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模块、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，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模块、 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，电源模块的输出接高性能微处理器、红外光敏接收电路、 显示器、信号输出电路和检测模块的电源输入端。检测模块是多探头检测模块的简称，它可 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 的输出即为检测模块的输出，而且各检测单元可以是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”代表检测模块，“HyP”
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”代表电源模块。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” 模块，例如选购 “ 12_24VDC — 5VDC/1A 和 12Vdc/0. 5A” 的 “DC/DC” 电源模块。图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模块、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，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模块、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，电源模块的输出接高性能微处理器、红外光敏接收电路、显示器、信号输出电路和检测模块的电源输入端。
2.根据权利要求1所述的在线自动校准甲烷智能检测仪，其特征是检测模块是多探 头检测模块的简称，它可由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模块的输出，而且各检测单元可以是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。它由多探头检测模块、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