CN201522465U

CN201522465U - 无线瓦斯传感器装置

Info

Publication number: CN201522465U
Application number: CN2009202353040U
Authority: CN
Inventors: 童紫原; 刘聪; 童敏明
Original assignee: China University of Mining and Technology CUMT
Current assignee: China University of Mining and Technology CUMT
Priority date: 2009-09-23
Filing date: 2009-09-23
Publication date: 2010-07-07
Anticipated expiration: 2019-09-23

Abstract

一种无线瓦斯传感器装置，包括电源电路，瓦斯催化元件，与瓦斯催化元件相连接的检测电路，与检测电路相连接的微处理器，所述微处理器的输出端分别连接有显示瓦斯检测结果的显示电路、无线通信电路和电压控制电路，电压控制电路的输出端与检测电路相连接，以控制瓦斯催化元件的工作电压；所述的电源电路由提供3.6V电压的三节镍氢电池、电池保护芯片、稳压电源芯片及电容组成。采用无线通信技术、恒温瓦斯检测技术及瓦斯催化元件工作电压的智能控制，使瓦斯检测具有灵活、快速、抗干扰性强、稳定可靠、低功耗、体积小的优点，成本低，使用方便。

Description

无线瓦斯传感器装置

技术领域

本实用新型涉及瓦斯检测装置，尤其是一种适用于煤矿井下的无线瓦斯传感器装置。

技术背景

瓦斯是煤矿生产的重大灾害之一，对矿井瓦斯进行实时可靠的监测是防止煤矿瓦斯爆炸事故的有效措施之一。目前我国各大煤矿的瓦斯监测大致分为便携式瓦斯监测仪器和瓦斯监测系统。便携式瓦斯监测仪，结构简单，携带方便，但是只有携带者能随时知道该处的瓦斯浓度，未配备以及在矿井上的工作人员不能了解矿井的瓦斯浓度情况；另一类是以PC机为主体的瓦斯浓度监测系统，在矿井下固定的地方安装瓦斯监测传感器，再通过很长的电缆把测试到的浓度等数据传到煤矿上面的控制室。有线监测方式存在两方面缺陷：一，由于采用有线方式传输，系统对于线路的依赖性较强，在矿井内某些地方会存在布线困难的情况；二，有线方式的煤矿瓦斯监测系统，当某些通过有线连接的瓦斯监测传感器出现故障，就会导致监测区域内局部地方失去监测功能。

发明内容

本实用新型的目的是克服已有技术的不足之处，提供一种结构简单，环境适应能力强，工作性能稳定，可靠性高的无线瓦斯传感器装置。

本实用新型的无线瓦斯传感器装置，包括电源电路，瓦斯催化元件，与瓦斯催化元件相连接的检测电路，与检测电路相连接的微处理器，所述微处理器的输出端分别连接有显示瓦斯检测结果的显示电路、无线通信电路和电压控制电路，电压控制电路的输出端与检测电路相连接，以控制瓦斯催化元件的工作电压；所述的电源电路由提供3.6V电压的三节本安镍氢电池组、电池保护芯片、基准电压芯片、场效应管及电容，电阻组成。

所述的显示电路由显示控制芯片和与其相连接的四位八段发光二极管构成；所述的电压控制电路由数模转换芯片及外围的电阻电容构成；所述的无线通信电路由嵌入式无线通信模块及外围的电阻和发光二极管构成。

本实用新型的有益效果：采用电压控制电路对催化元件电压进行智能控制，降低了瓦斯检测的功耗；装置可设在井下任何需要对瓦斯浓度进行实时检测的场所，通过无线网络通信技术，将每个监测节点的瓦斯浓度信息通过无线的方式快速传输到主控制节点进行分析和处理，不留瓦斯检测的盲区，有效保障井下的安全生产。其结构简单，使用方便，功耗低，可长时间稳定工作，实现煤矿瓦斯全方位、实时监测。

附图说明

图1是本实用新型的结构框图。

图2是本实用新型的无线瓦斯传感器装置电路原理图。

图中：1-检测电路；2-无线通信电路；3-电源电路；4-微处理器电路；5-数字显示电路；6-电压控制电路；7-瓦斯催化元件。

具体实施方式

下面结构附图中的实施例对本实用新型作进下步的描述：

图1所示，无线瓦斯传感器装置由检测电路1、无线通信电路2、电源电路3、微处理器电路4、数字显示电路5、电压控制电路6和瓦斯催化元件7组成。瓦斯催化元件7选用型号为MC113的催化燃烧式气体传感器，瓦斯催化元件7利用可燃性气体的氧化燃烧特性检测空气中可燃气含量，是可燃气体专用传感器。瓦斯催化元件7的输出端与检测电路1的输入端相连接，检测电路1的输出端与微处理器4的输入端相连接，微处理器4的输出端分别连接显示瓦斯检测结果的显示电路5、无线通信电路2和电压控制电路6，电压控制电路6的输出端与监测电路1相连接，以控制瓦斯催化元件7的工作电压；电源电路3分别与检测电路1、微处理器4和无线通信电路2相连，提供电源。

图2所示，微处理器电路4包括单片机M8(ATmega8)，M8的1脚通过电容C12接地，2、3脚对应连接无线通信电路2中嵌入式无线通信模块U4(SZ05)的16、15脚，7脚连接电源VCC，9、10脚对应连接OSC芯片(晶振7.3728芯片)的两端，OSC芯片两端还分别连接两个电容C1和C2，C1和C2接地，14、15、16脚对应连接数字显示电路5中显示控制芯片U3(CH452)的4、5、6脚，21脚顺序连接C11、C10和AD转换的参考电压AVCC，C10和C11接地，AVCC通过电感L1连接电源VCC，VCC通过电容C9接地，23脚连接检测电路1的电阻R25，26、27、28脚对应连接电压控制电路6中数模转换芯片U6(TLC5615)的3、2、1脚，20脚接AD转换的参考电压AVCC。22脚接地

L1的一端接VCC，另一端接AVCC；C1的一端接M8的9脚，另一端接地；C2的一端接M8的10脚，另一端接地；C11的一端接M8的21脚，另一端接地；C12的一端接M8的1脚，另一端接地；C9的一端接VCC，另一端接地；C11的一端接M8的9脚，另一端接地；C9的一端接VCC，另一端接地；C10的一端接AVCC，另一端接地。

检测电路1由瓦斯催化元件J5(MC113)，单电源运算放大器U5A、U5B(LM358)，PNP三极管Q1及电阻R15-R25电容C15、C16组成。U5的5脚同时连接J5的2、3脚，U5的6脚通过电阻R18连接到电压控制电路6中数模转换芯片U6的7脚，U5的7脚接Q1的基极，8脚接VCC电源，4脚接地，2脚顺序连接电阻R24、R17并与1脚连接，1脚接输出电阻R25，3脚同时连接电阻R22和R23，R23接地，R22同时连接电阻R15、R16，R15连接基准电压VDD，R16接地；J5的1脚同时连接Q1的集电极和电阻R19，R19连接R20，R20接地，在R19、R20两端并联有电容C16，J5的4脚接地。Q1的发射极接电源VCC。C15的一端接R25的1脚，另一端接地；C16的1脚接J5的1脚，2脚接地；R24的一端接U5的1脚，另一端接U5的2脚；R23的一端接U5的3脚，另一端接地；R22的一端接U5的3脚，另一端同时接R16和R15；R16的一端接R22的一端，另一端接地；R15的一端接R16的一端，另一端接VDD。R18的一端接U5的6脚，另一端接U6的7脚；R21的一端接U5的2脚，另一端接R19的一端；R19的一端接J5的1脚，另一端接R20的一端；R20的一端接R19的一端，另一端接地。

电压控制电路6包括型号为TLC5615的数模转换芯片U6，数模转换芯片U6的1、2、3脚分别对应连接M8的26、27、28脚，5脚接地，6脚连接AVCC，7脚连接检测电路1中电阻的R18，8脚同时连接VCC和电容C17，C17的一端接U6的8脚，另一端接地。

无线通信电路2由嵌入式无线通信模块U4(SZ05)及外围的电阻和发光二极管D2、D3、D4、D5组成。无线通信模块U4采用SZ05系列嵌入式无线通信模块，集成符合ZIGBEE协议标准的射频收发器和微处理器，它具有通讯距离远、抗干扰能力强、组网灵活、性能可靠稳定等优点和特性；可实现点对点、一点对多点、多点对多点之间的设备间数据的透明传输；可组成星型、树型和蜂窝型网状网络结构。U4的1、2、3、4脚分别对应连接D1～D4四个发光二极管的阴极，D1～D4的阳极分别对应连接电阻R11～R14，R11～R14均连接VCC，7、8、9脚接跳线插针对应连接JP1的2、4、6脚，15、16脚对应连接M8的2、3脚，14、18脚接地，17脚接VCC，JP1的1、3、5脚接地。R11～R14的一端分别接VCC，另一端分别D1～D4的阳极。无线模块U4通过RS-232串口与单片机M8连接，构成一个具有无线通信功能的瓦斯检测装置。多个无线瓦斯检测装置能够自组织成为星型的无线网络结构，每个无线瓦斯检测装置作为无线网络中的一个功能节点，通过标准的无线通信协议将瓦斯检测数据上传至网络主控制节点，进行信息的综合和分析处理。

数字显示电路5由显示控制芯片U3(CH452)，四位八段发光二极管4LED和电阻构成。显示控制芯片U3的4、5、6脚分别对应连接M8的15、16、17脚，11、12、13、14脚分别对应连接4LED的12、9、8、6脚，18、19、20、21、22、23、24、1脚通过限流电阻R3～R10分别对应连接4LED的11、7、4、2、1、10、5、3脚，2、17脚接3VCC，15脚接地。

电源电路3由三节本安镍氢电池组、电池保护芯片U1(R5421)、基准电压芯片U2(TL431)、场效应管及电容、电阻组成。三节镍氢电池串联限流电阻R0提供3.6V电压VCC。电池保护芯片U1负责监测电池电压与回路电流，并控制两个场效应管的栅极，场效应管在电路中起开关作用，分别控制着充电回路与放电回路的导通与关断，C5为延时电容，该电路具有过充电保护、过放电保护、过电流保护与短路保护功能。U1的1脚接场效应管Q2的栅极，U1的2脚同时连接电阻R2和电容C4，R2接地，C4接地，U1的3脚接场效应管Q3的栅极，U1的4脚通过电容C5接地，U1的5脚同时接电阻R1和C3，R1接电压VCC，C3接地，U1的6脚接地。场效应管Q2的源极接二极管D6的正极，Q2的漏极同时接D6的负极及Q3的源极，Q2的栅极接U1的1脚。场效应管Q3的源极同时接二极管D7的负极及Q2的漏极，Q3的漏极接D7的正极，Q3的栅极接U1的3脚。U2的3脚通过电阻R2接VCC，U2的1脚接地，U2的2脚和3脚连接输出2.5V的基准电压VDD，VDD分别通过电容C6，C7，C8接地，VCC分别通过电容C13，C14接地。D5的阳极接VCC，D5的阴极通过R26接地。

Claims

1.一种无线瓦斯传感器装置，包括电源电路(3)，瓦斯催化元件(7)，与瓦斯催化元件(7)相连接的检测电路(1)，与检测电路(1)相连接的微处理器(4)，其特征在于：所述微处理器(4)的输出端分别连接有显示瓦斯检测结果的显示电路(5)、无线通信电路(2)和电压控制电路(6)，电压控制电路(6)的输出端与检测电路(1)相连接，以控制瓦斯催化元件(7)的工作电压；所述的电源电路(3)由提供3.6V电压的三节本安镍氢电池组、电池保护芯片(R5421)、基准电压芯片(TL431)、场效应管及电容，电阻组成。

2.根据权利要求1所述的一种无线瓦斯传感器装置，其特征在于：所述的显示电路(5)由显示控制芯片(CH452)和与其相连接的四位八段发光二极管(4LED)构成。

3.根据权利要求1所述的一种无线瓦斯传感器装置，其特征在于：所述的电压控制电路(6)由数模转换芯片(TLC5615)及外围的电阻电容构成。

4.根据权利要求1所述的一种无线瓦斯传感器装置，其特征在于：所述的无线通信电路(2)由嵌入式无线通信模块(SZ05)及发光二极管构成。