专利名称：矿用测酒门禁控制系统的制作方法
技术领域：
本实用新型涉及一种气体测定仪，尤其涉及一种矿井安全生产用的矿用测酒门禁控制系统。
背景技术：
现有测酒系统，都是采用采集传感器电压判断气体中酒精浓度。由于酒精传感器一旦遇到酒精，电压即将升高，但是酒精气体撤离后，电压恢复原来水平需要时间较长，从而导致饮酒者测试后报警，要等待传感器恢复，这样等待下一次测试时间太长。

实用新型内容本实用新型提供一种矿井测酒门禁。入井人员经过本仪器时，能够实时地测量，酒 精传感器遇到酒精后即会启动报警信号。系统的组成大体分为酒精浓度检测部分(酒精检测电路和处理器系统组成)、检测语音报警部分和三棍闸通道控制部分，这三个部分协同工作完成了本套系统。其中酒精浓度检测部分通过处理器系统和检测语音报警部分以及三棍闸通道控制部分相连接，酒精浓度检测部分通过处理器系统控制检测语音报警部分以及三棍闸通道控制部分。本实用新型的有益效果是I.测试间隔时间短。2、灵敏度高，高性能的传感器加上仪器内部软件的设置，使得仪器对酒精的检测具有较高的灵敏度。3、性能稳定，采用长寿命、高稳定的传感元件和合理的线路设计，使仪器工作性能十分稳定，调校简易。

图I为本使用新型系统构成图图2是标准试验条件得到的灵敏度特性图；图3是本实用新型基本测试回路；图4是本实用新型系统构成框图示意图；图5是本实用新型AD中断程序流程具体实施方式
以下结合附图对本实用新型进行详细描述。一种矿用测酒门禁控制系统，包括酒精浓度检测部分(酒精检测电路和处理器系统组成)、检测语音报警部分和三棍闸通道控制部分三部分组成，酒精浓度检测部分(酒精检测电路和处理器系统组成)、检测语音报警部分和三棍闸通道依次连接。。具体系统的组成可见图I。[0017]为了解决现有的酒精传感器恢复时间较长的问题，本系统提出了采用斜率计算的方法。(I)酒精传感器的选用酒精传感器作为本系统中最重要的传感元件，它的灵敏度的高低直接决定了整套系统的灵敏度。经过对多个厂家生产的酒精传感器的对比实验，费加罗生产的TGS822酒精传感器具有较高的灵敏度。费加罗气体传感器的气敏素子，使用在清洁空气中电导率低的二氧化锡(Sn02)。当存在检知对象气体时，传感器的电导率随空气中气体浓度增加而增大。使用简单的店里即可将电导率的变化转换为与该气体浓度相对应的输出信号。TGS822传感器对酒精、有机溶剂的灵敏度较高，在酒精检测器等方面得到广泛应用。图2是典型的灵敏度特性，全部是在标准试验条件下得出的结果。纵坐标以传感器电阻比(Rs/Ro)表示，Rs, Ro的定义如下Rs =同浓度气体中的电阻值Ro = 300ppm乙醇中的电阻值(2)基本测试回路如图3所示。此传感器的测试回路如图3所示，由图可知传感器需要施加2个电压；加热器电压(Vh)和回路电压(Vc)。这个Vh用于维持敏感素子处于与对象气体相适应的特定温度而施加在集成的加热器上。Vc则是用于测定与传感器串联的负载电阻(Rl)上的两端电压(Vrl)。这种传感器具有极性，所以Vc需用直流电源。只要能满足传感器的电性要求，Vc和Vh可以共用同一个电源电路。为了将判定值水平最佳化，并使敏感素子的功耗(Ps)低于15mW的限度值，需要选择RL的值。(3)理论基础由气体浓度-传感器电阻比图可知气体的浓度和传感器的电阻基本成线性关系。从基本的测试回路图及传感器电阻的计算公式可以得出测试电路的输出电压与气体浓度基本呈现正比例关系。假设传感器的响应时间是一个定值。那么气体的浓度越高则输出电压的斜率越高，根据斜率则可推算出气体的浓度。气体的浓度属于叠加的关系，当连续两个饮酒人进行测试时，第一个人测试时在传感器周围残留了一些酒精蒸汽，系统根据其斜率计算出第一个人的酒精浓度，当第二个人测试时，由于已存在酒精蒸汽，所以浓度应进行叠加，但是浓度的增加速度即输出电压的斜率不受原来酒精蒸汽的影响，所以在第二个人测试时仍可按照输出电压的斜率来计算，这样就不必等待传感器恢复，节省了等待时间，这也是本设计的理论基础。实际应用的组成结构(I)系统组成框图图4为本设计的实际组成图，传感器把空气中酒精浓度的值转换为相应的电信号，经过整形滤波电路后送到微处理器的AD采样端进行电信号的数字化，微处理器根据数字化后的结果进行斜率的计算及分析处理，然后依据处理结果控制语音报警和通道的开关。(2)测试回路采用基本测试回路即可。(3)处理器根据要求采用Atmel的mega系列芯片megal6。Megal6是美国Atmel公司推出的高性能低功耗的avr处理器,它内部集成了 16kB的FLASH，8路10位ADC，最高分辨率时采样率高达15kSPS，当工作于16MHz时性能高达16MIPS，完全可以适合传感器AD采样计算的需求。Megal6具有多种接口电路IIC，SPI,UART,以及最多32个可编程的I/O 口，可实现和外部电路的多种通讯接口。Megal6支持ISP功能，在程序设计、调试时可以很方便的对器件进行在线编程、修改。基于以上特点本设计选择Megal6为主控芯片。(4)语音报警系统采用科大讯飞出品的高端语音合成芯片XF-S4040. XF-S4040是科大讯飞公司推出的一款中高端的语音合成芯片。可通过异步串口、Iic接口接收任意文本，并将文本转化为语音输出，支持六种发音风格，软件可调节语速、语调，支持文本控制标记，提升文本处理的正确率，该芯片极小的尺寸可以方便地集成到需要语音合成功能的嵌入式设备中，为其添加人性化的语音功能，为用户提供了一套高性价比的语音解决方案。(5)三棍闸控制系统采用市面上出售的全自动三棍闸系统即可。(6)在软件的设计中主要使用到了单片机的定时AD转换资源(见图5)，根据前文 所述我们需要计算电压变换的斜率即电压在一定时间内的变化范围，使用定时AD转换功能可轻易的实现这一需求。软件设计中单片机不停的在做定时的AD转换，在转换结束中断中进行滤波、t匕较，两次的AD测量值的差值既是电压的变化率，也就是我们所需要的斜率值。根据斜率可以计算出酒精的浓度，按照浓度高低控制语音系统报警和三棍闸系统的转动，实现对饮酒者的通行控制。图5为AD转换中断的软件流程图，在主程序中只要根据此中断中设置的标志位即可做出相应的操作，比如语音播放的控制，三棍闸的开关等。
权利要求1. 一种矿用测酒门禁控制系统，其特征在于，酒精浓度检测部分、检测语音报警部分和三棍闸通道控制部分，其中酒精浓度检测部分通过处理器系统和检测语音报警部分以及三棍闸通道控制部分相连接，酒精浓度检测部分通过处理器系统控制检测语音报警部分以及三棍闸通道控制部分。
专利摘要本实用新型公开了矿井安全生产用的一种矿用测酒门禁控制系统，属气体测定仪。包括酒精浓度检测部分(酒精检测电路和处理器系统组成)、检测语音报警部分和三棍闸通道控制部分三部分组成，酒精浓度检测部分(酒精检测电路和处理器系统组成)、语音报警部分和三棍闸通道依次连接。优点是测试间隔缩短，测试3秒后即将下一次测试；灵敏度高、零点漂移小、测量误差小，从而使测量更精确。为矿井安全生产提供保障。
文档编号G01N27/04GK202661428SQ20112046611
公开日2013年1月9日 申请日期2011年11月22日 优先权日2011年11月22日
发明者张海燕 申请人:太原睿泰科贸有限公司