CN201255731Y - 具有网络接口的公路隧道一氧化碳浓度检测装置 - Google Patents

具有网络接口的公路隧道一氧化碳浓度检测装置 Download PDF

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Abstract

具有网络接口的公路隧道一氧化碳浓度检测装置涉及一种气体浓度检测装置，具体为一种一氧化碳浓度检测装置。包括气敏传感器、温度补偿模块、A/D转换模块，还具有微型处理器和以太网接口模块，气敏传感器连接温度补偿模块，经过补偿的模拟信号传递给A/D转换模块，模拟信号转化为数字信号并传递给微型处理器，微型处理器将处理后的数据传递给以太网接口模块，进而传入以太网。上述设计大大减少了公路隧道一氧化碳浓度检测项目的施工成本，减小了施工难度，缩短了施工时间。采用多种方案减少了电路连线、增加了稳定性和减少了干扰。

Description

具有网络接口的公路隧道一氧化碳浓度检测装置
技术领域
本实用新型涉及一种气体浓度检测装置，具体为一种一氧化碳浓度检测装置。
背景技术
现有一氧化碳浓度检测装置，多为家庭、办公环境，以及煤矿矿井设计，还没有专门为公路隧道设计的一氧化碳浓度检测装置。
而且现有一氧化碳浓度检测装置多采用基本电子元器件连接电路，较少用集成芯片控制，因此抗干扰性能差、精度低、故障率高。
如专利号为91204769.0，名称为《一氧化碳检测报警保护仪》的实用新型专利公开的一种一氧化碳浓度检测装置就是采用电容、电阻、运算放大器等基本元器件连接成电路实现一氧化碳检测报警的。
目前已有的一氧化碳浓度检测装置，其数据传输方法主要有简单地有线传输、短消息传输。
简单地有线传输，传输距离近，容易受到干扰。
采用短消息传输数据的实现方式比较复杂，实现方法是采用光谱吸收型气体传感，将检测数据处理后传输给隧道现场的PC机，再利用PC机处理数据并将数据通过手机网络传输给监控中心。
另外采用短消息传输不利于连续数据的读取，数据传输存在间断时间。
实用新型内容
本实用新型的目的在于提供具有网络接口的公路隧道一氧化碳浓度检测装置，具有制造简单、成本低、体积小节省空间、信息传输距离远和性能可靠的特点。
本实用新型所解决的问题可以采用以下技术方案来实现：
具有网络接口的公路隧道一氧化碳浓度检测装置，包括气敏传感器、温度补偿模块、A/D转换模块，其特征在于，还具有微型处理器和以太网接口模块，气敏传感器连接温度补偿模块，经过补偿的模拟信号传递给A/D转换模块，模拟信号转化为数字信号并传递给微型处理器，微型处理器将处理后的数据传递给以太网接口模块，进而传入以太网。
所述微型处理器是单片机。
上述的具有网络接口的公路隧道一氧化碳浓度检测装置，设置了以太网接口模块。将气敏传感器采集的信息转化为数字量信号，并且传入以太网，因此具有网络接口的公路隧道一氧化碳浓度检测装置可视为一个简易的网络终端。
这样就不需要再为了将采集到的数据传递到远处的数据终端铺设很长的通信线路；也不需要为了实现采用短消息传输数据而专门设置PC机。
所以上述设计大大减少了公路隧道一氧化碳浓度检测项目的施工成本，减小了施工难度，缩短了施工时间。
所述气敏传感器具有微型硅桥结构，微型硅桥结构中嵌入加热器，加热器上具有一层SnO2薄膜。
这种结构不仅使SnO2薄膜对一氧化碳气体在很宽的温度范围内都具有敏感性，而且由于硅膜减少了热传导的损失，从而大大降低了功耗。这是一种现有的气敏传感器，因此不做详述。
所述以太网接口模块包括以太网控制芯片、隔离滤波器、以太网RJ-45接口，以太网控制芯片接收微型处理器传来的控制信号以及数据，以太网控制芯片在微型处理器的控制下，对数据进行处理，并将处理后的数据传入隔离滤波器，隔离滤波器对数据信号进行隔离和滤波后，将数据信号传入以太网RJ-45接口，以太网RJ-45接口将数据信号传入以太网。
上述设计中虽然仅对以太网接口模块数据输出的过程进行了描述，不过上述以太网接口模块的结构显然既可接收远程控制端发来的控制命令，也可把当前的工作状态反馈给远程控制端，以实现从远程控制端控制对现场装置的调节及控制。
所述单片机为自带A/D转换模块的单片机。
采用这种单片机可以减少一个芯片，从而可以减少电路连线、增加稳定性和减少干扰。
附图说明
图1是本实用新型的整体结构示意框图。
图2是本实用新型的信号采集和处理电路原理图。
图3是本实用新型的网络接口模块具体电路原理图。
具体实施方式
为了使本实用新型实现的技术手段、创作特征、达成目的与功效易于明白了解，下面结合具体图示，进一步阐述本实用新型。
参考图1，具有网络接口的公路隧道一氧化碳浓度检测装置，包括气敏传感器1、温度补偿模块2、自带A/D转换模块的单片机3、和以太网接口模块4。
气敏传感器1对公路隧道空气中一氧化碳浓度进行采集，温度补偿模块2用来补偿气敏传感器1受温度的影响，使采集数据更精确，温度补偿模块2输出模拟电压信号给自带A/D转换模块的单片机3，自带A/D转换模块的单片机3将输入的模拟信号转换成数字信号并进行内部运算分析，将分析结果输出给以太网接口模块4中的以太网控制芯片，并控制以太网控制芯片的读写操作，以太网控制芯片将所述分析结果转换成符合TCP/IP的数据类型并通过以太网接口模块4中的隔离滤波器传送到以太网RJ-45接口，实现数据的网络传输。
参照图2和图3，具有网络接口的公路隧道一氧化碳浓度检测装置包括顺序连接的气敏传感器1、温度补偿模块2、自带A/D转换模块的单片机3、以太网接口模块4。以太网接口模块4包括以太网控制芯片41、隔离滤波器42、以太网RJ-45接口43。自带A/D转换模块的单片机3采用型号为P87C552的单片机。以太网控制芯片41采用型号为CS8900A的以太网控制芯片。隔离滤波器42型号为20F001N。
气敏传感器1与温度补偿模块2连接，气敏传感器1的加热电压是周期性脉冲电压。由电路部分6提供所述气敏传感器1必需的工作偏置，所述电路部分6的输入端连接自带A/D转换模块的单片机3的P2.6口，用户程序通过控制所述P2.6口的输出电平，产生符合所述气敏传感器1工作模式的方波，驱动所述气敏传感器1的加热元件；所述气敏传感器1接入温度补偿模块2，温度补偿模块2中集成运算放大器的反相输入端接入正温度系数的热敏电阻RT。在温度升高时，气敏传感器1受温度影响阻值变小，运算放大器的正相输入端的电压降低，同时热敏电阻RT阻值变大，则运算放大器的反相输入端的电压也降低，在温度降低时气敏传感器1受温度影响阻值变大，运算放大器的正相输入端的电压升高，同时热敏电阻RT阻值变小，则运算放大器的反相输入端的电压也升高，从而所述温度补偿模块跟踪温度的变化达到温度补偿的目的。
自带A/D转换模块的单片机3具有8路模拟信号输入通道，温度补偿模块输出端连接所述自带A/D转换模块的单片机3的其中一路模拟信号输入通道ADC7，完成模拟信号的采集。
地址锁存器5连接自带A/D转换模块的单片机3和以太网接口模块4，进行地址锁存。
以太网接口模块4的SD0—SD7管脚与自带A/D转换模块的单片机3的P0.0—P0.7管脚连接，实现8位数据操作。以太网接口模块4的SD8—SD15接低电平；自带A/D转换模块的单片机3的EA#通过一个2K电阻连接到+5V置高电平；选择自带A/D转换模块的单片机3的P2.7与以太网接口模块4的AEN地址使能端连接；选择以太网接口模块4的I/O基地址为300H，以太网接口模块4的SA0—SA3通过地址锁存器5与自带A/D转换模块的单片机3的低四位地址相连，SA8、SA9输入高电平，其余地址线输入低电平，使以太网接口模块4的I/O地址范围为300H—30FH，地址锁存器5的5D—8D置0；用复位电路实现自带A/D转换模块的单片机3、以太网接口模块4两芯片的复位操作，复位电路高有效，自带A/D转换模块的单片机3复位脚低有效，所以复位电路的输出加反相器N1后与自带A/D转换模块的单片机3的RST连接，复位电路的输出直接与以太网接口模块4的RESET连接，保证所述两芯片在上电时可靠复位；自带A/D转换模块的单片机3的WR#、RD#分别与以太网接口模块4的IOR#、IOW#连接以实现IO口的读写功能。
以太网接口模块4的数据发送、接收引脚TPOUT-、TPOUT+、TPRX-和TPRX+通过隔离滤波器42与以太网RJ-45接口相连。
以上显示和描述了本实用新型的基本原理和主要特征和本实用新型的优点。本行业的技术人员应该了解，本实用新型不受上述实施例的限制，上述实施例和说明书中描述的只是说明本实用新型的原理，在不脱离本实用新型精神和范围的前提下，本实用新型还会有各种变化和改进，这些变化和改进都落入要求保护的本实用新型范围内。本实用新型要求保护范围由所附的权利要求书及其等效物界定。

Claims (6)

1、具有网络接口的公路隧道一氧化碳浓度检测装置，包括气敏传感器、温度补偿模块、A/D转换模块，其特征在于，还具有微型处理器和以太网接口模块，气敏传感器连接温度补偿模块，经过补偿的模拟信号传递给A/D转换模块，模拟信号转化为数字信号并传递给微型处理器，微型处理器将处理后的数据传递给以太网接口模块，进而传入以太网。
2、根据权利要求1所述的具有网络接口的公路隧道一氧化碳浓度检测装置，其特征在于，所述微型处理器是单片机。
3、根据权利要求1所述的具有网络接口的公路隧道一氧化碳浓度检测装置，其特征在于，所述气敏传感器具有微型硅桥结构，微型硅桥结构中嵌入加热器，加热器上具有一层SnO2薄膜。
4、根据权利要求1所述的具有网络接口的公路隧道一氧化碳浓度检测装置，其特征在于，所述以太网接口模块包括以太网控制芯片、隔离滤波器、以太网RJ-45接口，以太网控制芯片接收微型处理器传来的控制信号以及数据，以太网控制芯片在微型处理器的控制下，对数据进行处理，并将处理后的数据传入隔离滤波器，隔离滤波器对数据信号进行隔离和滤波后，将数据信号传入以太网RJ-45接口，以太网RJ-45接口将数据信号传入以太网。
5、根据权利要求2所述的具有网络接口的公路隧道一氧化碳浓度检测装置，其特征在于，所述单片机为自带A/D转换模块的单片机。
6、根据权利要求1所述的具有网络接口的公路隧道一氧化碳浓度检测装置，其特征在于，还包括隔离滤波器，微型处理器通过隔离滤波器连接以太网接口模块。
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