专利名称：在线自动校准甲烷智能检测仪的制作方法
技术领域：
本实用新型是一种在线自动校准甲烷智能检测仪，它属于电子和单片 微机应用技术领域。
背景技术：
我国煤矿很多，常有事故发生。其主要原因之一是煤矿井下甲烷在线检 测设备没有达到应有的技术水平。例如，我国绝大数煤矿含有硫化物，它可侵蚀甲烷检测元 件，使其参数发生变化，若不及时调整，检测误差会越来越大。为了减小检测误差，现有常用 甲烷在线检测设备，需定期(例如每5天一次)将它从煤矿井下拿到地面，人工调整放大电 路中与甲烷检测元件(简称检测元件)之零点和灵敏度相关的参数，然后再安装到煤矿井 下检测处，不仅费时费事，而且对煤矿安全生产不利。针对上述情况，本实用新型的微处理器内含可自动调整参数之程序，它可克服现 有常用甲烷在线检测设备的上述弊端。发明内容本实用新型由多探头检测�？椤⒑焱夤饷艚邮盏缏贰⒏咝阅芪⒋砥�、 显示器、信号输出电路、电源�？�、外接插座、防尘网和外壳组成，检测模块的输出和红外光 敏接收电路的输出接高性能微处理器的输入，高性能微处理器的输出接多探头检测�？�、 显示器和信号输出电路的输入，信号输出电路的输出接外接插座的信号输入端，外接插座 的电源输出端接电源模块的输入，电源�？榈氖涑鼋痈咝阅芪⒋砥�、红外光敏接收电路、 显示器、信号输出电路和检测�？榈牡缭词淙攵恕＜觳饽？槭嵌嗵酵芳觳饽？榈募虺疲� 由2至16个甲烷检测单元和2至18个程序可控电压精密调控电路组成，各甲烷检测单元 的输出即为检测�？榈氖涑觯腋骷觳獾ピ梢允�1只甲烷检测元件，它也可由可燃气 体检测元件与精密放大电路构成。高性能微处理器可由2至16路模拟开关、精密放大电路、 lObit至32bit A/D转换器、lObit至24bit D/A转换器、单片机和声光报警电路构成，这些 模拟开关、精密放大电路、A/D转换器和D/A转换器也可包含在单片微机器件或微处理器件 内部。显示器可由2至6个LED数码管及其适配电路组成，也可由LCD数显屏或液晶点阵 显示屏及其适配电路组成。它的红外光敏接收电路内含光敏管，它可接收红外遥控器发出 的光信息，其输出送给高性能微处理器。本实用新型的单片微机内含固化软件，其程序运行时，可通过单片微机的输出和 电压精密调控电路恰当自动改变甲烷检测元件供电电压之高低(其变化在0至5V范围 内)，并可定期(例如每3天一次)在线自动调整与检测元件之零点和灵敏度相关的参数， 使本实用新型不需要人工调参数，可持续使用半年以上。而且本实用新型可用多个检测元 件实时检测同一甲烷浓度，将其数据送给单片微机，自动智能分析并确认甲烷浓度实时值， 大幅度提高了检测数据的可信度。此外，本实用新型不需要气阀或气泵，可大幅度减小生产 工作量，并可降低成本。由于本实用新型不需要人工拆装/调参数，可持续使用半生年以上，可大幅度减 少人工调参数之工作量；而且它可用多个探头检测同一实时甲烷浓度，大幅度提高了检测 数据的可信度，因此在煤矿应用本实用新型，对提高煤矿安全生产率具有重要意义。
以下结合附图和实施实例对本实用新型进一步说明。图1是本实用新型的可实施原理框图之一。图1中“MSM”代表检测�？椋癏yP”
3代表高性能微处理器，“DP”代表显示器，“LR”代表红外光敏接收电路，“0C”代表信号输出 电路，“ JC”代表外接插座，“PM”代表电源�？�。图2是图1中“MSM”的一种可实施的电路原理图之一，图中SRC0至SRC6可采用 相同的单元电路。其输入和输出各自与图4中相应的输出和输入相连，图中已标明。图3是图2中“SRC0”至“SRC6”7个相同单元电路的一种可实施的电路原理图之 一，它是一种电压精密调控电路，其中~需选用精密运放，T2和T3可选用M0S场效应管。 图中虚线框内ra和rb分别代表甲烷检测元件内之“黑元件”的等效电阻和“白元件”的等 效电阻。图中输入端VIN和输出端V-分别与图2中“SRC0”至“SRC6”的输入端和输出端 对应。此电路的工作原理，可在公开的技术资料中查到。此外，图中Vr代表基准电压，它可 与高性能单片微机的基准电压输出端相连。图4描述了图1中“HiiP”和“DP”一种可实施的电路原理，其中IC5是高性能微 处理器，它是内含多路模拟开关、精密A/D转换器、精密D/A转换器、程序存贮器和数据存贮 器的单片微机。图中IC6是带数据锁存功能的BOT码一七段码转换器件，C51、C53、C55和 C61代表独石电容器，C52和C54代表铝电解电容器，C56和C57代表瓷片电容器；CR代表石 英谐振器，L51和L52代表电感器，R41至R43和R50至R67代表电阻器，S0代表Reset按 钮，npl、np2、np3和即4代表共阴极LED数码管的阴极。图4还描述了 IC5与“LR”及“0C” 的连接，“LR”可选用市场上出售的红外光敏接收模块(有公用技术说明)，“0C”可选用以 AD654为核心的V — f转换电路或以XRT115为核心的V — c'转换电路，这两种器件资料中有 详细技术说明。图中蜂鸣器是声响报警器件，D41可选用012白发红光超高亮闪烁LED，它 们接M0S场效应管T4，由IC5的I/O 口 P1. 7电平之高低控制是否发出声光报警信号。
具体实施方式
下面进一步说明本实用新型的一种具体实施方式
。图1 中 “PM” 可选购 “AC/DC” 或 “DC/DC” �？椋缪」� “ 12_24VDC — 5VDC/1A 和 12Vdc/0. 5A” 的 “DC/DC” 电源�？椤Ｍ�3中~可选用0PA735，它是单电源供电的精密运放器件，其输入失调电压 彡5iiV，温漂彡0. 05iiV/°C，输入偏置电流彡0. 3nA，开环增益彡115dB。图中T2和T3可 选用M0S场效应管HUF75652，其导通电阻彡8m Q。图中队可选用11. 5k Q/0. 25w/0. 01 % /3ppm/°C的精密电阻器，R2可选用lkQ/0. 25w/0.01% /3ppm/°C的精密电阻器，R3可选用 2kQ/0. 0625w/l%金属膜电阻器，R4可选用6. 2kQ/0. 0625w/5%金属膜电阻器，R21和R31 可选用lkQ/0. 0625w/5%金属膜电阻器，R22和R32可选用20k Q/0. 0625w/5%金属膜电阻 器，可选用2. 2 y F独石电容器。图中虚线框内以&和rb为等效电阻所代表的检测元件 可选用煤矿用甲烷检测载体催化元件MJC4。图中Vcc可接+12V，VDD可接+5V。在上述参 数和Vr = 2. 500V基础上，当VIN为低电平时，T2关断，V0UT = Vr = 2. 500V ；当VIN为高电平 时，T2 导通，V。UT = Vr*R2/(Rl+R2) = 2. 500*lkQ/(ll. 5+l)kQ = 0. 200V。图4中C51可选用6. 8 i! F独石电容器，C52和C54可选用100 u F/10V铝电解电容器， C53、C55和C61可选用2. 2 i! F独石电容器，C56和C57可选用15pF瓷片电容器；CR可选用10MHz 石英谐振器，L51和L52可选用68 u H/0. 01 Q电感器，R41可选用200 Q /0. 5W/5%金属膜电阻 器，R42可选用20k Q/0. 0625w/5%金属膜电阻器，R43可选用lkQ/0. 0625w/5%金属膜电阻 器，R50可选用30k Q /0. 0625W/5 %金属膜电阻器，R51至R67各自可选用390 Q /0. 0625W/5 % 金属膜电阻器，IC5可选用MSC1212Y5 (它是高性能微处理器，详见其器件资料)，并编写恰
4当软件，将其固化在MSC1212Y5中。图中IC6可选用⑶4511，LED数码管可选用5101AS， ⑶4511和5101AS可在公用资料中查到相关技术说明。 显然，本实用新型需有恰当软件固化在单片微机中，它才能正常工作。至于本实用 新型的固化软件，将另行申请知识产权保护，此处不作说明。
权利要求一种在线自动校准甲烷智能检测仪，其特征是它由多探头检测�？�、红外光敏接收电路、高性能微处理器、显示器、信号输出电路、电源�？�、外接插座、防尘网和外壳组成，检测�？榈氖涑龊秃焱夤饷艚邮盏缏返氖涑鼋痈咝阅芪⒋砥鞯氖淙耄咝阅芪⒋砥鞯氖涑鼋佣嗵酵芳觳饽？�、显示器和信号输出电路的输入，信号输出电路的输出接外接插座的信号输入端，外接插座的电源输出端接电源�？榈氖淙耄缭茨？榈氖涑鼋痈咝阅芪⒋砥�、红外光敏接收电路、显示器、信号输出电路和检测�？榈牡缭词淙攵�。
2.根据权利要求1所述的在线自动校准甲烷智能检测仪，其特征是检测�？槭嵌嗵� 头检测�？榈募虺疲捎�2至16个甲烷检测单元和2至18个程序可控电压精密调控电 路组成，各甲烷检测单元的输出即为检测�？榈氖涑觯腋骷觳獾ピ梢允�1只甲烷检 测元件，它也可由可燃气体检测元件与精密放大电路构成。
3.根据权利要求1所述的在线自动校准甲烷智能检测仪，其特征是高性能微处理器 可由2至16路模拟开关、精密放大电路、IObit至32bit A/D转换器、IObit至24bit D/A 转换器、单片机和声光报警电路构成，这些模拟开关、精密放大电路、A/D转换器和D/A转换 器也可包含在单片微机器件或微处理器件内部。
4.根据权利要求1所述的在线自动校准甲烷智能检测仪，其特征是显示器可由2至6 个LED数码管及其适配电路组成，也可由LCD数显屏或液晶点阵显示屏及其适配电路组成。
5.根据权利要求1所述的在线自动校准甲烷智能检测仪，其特征是它的红外光敏接 收电路内含光敏管，它可接收红外遥控器发出的光信息，其输出送给高性能微处理器。
专利摘要本实用新型是一种在线自动校准甲烷智能检测仪，属于电子和单片微机应用技术领域。它由多探头检测�？�、红外光敏接收电路、高性能微处理器、显示器、信号输出电路、电源模块、外接插座、防尘网和外壳组成。本实用新型内含单片微机固化软件，其程序运行时，可定期在线自动调整与甲烷检测元件之零点和灵敏度相关的参数，使本实用新型不需要人工调参数，可持续使用半年以上，可大幅度减少人工调参数工作量。它还可用多个探头检测同一实时甲烷浓度，大幅度提高了检测数据的可信度，因此在煤矿应用本实用新型，对提高煤矿安全生产具有重要意义。而且本实用新型不需要气阀或气泵，可大幅度减小生产工作量，降低成本。
文档编号G01N27/16GK201600346SQ20092027869
公开日2010年10月6日 申请日期2009年11月6日 优先权日2009年11月6日
发明者孙梅生 申请人:孙梅生
专业数控铣床产品供应商
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