CN103454324A - 一种氧气浓度监测报警系统 - Google Patents

Abstract

一种氧气浓度监测报警系统，涉及氧气浓度监测报警技术领域。解决了现有的氧气浓度监测器结构复杂和电路性能不稳定，导致氧气浓度监测不精确的问题。该系统的氧气传感器的信号输出端与信号调理电路的信号输入端连接，信号调理电路的信号输出端与电流转换电压电路的信号输入端连接，电流转换电压电路的信号输出端与电压跟随器的信号输入端连接，电压跟随器的信号输出端与AD转换电路的信号输入端连接，AD转换电路的信号输出端与嵌入式微处理器的信号输入端连接，嵌入式微处理器的信号输出端与RS485转换电路的信号输入端连接，RS485转换电路的信号输出端与上位机的信号输入端连接。本发明适用于对氧气浓度进行监测和报警。

Description

一种氧气浓度监测报警系统

技术领域

本发明涉及氧气浓度监测报警技术领域。

背景技术

地球中的氧气是人类以及动植物生存的原动力，而且要求大气的含量是一定的，当工作人员的环境中氧气含量低于21%VOL时视为缺氧，氧气含量高于40%VOL时视为富氧，缺氧和富氧都会使需要氧气的人类及动植物中毒，甚至死亡。

现今的氧气浓度检测器遍地开花、比较泛滥，不但它的价格比较昂贵，而且电路性能也都不是很稳定，考虑到与上位机通信的问题，没有统一的接口。

发明内容

本发明为了解决现有的氧气浓度监测器结构复杂和电路性能不稳定，导致氧气浓度监测不精确的问题，提出了一种氧气浓度监测报警系统。

氧气浓度监测报警系统包括氧气传感器、信号调理电路、电流转换电压电路、电压跟随器、AD转换电路、嵌入式微处理器、RS485转换电路和上位机，所述氧气传感器用于检测空气中氧气的含量，氧气传感器的信号输出端与信号调理电路的信号输入端连接，信号调理电路的调理信号输出端与电流转换电压电路的电流信号输入端连接，电流转换电压电路的电压信号输出端与电压跟随器的电压信号输入端连接，电压跟随器的电压信号输出端与AD转换电路的模拟信号输入端连接，AD转换电路的数字信号输出端与嵌入式微处理器的数字信号输入端连接，嵌入式微处理器的数字信号输出端与RS485转换电路的数字信号输入端连接，RS485转换电路的数字信号输出端与上位机的数字信号输入端连接。

嵌入式微处理器包括数据处理电路、数据比较电路和参数设置电路，数据处理电路的数字信号输入端为嵌入式微处理器的数字信号输入端，数据处理电路的数字信号输出端为嵌入式微处理器的数字信号输出端，数据处理电路的数据处理信号输出端与数据比较电路的数据比较信号输入端连接，参数设置电路的参数设置信号输出端与数据比较电路的数据比较信号输入端连接。

所述氧气浓度监测报警系统还包括报警器，所述报警器的报警信号输入端与数据比较电路的数据比较信号输出端连接。

有益效果：本发明结构简单，监测系统通过RS485转换电路与上位机实现通信，通过嵌入式微处理器对监测数据进行处理和比较，使系统的电路性能保持稳定，进而使监测精度提高了5%以上。

附图说明

图1为本发明的结构示意图。

具体实施方式

具体实施方式一、结合图1说明本具体实施方式，一种氧气浓度监测报警系统，它包括氧气传感器1、信号调理电路2、电流转换电压电路3、电压跟随器4、AD转换电路5、嵌入式微处理器9、RS485转换电路10和上位机11，所述氧气传感器1用于检测空气中氧气的含量，氧气传感器1的信号输出端与信号调理电路2的信号输入端连接，信号调理电路2的调理信号输出端与电流转换电压电路3的电流信号输入端连接，电流转换电压电路3的电压信号输出端与电压跟随器4的电压信号输入端连接，电压跟随器4的电压信号输出端与AD转换电路5的模拟信号输入端连接，AD转换电路5的数字信号输出端与嵌入式微处理器9的数字信号输入端连接，嵌入式微处理器9的数字信号输出端与RS485转换电路10的数字信号输入端连接，RS485转换电路10的数字信号输出端与上位机11的数字信号输入端连接。

工作原理：氧气传感器1用于对空气当中的氧气浓度进行检测，将检测得到的电流信号传输至信号调理电路2中，信号调理电路2对电流信号进行调理，并将调理后的电流信号传输至电流转换电压电路3，经电流转换电压电路3处理，将电流信号转换为电压信号，并将该电压信号传输至电压跟随器4，在电压跟随器4中，电压信号跟随下一个输出阻抗低的电压信号传输至AD转换电路5，AD转换电路5将模拟信号转换为数字信号后传输至嵌入式微处理器9中进行数据分析和处理，将分析和处理后的数据经RS485转换电路10传输至上位机11。

本实施方式中所述的氧气传感器1是根据电化学原电池的原理进行工作的，利用氧气在原电池中阴极上的电化学还原和阳极的氧化过程，产生电流，通过测定电流的大小就可以确定氧气的浓度，实现了降低系统的功耗的目的。

本实施方式中所述的信号调理电路2具有电源反极性保护、过电流保护和非线性补偿的优点，能够加强线性优化，使得本发明在使用过程中的稳定性得到提高，同时，信号调理电路2能够将氧气传感器1输出的小电流信号调理为4-20mA的电流信号，实现了提高本发明的监测精度的目的。

本实施方式中，RS485转换电路10采用MODBUS-RTU协议使数据传输至上位机中，使系统中数据的传输更加稳定和可靠。

具体实施方式二、结合图1说明本具体实施方式，本具体实施方式与具体实施方式一所述的一种氧气浓度监测报警系统的区别在于，所述嵌入式微处理器9包括数据处理电路6、数据比较电路7和参数设置电路8，数据处理电路6的数字信号输入端为嵌入式微处理器9的数字信号输入端，数据处理电路6的数字信号输出端为嵌入式微处理器9的数字信号输出端，数据处理电路6的数据处理信号输出端与数据比较电路7的数据比较信号输入端连接，参数设置电路8的参数设置信号输出端与数据比较电路7的数据比较信号输入端连接。

本实施方式中所述的嵌入式微处理器9采用实时操作系统μCOS-II，通过该实时操作系统对数据进行分析处理。

本实施方式中，数据处理电路6将处理后的数据传输至数据比较电路7中，将处理后的数据和预先设置的数据在数据比较电路7中进行比较，以监测氧气浓度是否正常。

具体实施方式三、结合图1说明本具体实施方式，本具体实施方式与具体实施方式二所述的一种氧气浓度监测报警系统的区别在于，它还包括报警器12，所述报警器12的报警信号输入端与数据比较电路7的数据比较信号输出端连接。

本实施方式中，通过装设报警器12，当氧气浓度不正常时，能够使报警器12进行报警，以便使技术人员及时采取相应措施。

具体实施方式四、本具体实施方式与具体实施方式三所述的一种氧气浓度监测报警系统，其特征在于，所述报警器12为发光报警器或蜂鸣器。

本发明适用于抢险、冶金、电厂、化工、矿井发生隧道、坑道、地下管线等场所，防止工作人员在缺氧或富氧的环境下造成中毒事件的发生。

本发明对氧气浓度进行监测的量程为氧气浓度占空气浓度的0-30%，监测寿命为2-3年，监测灵敏度为0.15±0.05mA，监测温度范围为-20℃-+50℃，监测压力范围为标准大气压的±10%，监测的响应时间小于或等于15s。

Claims (4)

1.一种氧气浓度监测报警系统，其特征在于，它包括氧气传感器（1）、信号调理电路（2）、电流转换电压电路（3）、电压跟随器（4）、AD转换电路（5）、嵌入式微处理器（9）、RS485转换电路（10）和上位机（11），所述氧气传感器（1）用于检测空气中氧气的含量，氧气传感器（1）的信号输出端与信号调理电路（2）的信号输入端连接，信号调理电路（2）的调理信号输出端与电流转换电压电路（3）的电流信号输入端连接，电流转换电压电路（3）的电压信号输出端与电压跟随器（4）的电压信号输入端连接，电压跟随器（4）的电压信号输出端与AD转换电路（5）的模拟信号输入端连接，AD转换电路（5）的数字信号输出端与嵌入式微处理器（9）的数字信号输入端连接，嵌入式微处理器（9）的数字信号输出端与RS485转换电路（10）的数字信号输入端连接，RS485转换电路（10）的数字信号输出端与上位机（11）的数字信号输入端连接。

2.根据权利要求1所述的一种氧气浓度监测报警系统，其特征在于，所述嵌入式微处理器（9）包括数据处理电路（6）、数据比较电路（7）和参数设置电路（8），数据处理电路（6）的数字信号输入端为嵌入式微处理器（9）的数字信号输入端，数据处理电路（6）的数字信号输出端为嵌入式微处理器（9）的数字信号输出端，数据处理电路（6）的数据处理信号输出端与数据比较电路（7）的数据比较信号输入端连接，参数设置电路（8）的参数设置信号输出端与数据比较电路（7）的数据比较信号输入端连接。

3.根据权利要求2所述的一种氧气浓度监测报警系统，其特征在于，它还包括报警器（12），所述报警器（12）的报警信号输入端与数据比较电路（7）的数据比较信号输出端连接。

4.根据权利要求3所述的一种氧气浓度监测报警系统，其特征在于，所述报警器（12）为发光报警器或蜂鸣器。