专利名称：一种甲烷检测传感器的制作方法
技术领域：
本实用新型涉及一种检测传感器，具体是涉及一种甲烷检测传感器。
背景技术：
在我国，矿难事故的发生已经屡见不鲜，给无数家庭带来悲痛，使无数人转瞬间失去亲人，血的教训历历在目，而大多数矿难事故都是由于矿井中的可燃性气体甲烷浓度过高而引发爆炸所引起的，那么如何能够减少矿难事故的发生也成为目前社会的一个热点问题，目前，煤矿中使用的用于检测矿井中甲烷浓度的检测传感器型号虽然很多，但是存在操作复杂，功能较少且不便于实现智能控制等问题，因而寻求一种结构简单，操作方便，功能性强且自动化程度高且能够对可燃性气体甲烷进行检测的检测传感器成为解决这一问题的关键。
实用新型内容本实用新型的目的在于克服上述现有技术中的不足，提供一种甲烷检测传感器，该甲烷检测传感器能够实现对矿井中甲烷气体浓度进行检测的同时，在甲烷气体浓度高于通过红外�？仄魃瓒ǖ募淄槠迮ǘ劝踩凳苯凶远ň行П苊饬丝竽逊⑸跎偃肆�、物力损失，具有广泛的应用前景。为实现上述目的，本实用新型采用的技术方案是:一种甲烷检测传感器，其特征在于:包括用于设定甲烷气体浓度安全值范围的红外�？仄骱陀糜诙约淄槠迮ǘ冉屑觳獾募觳庀低常黾觳庀低嘲ㄎ⒋砥鳎鑫⒋砥鞯氖淙攵肆佑杏糜诮獠康缭吹缪棺晃饔玫缒？樗璧缪沟牡缪贡浠坏缏�、用于将模拟信号转换为数字信号的A/D转换模块和用于接收所述红外�？仄魉⑺托藕诺暮焱饨邮盏缏罚鑫⒋砥鞯氖涑龆肆佑杏糜谙允究缶屑淄槠迮ǘ鹊南允镜缏泛陀糜诩淄槠迮ǘ裙呤北ň谋ň缏罚鑫⒋砥魃辖佑杏糜诖娲⒓淄槠迮ǘ刃畔⒌拇娲⑵�、用于对所述微处理器复位的复位电路和用于与外围设备进行通信的通信接口电路，所述电压变换电路的输入端连接有用于连接外部电源的电源接口�？椋龅缪贡浠坏缏返氖涑龆肆佑杏糜诩觳饪缶屑淄槠迮ǘ鹊募觳獾缏罚黾觳獾缏返氖涑龆司胨鯝/D转换�？榱�。上述的一种甲烷检测传感器，其特征在于:所述红外遥控器包括用于输入参数的数字键盘、与所述数字键盘的输出端连接且用于对输入信息进行编码的编码器和与所述编码器的输出端连接且用于对所述红外接收电路发送红外信号的红外发射电路。上述的一种甲烷检测传感器，其特征在于:所述检测电路由电阻R1、电阻R2和电桥电路，以及三极管Ql、电解电容Cl和IC集成芯片BBl 117-3.0组成，所述电桥电路由电阻Re和与所述电阻Re的一端连接的电阻Rb，以及与所述电阻Rb的另一端连接的可变电阻Ra和与所述可变电阻Ra的另一端连接的可变电阻Rd组成，所述可变电阻Rd的另一端与所述电阻Re的另一端连接，所述电阻Re与可变电阻Rd之间的交点处为电桥电路输入端，所述电阻Rb与可变电阻Ra之间的交点处接地，所述可变电阻Rd与可变电阻Ra之间的交点处为电桥电路输出正极端，所述电阻Re与电阻Rb之间的交点处为电桥电路输出负极端，所述三极管Ql的基极与所述电阻R2的一端连接，所述三极管Ql的发射极和所述电阻Rl的一端均与电源VCC连接，所述三极管Ql的集电极和所述电解电容Cl的一端均与所述IC集成芯片BBl117-3.0的引脚I连接，所述IC集成芯片BBl117-3.0的引脚3和所述电解电容Cl的另一端均接地，所述IC集成芯片BBl117-3.0的引脚2和所述IC集成芯片BBl117-3.0的引脚4均与所述电桥电路输入端连接，所述电阻R2的另一端与所述电阻Rl的另一端连接，所述电阻R2与所述电阻Rl之间的交点处为所述检测电路的输入端。上述的一种甲烷检测传感器，其特征在于:所述红外发射电路由电容C5、电容C6、电阻R6、电阻R7、电阻R8和电阻R9，以及发光二极管D1、发光二极管D2、三极管Q2、晶振X2、或非门U15A、或非门U15B和或非门U15C组成，所述三极管Q2的集电极与所述发光二极管Dl的阴极和发光二极管D2的阴极均连接，所述三极管Q2的基极与所述电阻R8的一端连接，所述三极管Q2的发射极接地，所述发光二极管Dl的阳极和发光二极管D2的阳极均与所述电阻R9的一端连接，所述电阻R9的另一端接电源VCC，所述电阻R8的另一端与所述或非门U15C的输出端连接，所述或非门U15C的其中一个输入端与所述或非门U15B的输出端连接，所述或非门U15C的其中另一个输入端为所述红外发射电路的输入端，所述或非门U15B的两个输入端、所述电阻R7的一端和所述晶振X2的一端均与所述电容C6的一端连接，所述电阻R7的另一端与所述或非门U15A的输出端和所述电阻R6的一端均连接，所述或非门U15A的两个输入端、所述电阻R6的另一端和所述晶振X2的另一端均与所述电容C5的一端连接，所述电容C5的另一端和所述电容C6的另一端均接地。上述的一种甲烷检测传感器，其特征在于:所述红外接收电路由电阻R3、电阻R4、电阻R5、电解电容C2、电容C3和电容C4，以及晶振X1、红外线接收芯片TS0P1738和红外解码芯片BC7210组成，所述红外线接收芯片TS0P1738的引脚2与所述电阻R3的一端和所述电解电容C2的一端均连接，所述红外线接收芯片TS0P1738的引脚3与所述电阻R4的一端和所述红外解码芯片BC7210的引脚7均连接，所述红外线接收芯片TS0P1738的引脚I和所述电解电容C2的另一端均接地，所述电阻R3的另一端和所述电阻R4的另一端均与电源VCC连接，所述红外解码芯片BC7210的引脚6通过电阻R5与电源VCC连接，所述红外解码芯片BC7210的引脚9和所述红外解码芯片BC7210的引脚20均接电源VCC，所述红外解码芯片BC7210的引脚5、红外解码芯片BC7210的引脚8和红外解码芯片BC7210的引脚10均接地，所述红外解码芯片BC7210的引脚2与所述晶振Xl的一端和所述电容C3的一端均连接，所述红外解码芯片BC7210的引脚I与所述晶振Xl的另一端和所述电容C4的一端均连接，所述电容C3的另一端和所述电容C4的另一端均接地，所述红外线接收芯片TS0P1738的引脚3为输出端一，所述红外解码芯片BC7210的引脚18为输出端二。上述的一种甲烷检测传感器，其特征在于:所述微处理器为W78E58单片机。上述的一种甲烷检测传感器，其特征在于:所述A/D转换�？槲狝DS1110模数转换器。本实用新型与现有技术相比具有以下优点:1、精度高，稳定可靠，使用方便。2、能够实现对矿井中甲烷气体浓度进行检测的同时，在甲烷气体浓度高于通过红外�？仄魃瓒ǖ募淄槠迮ǘ劝踩凳苯凶远ň行П苊饬丝竽逊⑸跎偃肆�、物力损失，具有广泛的应用前景。下面通过附图和实施例，对本实用新型做进一步的详细描述。
图1为本实用新型的电路原理框图。图2为本实用新型检测电路的电路原理图。图3为本实用新型红外发射电路的电路原理图。图4为本实用新型红外接收电路的电路原理图。附图标记说明:1一微处理器；2—电源接口�？椋�3—电压变换电路；4 一检测电路；
5—A/D转换�？椋�6—红外接收电路；7—红外�？仄鳎�8—通信接口电路；9 一复位电路；10—报警电路；11—显不电路；12—存储器；7-1一红外发射电路；7_2—编码器；7-3—数字键盘。
具体实施方式
如图1所示的一种甲烷检测传感器，包括用于设定甲烷气体浓度安全值范围的红外遥控器7和用于对甲烷气体浓度进行检测的检测系统，所述检测系统包括微处理器1，所述微处理器I的输入端连接有用于将外部电源电压转换为各用电�？樗璧缪沟牡缪贡浠坏缏�3、用于将模拟信号转换为数字信号的A/D转换�？�5和用于接收所述红外�？仄魉⑺托藕诺暮焱饨邮盏缏�6，所述微处理器I的输出端连接有用于显示矿井中甲烷气体浓度的显示电路11和用于甲烷气体浓度过高时报警的报警电路10，所述微处理器I上接有用于存储甲烷气体浓度信息的存储器12、用于对所述微处理器I复位的复位电路9和用于与外围设备进行通信的通信接口电路8，所述电压变换电路3的输入端连接有用于连接外部电源的电源接口�？�2，所述电压变换电路3的输出端连接有用于检测矿井中甲烷气体浓度的检测电路4，所述检测电路4的输出端均与所述A/D转换�？�5连接。如图1所示，所述红外�？仄�7包括用于输入参数的数字键盘7-3、与所述数字键盘7-3的输出端连接且用于对输入信息进行编码的编码器7-2和与所述编码器7-2的输出端连接且用于对所述红外接收电路6)送红外信号的红外发射电路7-1。如图2所示，所述检测电路4由电阻R1、电阻R2和电桥电路，以及三极管Q1、电解电容Cl和IC集成芯片BBl 117-3.0组成，所述电桥电路由电阻Re和与所述电阻Re的一端连接的电阻Rb，以及与所述电阻Rb的另一端连接的可变电阻Ra和与所述可变电阻Ra的另一端连接的可变电阻Rd组成，所述可变电阻Rd的另一端与所述电阻Re的另一端连接，所述电阻Rc与可变电阻Rd之间的交点处为电桥电路输入端，所述电阻Rb与可变电阻Ra之间的交点处接地，所述可变电阻Rd与可变电阻Ra之间的交点处为电桥电路输出正极端，所述电阻Rc与电阻Rb之间的交点处为电桥电路输出负极端，所述三极管Ql的基极与所述电阻R2的一端连接，所述三极管Ql的发射极和所述电阻Rl的一端均与电源VCC连接，所述三极管Ql的集电极和所述电解电容Cl的一端均与所述IC集成芯片BB1117-3.0的引脚I连接，所述IC集成芯片BB1117-3.0的引脚3和所述电解电容Cl的另一端均接地，所述IC集成芯片BB1117-3.0的引脚2和所述IC集成芯片BB1117-3.0的引脚4均与所述电桥电路输入端连接，所述电阻R2的另一端与所述电阻Rl的另一端连接，所述电阻R2与所述电阻Rl之间的交点处为所述检测电路(4)的输入端。如图3所示，所述红外发射电路7-1由电容C5、电容C6、电阻R6、电阻R7、电阻R8和电阻R9，以及发光二极管Dl、发光二极管D2、三极管Q2、晶振X2、或非门U15A、或非门U15B和或非门U15C组成，所述三极管Q2的集电极与所述发光二极管Dl的阴极和发光二极管D2的阴极均连接，所述三极管Q2的基极与所述电阻R8的一端连接，所述三极管Q2的发射极接地，所述发光二极管Dl的阳极和发光二极管D2的阳极均与所述电阻R9的一端连接，所述电阻R9的另一端接电源VCC，所述电阻R8的另一端与所述或非门U15C的输出端连接，所述或非门U15C的其中一个输入端与所述或非门U15B的输出端连接，所述或非门U15C的其中另一个输入端为所述红外发射电路7-1的输入端，所述或非门U15B的两个输入端、所述电阻R7的一端和所述晶振X2的一端均与所述电容C6的一端连接，所述电阻R7的另一端与所述或非门U15A的输出端和所述电阻R6的一端均连接，所述或非门U15A的两个输入端、所述电阻R6的另一端和所述晶振X2的另一端均与所述电容C5的一端连接，所述电容C5的另一端和所述电容C6的另一端均接地。如图4所示，所述红外接收电路6由电阻R3、电阻R4、电阻R5、电解电容C2、电容C3和电容C4，以及晶振X1、红外线接收芯片TS0P1738和红外解码芯片BC7210组成，所述红外线接收芯片TS0P1738的引脚2与所述电阻R3的一端和所述电解电容C2的一端均连接，所述红外线接收芯片TS0P1738的引脚3与所述电阻R4的一端和所述红外解码芯片BC7210的引脚7均连接，所述红外线接收芯片TS0P1738的引脚I和所述电解电容C2的另一端均接地，所述电阻R3的另一端和所述电阻R4的另一端均与电源VCC连接，所述红外解码芯片BC7210的引脚6通过电阻R5与电源VCC连接，所述红外解码芯片BC7210的引脚9和所述红外解码芯片BC7210的引脚20均接电源VCC，所述红外解码芯片BC7210的引脚5、红外解码芯片BC7210的引脚8和红外解码芯片BC7210的引脚10均接地，所述红外解码芯片BC7210的引脚2与所述晶振Xl的一端和所述电容C3的一端均连接，所述红外解码芯片BC7210的引脚I与所述晶振Xl的另一端和所述电容C4的一端均连接，所述电容C3的另一端和所述电容C4的另一端均接地，所述红外线接收芯片TS0P1738的引脚3为输出端一，所述红外解码芯片BC7210的引脚18为输出端二。本实施例中，所述微处理器I为W78E58单片机。本实施例中，所述A/D转换模块5为ADSl110模数转换器。如图1至图4所示，本实用新型的工作原理为:通过所述电源接口�？�2连接外部电源，外部电源电压经过所述电压变换电路3转换为各用电�？樾枰牡缪梗黾觳獾缏�4通电后，对矿井中的甲烷气体浓度进行检测，并将检测到的信息通过所述A/D转换�？�5转换后传送到所述微处理器I中，用户通过所述数字键盘7-3输入甲烷气体浓度安全值进行设定，所述数字键盘7-3将按键信息传送到所述编码器7-2中进行编码，编码后的信息通过所述红外发射电路7-1发射出去，所述红外接收电路6接收到红外信号后，将信号传送到所述微处理器I中，所述微处理器I接收到信号后进行处理，同时所述微处理器I对接收到的矿井中实时甲烷气体浓度参数数据进行处理，处理后的结果一方面存储在所述存储器12中，另一方面微处理器I将检测到矿井中甲烷气体浓度与设定值进行比较，当比较结果为矿井中的甲烷气体浓度在设定的甲烷气体浓度内时，所述微处理器I不动作，当处理结果显示矿井中甲烷气体浓度超出设定值时，所述微处理器I控制所述报警电路10报警，同时甲烷气体浓度数据信息通过所述显示电路11显示，同时通过所述通信接口电路8能够实现与其它外围设备的通信，通过所述复位电路9实现对所述微处理器I的复位功能。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换，均仍属于本实用新型技术方案的保护范围内。
权利要求1.一种甲烷检测传感器，其特征在于:包括用于设定甲烷气体浓度安全值范围的红外�？仄�(7)和用于对甲烷气体浓度进行检测的检测系统，所述检测系统包括微处理器(1)，所述微处理器(I)的输入端连接有用于将外部电源电压转换为各用电模块所需电压的电压变换电路(3)、用于将模拟信号转换为数字信号的A/D转换�？�(5)和用于接收所述红外�？仄魉⑺托藕诺暮焱饨邮盏缏�(6)，所述微处理器(I)的输出端连接有用于显示矿井中甲烷气体浓度的显示电路(11)和用于甲烷气体浓度过高时报警的报警电路(10)，所述微处理器(I)上接有用于存储甲烷气体浓度信息的存储器(12)、用于对所述微处理器(I)复位的复位电路(9)和用于与外围设备进行通信的通信接口电路(8)，所述电压变换电路(3)的输入端连接有用于连接外部电源的电源接口�？�(2)，所述电压变换电路(3)的输出端连接有用于检测矿井中甲烷气体浓度的检测电路(4)，所述检测电路(4)的输出端均与所述A/D转换�？�(5)连接。
2.根据权利要求1所述的一种甲烷检测传感器，其特征在于:所述红外�？仄�(7)包括用于输入参数的数字键盘(7-3)、与所述数字键盘(7-3)的输出端连接且用于对输入信息进行编码的编码器(7-2)和与所述编码器(7-2)的输出端连接且用于对所述红外接收电路(6 )发送红外信号的红外发射电路(7-1)。
3.根据权利要求1所述的一种甲烷检测传感器，其特征在于:所述检测电路(4)由电阻R1、电阻R2和电桥电路，以及三极管Ql、电解电容Cl和IC集成芯片BBl 117-3.0组成，所述电桥电路由电阻Re和与所述电阻Re的一端连接的电阻Rb，以及与所述电阻Rb的另一端连接的可变电阻Ra和与所述可变电阻Ra的另一端连接的可变电阻Rd组成，所述可变电阻Rd的另一端与所述电阻Re的另一端连接，所述电阻Re与可变电阻Rd之间的交点处为电桥电路输入端，所述电阻Rb与可变电阻Ra之间的交点处接地，所述可变电阻Rd与可变电阻Ra之间的交点处为电桥电路输出正极端，所述电阻Re与电阻Rb之间的交点处为电桥电路输出负极端，所述三极管Ql的基极与所述电阻R2的一端连接，所述三极管Ql的发射极和所述电阻Rl的一端均与电源VCC连接，所述三极管Ql的集电极和所述电解电容Cl的一端均与所述IC集成芯片BBl117-3.0的引脚I连接，所述IC集成芯片BBl117-3.0的引脚3和所述电解电容Cl的另一端均接地，所述IC集成芯片BB1117-3.0的引脚2和所述IC集成芯片BB1117-3.0的引脚4均与所述电桥电路输入端连接，所述电阻R2的另一端与所述电阻Rl的另一端连接，所述电阻R2与所述电阻Rl之间的交点处为所述检测电路(4)的输入端。
4.根据权利要求2所述的一种甲烷检测传感器，其特征在于:所述红外发射电路(7-1)由电容C5、电容C6、电阻R6、电阻R7、电阻R8和电阻R9，以及发光二极管D1、发光二极管D2、三极管Q2、晶振X2、或非门U15A、或非门U15B和或非门U15C组成，所述三极管Q2的集电极与所述发光二极管Dl的阴极和发光二极管D2的阴极均连接，所述三极管Q2的基极与所述电阻R8的一端连接，所述三极管Q2的发射极接地，所述发光二极管Dl的阳极和发光二极管D2的阳极均与所述电阻R9的一端连接，所述电阻R9的另一端接电源VCC，所述电阻R8的另一端与所述或非门U15C的输出端连接，所述或非门U15C的其中一个输入端与所述或非门U15B的输出端连接，所述或非门U15C的其中另一个输入端为所述红外发射电路(7-1)的输入端，所述或非门U15B的两个输入端、所述电阻R7的一端和所述晶振X2的一端均与所述电容C6的一端连接，所述电阻R7的另一端和所述电阻R6的一端均与所述或非门U15A的输出端连接，所述或非门U15A的两个输入端、所述电阻R6的另一端和所述晶振X2的另一端均与所述电容C5的一端连接，所述电容C5的另一端和所述电容C6的另一端均接地。
5.根据权利要求1所述的一种甲烷检测传感器，其特征在于:所述红外接收电路(6)由电阻R3、电阻R4、电阻R5、电解电容C2、电容C3和电容C4，以及晶振X1、红外线接收芯片TS0P1738和红外解码芯片BC7210组成，所述红外线接收芯片TS0P1738的引脚2与所述电阻R3的一端和所述电解电容C2的一端均连接，所述红外线接收芯片TS0P1738的引脚3与所述电阻R4的一端和所述红外解码芯片BC7210的引脚7均连接，所述红外线接收芯片TS0P1738的引脚I和所述电解电容C2的另一端均接地，所述电阻R3的另一端和所述电阻R4的另一端均与电源VCC连接，所述红外解码芯片BC7210的引脚6通过电阻R5与电源VCC连接，所述红外解码芯片BC7210的引脚9和所述红外解码芯片BC7210的引脚20均接电源VCC，所述红外解码芯片BC7210的引脚5、红外解码芯片BC7210的引脚8和红外解码芯片BC7210的引脚10均接地，所述红外解码芯片BC7210的引脚2与所述晶振Xl的一端和所述电容C3的一端均连接，所述红外解码芯片BC7210的引脚I与所述晶振Xl的另一端和所述电容C4的一端均连接，所述电容C3的另一端和所述电容C4的另一端均接地，所述红外线接收芯片TSOP1738的引脚3为输出端一，所述红外解码芯片BC7210的引脚18为输出端二。
6.根据权利要求1所述的一种甲烷检测传感器，其特征在于:所述微处理器(I)为W78E58单片机。
7.根据权利要求1所述的一种甲烷检测传感器，其特征在于:所述A/D转换�？�(5)为ADSl110模数转换器。
专利摘要本实用新型公开了一种甲烷检测传感器，包括用于设定甲烷气体浓度安全值范围的红外�？仄骱陀糜诙约淄槠迮ǘ冉屑觳獾募觳庀低常黾觳庀低嘲ㄎ⒋砥鳎鑫⒋砥鞯氖淙攵肆佑械缪贡浠坏缏�、A/D转换�？楹秃焱饨邮盏缏罚鑫⒋砥鞯氖涑龆肆佑邢允镜缏泛捅ň缏罚鑫⒋砥魃辖佑写娲⑵�、复位电路和通信接口电路，所述电压变换电路的输入端连接有电源接口�？椋龅缪贡浠坏缏返氖涑龆肆佑杏糜诩觳饪缶屑淄槠迮ǘ鹊募觳獾缏罚黾觳獾缏返氖涑龆司胨鯝/D转换�？榱�。本实用新型精度高，稳定可靠，能够实现矿井中甲烷气体浓度高于安全值时自动报警的功能，有效避免矿难发生，具有广泛的应用前景。
文档编号G01N27/00GK203025138SQ20132002176
公开日2013年6月26日 申请日期2013年1月15日 优先权日2013年1月15日
发明者何晶 申请人:陕西安瑞特电子科技有限公司
专业数控铣床产品供应商
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