘过多就会导致报警仪故障或损坏。发明内容0004本发明要解决的技术问题在于提供一种甲烷检测报警仪，这种甲烷检测报警仪能够有效提高安全性，并且改善报警仪主机的防尘、防水效果。0005为了解决上述问题，本发明通过以下方式来实现0006一种甲烷检测报警仪，包括0007控制单元电路，包括微处理器；0008电源变换电路，经过二级精密稳压器件稳压变换后，为各单元电路供电；0009甲烷探头，采用非色散红外检测技术甲烷红外探头；0010信号采集电路，包括对所述甲烷红外探头的模拟信号的进行采样和滤波的电路；0011报警电路，包括发光二极管、有源蜂鸣器和发光二极管以及有源蜂。
9、鸣器的驱动电路；0012其特征在于还包括遥控接收电路，所述遥控接收电路包括红外接收电路和BL9149解码芯片，所述信号采集电路与控制单元电路通过IIC集成电路总线（INTERINTEGRATEDCIRCUIT）通讯连接，所述控制单元电路与报警电路通讯连接，所述遥控接收电路与控制单元电路通讯连接。0013所述红外接收电路包括红外接收头、滤波电容器、电阻器和三极管，所述三极管的基极与所述接收端第一端口连接，其集电极分别于所述解码芯片RXIN端口和电阻器RB2连接，其发射极接地；所述滤波电容器CB9的正极与电阻器RB3连接后再连接到稳压电源，其负极接地；所述接收端第二端口与所述解码芯片GND端口连接。
10、并在发射极接地点接地，其第三端口连接到滤波电容器CB9的正极与限流电阻器RB3之间；所述解码芯片VDD端口与说明书CN103411883A2/4页4所述电阻器RB2的另一端连接后再连接到所述电阻器RB3和稳压电源之间，其OCS端口与隔直电容器CB2连接后再连接到共同接地线，其C2端口与隔直电容器CB4连接后再连接到共同接地线，其第C3端口直接连接共同接地线，电阻器RB1一端连接共同接地线，另一端连接到解码芯片OCS端口与电容器CB2之间。0014进一步地，还包括显示电路，所述显示电路包括4只LED数码管和4只用于驱动LED数码管的驱动IC，所述微处理器通过IO口串行地将需要显示的编码发送至驱动。
11、IC驱动LED数码管发光，用于实现显示甲烷浓度。0015所述的驱动IC可以采用74HC164，所述74HCT164是8位边沿触发式移位寄存器，微处理器通过IO口串行地将需显示的数字编码发送至74HCT164，74HCT164则并行输出编码驱动数码管，它对每段数码管的驱动电流最大为20MA，较大的驱动电流使数码管显示亮度较高，这有利于在煤矿井下黑暗环境的观察。0016比较理想的是所述微处理器为采用32位ARMCORTEXM3内核的STM32F103，具有丰富的外设和较强的抗干扰能力，很适用于工业控制，另此系列处理器总线结构采用哈佛结构三级流水线，处理速度为125DMIPS/MHZ，可有效提升整机。
12、的数据处理能力和响应时间。0017所述的信号采集电路采用的A/D转换器比较理想的是其分辨率为16位，可以保证采样数据的精度和良好重复性。进一步地，所述的A/D转换器配备有一独立精度为01的采用LM4041的参考电压源。0018与现有技术相比，本发明的有益效果是该甲烷检测报警仪中无线遥控器与报警仪主机分离，避免了井下人员人为任意更改报警仪主机的参数或因意外触碰而更改报警仪主机的参数，保证报警仪正常工作，有效提高安全性；无线遥控器的使用可有效减少，甚至完全代替报警仪主机上的物理按钮或薄膜按键，而物理按钮或薄膜按键都存在机械寿命和自身防尘、防水等问题，无线遥控器对所有主机通用，因此可改善报警仪主机的。
13、防尘、防水效果及增长使用寿命。附图说明0019图1为本发明的电路框图；0020图2为本发明控制单元电路原理图；0021图3为本发明电源变换电路原理图；0022图4为本发明信号采集电路原理图；0023图5为本发明遥控接收电路原理图；0024图6为本发明显示电路原理图；0025图7为本发明报警电路原理图。具体实施方式0026下面结合附图和具体实施例对本发明的具体实施方式作进一步详细的说明。0027如图1所示，一种甲烷检测报警仪，包括控制单元电路1、电源变换电路2、甲烷红外探头3、信号采集电路4、遥控接收电路5、显示电路6和报警电路7，所述信号采集电路与控制单元电路通过IIC集成电路总线（INTER。
14、INTEGRATEDCIRCUIT）通讯连接，所述控制单说明书CN103411883A3/4页5元电路与报警电路通讯连接，所述控制单元电路与显示电路通讯连接，所述控制单元电路与输出电路通讯连接，所述遥控接收电路与控制单元电路通讯连接，控制单元电路1将识别出的甲烷浓度在显示电路6上显示，并驱动报警电路7发出声光报警，电源管理电路2为各单元电路供电。0028如图2控制单元电路原理图所示，所述控制单元电路1主要功能为实时采集数据、分析数据、显示数据、输出信号，其内包括有32位ARMCORTEXM3内核的微处理器，所述微处理器的控制芯片为STM32F103，采用哈佛结构三级流水线，处理速度快，且具有丰。
15、富的外设和较强的抗干扰能力，适用于工业控制，可有效提升整机的数据处理能力和响应时间。0029如图3电源变换电路原理图所示，所述电源变换电路2采用多级、多路电压变换，经一级DC/DC变换至5VDC后供电给所有电路，再通过二级精密稳压器件的芯片TC1185稳压变换后得三路电压为29VDC、33VDC和30VDC的独立电压，分别用于红外元件、报警电路和微处理器以及其他电路；所述电源变换电路能够有效改善报警电路工作瞬间电流过大引起的电压波动，以及电源电压偏低带来的后级电压波动的影响；所述DC/DC变换效率不小于80，相比其它线性稳压器件而言，提升了电源的使用效率。0030如图4信号采集电路原理图所示，。
16、所述信号采集电路4完成甲烷红外探头模拟信号的采样和滤波后，利用A/D转换器将模拟信号变换为数字信号，再通过IIC（INTERINTEGRATEDCIRCUIT）集成电路总线将数据传至所述控制单元电路1中的微处理器，为保证采样数据的精度和良好重复性，所述信号采集电路的A/D转换器分辨率为16位，另配备有一独立为A/D转换器提供精度为01的参考电压源IC，IC采用LM4041。0031如图5遥控接收电路原理图所示，所述遥控接收电路5包括红外接收电路和BL9149解码芯片，所述红外接收电路包括红外接收头、滤波电容器、电阻器和三极管，所述三极管的基极与所述接收端第一端口连接，其集电极分别于所述解码芯片。
17、RXIN端口和电阻器RB2连接，其发射极接地；所述滤波电容器CB9的正极与电阻器RB3连接后再连接到稳压电源，其负极接地；所述接收端第二端口与所述解码芯片GND端口连接并在发射极接地点接地，其第三端口连接到滤波电容器CB9的正极与限流电阻器RB3之间；所述解码芯片VDD端口与所述电阻器RB2的另一端连接后再连接到所述电阻器RB3和稳压电源之间，其OCS端口与隔直电容器CB2连接后再连接到共同接地线，其C2端口与隔直电容器CB4连接后再连接到共同接地线，其第C3端口直接连接共同接地线，电阻器RB1一端连接共同接地线，另一端连接到解码芯片OCS端口与电容器CB2之间。0032无线遥控器对报警仪进行。
18、参数的设置或调整，无线遥控器中二进制编码经调节电路信号调节，再通过放大电路后驱动红外发射二极管发射出去，所述遥控接收电路5接收到外来的红外信号时，由光电接收器件将串行红外信号转换成串行电信号，该电信号由BL9149解码芯片送至所述单元电路中的微处理器进行处理，以完成各种控制功能。0033如图6显示模块电路图所示，所述显示电路6包括4只LED数码管和4只用于驱动LED数码管的驱动IC，驱动IC选用8位边沿触发式移位寄存器74HC164，所述控制单元电路1中的微处理器通过IO口串行地将需显示的数字编码发送至寄存器74HC164，寄存器74HC164则并行输出编码驱动LED数码管，每段LED数码管的。
19、驱动电流最大为20MA，驱动电流越大使数码管显示亮度较高，这有利于在煤矿井下黑暗环境的观察。0034如图7报警电路原理图所示，所述报警电路7包括发光二极管、有源蜂鸣器和发光说明书CN103411883A4/4页6二极管以及有源蜂鸣器的驱动电路，当甲烷浓度超过预先设定的上限值时，所述微处理器向驱动电路发出信号，该信号经放大后驱动相应发光二极管闪烁实现光报警，驱动相应蜂鸣器发声实现声报警，以提示周围的人群。0035本发明甲烷检测报警仪所采用的非色散红外检测（NDIR）技术，信号采集模块通过IIC集成电路总线传输给微处理器模块，经过微处理器识别、比较，计算出当前甲烷浓度的真实值，由驱动IC驱动LED。
20、数码管显示当前甲烷的浓度值，识别出甲烷的安全浓度环境和危险浓度环境，并显示出不同颜色以提醒操作人员当识别出的甲烷浓度超过预先设定的上限值时，微处理器发出信号驱动相应二极管和蜂鸣器实现声光报警。0036另外，作为本发明的一个创新，本发明甲烷检测报警仪采用遥控接收模块，通过接收红外遥控器调发射的红外信号时，由光电接收器件将串行红外信号转换成串行电信号，电信号经检波、整形、放大后还原为二进制编码，不同二进制码代表对报警仪不同的操作。该甲烷检测报警仪中由于无线遥控器与报警仪主机分离，不仅提高了报警仪的安全性，而且改善报警仪主机的防尘、防水效果及增长使用寿命。说明书CN103411883A1/4页7图1图2说明书附图CN103411883A2/4页8图3说明书附图CN103411883A3/4页9图4图5说明书附图CN103411883A4/4页10图6图7说明书附图CN103411883A10。