煤矿用自诊断甲烷传感器的制作方法-山东亚星游戏官网机床有限公司

专利名称：煤矿用自诊断甲烷传感器的制作方法
技术领域：
本实用新型属于煤矿用传感器技术领域，涉及煤矿用甲烷传感器，尤其涉及煤矿用自诊断的甲烷传感器。
背景技术：
目前，我国煤矿安全监测系统已取得长足发展，但还存在一些急需解决的问题，特别是在煤矿安全监测系统的信息采集与传输技术上，受误报、监测盲区、采集方法落后、传感器调校周期短、智能化程度不高、维护工作量大、人员误操作等因素制约，严重影响了煤矿安全监控系统的可靠性。特别是现有煤矿用甲烷传感器无实质性故障自诊断功能，特别无元件损坏程度、电源工作状况是否正常的自诊断功能；只有有线数字信息传输功能或频率型信号传输功能，有信号线故障导致监控中断产生误报的技术问题等。中央处理器直接连接RS485通信�？榛蚱德适涑龆嘶虻缌魇涑龆耍壳安煌笊剿捎玫闹剖讲煌谘∮檬被嵩斐刹黄ヅ涞茸纯觯淄榇衅鞯淖哉锒瞎δ懿煌晟�。

实用新型内容针对现有煤矿用甲烷传感器所存在的技术问题，增加自诊断功能。提供一种能够自行诊断元件损坏及电源是否正常工作、电流型、频率型、RS485总线型输出电路的断路、短路、通讯信号是否故障的自诊断的煤矿用甲烷传感器。本实用新型所要解决技术问题的技术方案是:提供一种煤矿用自诊断甲烷传感器，包括:本安外壳内本安电源101电连接电池转换�？�102电连接中央处理器105，本安电源101还顺序电连接电源转换模块103、甲烷检测电路104、中央处理器105，电源转换�？�103还电连接输出端口复用电路111，电池转换�？�102电连接电源转换�？�103，中央处理器105还分别红外连接红外�？仄�110，电连接显示�？�109，特点在于中央处理器105电连接控制RS485通信�？�106、频率输出端107、电流输出端108的输出端口复用电路111。其中:无线�？�112与中央处理器105电连接。其中:输出端口复用电路111包括选通开关U2的I管脚接电流输出端108电路，2管脚接地，3管脚接频率输出端107电路，5管脚接+5V电压端，6管脚P0RT_CTRL1接中央处理器105的I/O 口，选通开关U2的4管脚接选通开关U3的3管脚，U3的I管脚与458_A连接，2管脚接地，6管脚P0RT_CTRL2与中央处理器105的I/O 口连接，5管脚接+5V电压端，U5的I管脚接458_B，2、3管脚接地，5管脚接+5V电压端，6管脚P0RT_CTRL3与中央处理器105的I/O 口连接，R9和U3的4管脚相连接后，通过D4和U5的4管脚、R15相连接，R15和R9通过D5相连接，C6、C7串联后分别接R9和R15，C6、C7两电容串联的中点接地，C6、C7两电容串联后两端接信号输出端口 J2。本实用新型的有益效果是:本实用新型提供了输出端口复用电路111，实现了电流型、频率型、RS485总线型输出多制式通信方式一体化，满足目前煤矿安全监控系统不同制式的需求，传输信号能够有线或无线输出，同时实现了红外�？兀ü哉锒戏椒ǘ灾醒氪砥鞯娜砑喑蹋迪至吮臼涤眯滦投缘缌餍�、频率型、RS485总线型输出电路的断路、短路、通讯信号故障状态的自诊断，同时实现了对甲烷元件的自诊断及信息传输。

图1.本实用新型第一实施例结构原理图；图2.本实用新型电源转换模块原理图；图3.本实用新型甲烷检测电路原理图；图4.本实用新型RS485通信�？樵硗迹煌�5.本实用新型输出端口复用电路原理图；图6.本实用新型显示�？樵硗迹煌�7.本实用新型电池转换�？樵硗迹煌�8.本实用新型第二实施例结构原理图；图9.本实用新型无线�？樵硗�。
具体实施方式
附图编号图中1、2、3、4、5、6、7、8、9、10、11、12、13、14、15 为元器件的管脚号，101.本安电源，102.电池转换�？椋�103.电源转换�？椋�104.甲烷检测电路，105.中央处理器，106.RS485通信�？椋�107.频率输出端，108.电流输出端，109.显示�？椋�110.红外�？仄鳎�111.输出端口复用电路，112.无线模块。第一实施例结合图1.本实用新型第一实施例结构原理图，一种煤矿用自诊断甲烷传感器，包括:本安外壳内本安电源101电连接电池转换�？�102后电连接中央处理器105，本安电源101还顺序电连接电源转换�？�103、甲烷检测电路104、中央处理器105，电源转换�？�103还电连接输出端口复用电路111，电池转换�？�102电连接电源转换�？�103，中央处理器105还分别红外连接红外�？仄�110，电连接显示�？�109，特点在于中央处理器105电连接控制RS485通信�？�106、频率输出端107、电流输出端108的输出端口复用电路111。其中:中央处理器105选用STM32F103V8T6型号的。结合图2.本实用新型电源转换�？樵硗迹渲�:电源转换�？槲ㄓ媚？椋琂l接本安电源输入端口，+IOV接电池转换�？槭淙攵丝冢珼C+ 9 24V供电电源一路经DC/DC变换器，变换成+5V供甲烷检测电路104及输出端口复用电路111使用由+5V电源转换�？槭涑龆丝诮尤耄硪宦肪璂C/DC变换器，变换成+3.3V供中央处理器105使用由+3V3电源转换�？槭涑龆丝诮尤�。结合图3.本实用新型甲烷检测电路原理图，其中:甲烷检测电路为通用电路，主要在黑元件U12A(HEI)是一种对甲烷气体很敏感的载体催化元件，白元件U13A(BAI)是补偿元件，对甲烷不起反应，也可采用其它通用电路。结合图4.本实用新型RS485通信�？樵硗迹渲�:RS485通信�？槲ㄓ媚？椋琔4为低功耗RS485收发器，选用MAX3485型号的，完成信息的发送。[0025]结合图5.本实用新型输出端口复用电路原理图，其中:输出端口复用电路111包括选通开关U2的I管脚接电流输出端108电路，2管脚接地，3管脚接频率输出端107电路，5管脚接+5V电压端，6管脚P0RT_CTRL1接中央处理器105的I/O 口，选通开关U2的4管脚接选通开关U3的3管脚，U3的I管脚与458_A连接，2管脚接地，6管脚P0RT_CTRL2与中央处理器105的I/O 口连接，5管脚接+5V电压端，U5的I管脚接458_B，2、3管脚接地，5管脚接+5V电压端，6管脚P0RT_CTRL3与中央处理器105的I/O 口连接，R9和U3的4管脚相连接后，通过D4和U5的4管脚、Rl5相连接，Rl5和R9通过D5相连接，C6、C7串联后分别接R9和R15，C6、C7两电容串联的中点接地，C6、C7两电容串联后两端接信号输出端口J2。结合图6.本实用新型显示�？樵硗迹渲�:显示�？槲ㄓ媚？椋捎猛ㄓ酶吡炼劝硕问牍埽允臼怠＝岷贤�7.本实用新型电池转换�？樵硗迹渲�:电池转换�？槲ㄓ媚？�。第二实施例结合图8.本实用新型第二实施例结构原理图，一种煤矿用自诊断甲烷传感器，包括:本安外壳内本安电源101电连接电池转换模块102后电连接中央处理器105，本安电源101还顺序电连接电源转换模块103、甲烷检测电路104、中央处理器105，电源转换模块103还电连接输出端口复用电路111，电池转换�？�102电连接电源转换�？�103，中央处理器105还分别红外连接红外�？仄�110，电连接显示�？�109，特点在于中央处理器105电连接控制RS485通信�？�106、频率输出端107、电流输出端108的输出端口复用电路111，中央处理器CPU105还电连接无线�？�112。其中:中央处理器105选用STM32F103V8T6型号的。结合图2.本实用新型电源转换�？樵硗迹渲�:电源转换�？槲ㄓ媚？椋琂l接本安电源输入端口，+IOV接电池转换�？槭淙攵丝冢珼C+ 9 24V供电电源一路经DC/DC变换器，变换成+5V供甲烷检测电路104及输出端口复用电路111使用由+5V电源转换�？槭涑龆丝诮尤耄硪宦肪璂C/DC变换器，变换成+3.3V供中央处理器105使用由+3V3电源转换�？槭涑龆丝诮尤�。结合图3.本实用新型甲烷检测电路原理图，其中:甲烷检测电路为通用电路，主要在黑元件U12A(HEI)是一种对甲烷气体很敏感的载体催化元件，白元件U13A(BAI)是补偿元件，对甲烷不起反应。也可采用其它通用电路。结合图4.本实用新型RS485通信模块原理图，其中:RS485通信�？槲ㄓ媚？椋琔4为低功耗RS485收发器，选用MAX3485型号的，完成信息的发送。结合图5.本实用新型输出端口复用电路原理图，其中:输出端口复用电路111包括选通开关U2的I管脚接电流输出端108电路，2管脚接地，3管脚接频率输出端107电路，5管脚接+5V电压端，6管脚P0RT_CTRL1接中央处理器105的I/O 口，选通开关U2的4管脚接选通开关U3的3管脚，U3的I管脚与458_A连接，2管脚接地，6管脚P0RT_CTRL2与中央处理器105的I/O 口连接，5管脚接+5V电压端，U5的I管脚接458_B，2、3管脚接地，5管脚接+5V电压端，6管脚P0RT_CTRL3与中央处理器105的I/O 口连接，R9和U3的4管脚相连接后，通过D4和U5的4管脚、Rl5相连接，Rl5和R9通过D5相连接，C6、C7串联后分别接R9和R15，C6、C7两电容串联的中点接地，C6、C7两电容串联后两端接信号输出端口J2。结合图6.本实用新型显示�？樵硗迹渲�:显示�？槲ㄓ媚？椋捎猛ㄓ酶吡炼劝硕问牍埽允臼�。结合图7.本实用新型电池转换�？樵硗迹渲�:电池转换模块为通用�？�。结合图9.本实用新型无线模块原理图，其中:无线�？槲ㄓ媚？椋尴呤荽洳捎玫男酒荖ordic Semiconductor公司生产的NRF24L01型，使用2.4GHz全球开放ISM频段。为便于理解介绍一下本实用新型的工作原理:根据矿山目前使用的煤矿安全监控系统的信号输出类型，确定使用电流型输出或频率型输出或RS485总线型输出，采用红外�？仄魃瓒ㄐ藕攀涑隼嘈停杂涑龆私尤牒螅焱庖？仄餍Ｗ疾⒌髡臼涤眯滦偷某跏甲刺谟邢咝藕耪Ｊ保褂糜邢呤涑鲂藕判问剑庇邢咝藕胖卸鲜保云舳尴咝藕攀涑鲂问�。对电流型、频率型、RS485总线型输出电路的断路、短路、通讯信号故障状态的自诊断方法参见以下一种煤矿用自诊断甲烷传感器的自诊断方法的介绍。为便于理解在此介绍一下煤矿用自诊断甲烷传感器的自诊断方法。一种煤矿用自诊断甲烷传感器的自诊断方法为:对电路故障的诊断，首先判断信号输出类型，当P0RT_CTRL1为高(H)电压，P0RT_CTRL2为低(L)电压，P0RT_CTRL3为低(L)电压时，为电流型输出；iP0RT_CTRLl为低(L)电压，P0RT_CTRL2为低(L)电压，P0RT_CTRL3为低(L)电压时，为频率型输出；当P0RT_CTRL1为任意(X)电压，P0RT_CTRL2为高(H)电压，P0RT_CTRL3为高(H)电压时，为RS485总线型输出；当信号输出类型为电流型输出时，电流型断路LED指示灯亮为断路，电流型断路LED指示灯熄灭为无断路，当电流型短路LED指示灯亮为短路，电流型短路LED指示灯熄灭为无短路；当信号输出类型为频率型输出时，频率型断路LED指示灯亮为断路，频率型断路LED指示灯熄灭为无断路，当频率型短路LED指示灯亮为短路，频率型短路LED指示灯熄灭为无短路；当信号输出类型为RS485总线型输出时，RS485通信失败LED指示灯点亮通信失败，RS485通信失败LED指示灯熄灭通目正常。甲烷元件的自诊断方法为:在以上电路判断为无故障的基础上，红外�？仄餍Ｗ蓟虻髡嚎笥眉淄榇衅鞯某跏甲刺保薹ㄐＷ蓟蛭薹ǖ髡衔淄樵鸹担裨蚣淄樵匏鸹�。由此实现了对本实用新型自身的断路、短路、通信是否正常的诊断，同时对甲烷元件损坏进行自诊断，并对诊断信息进行传输。
权利要求1.一种煤矿用自诊断甲烷传感器，包括本安外壳内本安电源(101)电连接电池转换�？�(102 )电连接中央处理器(105 )，本安电源(101)还顺序电连接电源转换�？�(103 )、甲烷检测电路(104)、中央处理器(105)，电源转换�？�(103)还电连接输出端口复用电路(111)，电池转换�？�(102)电连接电源转换�？�(103)，中央处理器(105)还分别红外连接红外�？仄�(110)，电连接显示模块(109)，其特征在于:中央处理器(105)电连接控制RS485通信�？�(106 )、频率输出端(107 )、电流输出端(108 )的输出端口复用电路(111)。
2.根据权利要求1所述的一种煤矿用自诊断甲烷传感器，其特征在于:无线�？�(112)与中央处理器(105)电连接。
3.根据权利要求1所述的一种煤矿用自诊断甲烷传感器，其特征在于:输出端口复用电路(111)包括选通开关U2的I管脚接电流输出端(108)电路，2管脚接地，3管脚接频率输出端(107)电路，5管脚接+5V电压端，6管脚P0RT_CTRL1接中央处理器(105)的I/O 口，选通开关U2的4管脚接选通开关U3的3管脚，U3的I管脚与458_A连接，2管脚接地，6管脚PORT_CTRL2与中央处理器(105)的I/O 口连接，5管脚接+5V电压端，U5的I管脚接458_B, 2、3管脚接地，5管脚接+5V电压端，6管脚PORT_CTRL3与中央处理器(105)的I/O口连接，R9和U3的4管脚相连接后，通过D4和U5的4管脚、Rl5相连接，Rl5和R9通过D5相连接，C6、C7串联后分别接R9和R15，C6、C7两电容串联的中点接地，C6、C7两电容串联后两端接信号输出端口 J2。
4.根据权利要求2所述的一种煤矿用自诊断甲烷传感器，其特征在于:输出端口复用电路(111)包括选通开关U2的I管脚接电流输出端(108)电路，2管脚接地，3管脚接频率输出端(107)电路，5管脚接+5V电压端，6管脚P0RT_CTRL1接中央处理器(105)的I/O 口，选通开关U2的4管脚接选通开关U3的3管脚，U3的I管脚与458_A连接，2管脚接地，6管脚PORT_CTRL2与中央处理器(105)的I/O 口连接，5管脚接+5V电压端，U5的I管脚接458_B, 2、3管脚接地，5管脚接+5V电压端，6管脚PORT_CTRL3与中央处理器(105)的I/O口连接，R9和U3的4管脚相连接后，通过D4和U5的4管脚、Rl5相连接，Rl5和R9通过D5相连接，C6、C7串联后分别接R9和R15，C6、C7两电容串联的中点接地，C6、C7两电容串联后两端接信号输出端口 J2。
专利摘要本实用新型涉及煤矿用自诊断甲烷传感器，包括本安外壳内本安电源电连接电池转换�？榈缌又醒氪砥鳎景驳缭椿顾承虻缌拥缭醋荒？�、甲烷检测电路、中央处理器，电源转换�？榛沟缌邮涑龆丝诟从玫缏罚绯刈荒？榈缌拥缭醋荒？椋醒氪砥骰狗直鸷焱饬雍焱庖？仄鳎缌酉允灸？椋氐阍谟谥醒氪砥鞯缌涌刂芌S485通信模块、频率输出端、电流输出端的输出端口复用电路。本实用新型实现了输出多制式通信方式一体化，同时实现了红外�？兀缘缌餍�、频率型、RS485总线型输出电路的断路、短路、通讯信号故障状态的自诊断，对甲烷元件的自诊断及信息传输。
文档编号G01N27/00GK202994707SQ20122063610
公开日2013年6月12日申请日期2012年11月27日优先权日2012年11月27日
发明者冯文彬, 付文俊, 张东, 刘鹏, 付小倍申请人:煤炭科学研究总院沈阳研究院, 抚顺中煤科工安全仪器有限公司

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煤矿用自诊断甲烷传感器的制作方法