CN107238685A - 一种用于瓦斯监测的气体采集装置 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种用于瓦斯监测的气体采集装置，包括嵌入式处理器和传感器组，所述传感器组包括传感器供电电路，所述传感器供电电路通过放大电路与滤波电路电性连接，所述滤波电路的输出端数据采集电路相连接，所述数据采集电路的输出端通过A/D转换器与嵌入式处理器相连接，所述嵌入式处理器的信号端还分别连接有无线收发器和红外遥感器，通过红外遥感器可以在传感器的使用过程中完成定期校准、参数设置、数据查询，传感器采用恒压源单独供电，减小因温度、负载变化引起的误差，从而提高了测量的精度，当瓦斯气体浓度达到设定值时，自动切断设备电源，自动发出声光报警，防止用电设备引起瓦斯爆炸事故。
Description
技术领域
本发明涉及气体采集装置技术领域，具体为一种用于瓦斯监测的气体采集装置。
背景技术
随着现代化工产业的发展，各种各样的气体在工农业生产、交通运输、日常生活中的应用越来越广泛。同时，由于管理、使用的缺陷，气体泄漏事故也时有发生。因为工农业生产中的突发性气体泄漏地点、泄漏时间、周围环境的不确定性以及没有固定的排放地点、排放方式等，气体泄漏事故一旦发生瞬间排放大量污染物，不能有效预警，对工农业生产、人民生活环境造成严重污染破坏，甚至造成人员伤亡。
对于如何快速检测气体泄漏的发生，传统的方法是通过火灾源探测，使用温度传感器，要求火灾源释放足够的热量，但是当传感器能感知温度的变化时，燃烧已经发生了一段时间，不能有效快速地救援，给人民生活和国家经济建设带来不可估量的损失。
发明内容
为实现上述目的，本发明提供如下技术方案：一种用于瓦斯监测的气体采集装置，包括嵌入式处理器和传感器组，所述传感器组包括传感器供电电路，所述传感器供电电路通过放大电路与滤波电路电性连接，所述滤波电路的输出端数据采集电路相连接，所述数据采集电路的输出端通过A/D转换器与嵌入式处理器相连接，所述嵌入式处理器的输出端通过控制线电性连接有液晶显示屏，所述嵌入式处理器的输出端还连接着报警模块，所述嵌入式处理器的信号处理端口还设置有JTAG调试电路接口，所述嵌入式处理器的输出端还通过驱动电路与继电器相连接，所述继电器的输出端电性连接风机，所述嵌入式处理器的信号端通过控制线与断电控制键电性连接，所述嵌入式处理器的信号端还分别连接有无线收发器和红外遥感器。
作为本发明一种优选的技术方案，所述传感器供电电路由基准电压、运算放大器和晶体管组成，所述传感器供电电路中选用LM358AN芯片作为基准电源。
作为本发明一种优选的技术方案，所述放大电路采用AD602系列的处理芯片作为前置放大器。
作为本发明一种优选的技术方案，所述嵌入式处理器的双向控制端还通过控制线电性连接键盘输入电路。
作为本发明一种优选的技术方案，所述滤波电路采用无源滤波电路对信号预先进行滤波。
作为本发明一种优选的技术方案，所述数据采集电路具有一个模拟信号输入，一个控制信号输入和一个模拟信号输出。
作为本发明一种优选的技术方案，所述报警模块由低电平蜂鸣器和发光二极管构成，均设置为低电平有效。
作为本发明一种优选的技术方案，所述驱动电路采用A3955SB型号的步进电机专用芯片。
作为本发明一种优选的技术方案，所述嵌入式处理器的输入端还连接有复位电路。
与现有技术相比，本发明的有益效果是：该用于瓦斯监测的气体采集装置，由气体传感器及其恒压源供电、数据采集电路、声光报警电路、断电控制和A/D转换电路构成，传感器组将瓦斯气体浓度转换相应大小的模拟信号，经数据采集部分的信号调理及模/数转换，嵌入式处理器将数据采集的采样值过处理运算，并将当前的气体浓度值保存、显示，并通过远程通讯电路上传到监控主机进行实时监控.一旦瓦斯气体的浓度超过设定值时，则启动报警电路工作并切断用电设备，通过红外遥感器可以在传感器的使用过程中完成定期校准、参数设置、数据查询，传感器采用恒压源单独供电，减小因温度、负载变化引起的误差，从而提高了测量的精度，当瓦斯气体浓度达到设定值时，自动切断设备电源，自动发出声光报警，防止用电设备引起瓦斯爆炸事故。
附图说明
图1为本发明结构示意图。
图2为本发明传感器供电电路图。
图3为本发明数据采集电路图。
图中：1-嵌入式处理器；2-传感器组；3-传感器供电电路；4-放大电路；5-滤波电路；6-数据采集电路；7-A/D转换器；8-液晶显示屏；9-报警模块；10-JTAG调试电路接口；11-驱动电路；12-继电器；13-风机；14-键盘输入电路；15-断电控制键；16-复位电路；17-无线收发器；18-红外遥感器。
具体实施方式
下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
实施例：
请参阅图1、图2和图3，本发明提供一种技术方案：一种用于瓦斯监测的气体采集装置，包括嵌入式处理器1和传感器组2，所述传感器组2包括传感器供电电路3，所述传感器供电电路3通过放大电路4与滤波电路5电性连接，所述滤波电路5的输出端数据采集电路6相连接，所述数据采集电路6的输出端通过A/D转换器7与嵌入式处理器1相连接，所述嵌入式处理器1的输出端通过控制线电性连接有液晶显示屏8，所述嵌入式处理器1的输出端还连接着报警模块9，所述嵌入式处理器1的信号处理端口还设置有JTAG调试电路接口10，所述嵌入式处理器1的输出端还通过驱动电路11与继电器12相连接，所述继电器12的输出端电性连接风机13，所述嵌入式处理器1的信号端通过控制线与断电控制键15电性连接，所述嵌入式处理器1的信号端还连接分别有无线收发器17和红外遥感器18。
优选的是，所述传感器供电电路3由基准电压、运算放大器和晶体管组成一种恒压源专为传感器供电，所述传感器供电电路中选用LM358AN芯片作为基准电源，其温度系数为20ppm/℃，片内带隙基准电压提供15uA-20mA的电流范围，且具有低噪声和长期稳定性的特点；所述放大电路4采用AD602系列的处理芯片作为前置放大器；
所述嵌入式处理器1的双向控制端还通过控制线电性连接键盘输入电路14；所述滤波电路5采用无源滤波电路对信号预先进行滤波，此电路结构简单、易于设计、成本低廉、运行可靠；所述数据采集电路6具有一个模拟信号输入，一个控制信号输入和一个模拟信号输出，该电路的作用是在某个规定的时刻接收输入电压，并在输出端保持该电压直至下次采样开始为止，数据采集电路6的作用主要有2点：(1)能保证输入量在A/D转换期间保持不变；(2)将某一时刻各点检测到的数据保持下来，供单片机分时地加以检测和处理，以确保检测到的数字量具有时间上的一致性；
所述报警模块9由低电平蜂鸣器和发光二极管构成，均设置为低电平有效；所述驱动电路11采用A3955SB型号的步进电机专用芯片，其工作电压可达50V，电流可达1.5A。A3955SB内部的3位非线性数模转换器与内部PWM电流控制相结合可实现步进电机的全、1/2、1/4、1/8运行模式。而且内部的PWM电流控制电路和外部参考电压相结合可用于决定电流是否为快衰减、慢衰减还是混合衰减模式；
所述嵌入式处理器1的输入端还连接有复位电路16。
所述采用的A/D转换芯片是PCF8591，此芯片是一个单片集成、单电源供电、低功耗、8位COMS数据获取器件，操作电压范围为2.5～6V，4个模拟输入、1个模拟输出和1个串口I2C总线接口，3个地址引脚A0、A1和A2可用于硬件地址编程，允许在同个I2C总线上接入8个PCF8591器件，而无需额外的硬件。
所述嵌入式处理器1采用LPC2478作为核心处理，该处理器具有4个UART，2路CAN-bus、1个SPI接口、2个SSP接口、3个I2C接口和1个I2S接口，同时支持STN和TFT显示的LCD控制器、10/100M以太网媒体访问控制器(MAC)、异步静态存储器设备和动态存储器的外部存储器控制器(EMC)、USB2.0全速Device/Host/OTG控制器。并且还带有1个片内4MHz内部振荡器、98kBRAM以及多个32位定时器、ADC、DAC、PWM等接口。
具体使用方式及优点：该用于瓦斯监测的气体采集装置，由气体传感器及其恒压源供电、数据采集电路、声光报警电路、断电控制和A/D转换电路构成，传感器组将瓦斯气体浓度转换相应大小的模拟信号，经数据采集部分的信号调理及模/数转换，嵌入式处理器将数据采集的采样值过处理运算，并将当前的气体浓度值保存、显示，并通过远程通讯电路上传到监控主机进行实时监控.一旦瓦斯气体的浓度超过设定值时，则启动报警电路工作并切断用电设备，通过红外遥感器可以在传感器的使用过程中完成定期校准、参数设置、数据查询，传感器采用恒压源单独供电，减小因温度、负载变化引起的误差，从而提高了测量的精度，当瓦斯气体浓度达到设定值时，自动切断设备电源，自动发出声光报警，防止用电设备引起瓦斯爆炸事故。
对于本领域技术人员而言，显然本发明不限于上述示范性实施例的细节，而且在不背离本发明的精神或基本特征的情况下，能够以其他的具体形式实现本发明。因此，无论从哪一点来看，均应将实施例看作是示范性的，而且是非限制性的，本发明的范围由所附权利要求而不是上述说明限定，因此旨在将落在权利要求的等同要件的含义和范围内的所有变化囊括在本发明内。不应将权利要求中的任何附图标记视为限制所涉及的权利要求。
Claims (9)
1.一种用于瓦斯监测的气体采集装置，其特征在于：包括嵌入式处理器(1)和传感器组(2)，所述传感器组(2)包括传感器供电电路(3)，所述传感器供电电路(3)通过放大电路(4)与滤波电路(5)电性连接，所述滤波电路(5)的输出端数据采集电路(6)相连接，所述数据采集电路(6)的输出端通过A/D转换器(7)与嵌入式处理器(1)相连接，所述嵌入式处理器(1)的输出端通过控制线电性连接有液晶显示屏(8)，所述嵌入式处理器(1)的输出端还连接着报警模块(9)，所述嵌入式处理器(1)的信号处理端口还设置有JTAG调试电路接口(10)，所述嵌入式处理器(1)的输出端还通过驱动电路(11)与继电器(12)相连接，所述继电器(12)的输出端电性连接风机(13)，所述嵌入式处理器(1)的信号端通过控制线与断电控制键(15)电性连接，所述嵌入式处理器(1)的信号端还连接分别有无线收发器(17)和红外遥感器(18)。
2.根据权利要求1所述的一种用于瓦斯监测的气体采集装置，其特征在于：所述传感器供电电路(3)由基准电压、运算放大器和晶体管组成，所述传感器供电电路中选用LM358AN芯片作为基准电源。
3.根据权利要求1所述的一种用于瓦斯监测的气体采集装置，其特征在于：所述放大电路(4)采用AD602系列的处理芯片作为前置放大器。
4.根据权利要求1所述的一种用于瓦斯监测的气体采集装置，其特征在于：所述嵌入式处理器(1)的双向控制端还通过控制线电性连接键盘输入电路(14)。
5.根据权利要求1所述的一种用于瓦斯监测的气体采集装置，其特征在于：所述滤波电路(5)采用无源滤波电路对信号预先进行滤波。
6.根据权利要求1所述的一种用于瓦斯监测的气体采集装置，其特征在于：所述数据采集电路(6)具有一个模拟信号输入，一个控制信号输入和一个模拟信号输出。
7.根据。权利要求1所述的一种用于瓦斯监测的气体采集装置，其特征在于：所述报警模块(9)由低电平蜂鸣器和发光二极管构成，均设置为低电平有效。
8.根据权利要求1所述的一种用于瓦斯监测的气体采集装置，其特征在于：所述驱动电路(11)采用A3955SB型号的步进电机专用芯片。
9.根据权利要求1所述的一种用于瓦斯监测的气体采集装置，其特征在于：所述嵌入式处理器(1)的输入端还连接有复位电路(16)。
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| CN108661716A (zh) * | 2018-04-27 | 2018-10-16 | 苏州诺登德智能科技有限公司 | 一种矿道预警装置 |
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