專利名稱：在線自動校準甲烷智能檢測儀的制作方法
技術領域：
本實用新型是一種在線自動校準甲烷智能檢測儀，它屬于電子和單片 微機應用技術領域。
背景技術：
我國煤礦很多，常有事故發生。其主要原因之一是煤礦井下甲烷在線檢 測設備沒有達到應有的技術水平。例如，我國絕大數煤礦含有硫化物，它可侵蝕甲烷檢測元 件，使其參數發生變化，若不及時調整，檢測誤差會越來越大。為了減小檢測誤差，現有常用 甲烷在線檢測設備，需定期(例如每5天一次)將它從煤礦井下拿到地面，人工調整放大電 路中與甲烷檢測元件(簡稱檢測元件)之零點和靈敏度相關的參數，然后再安裝到煤礦井 下檢測處，不僅費時費事，而且對煤礦安全生產不利。針對上述情況，本實用新型的微處理器內含可自動調整參數之程序，它可克服現 有常用甲烷在線檢測設備的上述弊端。發明內容本實用新型由多探頭檢測模塊、紅外光敏接收電路、高性能微處理器、 顯示器、信號輸出電路、電源模塊、外接插座、防塵網和外殼組成，檢測模塊的輸出和紅外光 敏接收電路的輸出接高性能微處理器的輸入，高性能微處理器的輸出接多探頭檢測模塊、 顯示器和信號輸出電路的輸入，信號輸出電路的輸出接外接插座的信號輸入端，外接插座 的電源輸出端接電源模塊的輸入，電源模塊的輸出接高性能微處理器、紅外光敏接收電路、 顯示器、信號輸出電路和檢測模塊的電源輸入端。檢測模塊是多探頭檢測模塊的簡稱，它可 由2至16個甲烷檢測單元和2至18個程序可控電壓精密調控電路組成，各甲烷檢測單元 的輸出即為檢測模塊的輸出，而且各檢測單元可以是1只甲烷檢測元件，它也可由可燃氣 體檢測元件與精密放大電路構成。高性能微處理器可由2至16路模擬開關、精密放大電路、 lObit至32bit A/D轉換器、lObit至24bit D/A轉換器、單片機和聲光報警電路構成，這些 模擬開關、精密放大電路、A/D轉換器和D/A轉換器也可包含在單片微機器件或微處理器件 內部。顯示器可由2至6個LED數碼管及其適配電路組成，也可由LCD數顯屏或液晶點陣 顯示屏及其適配電路組成。它的紅外光敏接收電路內含光敏管，它可接收紅外遙控器發出 的光信息，其輸出送給高性能微處理器。本實用新型的單片微機內含固化軟件，其程序運行時，可通過單片微機的輸出和 電壓精密調控電路恰當自動改變甲烷檢測元件供電電壓之高低(其變化在0至5V范圍 內)，并可定期(例如每3天一次)在線自動調整與檢測元件之零點和靈敏度相關的參數， 使本實用新型不需要人工調參數，可持續使用半年以上。而且本實用新型可用多個檢測元 件實時檢測同一甲烷濃度，將其數據送給單片微機，自動智能分析并確認甲烷濃度實時值， 大幅度提高了檢測數據的可信度。此外，本實用新型不需要氣閥或氣泵，可大幅度減小生產 工作量，并可降低成本。由于本實用新型不需要人工拆裝/調參數，可持續使用半生年以上，可大幅度減 少人工調參數之工作量；而且它可用多個探頭檢測同一實時甲烷濃度，大幅度提高了檢測 數據的可信度，因此在煤礦應用本實用新型，對提高煤礦安全生產率具有重要意義。


以下結合附圖和實施實例對本實用新型進一步說明。圖1是本實用新型的可實施原理框圖之一。圖1中“MSM”代表檢測模塊，“HyP”
3代表高性能微處理器，“DP”代表顯示器，“LR”代表紅外光敏接收電路，“0C”代表信號輸出 電路，“ JC”代表外接插座，“PM”代表電源模塊。圖2是圖1中“MSM”的一種可實施的電路原理圖之一，圖中SRC0至SRC6可采用 相同的單元電路。其輸入和輸出各自與圖4中相應的輸出和輸入相連，圖中已標明。圖3是圖2中“SRC0”至“SRC6”7個相同單元電路的一種可實施的電路原理圖之 一，它是一種電壓精密調控電路，其中~需選用精密運放，T2和T3可選用M0S場效應管。 圖中虛線框內ra和rb分別代表甲烷檢測元件內之“黑元件”的等效電阻和“白元件”的等 效電阻。圖中輸入端VIN和輸出端V-分別與圖2中“SRC0”至“SRC6”的輸入端和輸出端 對應。此電路的工作原理，可在公開的技術資料中查到。此外，圖中Vr代表基準電壓，它可 與高性能單片微機的基準電壓輸出端相連。圖4描述了圖1中“HiiP”和“DP”一種可實施的電路原理，其中IC5是高性能微 處理器，它是內含多路模擬開關、精密A/D轉換器、精密D/A轉換器、程序存貯器和數據存貯 器的單片微機。圖中IC6是帶數據鎖存功能的BOT碼一七段碼轉換器件，C51、C53、C55和 C61代表獨石電容器，C52和C54代表鋁電解電容器，C56和C57代表瓷片電容器；CR代表石 英諧振器，L51和L52代表電感器，R41至R43和R50至R67代表電阻器，S0代表Reset按 鈕，npl、np2、np3和即4代表共陰極LED數碼管的陰極。圖4還描述了 IC5與“LR”及“0C” 的連接，“LR”可選用市場上出售的紅外光敏接收模塊(有公用技術說明)，“0C”可選用以 AD654為核心的V — f轉換電路或以XRT115為核心的V — c'轉換電路，這兩種器件資料中有 詳細技術說明。圖中蜂鳴器是聲響報警器件，D41可選用012白發紅光超高亮閃爍LED，它 們接M0S場效應管T4，由IC5的I/O 口 P1. 7電平之高低控制是否發出聲光報警信號。
具體實施方式
下面進一步說明本實用新型的一種具體實施方式
。圖1 中 “PM” 可選購 “AC/DC” 或 “DC/DC” 模塊，例如選購 “ 12_24VDC — 5VDC/1A 和 12Vdc/0. 5A” 的 “DC/DC” 電源模塊。圖3中~可選用0PA735，它是單電源供電的精密運放器件，其輸入失調電壓 彡5iiV，溫漂彡0. 05iiV/°C，輸入偏置電流彡0. 3nA，開環增益彡115dB。圖中T2和T3可 選用M0S場效應管HUF75652，其導通電阻彡8m Q。圖中隊可選用11. 5k Q/0. 25w/0. 01 % /3ppm/°C的精密電阻器，R2可選用lkQ/0. 25w/0.01% /3ppm/°C的精密電阻器，R3可選用 2kQ/0. 0625w/l%金屬膜電阻器，R4可選用6. 2kQ/0. 0625w/5%金屬膜電阻器，R21和R31 可選用lkQ/0. 0625w/5%金屬膜電阻器，R22和R32可選用20k Q/0. 0625w/5%金屬膜電阻 器，可選用2. 2 y F獨石電容器。圖中虛線框內以&和rb為等效電阻所代表的檢測元件 可選用煤礦用甲烷檢測載體催化元件MJC4。圖中Vcc可接+12V，VDD可接+5V。在上述參 數和Vr = 2. 500V基礎上，當VIN為低電平時，T2關斷，V0UT = Vr = 2. 500V ；當VIN為高電平 時，T2 導通，V。UT = Vr*R2/(Rl+R2) = 2. 500*lkQ/(ll. 5+l)kQ = 0. 200V。圖4中C51可選用6. 8 i! F獨石電容器，C52和C54可選用100 u F/10V鋁電解電容器， C53、C55和C61可選用2. 2 i! F獨石電容器，C56和C57可選用15pF瓷片電容器；CR可選用10MHz 石英諧振器，L51和L52可選用68 u H/0. 01 Q電感器，R41可選用200 Q /0. 5W/5%金屬膜電阻 器，R42可選用20k Q/0. 0625w/5%金屬膜電阻器，R43可選用lkQ/0. 0625w/5%金屬膜電阻 器，R50可選用30k Q /0. 0625W/5 %金屬膜電阻器，R51至R67各自可選用390 Q /0. 0625W/5 % 金屬膜電阻器，IC5可選用MSC1212Y5 (它是高性能微處理器，詳見其器件資料)，并編寫恰
4當軟件，將其固化在MSC1212Y5中。圖中IC6可選用⑶4511，LED數碼管可選用5101AS， ⑶4511和5101AS可在公用資料中查到相關技術說明。 顯然，本實用新型需有恰當軟件固化在單片微機中，它才能正常工作。至于本實用 新型的固化軟件，將另行申請知識產權保護，此處不作說明。
權利要求一種在線自動校準甲烷智能檢測儀，其特征是它由多探頭檢測模塊、紅外光敏接收電路、高性能微處理器、顯示器、信號輸出電路、電源模塊、外接插座、防塵網和外殼組成，檢測模塊的輸出和紅外光敏接收電路的輸出接高性能微處理器的輸入，高性能微處理器的輸出接多探頭檢測模塊、顯示器和信號輸出電路的輸入，信號輸出電路的輸出接外接插座的信號輸入端，外接插座的電源輸出端接電源模塊的輸入，電源模塊的輸出接高性能微處理器、紅外光敏接收電路、顯示器、信號輸出電路和檢測模塊的電源輸入端。
2.根據權利要求1所述的在線自動校準甲烷智能檢測儀，其特征是檢測模塊是多探 頭檢測模塊的簡稱，它可由2至16個甲烷檢測單元和2至18個程序可控電壓精密調控電 路組成，各甲烷檢測單元的輸出即為檢測模塊的輸出，而且各檢測單元可以是1只甲烷檢 測元件，它也可由可燃氣體檢測元件與精密放大電路構成。
3.根據權利要求1所述的在線自動校準甲烷智能檢測儀，其特征是高性能微處理器 可由2至16路模擬開關、精密放大電路、IObit至32bit A/D轉換器、IObit至24bit D/A 轉換器、單片機和聲光報警電路構成，這些模擬開關、精密放大電路、A/D轉換器和D/A轉換 器也可包含在單片微機器件或微處理器件內部。
4.根據權利要求1所述的在線自動校準甲烷智能檢測儀，其特征是顯示器可由2至6 個LED數碼管及其適配電路組成，也可由LCD數顯屏或液晶點陣顯示屏及其適配電路組成。
5.根據權利要求1所述的在線自動校準甲烷智能檢測儀，其特征是它的紅外光敏接 收電路內含光敏管，它可接收紅外遙控器發出的光信息，其輸出送給高性能微處理器。
專利摘要本實用新型是一種在線自動校準甲烷智能檢測儀，屬于電子和單片微機應用技術領域。它由多探頭檢測模塊、紅外光敏接收電路、高性能微處理器、顯示器、信號輸出電路、電源模塊、外接插座、防塵網和外殼組成。本實用新型內含單片微機固化軟件，其程序運行時，可定期在線自動調整與甲烷檢測元件之零點和靈敏度相關的參數，使本實用新型不需要人工調參數，可持續使用半年以上，可大幅度減少人工調參數工作量。它還可用多個探頭檢測同一實時甲烷濃度，大幅度提高了檢測數據的可信度，因此在煤礦應用本實用新型，對提高煤礦安全生產具有重要意義。而且本實用新型不需要氣閥或氣泵，可大幅度減小生產工作量，降低成本。
文檔編號G01N27/16GK201600346SQ20092027869
公開日2010年10月6日 申請日期2009年11月6日 優先權日2009年11月6日
發明者孫梅生 申請人:孫梅生