CN203799480U - 一种污水处理厂硫化氢便携式报警仪 - Google Patents
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Abstract
本实用新型公开了一种污水处理厂硫化氢便携式报警仪，包括主控电路、存储器、显示电路、键盘输入电路、电源控制电路、报警电路，所述主控电路与存储器、显示电路、报警电路、电源控制电路连接，所述电源控制电路与显示电路、报警电路连接，还包括硫化氢气体检测电路，所述硫化氢气体检测电路包括惠斯登电桥和放大电路，放大电路接入主控电路。本实用新型为实时显示H2S泄露的浓度并在超限时报警提供了一种硬件实现基础。
Description
技术领域
本实用新型涉及一种污水处理厂便携式硫化氢显示报警装置。
背景技术
硫化氢是一种含硫有机物厌氧发酵的产生的气体物质（化学分子式：H2S，下文以分子式简称）。污水处理厂的粗格栅、细格栅以及污水管道的检查井，流量计安装检查井、污泥浓缩池的清理储泥池，以及污泥脱水等区域是H2S等溢散区域。H2S对人体危害极大，当空气中含有0.1%H2S时，就会引起人们头疼、晕眩。当吸入大量H2S时，会造成昏迷，甚至死亡。与H2S接触多，能引起慢性中毒，使感觉变坏，头疼等。工业生产上，要求空气中H2S的含量不得超过0.01毫克/升。目前还没有检测硫化氢气的报警装置。
发明内容
本实用新型所要解决的技术问题是，针对现有技术不足，提供一种污水处理厂硫化氢便携式报警仪，为实时显示H2S泄露的浓度并在超限时报警提供一种硬件实现基础。
为解决上述技术问题，本实用新型所采用的技术方案是：一种污水处理厂硫化氢便携式报警仪，包括主控电路、存储器、显示电路、键盘输入电路、电源控制电路、报警电路，所述主控电路与存储器、显示电路、报警电路、电源控制电路连接，所述电源控制电路与显示电路、报警电路连接，还包括硫化氢气体检测电路，所述硫化氢气体检测电路包括惠斯登电桥和放大电路，所述惠斯登电桥由两个硫化氢浓度检测传感器和两个电阻连接组成，且两个硫化氢浓度检测传感器的一端相互连接；所述惠斯登电桥的第一输入端接直流电源，所述惠斯登电桥的第二输入端与所述电源控制电路连接，所述惠斯登电桥的第一输出端通过第一电阻与运算放大器的负输入端连接，所述惠斯登电桥的第二输出端依次通可调电阻、第二电阻与所述运算放大器的正输入端连接，所述运算放大器的输出端通过第三电阻接入所述运算放大器的负输入端，第四电阻一端接入所述第二电阻与所述运算放大器正输入端之间，第四电阻另一端接地，所述第四电阻与电容并联，所述电容一端接入所述可调电阻与所述惠斯登电桥第二输出端之间，所述电容另一端接地；所述放大电路输出端接入主控电路。
所述主控电路包括单片机、与所述单片机连接的恒流源充放电电路、与所述单片机连接的多路切换集成电路、与所述多路切换集成电路连接的电压检测电路。
所述键盘输入电路包括四个按键，所述四个按键均接入所述单片机。
与现有技术相比，本实用新型所具有的有益效果为：本实用新型为实时显示H2S泄露的浓度并在超限时报警提供了一种硬件实现基础。
附图说明
图1为本实用新型一实施例结构框图；
图2为本实用新型一实施例硫化氢气体检测电路原理图；
图3为本实用新型一实施例主控电路原理图；
图4为本实用新型一实施例显示电路原理图；
图5为本实用新型一实施例电源控制电路原理图；
图6为本实用新型一实施例报警电路原理图。
具体实施方式
如图1和图2所示，本实用新型一实施例包括主控电路、存储器、显示电路、键盘输入电路、电源控制电路、报警电路，所述主控电路与存储器、显示电路、报警电路、电源控制电路连接，所述电源控制电路与显示电路、报警电路连接，还包括硫化氢气体检测电路，所述硫化氢气体检测电路包括惠斯登电桥和放大电路，所述惠斯登电桥由两个硫化氢浓度检测传感器和两个电阻连接组成，且两个硫化氢浓度检测传感器的一端相互连接；所述惠斯登电桥的第一输入端接直流电源，所述惠斯登电桥的第二输入端与所述电源控制电路连接，所述惠斯登电桥的第一输出端通过第一电阻R48与运算放大器LM2904的负输入端连接，所述惠斯登电桥的第二输出端依次通可调电阻RV1、第二电阻R49与所述运算放大器LM2904的正输入端连接，所述运算放大器LM2904的输出端通过第三电阻R50接入所述运算放大器LM2904的负输入端，第四电阻R51一端接入所述第二电阻R49与所述运算放大器LM2904正输入端之间，第四电阻R51另一端接地，所述第四电阻R51与电容C12并联，所述电容C12一端接入所述可调电阻RV1与所述惠斯登电桥第二输出端之间，所述电容C12另一端接地；所述放大电路输出端接入主控电路。
如图2，本实用新型的H2S浓度检测元件（H2S传感器）是基于传感器的气敏原理的，所谓气敏原理是采集的气样经扩散到达气敏半导体检测元件，检测元件吸附可燃性气体后并燃烧，电阻大幅上升(可由10 K上升到50 kΩ左右)，气样浓度对应的信号与对应变化的电阻成正比。当惠斯登电桥中两个硫化氢传感器中的一个（检测元件）遇到H2S后，空气中的氧与H2S发生催化燃烧反应，检测元件温度上升，电阻值增加，使惠斯登电桥产生一个与H2S体积浓度成正比的输出信号，通过电阻R48送到运放LM2904中进行放大处理。测量这个信号的大小就可知道H2S的浓度，惠斯登电桥中另一个硫化氢传感器（补偿元件）可以对检测元件的工作环境，包括电压、温度、湿度、风速、气压等进行补偿。
如图3，主控电路采用价廉物美的宏晶STC15F204EA单片机的作为控制核心，其他还有电源控制、数据处理、信息存储、A/D转换电路等辅助电路。主要电路介绍如下：
A/D转换电路：为了减少电路成本，本实用新型不采用专用的A/D转换器件，而是模拟双积分A/D转换原理采用恒流源对电容充电，计算充电时间实现的。如图3所示，标准2.5V电源、电阻R22、R23、R24、R36、三极管N5、N6、电容C3共同构成恒流源充放电电路。设充电电流为 则：
(1)
因和为定值，故与充电时间成正比。电容C3上的电压通过P1.0送内部比较器的同向输入端，令AB=“01”时，通过多路切换集成电路MC14051的X1引脚引入代表H2S泄露的电压信号，切换到P1.1，送STC15F204EA的内部比较器的反向输入端，当电容C3上的充电电压高于P1.1时，单片机控制内部比较器翻转（P3.6变高），这时软件令P3.7变高，N6导通，电容C3迅速放电，完成一次对输入电压的积分并为下一次积分做准备；再令AB=“00”，将标准电压转接到P1.1，并使P3.7变低，切断C3的放电回路，对标准电压再进行积分得：
(2)
比较（1）、（2）有：，故通过两次积分并进行运算后，H2S浓度的检测值就与充电电阻及电容的容量无关了，由于及两次积分的时间，已知，很容易获得H2S浓度的检测值，又保证了A/D转换的精度与稳定性。
如图1与图5，本实用新型有三级电源，+3.6伏，+3.3伏，以及+2.5伏。3.6伏经N1、N2构成可控输出的+3.3伏电源，提供给除了STC15F204EA及显示电路之外的所有电路使用。通过STC15F204EA的P1.5引脚可以控制+3.3伏电源的开通与关断，由于环境H2S泄露检测的传感器的正常使用寿命只有一年，而环境H2S泄露检测一般情况下也不必要实时在线检测，故可以控制检测元件以间断的方式工作，每隔30秒检测30秒，这样就可以大大延长检测元件的寿命又兼顾了H2S使用的安全，当然也可以设置在使用H2S的实时在线检测，在不使用H2S时间断检测，当然为了保证仪器检测到绝对安全，只要检测到有任何H2S泄露就立即采用实时在线检测模式。+2.5伏电源由电阻R4及恒流源器件DW1构成，为H2S气体检测电路、A/D转换电路等提供标准的参考电源。
存储器由基于I2C总线的串行E2POM 24C04完成。本装置的设置参数如时间日期初值、H2S浓度报警阀值、调零值等要预先存储在24C04中，还可以存储每小时检测到H2S浓度最大值以便于在线或离线查阅等。本装置的一个主要优点是可以一键清零，由于放大器具有零点漂移特性以及电桥参数的不平衡等原因可以造成报警器在H2S泄露实际为零时有微量输出而使显示不为零，在这种情况下可以进行系统设置，可以只按一次按键就消除了这种零点漂移现象，即所谓的一键清零特性。
报警电路如图6，由三极管N7，蜂鸣器FM，电阻R35电容C1等构成。当H2S泄露量超过某一阀值时，STC15F204EA的P1.4引脚输出脉冲信号驱动蜂鸣器发出报警信号，除了H2S超量报警功能以外，当电源电压下降到某一设定值时也同样启动报警，如用户使用电池时以便提醒更换电池。
如图3中的面膜按键为输入设定按钮，分为上下按键、确认按键、模式转换按键等；如图4是串行四位LED显示电路，可以实时显示H2S泄漏值以及各种设置参数。
Claims (3)
1.一种污水处理厂硫化氢便携式报警仪，包括主控电路、存储器、显示电路、键盘输入电路、电源控制电路、报警电路，所述主控电路与存储器、显示电路、报警电路、电源控制电路连接，所述电源控制电路与显示电路、报警电路连接，其特征在于，还包括硫化氢气体检测电路，所述硫化氢气体检测电路包括惠斯登电桥和放大电路，所述惠斯登电桥由两个硫化氢浓度检测传感器和两个电阻连接组成，且两个硫化氢浓度检测传感器的一端相互连接；所述惠斯登电桥的第一输入端接直流电源，所述惠斯登电桥的第二输入端与所述电源控制电路连接，所述惠斯登电桥的第一输出端通过第一电阻与运算放大器的负输入端连接，所述惠斯登电桥的第二输出端依次通可调电阻、第二电阻与所述运算放大器的正输入端连接，所述运算放大器的输出端通过第三电阻接入所述运算放大器的负输入端，第四电阻一端接入所述第二电阻与所述运算放大器正输入端之间，第四电阻另一端接地，所述第四电阻与电容并联，所述电容一端接入所述可调电阻与所述惠斯登电桥第二输出端之间，所述电容另一端接地；所述放大电路输出端接入主控电路。
2.根据权利要求1所述的污水处理厂硫化氢便携式报警仪，其特征在于，所述主控电路包括单片机、与所述单片机连接的恒流源充放电电路、与所述单片机连接的多路切换集成电路、与所述多路切换集成电路连接的电压检测电路。
3.根据权利要求2所述的污水处理厂硫化氢便携式报警仪，其特征在于，所述键盘输入电路包括四个按键，所述四个按键均接入所述单片机。
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