CN104006845A

CN104006845A - 避险硐室用多参数传感器

Info

Publication number: CN104006845A
Application number: CN201310058093.9A
Authority: CN
Inventors: 梁庆伟; 黄河; 王百金
Original assignee: East Changchun Coal Electromechanical Research Institute
Current assignee: East Changchun Coal Electromechanical Research Institute
Priority date: 2013-02-25
Filing date: 2013-02-25
Publication date: 2014-08-27

Abstract

一种避险硐室用多参数传感器，其由一氧化碳传感器、氧气传感器、硫化氢传感器、差压传感器、甲烷传感器、二氧化碳传感器、大气压传感器、温度传感器、湿度传感器、放大电路、单片机、电源电路、LCD显示电路、存储电路、红外接收电路、串行通讯接口电路等组成。电源电路为整机提供稳定的直流工作电源。单片机分别与传感器和放大电路、红外接收电路、LCD显示电路、存储电路及串行通讯接口电路相连接。单片机采集到的传感器数据送入LCD进行实时显示，并且通过串行通讯接口电路将数据发送出去。本发明具有高精度、高稳定性、低功耗、传感器参数多等特点，且可通过红外遥控器进行传感器的校准与标定。

Description

避险硐室用多参数传感器

技术领域

本发明型涉及一种多参数传感器，特别涉及一种避险硐室用多参数传感器。

背景技术

目前, 煤矿井下所用的传感器装置一般是一种传感器连接一根电缆，且只能测量单一的参数。这样的传感器如果直接应用于避险硐室中，不但增加了施工难度，而且还大大增加了功耗，很明显不符合避险硐室节能的要求。针对这种问题, 我们公司设计了一种避险硐室用多参数传感器, 可同时测量硐室内外的环境参数和多种气体含量, 并且通过串行通讯方式，将数据传送给置于硐室内的监控分站。

发明内容

本发明型针对现有产品存在的技术不足，而研制出的一种适用于避险硐室的高精度、高稳定性、低功耗的多参数传感器，其由一氧化碳传感器、氧气传感器、硫化氢传感器、差压传感器、甲烷传感器、二氧化碳传感器、大气压传感器、温度传感器、湿度传感器、放大电路、单片机、电源电路、LCD显示电路、存储电路、红外接收电路、串行通讯接口电路等组成。

本发明型所采用的技术手段如下：电源电路由降压电路和低压差线性稳压电路组成，为整机提供稳定的直流工作电源。传感器采集的外部环境参数信号，经过处理之后，输出到单片机的AD接口和数字接口。单片机将采集到的数据送入LCD进行实时显示，同时通过光耦隔离的串口发送给避险硐室内的监控分站。红外接口电路由红外接收头组成，接收红外遥控器的信号，完成各种传感器的校准与标定。存储电路由铁电存储器组成，存储传感器标定与校准过程中的各项参数。

本发明型具有高精度、高稳定性、低功耗、能同时测量多种参数的特点，且可通过外部红外遥控器进行传感器的校准与标定。

进一步的技术特征，所述的单片机选用STM F103VCT6。

所述的一氧化碳传感器选用ME3-CO。

所述的氧气传感器选用ME3-O2。

所述的硫化氢传感器选用ME3-H2S。

所述的差压传感器选用SM5812。

所述的甲烷传感器选用MH-440。

所述的二氧化碳传感选用MH-410D。

本发明型的有益效果是：具有高精度、高稳定性、低功耗、校准方便等特点。

附图说明

图1为本发明型的框图。

图2、3、4、5为本发明型的电路原理图。

具体实施方式

本发明型电路框图如图1所示，包括一氧化碳传感器1、氧气传感器2、硫化氢传感器3、差压传感器4、甲烷传感器5、二氧化碳传感器6、大气压传感器7、温度传感器8、湿度传感器9、放大电路10、单片机11、电源电路12、LCD显示电路13、存储电路14、红外接收电路15、串行通讯接口电路16。

通过外部接口加上18V直流电压以后，经过降压电路与低压差线性稳压电路输出3.3V直流电压，传感器工作，内部程序开始运行。首先开始初始化传感器、LCD、ROM等，然后开始读取传感器数据，送入LCD显示，并通过光耦隔离的串口发送出去。

本发明型电路原理图如图2、3、4、5、6所示。

图2是一氧化碳、硫化氢及氧气传感器的信号放大处理电路。一氧化碳传感器CO的1脚和2脚经过RC滤波之后，连接到U1的1脚与2脚，组成恒压电位仪电路，为传感器提供稳定的偏置电压。传感器的3脚为信号输出端，连接到U1的6脚反相输入端，经过一级放大之后，U1的7脚连接到14脚，组成第二级放大电路，U1的16脚输出经过RC滤波之后连接到图5的CON10接口。硫化氢传感器H2S的1脚和2脚经过RC滤波之后，连接到U2的1脚与2脚，组成恒压电位仪电路，为传感器提供稳定的偏置电压。传感器的3脚为信号输出端，连接到U2的6脚，经过一级放大之后，U2的7脚连接到12脚，组成第二级放大电路，U1的10脚输出经过RC滤波之后连接到图5的CON10接口。氧气传感器O2的1脚和3脚连接一个负载电阻R41，随着氧气浓度不通，R41的压降随之变化。该电压经过一个电阻连接到U2的14脚，经过以及放大之后，U2的16脚连接到U1的11脚，组成第二级放大电路，U1的10脚输出经过RC滤波之后连接到图5的CON10接口。

图3是差压、甲烷、二氧化碳、大气压、温度及湿度传感器的应用电路。差压、甲烷、二氧化碳为模拟输出类型的传感器，大气压、温度、湿度传感器为数字输出类型的传感器。CH4、CO2、DPA的输出通过信号线V_ch4、V_co2、V_DPa连接到CON16接口。大气压传感器的时钟和数据，通过信号线APa_CLK、APa_DATA连接到CON16接口。温度传感器为单总线输出器件，它的输出通过信号线T_dat连接到CON16接口。温度的时钟和数据，通过信号线RH_CLK、RH_DATA连接到CON16接口。

图4、图5、图6是单片机、电源电路、LCD显示电路、存储电路、红外接收电路、串行通讯接口电路。U11是多参数传感器的微处理器控制单元，它负责各个外设的驱动以及协调工作。U2和U4是DC-DC降压电路，它们的输出通过信号线V5和V7连接到U5和U3，U5和U3输出5V和3.3V直流电压，为传感器提供稳定的工作电源。LCD的数据线和控制线通过接口CON32连接至U11上，LCD显示实时传感器值以及各种故障状态。U8接收红外遥控器的键值，它的3脚通过信号线IR_RDX输出键值，该引脚连接到U11的48脚。U11的48脚接收到键值之后，进行相应的校准操作，同时将数据存储到存储器U12中。U11完成9种传感器的数据采集后，通过信号线DIGIT_BUS将数据送入光耦U6的2脚，U6的3脚将数据发送到串行总线上。

本发明型具有高精度、高稳定性、低功耗、校准方便等特点，且可通过红外遥控器进行传感器的校准与标定。

Claims

1.一种避险硐室用多参数传感器，其由一氧化碳传感器、氧气传感器、硫化氢传感器、差压传感器、甲烷传感器、二氧化碳传感器、大气压传感器、温度传感器、湿度传感器、放大电路、单片机、电源电路、LCD显示电路、存储电路、红外接收电路、串行通讯接口电路组成；电源电路为整机提供稳定的直流工作电源；单片机分别与传感器和放大电路、红外接收电路、LCD显示电路、存储电路及串行通讯接口电路相连接；单片机采集到的传感器数据送入LCD进行实时显示，并且通过串行通讯接口电路将数据发送出去；本实用新型具有高精度、高稳定性、低功耗、传感器参数多的特点，且可通过红外遥控器进行传感器的校准与标定。

2.根据权利要求1所述的避险硐室用多参数传感器，其特征在于：所述的单片机选用STM F103VCT6。

3.根据权利要求1所述的避险硐室用多参数传感器，其特征在于：所述的一氧化碳传感器选用ME3-CO。

4.根据权利要求1所述的避险硐室用多参数传感器，其特征在于：所述的氧气传感器选用ME3-O2。

5.根据权利要求1所述的避险硐室用多参数传感器，其特征在于：所述的硫化氢传感器选用ME3-H2S。

6.根据权利要求1所述的避险硐室用多参数传感器，其特征在于：所述的差压传感器选用SM5812。

7.根据权利要求1所述的避险硐室用多参数传感器，其特征在于：所述的甲烷传感器选用MH-440。

8.根据权利要求1所述的避险硐室用多参数传感器，其特征在于：所述的二氧化碳传感选用MH-410D。