CN203097948U - 煤矿用多参数传感器 - Google Patents
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Abstract
本实用新型涉及煤矿用传感器技术,尤其涉及煤矿用多参数传感器,包括:本安外壳内中央处理器分别电连接电源模块、声光报警电路、遥控接收电路、数据显示电路、信号输出电路、风速检测电路,特点在于中央处理器还电连接SPI数据总线,SPI数据总线分别电连接甲烷检测电路、温度检测电路,其中,SPI数据总线还电连接一氧化碳检测电路。共用一个壳体节约材料,共用一条总线电缆铺设简单、可靠性高,故障率低,整体耗能小,在煤矿安全监控系统中应用提高了该系统的可靠性。
Description
技术领域
本实用新型涉及煤矿用传感器技术,尤其涉及煤矿用多参数传感器。
背景技术
目前国内外市场上煤矿用甲烷传感器、煤矿用一氧化碳传感器、煤矿用温度传感器、煤矿用风速传感器均有成熟产品进行销售,但它们之间是相互独立的,没发现有煤矿用多参数传感器销售,国内外也未见有煤矿用多参数传感器的技术报道,特别在煤矿安全监控系统对某一点进行气体或风速监控时,需要单独布置不同气体传感器或风速传感器,布置量大,布线电缆消耗量大,耗能量大,可靠性低,故障率高,急需一种一体多参数煤矿用传感器出现,特别需要一种包括煤矿用甲烷传感器、煤矿用一氧化碳传感器、煤矿用温度传感器、煤矿用风速传感器功能的组合传感器。
实用新型内容
为了克服以上独立矿用传感器使用的技术不足,提供一种包括煤矿用甲烷传感器、煤矿用一氧化碳传感器、煤矿用温度传感器、煤矿用风速传感器功能的组合传感器。
本实用新型所要解决的技术问题的技术方案是:提供一种煤矿用多参数传感器,包括本安外壳内中央处理器150分别电连接电源模块121、声光报警电路122、遥控接收电路123、数据显示电路124、信号输出电路125、风速检测电路104,特点在于中央处理器150还电连接SPI数据总线120,SPI数据总线120分别电连接甲烷检测电路101、温度检测电路103。
其中:SPI数据总线120还电连接一氧化碳检测电路102。
其中:甲烷检测电路101、温度检测电路103共用一个集成芯片U2。
其中:风速检测电路104由超声波信号发射电路、超声波信号放大电路、包络检波电路及信号整形电路构成,超声波信号放大电路构成为超声波接收换能器P11的正、负极与信号衰减电阻R33并联,负极接地,正极连接耦合电容C30串联电阻R34接运算放大器U9A的反相输入端,电阻R35连接U9A的输出端和反相输入端,U9A输出端接电阻R36后接地,U9A输出端串接电容C34、电阻R39后接运算放大器U9B的反相输入端,电阻R40连接U9B的输出端和反相输入端,U9B输出端接电阻R41后接地,电阻R37、R38串联后一端接地,一端接电源,C33与R37并联后一端接电源,一端接U9A、U9B的同相输入端,电阻R38接电容C31, C31、C32串联后中间接地,C32接运算放大器U9A的8脚同时接电源,4脚接地。
本实用新型的有益效果是:中央处理器150电连接风速检测电路104,中央处理器150电连接SPI数据总线120,SPI数据总线120分别电连接甲烷检测电路101、温度检测电路103、一氧化碳检测电路102共用一个壳体节约材料,共用一条总线电缆铺设简单、可靠性高,故障率低,整体耗能小,在煤矿安全监控系统中应用提高了该系统的可靠性。
附图说明
图1本实用新型的原理框图;
图2实施例的电源模块的原理图;
图3实施例的甲烷检测电路及温度检测电路的原理图;
图4实施例的一氧化碳检测电路的原理图;
图5实施例的风速检测电路的原理图;
图6实施例的中央处理器、遥控接收电路和数据显示电路的原理图;
图7实施例的声光报警电路的原理图;
图8实施例的信号输出电路的原理图。
具体实施方式
附图编号
图中1、2、3、4、5、6、7、8、9、10、11、12、13、14、15、16、17、18、19、20、21、22、23、24、25、26、27、28、29、30、31、32、33、34、35、36、37、38、39、40、41、42、43、44.电器元器件管脚号,101.甲烷检测电路,102.一氧化碳检测电路,103.温度检测电路,104.风速检测电路,120.SPI数据总线,121.电源模块,122.声光报警电路,123.遥控接收电路,124.数据显示电路,125.信号输出电路,150.中央处理器。
第一实施例
参见图1,一种煤矿用多参数传感器,包括本安外壳内中央处理器150分别电连接电源模块121、声光报警电路122、遥控接收电路123、数据显示电路124、信号输出电路125、风速检测电路104,特点在于中央处理器150还电连接SPI数据总线120,SPI数据总线120分别电连接甲烷检测电路101、温度检测电路103。
参见图2,电源模块为通用电源模块,主要由型号为TPS54040DGQ的集成芯片U1,型号为1N4732A的稳压二极管D3、D4,以及外围的电容C3-C8、电阻R1-R7、电感L1、肖特基二极管D1、D2构成,电源模块输入端VIN-9-24V与外部电源连接,输出端VOUT为各电路提供所需的电源。
参见图3,甲烷检测电路及温度检测电路为通用电路,包括上电缓冲电路、桥式检测电路、信号放大及量化电路,主要有上电缓冲电路KK1端接中央处理器150,甲烷元件P2与电阻R14、R15,电位器RW1及电容C13-C16组成桥式甲烷检测电路,由AN1+、AN1-端接集成芯片U2,温度元件P3与电阻R16-R18、电容C17-C19组成桥式温度检测电路,由AN2+、AN2-端接集成芯片U2,由集成芯片U2选用AD7705型号,将量化得出的16位数据经SPI数据总线120送入中央处理器150,构成信号放大及量化电路。
其中:甲烷检测电路101、温度检测电路103共用一个集成芯片U2。
参见图4,一氧化碳检测电路102由电化学一氧化碳元件、电压偏置电路、电极保护电路、电流-电压变换电路、信号放大及量化电路构成,为通用电路,主要由集成芯片U5A、电阻R20-R22、电容C25-C26连接组成电压偏置电路,连接一氧化碳元件CE、REF端子,MOS管V10、双向二极管D10、电阻R24组成电极保护电路,运算放大器U5B、电阻R23、R25-R27、电容C27-C30组成电流-电压变换电路,一氧化碳元件SE端子输出的电流信号经电流-电压变换电路转换为电压信号,由集成电路U6型号为AD7705构成信号放大及量化电路,放大、量化处理后经SPI数据总线120送入中央处理器150。
参见图5,风速检测电路104由超声波信号发射电路、超声波信号放大电路、包络检波电路及信号整形电路构成,超声波信号发射电路为通用电路,主要由集成施密特反相器U8E、U8D,电阻R30、R31,电位器RW2,电容C30组成振荡电路产生超声波信号,超声波信号直接耦合到U8A、U8B、U8C、U8F并联构成的功率驱动电路,驱动超声波发射元件P10将电能转化为机械能,其中:超声波信号放大电路构成为超声波接收换能器P11的正、负极与信号衰减电阻R33并联,负极接地,正极连接耦合电容C30串联电阻R34接运算放大器U9A的反相输入端,电阻R35连接U9A的输出端和反相输入端,U9A输出端接电阻R36后接地,U9A输出端串接电容C34、电阻R39后接运算放大器U9B的反相输入端,电阻R40连接U9B的输出端和反相输入端,U9B输出端接电阻R41后接地,电阻R37、R38串联后一端接地,一端接+5V电源,C33与R37并联后一端接+5V电源,一端接U9A、U9B的同相输入端,电阻R38接电容C31, C31、C32串联后中间接地,C32接运算放大器U9A的8脚同时接+5V电源,4脚接地,放大的电信号经电容C35耦合至由D16、R42-R43、C36-C38构成的无源下包络线检波电路,再耦合至U10A、U10B、R44-R50、C39、D17组成的滞回比较信号整形电路,整形为标准方波送于中央处理器150处理。
参见图6,中央处理器150U11型号为STC12C5A32S2,遥控接收电路123和数据显示电路124为通用电路,由型号为SC9149的集成电路U13及红外接收头V20型号为HS0038A2以及外围电阻R70- R74、电容C49-C52、三极管V21连接构成遥控接收电路,显示管理芯片U12选用ZLG7290型号管理三个0.8寸七段数码显示管构成数据显示电路124。
参见图7,声光报警电路122为通用电路,主要由集成MOS管阵列U15、U16、U17组成的推挽式功率驱动电路、蜂鸣器、电阻R80-R85、发光二极管D20-D23及连接端子P20-P22构成,中央处理器150的PWM模块可由遥控器调节输出不同频率信号,从而实现遥控蜂鸣器声音的大小。
参见图8,信号输出电路125为通用电路,主要由三极管V31-V33、发光二极管D32-D33、肖特基二极管D30-D31以及电阻R90-R97连接构成,信号输出电路由中央处理器的TX、RX端口控制,中央处理器将检测到的甲烷浓度值、一氧化碳浓度值、温度值、风速值打包成数据包,由TX 脚输出4800bps基带信号,当TX端口输出高电平时,V32导通,V31截止,BROWN端电压由基带干线控制为高电平,当TX端口输出低电平时, D32亮起,V32截止,V31导通,BROWN端电压被拉为低电平,当YELLOW端为高电平时V33导通,D33亮起,RX接收为低电平,当YELLOW端为低电平时V33截止,RX接收为高电平,当传感器接收正常时,发光二极管D33会不停的闪烁,当传感器发送正常时,发光二极管D32会不停的闪烁,使现场的工作人员能了解传感器与分站的通讯状态。
第二实施例
参见图1,一种煤矿用多参数传感器,包括本安外壳内中央处理器150分别电连接电源模块121、声光报警电路122、遥控接收电路123、数据显示电路124、信号输出电路125、风速检测电路104,特点在于中央处理器150还电连接SPI数据总线120,SPI数据总线120分别电连接甲烷检测电路101、温度检测电路103。
其中:SPI数据总线120还电连接一氧化碳检测电路102。
参见图2,电源模块为通用电源模块,主要由型号为TPS54040DGQ的集成芯片U1,型号为1N4732A的稳压二极管D3、D4,以及外围的电容C3-C8、电阻R1-R7、电感L1、肖特基二极管D1、D2构成,电源模块输入端VIN-9-24V与外部电源连接,输出端VOUT为各电路提供所需的电源。
参见图3,甲烷检测电路及温度检测电路为通用电路,包括上电缓冲电路、桥式检测电路、信号放大及量化电路,主要有上电缓冲电路KK1端接中央处理器150,甲烷元件P2与电阻R14、R15,电位器RW1及电容C13-C16组成桥式甲烷检测电路,由AN1+、AN1-端接集成芯片U2,温度元件P3与电阻R16-R18、电容C17-C19组成桥式温度检测电路,由AN2+、AN2-端接集成芯片U2,由集成芯片U2选用AD7705型号,将量化得出的16位数据经SPI数据总线120送入中央处理器150,构成信号放大及量化电路。
其中:甲烷检测电路101、温度检测电路103共用一个集成芯片U2。
参见图4,一氧化碳检测电路102由电化学一氧化碳元件、电压偏置电路、电极保护电路、电流-电压变换电路、信号放大及量化电路构成,为通用电路,主要由集成芯片U5A、电阻R20-R22、电容C25-C26连接组成电压偏置电路,连接一氧化碳元件CE、REF端子,MOS管V10、双向二极管D10、电阻R24组成电极保护电路,运算放大器U5B、电阻R23、R25-R27、电容C27-C30组成电流-电压变换电路,一氧化碳元件SE端子输出的电流信号经电流-电压变换电路转换为电压信号,由集成电路U6型号为AD7705构成信号放大及量化电路,放大、量化处理后经SPI数据总线120送入中央处理器150。
参见图5,风速检测电路104由超声波信号发射电路、超声波信号放大电路、包络检波电路及信号整形电路构成,超声波信号发射电路为通用电路,主要由集成施密特反相器U8E、U8D,电阻R30、R31,电位器RW2,电容C30组成振荡电路产生超声波信号,超声波信号直接耦合到U8A、U8B、U8C、U8F并联构成的功率驱动电路,驱动超声波发射元件P10将电能转化为机械能,其中:超声波信号放大电路构成为超声波接收换能器P11的正、负极与信号衰减电阻R33并联,负极接地,正极连接耦合电容C30串联电阻R34接运算放大器U9A的反相输入端,电阻R35连接U9A的输出端和反相输入端,U9A输出端接电阻R36后接地,U9A输出端串接电容C34、电阻R39后接运算放大器U9B的反相输入端,电阻R40连接U9B的输出端和反相输入端,U9B输出端接电阻R41后接地,电阻R37、R38串联后一端接地,一端接+5V电源,C33与R37并联后一端接+5V电源,一端接U9A、U9B的同相输入端,电阻R38接电容C31, C31、C32串联后中间接地,C32接运算放大器U9A的8脚同时接+5V电源,4脚接地,放大的电信号经电容C35耦合至由D16、R42-R43、C36-C38构成的无源下包络线检波电路,再耦合至U10A、U10B、R44-R50、C39、D17组成的滞回比较信号整形电路,整形为标准方波送于中央处理器150处理。
参见图6,中央处理器150U11型号为STC12C5A32S2,遥控接收电路123和数据显示电路124为通用电路,由型号为SC9149的集成电路U13及红外接收头V20型号为HS0038A2以及外围电阻R70- R74、电容C49-C52、三极管V21连接构成遥控接收电路,显示管理芯片U12选用ZLG7290型号管理三个0.8寸七段数码显示管构成数据显示电路124。
参见图7,声光报警电路122为通用电路,主要由集成MOS管阵列U15、U16、U17组成的推挽式功率驱动电路、蜂鸣器、电阻R80-R85、发光二极管D20-D23及连接端子P20-P22构成,中央处理器150的PWM模块可由遥控器调节输出不同频率信号,从而实现遥控蜂鸣器声音的大小。
参见图8,信号输出电路125为通用电路,主要由三极管V31-V33、发光二极管D32-D33、肖特基二极管D30-D31以及电阻R90-R97连接构成,信号输出电路由中央处理器的TX、RX端口控制,中央处理器将检测到的甲烷浓度值、一氧化碳浓度值、温度值、风速值打包成数据包,由TX 脚输出4800bps基带信号,当TX端口输出高电平时,V32导通,V31截止,BROWN端电压由基带干线控制为高电平,当TX端口输出低电平时, D32亮起,V32截止,V31导通,BROWN端电压被拉为低电平,当YELLOW端为高电平时V33导通,D33亮起,RX接收为低电平,当YELLOW端为低电平时V33截止,RX接收为高电平,当传感器接收正常时,发光二极管D33会不停的闪烁,当传感器发送正常时,发光二极管D32会不停的闪烁,使现场的工作人员能了解传感器与分站的通讯状态。
煤矿安全监控系统使用本实用新型时由信号输出电路125接入煤矿安全监控系统。
Claims (5)
1. 一种煤矿用多参数传感器,包括本安外壳内中央处理器分别电连接电源模块、声光报警电路、遥控接收电路、数据显示电路、信号输出电路、风速检测电路,特点在于中央处理器还电连接SPI数据总线,SPI数据总线分别电连接甲烷检测电路、温度检测电路。
2.根据权利要求1所述的一种煤矿用多参数传感器,其特征在于:SPI数据总线还电连接一氧化碳检测电路。
3.根据权利要求1所述的一种煤矿用多参数传感器,其特征在于:甲烷检测电路、温度检测电路共用一个集成芯片U2。
4.根据权利要求2所述的一种煤矿用多参数传感器,其特征在于:甲烷检测电路、温度检测电路共用一个集成芯片U2。
5.根据权利要求1或2或3或4所述的一种煤矿用多参数传感器,其特征在于:风速检测电路(104)由超声波信号发射电路、超声波信号放大电路、包络检波电路及信号整形电路构成,超声波信号放大电路构成为超声波接收换能器P11的正、负极与信号衰减电阻R33并联,负极接地,正极连接耦合电容C30串联电阻R34接运算放大器U9A的反相输入端,电阻R35连接U9A的输出端和反相输入端,U9A输出端接电阻R36后接地,U9A输出端串接电容C34、电阻R39后接运算放大器U9B的反相输入端,电阻R40连接U9B的输出端和反相输入端,U9B输出端接电阻R41后接地,电阻R37、R38串联后一端接地,一端接电源,C33与R37并联后一端接电源,一端接U9A、U9B的同相输入端,电阻R38接电容C31, C31、C32串联后中间接地,C32接运算放大器U9A的8脚同时接电源,4脚接地。
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CN103148893A (zh) * | 2013-02-04 | 2013-06-12 | 抚顺中煤科工安全仪器有限公司 | 煤矿用多参数传感器 |
CN106555610A (zh) * | 2016-11-17 | 2017-04-05 | 北京科技大学 | 一种煤矿掘进工作面瓦斯突出阻隔系统 |
CN111188650A (zh) * | 2019-11-28 | 2020-05-22 | 天地(常州)自动化股份有限公司 | 一种传感器故障识别方法、指示方法及煤矿安全监控系统 |
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- 2013-02-04 CN CN 201320065170 patent/CN203097948U/zh not_active Expired - Lifetime
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