CN102147380A - 一种沼气制取参数组合测定仪 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种沼气制取参数组合测定仪，包括显示器、键盘和电路单元，显示器和键盘安装在壳体上，电路单元安装在壳体内；键盘和显示器作为控制信号输入和显示信号输出连接电路单元，该电路单元包括中央处理器、池液pH值测量电路、甲烷浓度测量电路、甲烷浓度爆炸下限百分比浓度测量报警电路即甲烷%LEL浓度测量报警电路、硫化氢气体浓度测量电路和A/D转换与接口电路。本发明的集成度、可靠性、测量精度和稳定性高，可以对沼气制取过程中的技术参数进行间歇测量，也可通过通信接口接入控制局域网进行数据通信，实现智能化管理与控制，有效节约成本，提高使用方便性。

Description

一种沼气制取参数组合测定仪
技术领域
本发明涉及沼气生产与使用中的参数测定仪，具体涉及沼气甲烷浓度、池液PH值、池内硫化氢气体浓度与沼气检漏报警一体化的沼气制取参数组合测定仪。
背景技术
沼气生产中，甲烷浓度、池液PH值及池内硫化氢气体浓度是最重要的参数，通过它可确定何时更换生产原料、改善反应环境，从而达到最大产能；沼气使用中，如果发生泄露则会造成事故，轻则影响身体建康，重则造成设备损失，甚至危及人的生命。目前，国内所用的测量仪器大多为功能单一的独立设备，分别进行浓度、PH值测量或检漏操作，精度较低，稳定性较差，使用不方便，总价也较高。
发明内容
本发明的目的是针对目前沼气制取过程中，国内所用的测量仪器大多为功能单一的独立设备，分别进行浓度、PH值测量或检漏操作，所存在的精度较低，稳定性较差，使用不方便和总价较高的问题，提出一种沼气制取参数组合测定仪，集甲烷浓度、池液PH值、池内硫化氢气体浓度的检测与沼气检漏于一体，生产与使用全量程监控，有效节约成本，提高使用方便性。
本发明的技术方案是：
一种沼气制取参数组合测定仪，它包括壳体、显示器、键盘和电路单元，显示器和键盘均安装在壳体上，电路单元安装在壳体内；键盘和显示器分别作为沼气制取参数组合测定仪的控制信号输入和显示信号输出连接电路单元，所述的电路单元包括中央处理器、池液PH值测量电路、甲烷浓度测量电路、甲烷浓度爆炸下限百分比浓度测量报警电路即甲烷%LEL浓度测量报警电路、硫化氢气体浓度测量电路和A/D转换与接口电路，池液PH值测量电路、甲烷浓度测量电路、甲烷%LEL浓度测量报警电路和硫化氢气体浓度测量电路作为沼气制取参数组合测定仪的参数测量信号端采集相应参数信号，池液PH值测量电路、甲烷浓度测量电路、甲烷%LEL浓度测量报警电路和硫化氢气体浓度测量电路的信号输出端均与A/D转换与接口电路的对应信号输入端相连，A/D转换与接口电路的控制信号输出端与中央处理器的I/O端口相连。
本发明的沼气制取参数组合测定仪还包括通信接口，显示器、键盘和通信接口均与电路单元中中央处理器的对应I/O端口相连。
本发明的通信接口为RS485或RS232通信接口，用于与上位机控制器进行通信。
本发明的电路单元还包括欠压与过载保护电路和充电供电电路，充电供电电路由充电电路、供电电路和稳压电路连接组成，充电供电电路为沼气制取参数组合测定仪提供稳定的工作电源。
本发明的池液PH值测量电路由R41和R42构成的池液PH值测量偏置电路连接PH值测量电极J41组成，PH值测量电极J41作为池液PH值测量电路的信号输入采集沼气制取池的PH值参数信号，PH值测量电极J41的输出端与放大电路的输入端相连，放大电路的输出端与A/D转换与接口电路的对应信号输入端相连，A/D转换与接口电路的信号输出端与中央处理器相连，中央处理器进行处理并通过显示器输出。
本发明的甲烷浓度测量电路包括传感器CGQ1和由电阻R20、R21、电位器J10构成的甲烷浓度测量电桥，传感器CGQ1采集甲烷浓度参数信号，通过甲烷浓度测量电桥的采样电路采样后，与放大电路的输入端相连，放大电路的输出端与A/D转换与接口电路的对应信号输入端相连，A/D转换与接口电路的信号输出端与中央处理器相连，中央处理器进行处理并通过显示器输出。
本发明的甲烷%LEL浓度测量报警电路包括传感器CGQ2、由电R20、R21、电位器J10构成的甲烷%LEL浓度测量电桥和蜂鸣器，传感器CGQ2采集甲烷浓度参数信号通过甲烷%LEL浓度测量电桥的采样电路采样后，与放大电路的输入端相连，放大电路的输出端与A/D转换与接口电路的对应信号输入端相连，A/D转换与接口电路的信号输出端与中央处理器相连，中央处理器进行处理并通过显示器输出。
本发明的传感器CGQ1为热传导式传感器，传感器CGQ2为催化燃烧式传感器。
本发明的池内硫化氢气体浓度测量电路包括电化学传感器S31和测量电路，电化学传感器S31采集硫化氢气体浓度参数信号，电化学传感器S31的输出端通过测量电路与放大电路的输入端相连，放大电路的输出端与A/D转换与接口电路的对应信号输入端相连，A/D转换与接口电路的信号输出端与中央处理器相连，中央处理器进行处理并通过显示器输出。
本发明的沼气制取参数组合测定仪还包括温度传感器与接口电路，测量过程中，通过温度传感器及接口电路采集测量环境下的温度信号，并由中央处理器对所测的其他参数加以修正。
本发明的有益效果：
本发明使用时，通过键盘设置功能，中央处理器对相应功能的传感信号进行处理，并在显示器上显示出来。
本发明集成度、可靠性、测量精度和稳定性高，可以对甲烷生产与使用设备在作业过程中的技术参数进行间歇测量，也可通过通信接口接入控制局域网进行数据通信，实现智能化管理与控制，有效节约成本，提高使用方便性。
附图说明
图1是本发明沼气制取参数组合测定仪的原理框图。
图2是本发明的充电供电电路的电路图。
图3是本发明的甲烷浓度测量电路和甲烷浓度爆炸下限百分比浓度测量报警电路即甲烷%LEL浓度测量报警电路的电路图。
图4是本发明的池液PH值测量电路的电路图。
图5是本发明的硫化氢气体浓度测量电路的电路图。
图中：1. 中央处理器，2. 显示器，3. 键盘，4. 欠压与过载保护电路，5. 通信接口，6. 池液PH值测量电路，7. 甲烷浓度测量电路，8. 甲烷%LEL浓度测量报警电路，9. 硫化氢气体浓度测量电路，10. 充电供电电路，11. A/D转换与接口电路。
具体实施方式
下面结合附图和实施例对本发明作进一步的说明。
如图1所示，一种沼气制取参数组合测定仪，它包括壳体、显示器2、键盘3和电路单元，显示器2、通信接口5（采用RS485或RS232通信接口，用于与上位机控制器进行通信）和键盘3均安装在壳体上，电路单元安装在壳体内；键盘3和显示器2分别作为沼气制取参数组合测定仪的控制信号输入和显示信号输出连接电路单元，所述的电路单元包括中央处理器1（采用AMD Athlon X2 Processor 7750）、池液PH值测量电路6、甲烷浓度测量电路7、甲烷浓度爆炸下限百分比浓度测量报警电路即甲烷%LEL浓度测量报警电路8、硫化氢气体浓度测量电路9和A/D转换与接口电路11（A/D转换采用AD7654，接口电路采用AD7654与单片机的常规接口电路），池液PH值测量电路6、甲烷浓度测量电路7、甲烷%LEL浓度测量报警电路8和硫化氢气体浓度测量电路9作为沼气制取参数组合测定仪的参数测量信号端采集相应参数信号，池液PH值测量电路6、甲烷浓度测量电路7、甲烷%LEL浓度测量报警电路8和硫化氢气体浓度测量电路9的信号输出端均与A/D转换与接口电路11的对应信号输入端相连，A/D转换与接口电路11的控制信号输出端与中央处理器1的I/O端口相连。
本发明的电路单元还包括欠压与过载保护电路4和充电供电电路10，如图2所示，充电供电电路10由充电电路、供电电路和稳压电路连接组成，充电供电电路10为沼气制取参数组合测定仪提供稳定的工作电源。
如图4所示，本发明的池液PH值测量电路6由R41和R42构成的池液PH值测量偏置电路连接PH值测量电极J41组成，PH值测量电极J41作为池液PH值测量电路6的信号输入采集沼气制取池的PH值参数信号，PH值测量电极J41的输出端与放大电路（采用常规信号放大电路）的输入端相连，放大电路的输出端与A/D转换与接口电路11的对应信号输入端相连，A/D转换与接口电路11的信号输出端与中央处理器1相连，中央处理器1进行处理并通过显示器2输出。
如图3所示，本发明的甲烷浓度测量电路7包括传感器CGQ1和由电阻R20、R21、电位器J10构成的甲烷浓度测量电桥，传感器CGQ1为热传导式传感器，传感器CGQ1采集甲烷浓度参数信号，通过甲烷浓度测量电桥的采样电路采样后，与放大电路（采用常规信号放大电路）的输入端相连，放大电路的输出端与A/D转换与接口电路11的对应信号输入端相连，A/D转换与接口电路11的信号输出端与中央处理器1相连，中央处理器1进行处理并通过显示器2输出。
如图3所示，本发明的甲烷%LEL浓度测量报警电路8包括传感器CGQ2、由电R20、R21、电位器J10构成的甲烷%LEL浓度测量电桥和蜂鸣器，传感器CGQ2为催化燃烧式传感器，传感器CGQ2采集甲烷浓度参数信号通过甲烷%LEL浓度测量电桥的采样电路采样后，与放大电路（采用常规信号放大电路）的输入端相连，放大电路的输出端与A/D转换与接口电路11的对应信号输入端相连，A/D转换与接口电路11的信号输出端与中央处理器1相连，中央处理器1进行处理并通过显示器2输出。
如图5所示，本发明的池内硫化氢气体浓度测量电路9包括电化学传感器S31和测量电路，电化学传感器S31采集硫化氢气体浓度参数信号，电化学传感器S31的输出端通过测量电路与放大电路（采用常规信号放大电路）的输入端相连，放大电路的输出端与A/D转换与接口电路11的对应信号输入端相连，A/D转换与接口电路11的信号输出端与中央处理器1相连，中央处理器1进行处理并通过显示器2输出。
本发明的沼气制取参数组合测定仪还包括温度传感器与接口电路12，测量过程中，通过温度传感器及接口电路12采集测量环境下的温度信号，并由中央处理器1对所测的其他参数加以修正。
具体实施时：
如图1所示，该测定仪由壳体、显示器、键盘、通信接口和电路单元组成，在壳体上安装显示器、键盘和通信接口，在壳体内安装电路单元，显示器、键盘和通信接口连接电路单元，整体构成测定仪；电路单元的电回路由中央处理器1上连接显示器2、键盘3、欠压与过载保护电路4、通信接口5、充电供电电路10、甲烷浓度测量电路7、池液PH值测量电路6、甲烷%LEL浓度测量报警电路8和硫化氢气体浓度测量电路9及A/D转换与接口电路11相互连接形成，显示器、键盘和通信接口分别通过显示器2、键盘3、通信接口5连接中央处理器1；充电供电电路10由充电电路与供电电路及稳压电路连接组成；池液PH值测量电路6由池液PH值测量偏置电路连接PH值测量电极组成，PH值测量电极采集参数信号经放大和A/D转换与接口电路11后送中央处理器进行处理并显示出来，测量过程中，同时采集测量环境下的温度信号，并对所测的数据加以修正。PH值测量时，需定期采用标准液进行标定，以提高测量精度；甲烷浓度测量电路7由热传导式传感器连接测量电桥组成，热传导式传感器采集浓度参数信号经测量电桥、放大电路和A/D转换与接口电路11后送中央处理器进行处理并显示出来；甲烷%LEL浓度测量报警电路8由催化燃烧式传感器及蜂鸣器连接测量电桥组成，催化燃烧式传感器采集浓度参数信号经测量电桥、放大电路和A/D转换与接口电路11后送中央处理器进行处理，并以%LEL浓度显示出来，%LEL浓度至设定指标由蜂鸣器发音示警；硫化氢气体浓度测量电路9由电化学传感器连接测量电路组成，电化学传感器采集浓度参数信号经测量电路放大和A/D转换与接口电路11后送中央处理器进行处理并显示出来。
使用时，通过键盘设置功能，中央处理器对相应功能的传感信号进行处理，并在显示器上显示出来。
本发明未涉及部分均与现有技术相同或可采用现有技术加以实现。

Claims (10)

1.一种沼气制取参数组合测定仪，它包括壳体、显示器（2）、键盘（3）和电路单元，显示器（2）和键盘（3）均安装在壳体上，电路单元安装在壳体内；键盘（3）和显示器（2）分别作为沼气制取参数组合测定仪的控制信号输入和显示信号输出连接电路单元，其特征在于：所述的电路单元包括中央处理器（1）、池液PH值测量电路（6）、甲烷浓度测量电路（7）、甲烷浓度爆炸下限百分比浓度测量报警电路即甲烷%LEL浓度测量报警电路（8）、硫化氢气体浓度测量电路（9）和A/D转换与接口电路（11），池液PH值测量电路（6）、甲烷浓度测量电路（7）、甲烷%LEL浓度测量报警电路（8）和硫化氢气体浓度测量电路（9）作为沼气制取参数组合测定仪的参数测量信号端采集相应参数信号，池液PH值测量电路（6）、甲烷浓度测量电路（7）、甲烷%LEL浓度测量报警电路（8）和硫化氢气体浓度测量电路（9）的信号输出端均与A/D转换与接口电路（11）的对应信号输入端相连，A/D转换与接口电路（11）的控制信号输出端与中央处理器（1）的I/O端口相连。
2.根据权利要求1所述的沼气制取参数组合测定仪，其特征在于：所述的沼气制取参数组合测定仪还包括通信接口（5），显示器（2）、键盘（3）和通信接口（5）均与电路单元中中央处理器（1）的对应I/O端口相连。
3.根据权利要求2所述的沼气制取参数组合测定仪，其特征在于：所述的通信接口（5）为RS485或RS232通信接口，用于与上位机控制器进行通信。
4.根据权利要求1所述的沼气制取参数组合测定仪，其特征在于：所述的电路单元还包括欠压与过载保护电路（4）和充电供电电路（10）,充电供电电路（10）由充电电路、供电电路和稳压电路连接组成，充电供电电路（10）为沼气制取参数组合测定仪提供稳定的工作电源。
5.根据权利要求1所述的沼气制取参数组合测定仪，其特征在于：所述的池液PH值测量电路（6）由R41和R42构成的池液PH值测量偏置电路连接PH值测量电极J41组成，PH值测量电极J41作为池液PH值测量电路（6）的信号输入采集沼气制取池的PH值参数信号，PH值测量电极J41的输出端与放大电路的输入端相连，放大电路的输出端与A/D转换与接口电路（11）的对应信号输入端相连，A/D转换与接口电路（11）的信号输出端与中央处理器（1）相连，中央处理器（1）进行处理并通过显示器（2）输出。
6.根据权利要求1所述的沼气制取参数组合测定仪，其特征在于：甲烷浓度测量电路（7）包括传感器CGQ1和由电阻R20、R21、电位器J10构成的甲烷浓度测量电桥，传感器CGQ1采集甲烷浓度参数信号，通过甲烷浓度测量电桥的采样电路采样后，与放大电路的输入端相连，放大电路的输出端与A/D转换与接口电路（11）的对应信号输入端相连，A/D转换与接口电路（11）的信号输出端与中央处理器（1）相连，中央处理器（1）进行处理并通过显示器（2）输出。
7.根据权利要求1所述的沼气制取参数组合测定仪，其特征在于：甲烷%LEL浓度测量报警电路（8）包括传感器CGQ2、由电R20、R21、电位器J10构成的甲烷%LEL浓度测量电桥和蜂鸣器，传感器CGQ2采集甲烷浓度参数信号通过甲烷%LEL浓度测量电桥的采样电路采样后，与放大电路的输入端相连，放大电路的输出端与A/D转换与接口电路（11）的对应信号输入端相连，A/D转换与接口电路（11）的信号输出端与中央处理器（1）相连，中央处理器（1）进行处理并通过显示器（2）输出。
8.根据权利要求6或7所述的沼气制取参数组合测定仪，其特征在于：所述的传感器CGQ1为热传导式传感器，传感器CGQ2为催化燃烧式传感器。
9.根据权利要求1所述的沼气制取参数组合测定仪，其特征在于：所述的池内硫化氢气体浓度测量电路（9）包括电化学传感器S31和测量电路，电化学传感器S31采集硫化氢气体浓度参数信号，电化学传感器S31的输出端通过测量电路与放大电路的输入端相连，放大电路的输出端与A/D转换与接口电路（11）的对应信号输入端相连，A/D转换与接口电路（11）的信号输出端与中央处理器（1）相连，中央处理器（1）进行处理并通过显示器（2）输出。
10.根据权利要求1所述的沼气制取参数组合测定仪，其特征在于：所述的沼气制取参数组合测定仪还包括温度传感器与接口电路（12），测量过程中，通过温度传感器及接口电路（12）采集测量环境下的温度信号，并由中央处理器（1）对所测的其他参数加以修正。
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