CN104021644B - 紫外线火焰传感器防误触发装置及方法 - Google Patents
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Abstract
紫外线火焰传感器防误触发装置及方法，属于矿井安全技术设备领域。其特征在于：包括传感器处理模块、信号整合电路以及微处理器，传感器处理模块、信号整合电路、微处理器依次相连，微处理器同时与传感器处理模块相连。包括如下步骤：步骤1001，紫外线火焰传感器监测；步骤1002，传感器输出脉冲信号；步骤1003，比较器电路进行电压比较；步骤1004，展宽电路进行信号展宽；步骤1005，计数器电路进行信号计数；步骤1006，信号送至与门芯片；步骤1007，信号由与门芯片送至单片机；步骤1008，单片机控制抑爆器触发。避免现有技术中紫外线火焰传感器容易误触发的缺陷，使紫外线火焰传感器的输出更加准确、可靠。
Description
技术领域
紫外线火焰传感器防误触发装置及方法，属于矿井安全技术设备领域。
背景技术
在现有技术中，煤矿中通过抽采管路输送瓦斯时，在抽采管路中不仅存在瓦斯，还常伴随煤尘、煤层中的其他易燃衍生气体，一旦在管路中出现瓦斯爆炸，衍生气体常伴随燃烧，从而容易引发重大的安全事故。在现有技术中，通常设置紫外线火焰传感器对火焰信号进行检测，一旦发生爆炸现象，紫外线火焰传感器及时触发并在极短的时间内向发出信号，后续的控制器控制相应设备起到保护作用。
但在现有技术的紫外线火焰传感器设置时，一般在较近的距离内只设置有一个紫外线火焰传感器，由于矿井管道矿井下情况较为复杂，常常因灯光、日光等外部干扰而发出的紫外线引起系外线火焰传感器的误触发，从而使与之串联的设备引起误动作，给煤矿作业人员及地面监控人员带来极大困扰。
发明内容
本发明要解决的技术问题是：克服现有技术的不足，提供一种避免现有技术中紫外线火焰传感器容易误触发的缺陷，使紫外线火焰传感器的输出更加准确、可靠的紫外线火焰传感器防误触发装置及方法。
本发明解决其技术问题所采用的技术方案是：该紫外线火焰传感器防误触发装置，其特征在于：包括
传感器处理模块，用以驱动紫外线火焰传感器工作并在管道内出现火焰信号时发出驱动信号；
一信号整合电路，其输入端与传感器处理模块输出端相连，用以对传感器处理模块输出的驱动信号进行整合并发出控制信号；
一微处理器，其信号输入端与信号整合电路输出端相连，用以接收信号整合电路发出的控制信号并驱动抑爆器动作。
优选的，所述的传感器处理模块包括
一振荡电路，用以产生直流的振荡电压信号；
一调压电路，与振荡电路相连，用以升高振荡电路生成的振荡电压信号的电压值；
一紫外线火焰传感器，与调压电路相连并通过调压电路实现供电，用以监测管道内的火焰信号并在出现火焰信号时发出脉冲信号；
一比较器电路，与紫外线火焰传感器的信号输出端相连，对接收到的脉冲信号与基准电压进行比较并输出脉冲信号；
一展宽电路，与比较器电路信号输出端相连，用以将比较器电路输出地脉冲信号展宽以便于后续电路捕捉；
以及一计数器电路，与展宽电路输出端相连并对展宽电路输出地展宽后的脉冲信号进行捕捉并计数；
计数器电路的输出端与所述的信号整合电路输入端相连。
优选的，所述的传感器处理模块并列设置有两组。
优选的，所述的调压电路包括
一逆变器，用以将振荡电路生成的直流的振荡电压信号转换为交流的振荡电压信号；
一变压器，其一次端与逆变器相连，将逆变器输出的交流振荡电压信号进行升压；
以及一整流电路，连接变压器的二次端，将变压器输出地交流信号整流为直流信号为所述的紫外线火焰传感器供电。
优选的，所述的展宽电路由型号为74HC74的D触发器芯片实现。
优选的，所述的计数器电路采用型号为C4018的计数器芯片实现。
紫外线火焰传感器防误触发方法，其特征在于：包括如下步骤：
步骤1001，紫外线火焰传感器监测；
紫外线火焰传感器对管道内火焰进行监测；
步骤1002，传感器输出脉冲信号；
紫外线火焰传感器监测到火焰之后发出脉冲信号；
步骤1003，比较器电路进行电压比较；
第一或/和第二比较器电路对接收到的信号与预设定的基准电压进行比较，如果大于基准电压，则输出信号，如果小于基准电压，则判定为干扰信号，比较器电路无输出；
步骤1004，展宽电路进行信号展宽；
自第一或/和第二比较器电路输出的信号被对应送至第一或/和第二展宽电路，由第一或/和第二展宽电路将信号进行展宽；
步骤1005，计数器电路进行信号计数；
脉冲信号由第一或/和第二展宽电路展宽之后，继续对应的送至第一或/和第二计数器电路，由第一或/和第二计数器电路对应进行信号的计数，当脉冲信号数量超过预设定值时，相应的计数器电路输出信号；
步骤1006，信号送至与门芯片；
由第一或/和第二计数器电路输出的信号被送至与门芯片的输入端口；
步骤1007，信号由与门芯片送至单片机；
当与门芯片的两个输入端同时有信号输入时，与门芯片的输出端向单片机的输入端口输出信号；
步骤1008，单片机控制抑爆器触发；
当单片机的输入端口接收到与门芯片输出地信号之后，单片机通过其输出端口输出控制信号，控制抑爆器启动。
优选的，步骤1005中所述的预设定值为5个。
与现有技术相比，本发明所具有的有益效果是：
1、本紫外线火焰传感器防误触发装置，设置有两组传感器处理模块同时对火焰信号进行监测，避免了现有技术中只设置一组传感器处理模块时出现故障或误触发而造成的后续设备的误动作的问题出现。
2、在每组传感器处理模块内的紫外线火焰传感器的信号输出端设置有比较器电路，通过比较器电路将紫外线火焰传感器的输出信号与基准电压作比较，当信号电压小于基准电压时，判断为干扰信号，避免了干扰信号的影响。
3、设置有展宽电路对比较器电路输出地信号进行展宽，以便于计数电路对信号的捕捉。
设置有计数器电路对一系列的脉冲信号进行计数，当规定时间内脉冲信号小于预设定的数值时，默认为是干扰信号，进一步保证了工作的可靠性。
4、在单片机的信号输入端口与传感器处理模块的信号输出端口之间设置有与门芯片与两组传感器处理模块的输出信号进行整合，的那个两组传感器处理模块均输出有信号时，与门芯片输出高电平，判定为出现火焰信号，避免了现有技术中一组紫外线火焰传感器误触发而导致的后续设备的误动作。
附图说明
图1为紫外线火焰传感器防误触发装置控制电路原理方框图。
图2为紫外线火焰传感器防误触发装置第一振荡电路、第一调压电路、第一紫外线火焰传感器、第一比较器电路电路原理图。
图3为紫外线火焰传感器防误触发装置第二振荡电路、第二调压电路、第二紫外线火焰传感器、第二比较器电路电路原理图。
图4为紫外线火焰传感器防误触发装置展宽电路、计数器电路、微处理器电路原理图。
图5为紫外线火焰传感器防误触发方法流程图。
具体实施方式
图1~5是本发明的最佳实施例，下面结合附图1~5对本发明做进一步说明：
如图1所示，紫外线火焰传感器防误触发装置，包括两路并列的第一传感器处理模块和第二传感器处理模块、信号整合电路以及微处理器。并列的第一传感器处理模块和第二传感器处理模块包括依次相连的第一（第二）振荡电路、第一（第二）调压电路、第一（第二）紫外线火焰传感器、第一（第二）比较器电路、第一（第二）展宽电路以及第一（第二）计数器电路。第一计数器电路和第二计数电路同时连接信号整合电路，将各自发出的信号送至信号整合电路，信号整合电路与微处理器相连，信号整合电路输出的信号送至微处理器的输入端口，微处理器接收到信号整合电路发出的信号之后，通过其输出端口发出信号，驱动与该输出端口相连的抑爆器动作。微处理器同时与第一计数器电路以及第二计数器电路相连，实现第一计数器电路和第二计数器电路的清零。
如图2所示的电路原理图中，直流电源18V+串联二极管D1之后同时并联二极管D2的阴极、电容C1的一端以及调压电路B1的一个输入端，二极管D2的阳极以及电容C1的另一端接地。调压电路B1的另一个输入端同时连接施密特触发器U11的输出端以及电阻R1的一端，施密特触发器U11的输出端以及电阻R1的另一端同时通过电容C2接地。
调压电路B1的输出正极同时连接电容C3以及电阻R2的一端，电容C3的另一端以及调压电路B1的输出负极接地。电阻R2的另一端串联紫外线火焰传感器U1、电阻R3之后同时并联电阻R4和电容C4的一端，电容C4的另一端连接集成运算放大器U2的输出端，电阻R4的另一端连接集成运算放大器U2的同相输入端，同时并联电容C5接地，集成运算放大器U2的反相输入端串联电阻R5后连接其输出端。
二极管D1~D2、电容C1~C2、电阻R1以及施密特触发器U11组成振荡回路，为上述的第一振荡电路。调压电路B1为上述的第一调压电路，包括依次连接的将交流电进行升压的变压器以及将交流电变为直流电的整流电路，调压电路B1用于将第一振荡电路振荡形成的交流电调整为紫外线火焰传感器U1工作所需的高压直流电，紫外线火焰传感器U1为上述的第一紫外线火焰传感器。当紫外线火焰传感器U1检测到出现火焰时，其输出端发出信号，该信号首先送至由集成运算放大器U2组成的比较器，然后由集成运算放大器U2的输出端输出，由集成运算放大器U2组成的比较器为上述的第一比较器电路。通过设置比较器避免了干扰信号被当做火焰信号进行输出。
图3所示电路原理图的设置与图2相同，直流电源18V+串联二极管D3之后同时并联二极管D4的阴极、电容C6的一端以及调压电路B2的一个输入端，二极管D4的阳极以及电容C6的另一端接地。调压电路B2的另一个输入端同时连接施密特触发器U12的输出端以及电阻R6的一端，施密特触发器U12的输出端以及电阻R6的另一端同时通过电容C7接地。
调压电路B2的输出正极同时连接电容C8以及电阻R7的一端，电容C8的另一端以及调压电路B2的输出负极接地。电阻R7的另一端串联紫外线火焰传感器U2、电阻R8之后同时并联电阻R9和电容C9的一端，电容C9的另一端连接集成运算放大器U4的输出端，电阻R9的另一端连接集成运算放大器U4的同相输入端，同时并联电容C10接地，集成运算放大器U4的反相输入端串联电阻R10后连接其输出端。
二极管D3~D4、电容C6~C6、电阻R6以及施密特触发器U12组成振荡回路，为上述的第二振荡电路。调压电路B2为上述的第二调压电路，与第一调压电路作用及设置相同。紫外线火焰传感器U2为上述的第二紫外线火焰传感器，集成运算放大器U4组成的比较器为上述的第二比较器电路。
如图4所示，电源Vcc串联电阻R11后同时连接集成芯片U5的SD管脚和电容C11的一端，电容C11的另一端同时连接集成芯片U5的CP管脚和接地端。集成芯片U5的D管脚同时连接集成芯片U7的CP管脚以及集成运算放大器U2的输出端，集成芯片U5的Q管脚与集成芯片U7的Q1管脚相连，集成芯片U7的Q管脚连接与门芯片U9的一个输入端。集成芯片U5为型号为74HC74的D触发器芯片，组成脉冲展宽电路，为上述的第一展宽电路，集成芯片U7为型号为CD4018的计数器芯片，为上述的第一计数器电路。
集成芯片U6与集成芯片U5型号相同，组成上述的第二展宽电路，集成芯片U8与集成芯片U7型号相同，组成上述的第二计数器电路，集成芯片U6与集成芯片U8的连接方式与集成芯片U5和集成芯片U7的连接方式相同。
集成芯片U9的输出端与与门芯片U9的另一个输入端相连，当与门芯片U9的两个输入端均有高电平的信号输入时，与门芯片U9向单片机U10的输入端口输出信号，单片机U10 接收到与门芯片U9输出地信号之后，其输出端输出信号，将抑爆器触发。集成芯片U9为上述的信号整合电路，单片机U10为上述的微处理器。与门芯片U9采用型号为74LS08的集成芯片，也可以采用其他与门芯片代替，单片机U10型号为ATMEGA162，也可以采用其他市售常见的单片机实现。单片机U10内的任意两个输出端口分别与集成芯片U7~U8的清零端口相连（图中未画出），用于实现单片机U10对计数器的清零。
当集成运算放大器U2和集成运算放大器U4输出信号之后，首先分别经第一展宽电路和第二展宽电路进行脉冲的展宽，便于第一计数器电路以及第二计数器电路捕捉。当第一计数器电路、第二计数器电路计数采用的C4018计数器为可预置数计数器，在实际工作中，当第一计数器电路、第二计数器电路计数五个脉冲信号时，第一计数器电路、第二计数器电路的输出端口向与门芯片U9输出信号，当第一计数器电路和第二计数器电路同时计数五个脉冲信号时，与门芯片U9想单片机U10输出信号。在本紫外线火焰传感器防误触发装置中，设置两个紫外线火焰传感器，避免了现有技术中只设置一个紫外线火焰传感器检测不可靠的情况发生，同时通过计数器对脉冲信号进行计数，当脉冲信号少于预设定值时默认为干扰信号，消除了干扰信号的的影响。同时通过与门芯片对两个紫外线火焰传感器发出的信号进行整合，当两个紫外线火焰传感器同时发出信号时判断为出现火焰，避免了其中任意一个紫外线火焰传感器误动作导致的后续设备的误触发。
如图5所示，紫外线火焰传感器防误触发方法，包括如下步骤：
步骤1001，紫外线火焰传感器监测；
紫外线火焰传感器对管道内火焰进行监测；
步骤1002，传感器输出脉冲信号；
紫外线火焰传感器监测到火焰之后发出脉冲信号；
步骤1003，比较器电路进行电压比较；
第一或/和第二比较器电路对接收到的信号与预设定的基准电压进行比较，如果大于基准电压，则输出信号，如果小于基准电压，则判定为干扰信号，比较器电路无输出；
步骤1004，展宽电路进行信号展宽；
自第一或/和第二比较器电路输出的信号被对应送至第一或/和第二展宽电路，由第一或/和第二展宽电路将信号进行展宽；
步骤1005，计数器电路进行信号计数；
脉冲信号由第一或/和第二展宽电路展宽之后，继续对应的送至第一或/和第二计数器电路，由第一或/和第二计数器电路对应进行信号的计数，当脉冲信号数量超过5个时，相应的计数器电路输出信号；
步骤1006，信号送至与门芯片；
由第一或/和第二计数器电路输出的信号被送至与门芯片的输入端口；
步骤1007，信号由与门芯片送至单片机；
当与门芯片的两个输入端同时有信号输入时，与门芯片的输出端向单片机的输入端口输出信号；
步骤1008，单片机控制抑爆器触发；
当单片机的输入端口接收到与门芯片输出地信号之后，单片机通过其输出端口输出控制信号，控制抑爆器启动。
以上所述，仅是本发明的较佳实施例而已，并非是对本发明作其它形式的限制，任何熟悉本专业的技术人员可能利用上述揭示的技术内容加以变更或改型为等同变化的等效实施例。但是凡是未脱离本发明技术方案内容，依据本发明的技术实质对以上实施例所作的任何简单修改、等同变化与改型，仍属于本发明技术方案的保护范围。
Claims (7)
1.紫外线火焰传感器防误触发装置，其特征在于：包括
传感器处理模块，用以驱动紫外线火焰传感器工作并在管道内出现火焰信号时发出驱动信号；
一信号整合电路，其输入端与传感器处理模块输出端相连，用以对传感器处理模块输出的驱动信号进行整合并发出控制信号；
一微处理器，其信号输入端与信号整合电路输出端相连，用以接收信号整合电路发出的控制信号并驱动抑爆器动作；
所述的传感器处理模块包括
一振荡电路，用以产生直流的振荡电压信号；
一调压电路，与振荡电路相连，用以升高振荡电路生成的振荡电压信号的电压值；
一紫外线火焰传感器，与调压电路相连并通过调压电路实现供电，用以监测管道内的火焰信号并在出现火焰信号时发出脉冲信号；
一比较器电路，与紫外线火焰传感器的信号输出端相连，对接收到的脉冲信号与基准电压进行比较并输出脉冲信号；
一展宽电路，与比较器电路信号输出端相连，用以将比较器电路输出地脉冲信号展宽以便于后续电路捕捉；
以及一计数器电路，与展宽电路输出端相连并对展宽电路输出地展宽后的脉冲信号进行捕捉并计数；
计数器电路的输出端与所述的信号整合电路输入端相连。
2.根据权利要求1所述的紫外线火焰传感器防误触发装置，其特征在于：所述的传感器处理模块并列设置有两组。
3.根据权利要求1所述的紫外线火焰传感器防误触发装置，其特征在于：所述的调压电路包括
一逆变器，用以将振荡电路生成的直流的振荡电压信号转换为交流的振荡电压信号；
一变压器，其一次端与逆变器相连，将逆变器输出的交流振荡电压信号进行升压；
以及一整流电路，连接变压器的二次端，将变压器输出地交流信号整流为直流信号为所述的紫外线火焰传感器供电。
4.根据权利要求1所述的紫外线火焰传感器防误触发装置，其特征在于：所述的展宽电路由型号为74HC74的D触发器芯片实现。
5.根据权利要求1所述的紫外线火焰传感器防误触发装置，其特征在于：所述的计数器电路采用型号为C4018的计数器芯片实现。
6.利用权利要求1~5所述的紫外线火焰传感器防误触发装置实现的紫外线火焰传感器防误触发方法，其特征在于：包括如下步骤：
步骤1001，紫外线火焰传感器监测；
紫外线火焰传感器对管道内火焰进行监测；
步骤1002，传感器输出脉冲信号；
紫外线火焰传感器监测到火焰之后发出脉冲信号；
步骤1003，比较器电路进行电压比较；
第一或/和第二比较器电路对接收到的信号与预设定的基准电压进行比较，如果大于基准电压，则输出信号，如果小于基准电压，则判定为干扰信号，比较器电路无输出；
步骤1004，展宽电路进行信号展宽；
自第一或/和第二比较器电路输出的信号被对应送至第一或/和第二展宽电路，由第一或/和第二展宽电路将信号进行展宽；
步骤1005，计数器电路进行信号计数；
脉冲信号由第一或/和第二展宽电路展宽之后，继续对应的送至第一或/和第二计数器电路，由第一或/和第二计数器电路对应进行信号的计数，当脉冲信号数量超过预设定值时，相应的计数器电路输出信号；
步骤1006，信号送至与门芯片；
由第一或/和第二计数器电路输出的信号被送至与门芯片的输入端口；
步骤1007，信号由与门芯片送至单片机；
当与门芯片的两个输入端同时有信号输入时，与门芯片的输出端向单片机的输入端口输出信号；
步骤1008，单片机控制抑爆器触发；
当单片机的输入端口接收到与门芯片输出地信号之后，单片机通过其输出端口输出控制信号，控制抑爆器启动。
7.根据权利要求6所述的紫外线火焰传感器防误触发方法，其特征在于：步骤1005中所述的预设定值为5个。
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