矿井瓦斯浓度监控装置技术领域
本发明涉及一种矿井瓦斯浓度监控装置。
背景技术
目前，矿井瓦斯浓度监控系统在中国内已有生产和应用，但还没有一种真正适合于中小型煤矿使用的产品，迄今为止的产品大多都是面对大型矿井设计的，而且自身存在一些有待解决的问题，如：造价高，系统的配置过于庞大，运行费用高；传感器测量稳定性差，调校频繁，寿命短；必须依赖专业的维护队伍，对人员技术、素质有较高的要求等。
发明内容
本发明要解决的技术问题是提供了一种矿井瓦斯浓度监控装置，该装置体积小，运行过程简单，可以自动控制通风机转动，对维护人员的技术要求低，最重要的是该装置造价低，不仅适用于大型矿井，而且对于中小型矿井同样适用，这些优势将使其成为一种矿井瓦斯浓度监控装置。
本发明的技术方案是：一种矿井瓦斯浓度监控装置，其特征在于该装置由MJC4/3.0L气敏传感器信号放大转换模块、单片机AT89C52报警、控制通风机模块和电源模块构成，通过MJC4/3.0L气敏传感器实时采集瓦斯浓度，并通过OP07信号放大器和ADS1115数模转换器将实时采集的瓦斯浓度传递给AT89C52单片机，单片机通过判断是否超过瓦斯浓度正常值，执行操作，如果超过瓦斯浓度正常值，单片机AT89C51输出电平信号，使蜂鸣器发出刺耳的警报声，红色LED灯发光，同时继电器接通，通风机开始工作，往通道处送入新鲜的空气，降低瓦斯浓度，当瓦斯浓度降低到正常标准时，蜂鸣器不再鸣响，LED灯熄灭，继电器断开，通风机停止工作，即实现矿井瓦斯浓度监控功能。
本发明公开了一种矿井瓦斯浓度监控装置，其特征在于MJC4/3.0L气敏传感器由检测元件和补偿元件配对组成电桥，遇可燃性气体时检测元件电阻升高，桥路输出电压变化，将MJC4/3.0L气敏传感器电压输出端与OP07信号放大器输入端相连，通过反馈电阻，将输入的电压信号放大80倍，再将OP07输出端与ADS1115数模转换芯片相连，通过ADS1115数模转换芯片转换为数字信号输出到单片机AT89C52，经过单片机AT89C52程序判断瓦斯浓度电压是否超过设定的正常瓦斯浓度电压值，若未超过，蜂鸣器不发声，红色LED灯不发光，实现了矿井瓦斯浓度监测功能。
本发明公开了一种矿井瓦斯浓度监控装置，其特征在于若矿井瓦斯浓度超过正常值，单片机AT89C52执行处理程序，控制蜂鸣器发出尖锐的报警声，红色LED灯导通，发出红色警示亮光，同时单片机AT89C52输出控制信号，使继电器导通，将通风机与三相交流电源相连接，开始转动，把新鲜的空气送到相应的位置，降低矿井瓦斯浓度到正常值。当MJC4/3.0L气敏传感器输出的电压值经放大和数模转换后小于单片机AT89C52程序中设定的矿井瓦斯浓度正常电压值时，单片机AT89C52输出相应的信号断开继电器，关闭蜂鸣器，断开红色LED电流，实现矿井瓦斯浓度控制功能。
本发明一种新型瓦斯浓度监控装置，其特征在于MJC4气敏传感器信号放大转换模块由MJC4气敏传感器、信号放大电路、模拟数字转换电路组成，其中MJC4气敏传感器线性响应速度快，在空气中每年漂移小；信号放大电路失调电压低，而且采用双电源供电，可变带宽大，不易达到饱和而影响信号放大；模拟数字转换电路功耗低。MJC4气敏传感器通过采集矿井瓦斯浓度使桥路输出电压变化，经OP07放大电路将电压放大到-4V～+4V范围，然后由ADS1115模数转换电路将电压的变化转换为数字量送入单片机。
本发明一种新型瓦斯浓度监控装置，其特征在于单片机AT89C52报警、控制通风机模块由AT89C52单片机、报警电路和通风机控制电路组成，其中AT89C52单片机采用低电压供电，高性能，低功耗，片上资源充足；AT89C52单片机报警电路由蜂鸣器和LED灯共同构成；AT89C52单片机控制通风机由固态继电器SSR和三相交流电动机构成。当AT89C52单片机接收到ADS1115转换的数字信号后，判断是否超过矿井瓦斯浓度正常值，如果超过正常值，则AT89C52单片机输出电平信号控制蜂鸣器发声，LED灯点亮，继电器接通电动机工作，致使工作人员可以及时得到矿井瓦斯浓度的信息，同时也可以降低矿井瓦斯浓度到正常标准。
本发明一种新型瓦斯浓度监控装置，其特征在于有自备电源，可输出+3.3V、+5V、+12V、-12V直流电压，可供MJC4气敏传感器、OP07信号放大器、ADS1115模数转换器、AT89C52单片机、报警电路、继电器的电源使用。
本发明的有益技术效果：一种矿井瓦斯浓度监控装置结构简单，维护简便，体积小，成本低，适用于各种规模大小的矿井使用，同时MJC4气敏传感器灵敏度高，电压漂移小，AT89C52单片机处理速度快，使用一个自备电源，兼顾矿井瓦斯浓度报警部分和矿井瓦斯浓度电动机处理部分可以起到良好的监控作用，降低矿井因瓦斯浓度超标造成的不必要损失和保护了矿工的生命财产安全。
附图说明
附图1是本发明一种新型瓦斯浓度监控装置的整个装置连接效果图；
附图2是本发明一种新型瓦斯浓度监控装置MJC4气敏传感器信号放大转换模块原理图；
附图3是本发明一种新型瓦斯浓度监控装置单片机AT89C52报警、控制通风机模块中报警电路原理图；
附图4是本发明一种新型瓦斯浓度监控装置电源电路原理图；
附图5是本发明一种新型瓦斯浓度监控装置的整个装置连接电路原图。
具体实施方式
下面结合附图和实施例对本发明进一步说明。
实施例1：一种矿井瓦斯浓度监控装置，该装置由MJC4/3.0L气敏传感器信号放大转换模块、单片机AT89C52报警、控制通风机模块和电源模块构成，通过MJC4/3.0L气敏传感器实时采集瓦斯浓度，并通过OP07信号放大器和ADS1115数模转换器将实时采集的瓦斯浓度传递给AT89C52单片机，单片机通过判断是否超过瓦斯浓度正常值，执行操作，如果超过瓦斯浓度正常值，单片机AT89C51输出电平信号，使蜂鸣器发出刺耳的警报声，红色LED灯发光，同时继电器接通，通风机开始工作，往通道处送入新鲜的空气，降低瓦斯浓度，当瓦斯浓度降低到正常标准时，蜂鸣器不再鸣响，LED灯熄灭，继电器断开，通风机停止工作，即实现矿井瓦斯浓度监控功能。MJC4/3.0L气敏传感器由检测元件和补偿元件配对组成电桥，遇可燃性气体时检测元件电阻升高，桥路输出电压变化，将MJC4/3.0L气敏传感器电压输出端与OP07信号放大器输入端相连，通过反馈电阻，将输入的电压信号放大80倍，再将OP07输出端与ADS1115数模转换芯片相连，通过ADS1115数模转换芯片转换为数字信号输出到单片机AT89C52，经过单片机AT89C52程序判断瓦斯浓度电压是否超过设定的正常瓦斯浓度电压值，若未超过，蜂鸣器不发声，红色LED灯不发光，实现了矿井瓦斯浓度监测功能。若矿井瓦斯浓度超过正常值，单片机AT89C52执行处理程序，控制蜂鸣器发出尖锐的报警声，红色LED灯导通，发出红色警示亮光，同时单片机AT89C52输出控制信号，使继电器导通，将通风机与三相交流电源相连接，开始转动，把新鲜的空气送到相应的位置，降低矿井瓦斯浓度到正常值。当MJC4/3.0L气敏传感器输出的电压值经放大和数模转换后小于单片机AT89C52程序中设定的矿井瓦斯浓度正常电压值时，单片机AT89C52输出相应的信号断开继电器，关闭蜂鸣器，断开红色LED电流，实现矿井瓦斯浓度控制功能。
实施例2：本发明一种矿井瓦斯浓度监控装置，在矿井中需要测量瓦斯浓度的通道处安装此监控装置，通过MJC4/3.0L气敏传感器实时采集此处瓦斯浓度，并通过OP07信号放大器和ADS1115数模转换器将实时采集的瓦斯浓度传递给AT89C52单片机，单片机通过判断是否超过瓦斯浓度正常值，执行操作，如果超过瓦斯浓度正常值，单片机AT89C51输出电平信号，使蜂鸣器发出刺耳的警报声，红色LED灯发光，同时继电器接通，通风机开始工作，往通道处送入新鲜的空气，降低瓦斯浓度，当瓦斯浓度降低到正常标准时，蜂鸣器不再鸣响，LED灯熄灭，继电器断开，通风机停止工作，通过这一系列反应实现矿井瓦斯浓度监控功能。
实施例3：本发明一种矿井瓦斯浓度监控装置，MJC4/3.0L气敏传感器基于催化燃烧效应的原理工作，由检测元件和补偿元件配对组成电桥的两个臂，遇可燃性气体时检测元件电阻升高，桥路输出电压变化，该电压变量随气体浓度增大而成正比例增大，将MJC4/3.0L气敏传感器电压输出端与OP07信号放大器正向输入端反相输入端相连，通过反馈电阻80K和1K将输入的电压信号放大80倍，之后将OP07输出端与ADS1115数模转换芯片4脚相连，通过ADS1115数模转换芯片将放大后的电压信号转换为数字信号，输出到单片机AT89C52的P1.0和P1.1脚，经过单片机AT89C52程序判断此时瓦斯浓度电压是否超过设定的正常瓦斯浓度电压值，此时已实现了矿井瓦斯浓度的监测功能。若矿井瓦斯浓度此时超过正常值，则单片机AT89C52执行处理程序，通过P2.1和P2.2脚输出高低电平，控制蜂鸣器发出尖锐的报警声，使红色LED灯导通，发出红色警示亮光，同时单片机AT89C52的P1.2脚输出控制信号，使继电器导通，将通风机与三相交流电源相连接，开始转动，把新鲜的空气送到相应的位置，降低矿井瓦斯浓度到正常值。当MJC4/3.0L气敏传感器输出的电压值经放大和数模转换后小于单片机AT89C52程序中设定的矿井瓦斯浓度正常电压值时，单片机AT89C52控制P1.2、P2.1、P2.2输出相应的信号断开继电器，关闭蜂鸣器，断开红色LED电流，此实现了矿井瓦斯浓度控制功能。