专利名称：便携式低功耗瓦斯气体浓度监测仪的制作方法
技术领域：
本发明属于防爆安全产品技术领域，尤其是涉及一种对煤矿井下瓦斯气体浓度进行监测的便携式低功耗瓦斯气体浓度监测仪。
背景技术：
在煤矿生产中，随着煤层采动，煤层中往往会涌出矿井瓦斯，它与空气混合，当其体积百分比为3.5% -16%时，遇明火就会发生爆炸，给矿井的安全生产带来了巨大的威胁。在我国煤矿安全事故中，瓦斯爆炸造成的伤亡人数占所有重大事故伤亡人数的50%以上，如果不能及时有效地监测井下瓦斯气体浓度，一旦发生事故，不仅会带来惨重的人员伤亡，而且在停产维修的过程中又会造成很大程度上的经济损失。因此，对瓦斯气体浓度进行实时监控在矿井通风系统中显得非常重要。但是，在现有技术中，瓦斯气体浓度监测仪在实现其监测瓦斯气体浓度的同时并没有兼顾考虑其便于携带和低功耗的功能。

发明内容
本发明所要解决的技术问题在于针对上述现有技术中的不足，提供一种便携式低功耗瓦斯气体浓度监测仪，其结构简单，设计合理，体积小，便于携带，功耗低，成本低，使用效果好，便于推广使用。为解决上述技术问题，本发明采用的技术方案是一种便携式低功耗瓦斯气体浓度监测仪，其特征在于包括监测控制器、与监测控制器输入端相接的瓦斯传感器和编码电路、与监测控制器输出端相接的显示电路和报警电路以及分别为监测控制器、瓦斯传感器、 编码电路、显示电路和报警电路供电的电源管理电路；所述监测控制器为将瓦斯传感器所采集的瓦斯浓度信号和编码电路所输入的报警阈值进行对比并输出控制信号给显示电路和报警电路的低功耗单片机；所述显示电路为在监测控制器的控制下实时显示瓦斯浓度的液晶显示电路；所述报警电路为在监测控制器的控制下在瓦斯浓度超过报警阈值时进行语音报警的语音报警电路；所述电源管理电路包括与外电源相接的开关电源电路和与开关电源电路相接的电压调节电路和蓄电池，所述电压调节电路的输出端和蓄电池的输出端均接双电源选择电路，所述双电源选择电路的输出端接电压转换电路一，所述电压转换电路一的输出端接电压转换电路二，所述电压转换电路一的输出端与瓦斯传感器相接，所述电压转换电路二的输出端与监测控制器、编码电路、显示电路和报警电路相接。所述监测控制器为芯片MSP430F149。所述开关电源电路的输出电压为13. 8V-14. 8V。所述电压调节电路为将13. 8V-14. 8V的电压调节为12V的电路。所述蓄电池为12V铅酸蓄电池。所述电压转换电路一为将12V电压转换为5V电压的电路。所述电压转换电路二为将5V电压转换为3. 3V电压的电路。本发明与现有技术相比具有以下优点
1、结构简单，设计合理本发明由监测控制器、瓦斯传感器、编码电路、显示电路、 报警电路和电源管理电路构成，能够对煤矿井下瓦斯气体浓度进行监测并在瓦斯气体浓度超过设定的报警阈值时通过报警电路进行报警，同时在显示电路上实时显示监测到的瓦斯浓度，结构简单，设计合理。2、体积小，便于携带本发明采用单片机为监测控制器，且在设计中兼顾考虑性能和体积的优化，体积小，便于携带。3、功耗低本发明采用性能优越的低功耗单片机MSP430F149为监测控制器，编码电路、液晶显示电路和语音报警电路均设计为3. 3V供电，选用了 5V供电的瓦斯传感器，而且，还设计了能够降低功耗的电源管理电路，并在软件中做了相应处理，大大降低了系统功耗，节能效果好。4、成本低本发明在满足能够完成其所需功能的前提下，严格控制了其设计和制造成本，设计和制造成本低。5、使用效果好，便于推广使用本发明实现了对瓦斯气体浓度的实时监测和实时显示，并在瓦斯气体浓度超过设定的报警阈值时进行语音报警的功能，同时还具有低功耗、 节约电能、便于携带的优点，能够有效减少矿井安全事故的发生，减少人员伤亡和经济损失，使用效果好，便于推广使用。下面通过附图和实施例，对本发明的技术方案做进一步的详细描述。


图1为本发明的电路框图。图2为本发明的电路原理框图。附图标记说明 1-监测控制器； 2-瓦斯传感器； 3-编码电路；4-显示电路；5-报警电路；6-电源管理电路；6-1-开关电源电路；6-2-电压调节电路；6-3-蓄电池；6-4-双电源选择电路；6-5-电压转换电路一 ；6_6_电压转换电路二。
具体实施例方式如图1和图2所示，本发明包括监测控制器1、与监测控制器1输入端相接的瓦斯传感器2和编码电路3、与监测控制器1输出端相接的显示电路4和报警电路5以及分别为监测控制器1、瓦斯传感器2、编码电路3、显示电路4和报警电路5供电的电源管理电路6 ； 所述监测控制器1为将瓦斯传感器2所采集的瓦斯浓度信号和编码电路3所输入的报警阈值进行对比并输出控制信号给显示电路4和报警电路5的低功耗单片机；所述显示电路4 为在监测控制器1的控制下实时显示瓦斯浓度的液晶显示电路；所述报警电路5为在监测控制器1的控制下在瓦斯浓度超过报警阈值时进行语音报警的语音报警电路；所述电源管理电路6包括与外电源相接的开关电源电路6-1和与开关电源电路6-1相接的电压调节电路6-2和蓄电池6-3，所述电压调节电路6-2的输出端和蓄电池6-3的输出端均接双电源选择电路6-4，所述双电源选择电路6-4的输出端接电压转换电路一 6-5，所述电压转换电路一 6-5的输出端接电压转换电路二 6-6，所述电压转换电路一 6-5的输出端与瓦斯传感器2相接，所述电压转换电路二 6-6的输出端与监测控制器1、编码电路3、显示电路4和报警电路5相接。如图1和图2所示，本实施例中，所述监测控制器1为芯片MSP430F149。所述开关电源电路6-1的输出电压为13. 8V-14. 8V。所述电压调节电路6_2为将13. 8V-14. 8V的电压调节为12V的电路。所述蓄电池6-3为12V铅酸蓄电池。所述电压转换电路一 6-5为将12V电压转换为5V电压的电路。所述电压转换电路二 6-6为将5V电压转换为3. 3V电压的电路。本发明的工作原理及工作过程是开机后，首先进行报警阈值的设定通过编码电路对瓦斯气体浓度报警阈值进行设定，监测控制器1接收编码电路输入的报警阈值信号并存储，然后，监测控制器1实时接收瓦斯传感器2所采集到的瓦斯气体浓度信号，并与存储在单片机种的报警阈值做比较，如果瓦斯气体浓度大于报警阈值，就输出控制信号给显示电路4进行瓦斯气体浓度的实时显示，并输出控制信号给报警电路5进行语音报警，引起工作人员的注意，如果瓦斯气体浓度小于报警阈值，监测控制器1处于休眠状态，显示电路 4和报警电路5均不工作，消耗电能消，只有当瓦斯气体浓度大于报警阈值时，监测控制器 1、显示电路4和报警电路5才开始工作，实现了低功耗。另外，本发明所述的便携式低功耗瓦斯气体浓度监测仪具有井下电源和蓄电池两种供电方式，可以通过双电源选择电路来人为地根据实际情况选择其中一种供电方式。其中，一种是在方便使用井下电源的情况下，井下电源通过开关电源电路6-1、电压调节电路6-2、电压转换电路一 6-5和电压转换电路二 6-6的处理后给监测控制器1、瓦斯传感器2、编码电路、显示电路4和报警电路5供电，比起线性电源，开关电源具有效率高，体积小，携带方便等优点，很好地满足了本发明的设计需求。另一种是在不方便使用井下电源的情况下，蓄电池6-3输出的电压通过电压转换电路一 6-5和电压转换电路二 6-6的处理后给监测控制器1、瓦斯传感器2、编码电路、显示电路 4和报警电路5供电，方便工作人员的使用。蓄电池6-3的充电是由开关电源电路6-1来完成的。综上所述，本发明实现了对瓦斯气体浓度的实时监测和实时显示，并在瓦斯气体浓度超过设定的报警阈值时进行语音报警的功能，同时还具有低功耗、节约电能、便于携带的优点，能够有效减少矿井安全事故的发生，减少人员伤亡和经济损失，使用效果好，便于推广使用。以上所述，仅是本发明的较佳实施例，并非对本发明作任何限制，凡是根据本发明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化，均仍属于本发明技术方案的保护范围内。
权利要求
1.一种便携式低功耗瓦斯气体浓度监测仪，其特征在于包括监测控制器(1)、与监测控制器⑴输入端相接的瓦斯传感器⑵和编码电路⑶、与监测控制器⑴输出端相接的显示电路⑷和报警电路(5)以及分别为监测控制器(1)、瓦斯传感器O)、编码电路(3)、 显示电路(4)和报警电路( 供电的电源管理电路(6)；所述监测控制器(1)为将瓦斯传感器(2)所采集的瓦斯浓度信号和编码电路C3)所输入的报警阈值进行对比并输出控制信号给显示电路⑷和报警电路(5)的低功耗单片机；所述显示电路⑷为在监测控制器⑴的控制下实时显示瓦斯浓度的液晶显示电路；所述报警电路( 为在监测控制器(1)的控制下在瓦斯浓度超过报警阈值时进行语音报警的语音报警电路；所述电源管理电路(6)包括与外电源相接的开关电源电路(6-1)和与开关电源电路(6-1)相接的电压调节电路(6-2) 和蓄电池(6-3)，所述电压调节电路(6- 的输出端和蓄电池(6- 的输出端均接双电源选择电路(6-4)，所述双电源选择电路(6-4)的输出端接电压转换电路一(6-5)，所述电压转换电路一(6-5)的输出端接电压转换电路二(6-6)，所述电压转换电路一(6-5)的输出端与瓦斯传感器( 相接，所述电压转换电路二(6-6)的输出端与监测控制器(1)、编码电路 (3)、显示电路(4)和报警电路(5)相接。
2.按照权利要求1所述的便携式低功耗瓦斯气体浓度监测仪，其特征在于所述监测控制器(1)为芯片MSP430F149。
3.按照权利要求1所述的便携式低功耗瓦斯气体浓度监测仪，其特征在于所述开关电源电路(6-1)的输出电压为13. 8V-14. 8V。
4.按照权利要求1所述的便携式低功耗瓦斯气体浓度监测仪，其特征在于所述电压调节电路(6-2)为将13. 8V-14. 8V的电压调节为12V的电路。
5.按照权利要求1所述的便携式低功耗瓦斯气体浓度监测仪，其特征在于所述蓄电池(6-3)为12V铅酸蓄电池。
6.按照权利要求1所述的便携式低功耗瓦斯气体浓度监测仪，其特征在于所述电压转换电路一(6-5)为将12V电压转换为5V电压的电路。
7.按照权利要求1所述的便携式低功耗瓦斯气体浓度监测仪，其特征在于所述电压转换电路二(6-6)为将5V电压转换为3. 3V电压的电路。
全文摘要
本发明公开了一种便携式低功耗瓦斯气体浓度监测仪，包括监测控制器、与监测控制器输入端相接的瓦斯传感器和编码电路、与监测控制器输出端相接的显示电路和报警电路以及给系统供电的电源管理电路；电源管理电路包括开关电源电路和与开关电源电路相接的电压调节电路和蓄电池，电压调节电路的输出端和蓄电池的输出端均接双电源选择电路，双电源选择电路的输出端接电压转换电路一，电压转换电路一的输出端接电压转换电路二，电压转换电路一的输出端与瓦斯传感器相接，电压转换电路二的输出端与监测控制器、编码电路、显示电路和报警电路相接。本发明结构简单，设计合理，体积小，便于携带，功耗低，成本低，使用效果好，便于推广使用。
文档编号G01N33/22GK102539645SQ20101058325
公开日2012年7月4日 申请日期2010年12月10日 优先权日2010年12月10日
发明者刘银杰, 李靖科 申请人:陕西亚泰电器科技有限公司