CN205264011U - 一种可燃气体探测器 - Google Patents

Abstract

本实用新型提供了一种可燃气体探测器，该技术方案基于CAN总线设计，选用LPC2119微处理器，在微处理器与CAN总线的连接环节引入了双通道数字隔离器和CAN总线收发器从而实现了更好的电气连接效果，提升了传输距离和抗干扰能力。本实用新型探测器可对可燃气体泄漏进行实时监测、跟踪显示现场气体浓度，具有声光报警功能，并可以根据传感器老化情况进行误差修正，实现了对可燃气体的智能监测。同时，本实用新型成本较低、易于实现，因此具有突出的推广前景。

Description

一种可燃气体探测器

技术领域

本实用新型涉及气体探测技术领域，具体涉及一种可燃气体探测器。

背景技术

由于可燃性气体的弥散会造成严重的安全隐患，因此对可燃性气体的探测、感知就成为了避免事故发生的重要安全措施。对可燃性气体的探测技术由来已久，从最初的取样、化学分析，到后来的利用监控探头实现实时探测，已经经历了诸多的技术改进，其实用性、便捷性都有了质的飞跃。然而尽管如此，现有技术的可燃性气体探测器仍然存在着容易受环境条件干扰从而影响探测效果、探测灵敏度不够、远距离传输受限等技术缺陷。

此外，在功能层面，对于探测得到的结果，现有技术的探测器普遍无法做到实时监控、而对于结果变化的跟踪监控、报警等便捷功能也有待完善。因此有必要从结构层面对其进行技术改进，以开发性能更佳的可燃性气体探测器。

发明内容

本实用新型旨在针对现有技术的技术缺陷，提供一种可燃性气体探测器。以解决现有技术中可燃性气体探测器所存在的传输速度滞后、传输距离短、无法实施监控探测结果的技术缺陷。

为实现以上技术目的，本实用新型采用以下技术方案：

一种可燃气体探测器，其特征在于包括微处理器模块，模拟输入模块，浓度显示模块，报警提示模块，报警输出模块，ADC模块，CAN模块，双通道数字隔离器模块，CAN总线收发器模块，CAN总线，其中ADC模块和CAN模块是微处理器模块的子模块，浓度显示模块、报警提示模块、报警输出模块三者分别与微处理器模块相连接，模拟输入模块与ADC模块相联系，CAN总线依次通过CAN总线收发器模块、双通道数字隔离器模块与CAN模块相连接，同时：所述微处理器模块是LPC2119微处理器；所述CAN总线收发器模块是PCA82C250CAN总线收发器。

优选的，所述双通道数字隔离器模块是ADUM1201双通道数字隔离器。

优选的，所述模拟输入模块中具有传感器，该传感器采用恒压供电，工作电压为(2.5±0.125)V，工作电流为150～170mA。

优选的，所述微处理器模块中集成有验收滤波器。

在以上技术方案中：

微处理器采用的是PHILIP公司的LPC2119，它是基于一个支持实时仿真和跟踪的16/32位RAM7TDMI-SCPU的微控制器，并带有128K字节嵌入式高速Flash存储器，它具有极低的功耗，具有32个多位定时器、4路10位ADC、2路CAN以及多达9个的外部中断使它特别适合本产品的研发。CAN控制器的每个总线的数据速率为1Mbit/s，可访问32位寄存器和RAM，符合CAN规范2.0B(ISO11898-1)。全局验收滤波器可识别所有总线的11位和29位Rx标示符。验收滤波器为选择的标示符提供了FullCAN-style自动接收。由于本系统对转换精度要求不高，因此LPC2119的10位逐次逼近型模数转换器已经够用，又由于他的转换速度比较快，而气体浓度变化很缓慢，可以采用技术提高转换精度。

模拟输入模块的传感器采用催化燃烧式传感器其结构原理图如附图2和附图3所示。敏感气体电阻值随周围可燃性气体体积分数变化，非敏感部分电阻值和可燃气体体积分数无关。该传感器采用恒压供电，工作电压为(2.5±0.125)V，工作电流为150mA-170mA。该传感器输出线性度很好，在满足设计要求的前提下不需要作额外的传感器非线性补偿原理。

模拟输入模块的模拟电路如附图4所示，可燃气体传感器与R1，R4和R9构成电桥电路，其中R9用来调整零点。电桥是恒压供电，供电电压为2.5V，该电压是通过运放跟踪基准电压源TL431来获得的。仪表放大器选用的是AD623，它可以采用单电源供电，外接电阻后其增益最高可达1000倍，放大倍数与外接电阻的关系式为：G＝1+100KΩ/R。在AD623的输入端接入R10、R11、C2、C1和C1是用来滤除无线电频率干扰，特别是在信号较弱时期到地作用更加明显，其中R10与R11，C1与C1应分别相同。

微控制器LPC2119内部集成了CAN控制器和验收滤波器，因此使得它的结构很简单，经过简单的连接可完成CAN总线物理层和数据链路层的所有功能。设计选用CAN总线收发器PCA82C250，PCA82C250是CAN总线协议控制器和物理总线接口之间的接口，该器件对总线提供差动发送能力，对CAN控制器提供差动接受能力。使用PCA82C250可以增大通信距离，提高系统的瞬间抗干扰能力，保护总线，降低射频干扰，实现热防护等。CAN总线接口的电路图如附图5所示。

为了增加CAN总线节点的抗干扰能力，控制器的CAN_TxD和CANRxD并不是直接与82C250的TXD和RXD相连，而是通过ADuM1201相连，这样能很好的实现了总线上各CAN节点间的电气隔离。隔离电路的两个电源VCC和VCC1采用小功率DC/DC电源隔离模块实现完全隔离。82C250的CANH和CANL引脚各自通过一个5Ω的电阻与CAN总线相连，电阻可起到一定的限流作用，保护82C250免受过流的冲击。CANH和CANL与地之间并联了两个30pF的小电容，可以起到滤除总线的高频干扰和一定的防电磁辐射的能力。另外在两根CAN总线接入端和地之间分别反接了一个保护二极管，当CAN总线有较高的负电压时，通过二极管的短路可起到一定的过压保护作用。82C250的R9引脚上皆有一个斜率电阻，电阻大小可根据总线通讯速度适当调整，一般在16KΩ-140KΩ之间。

本实用新型探测器的软件控制环节，当探测器上电后首先对控制器进行初始化，然后进行系统测试，测试完成没有出现报警后就要进行数据采集和数据处理，并显示处理，若气体浓度超标，则进行报警提示，并控制输出控制，CAN总线通讯采用中断方式，包括保护现场，总线通讯，恢复现场。主程序及中断程序的流程图如附图6所示。

本实用新型提供的可燃气体探测器基于CAN总线设计，可对可燃气体泄漏进行实时监测、跟踪显示现场气体浓度，具有声光报警功能，并可以根据传感器老化情况进行误差修正，实现了对可燃气体的智能监测。同时，本实用新型成本较低、易于实现，因此具有突出的推广前景。

附图说明

图1是本实用新型探测器的硬件结构示意图；

图2是本实用新型模拟输入模块的敏感元件部分结构示意图；

图3是本实用新型模拟输入模块的传感器结构示意图；

图4是本实用新型模拟输入模块的模拟测量电路图；

图5是本实用新型CAN总线接口电路图；

图6是本实用新型探测器的控制程序流程图；

图中：

1、微处理器模块2、模拟输入模块3、浓度显示模块4、报警提示模块

5、报警输出模块6、ADC模块7、CAN模块8、双通道数字隔离器模块

9、CAN总线收发10、CAN总线器模块

具体实施方式

以下将对本实用新型的具体实施方式进行详细描述。为了避免过多不必要的细节，在以下实施例中对属于公知的结构或功能将不进行详细描述。除有定义外，以下实施例中所用的技术和科学术语具有与本实用新型所属领域技术人员普遍理解的相同含义。

实施例1

一种可燃气体探测器，其特征在于包括微处理器模块1，模拟输入模块2，浓度显示模块3，报警提示模块4，报警输出模块5，ADC模块6，CAN模块7，双通道数字隔离器模块8，CAN总线收发器模块9，CAN总线10，其中ADC模块6和CAN模块7是微处理器模块1的子模块，浓度显示模块3、报警提示模块4、报警输出模块5三者分别与微处理器模块1相连接，模拟输入模块2与ADC模块6相联系，CAN总线10依次通过CAN总线收发器模块9、双通道数字隔离器模块8与CAN模块7相连接，同时：所述微处理器模块1是LPC2119微处理器；所述CAN总线收发器模块9是PCA82C250CAN总线收发器。

在以上技术方案的基础上：

所述双通道数字隔离器模块8是ADUM1201双通道数字隔离器。

所述模拟输入模块2中具有传感器，该传感器采用恒压供电，工作电压为2.5±0.125V，工作电流为150～170mA。

所述微处理器模块1中集成有验收滤波器。

实施例2

一种可燃气体探测器，其特征在于包括微处理器模块1，模拟输入模块2，浓度显示模块3，报警提示模块4，报警输出模块5，ADC模块6，CAN模块7，双通道数字隔离器模块8，CAN总线收发器模块9，CAN总线10，其中ADC模块6和CAN模块7是微处理器模块1的子模块，浓度显示模块3、报警提示模块4、报警输出模块5三者分别与微处理器模块1相连接，模拟输入模块2与ADC模块6相联系，CAN总线10依次通过CAN总线收发器模块9、双通道数字隔离器模块8与CAN模块7相连接，同时：所述微处理器模块1是LPC2119微处理器；所述CAN总线收发器模块9是PCA82C250CAN总线收发器。

在以上技术方案的基础上：

所述模拟输入模块2中具有传感器，该传感器采用恒压供电，工作电压为2.5±0.125V，工作电流为150～170mA。

所述微处理器模块1中集成有验收滤波器。

实施例3

一种可燃气体探测器，其特征在于包括微处理器模块1，模拟输入模块2，浓度显示模块3，报警提示模块4，报警输出模块5，ADC模块6，CAN模块7，双通道数字隔离器模块8，CAN总线收发器模块9，CAN总线10，其中ADC模块6和CAN模块7是微处理器模块1的子模块，浓度显示模块3、报警提示模块4、报警输出模块5三者分别与微处理器模块1相连接，模拟输入模块2与ADC模块6相联系，CAN总线10依次通过CAN总线收发器模块9、双通道数字隔离器模块8与CAN模块7相连接，同时：所述微处理器模块1是LPC2119微处理器；所述CAN总线收发器模块9是PCA82C250CAN总线收发器。

以上对本实用新型的实施例进行了详细说明，但所述内容仅为本实用新型的较佳实施例，并不用以限制本实用新型。凡在本实用新型的申请范围内所做的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本实用新型的保护范围之内。

Claims (4)

1.一种可燃气体探测器，其特征在于包括微处理器模块(1)，模拟输入模块(2)，浓度显示模块(3)，报警提示模块(4)，报警输出模块(5)，ADC模块(6)，CAN模块(7)，双通道数字隔离器模块(8)，CAN总线收发器模块(9)，CAN总线(10)，其中ADC模块(6)和CAN模块(7)是微处理器模块(1)的子模块，浓度显示模块(3)、报警提示模块(4)、报警输出模块(5)三者分别与微处理器模块(1)相连接，模拟输入模块(2)与ADC模块(6)相联系，CAN总线(10)依次通过CAN总线收发器模块(9)、双通道数字隔离器模块(8)与CAN模块(7)相连接，同时：

所述微处理器模块(1)是LPC2119微处理器；

所述CAN总线收发器模块(9)是PCA82C250CAN总线收发器。

2.根据权利要求1所述的一种可燃气体探测器，其特征在于所述双通道数字隔离器模块(8)是ADUM1201双通道数字隔离器。

3.根据权利要求1所述的一种可燃气体探测器，其特征在于所述模拟输入模块(2)中具有传感器，该传感器采用恒压供电，工作电压为(2.5±0.125)V，工作电流为150～170mA。

4.根据权利要求1所述的一种可燃气体探测器，其特征在于所述微处理器模块(1)中集成有验收滤波器。