CN208538311U - 一种非现场校准气体探测器的信号传输装置 - Google Patents

Abstract

一种非现场校准气体探测器的信号传输装置,涉及气体探测器领域，包括与外接设备可拆卸连接的壳体以及设置在壳体内的信号传输电路，所述信号传输电路包括数据接收端、与数据接收端连接的数据处理器以及与数据处理器连接的模拟信号输出模块、无线数据输出模块以及总线输出模块，所述数据处理器连接有用于存储数据处理器工作参数的参数存储模块，所述数据接收端模拟信号输出模块、无线数据输出模块以及总线输出模块均通过固定设置在壳体外的数据接口与外接设备可拆卸连接。由于采用了单一的数据接口与外部设备通信，其不但方便了将气体检测的传感器拆卸下来，同时也方便了将气体探测数据进行传输，增加了气体探测器的使用效率。

Description

一种非现场校准气体探测器的信号传输装置

技术领域

本实用新型涉及气体探测器领域，特别涉及一种非现场校准气体探测器的信号传输装置。

背景技术

气体探测器是一种气体浓度的检测设备，该仪器适用于存在可燃或有毒气体的危险场所，能长期连续检测空气中被测气体爆炸下限以内的含量。可广泛应用于燃气，石油化工，冶金，钢铁，炼焦，电力等存在可燃或有毒气体的各个行业，是保证财产和人身安全的理想监测仪器。

现有技术中，气体探测器包括用于检测气体浓度信号并输出检测信号的检测模块、耦接于检测模块用于接收检测信号后判断气体浓度并发出控制信号的处理模块，以及用于接收控制信号后将气体浓度显示出来的显示模块。检测模块通过电化学原理将化学信号转换为电信号，通过处理模块进行浓度计算，在显示模块上显示出来。

但是，在气体探测器的实际应用过程中，气体探测器经常性的需要进行数据校准，同时气体探测器中的数据会需要传输到外接设备以供参考，一体化的气体探测器虽然方便了对气体的探测，但是对于气体探测器的数据传输方面提出了较高的要求，特别是在需要将气体探测器中的数据传输致电脑、上位机或控制器等外接设备时，需要将气体探测器整体拆卸下来，然后通过数据线连接的方式将气体探测器连接到外接设备，从而造成了气体探测器使用过程中的人力、物力的浪费，不但增加了使用成本，同时也降低了气体探测器的使用效率。

实用新型内容

针对现有技术存在的不足，本实用新型的目的在于提供一种非现场校准气体探测器的信号传输装置，该信号传输装置能够实现对气体探测信号的数据传输。

为实现上述目的，本实用新型提出以下技术方案：

一种非现场校准气体探测器的信号传输装置,包括与外接设备可拆卸连接的壳体以及设置在壳体内的信号传输电路，所述信号传输电路包括数据接收端、与数据接收端连接的数据处理器以及与数据处理器连接的模拟信号输出模块、无线数据输出模块以及总线输出模块，所述数据处理器连接有用于存储数据处理器工作参数的参数存储模块，所述数据接收端模拟信号输出模块、无线数据输出模块以及总线输出模块均通过固定设置在壳体外的数据接口与外接设备可拆卸连接。

通过采用上述技术方案，当需要使用气体探测器时，首先通过数据接口连接气体探测用的传感器，并通过数据接口接收传感器输出的气体检测信号，由于该信号传输装置连接有无线数据输出模块，使得数据处理器能够将接收到的气体检测信号通过无线数据输出模块无线传输给外部的电脑或控制器等，同时，当外部的电脑或控制器等不具有无线传输的功能时，通过模拟信号输出模块配合数据接口可实现数据线的连接方式，从而使得该信号传输装置与电脑或控制器等通信。同时总线输出模块的设置使得该信号传输装置具备了多组同时应用的基础，当需要对一片区域进行气体检测时，设置多个气体探测器以及信号传输装置，以总线的传输方式进行通信，实现了数据的集成传输。由于采用了单一的数据接口与外部设备通信，其不但方便了将气体检测的传感器拆卸下来，同时也方便了将气体探测数据进行传输，增加了气体探测器的使用效率。

作为本实用新型的改进，所述数据接口设置为公转接头。

作为本实用新型的改进，所述模拟信号输出模块包括与所述数据处理器连接的D/A转换器以及连接在D/A转换器和数据接口之间的信号放大单元。

通过采用上述技术方案，由于遵循二进制或十六进制编码，数据处理器一般都是输出的数字信号，D/A转换器可实现将数据处理器输出的数字信号转换为对应的模拟信号。同时数据处理器输出的功率很多情况下是不满足输出要求的，信号放大单元的设置可实现对模拟信号的功率放大，以实现对模拟信号的输出。

作为本实用新型的改进，所述D/A转换器选用MCP4725A0T模数转换模块。

作为本实用新型的改进，所述信号放大单元包括依次串接的集成运算放大器和三极管。

通过采用上述技术方案，集成运算放大器以及三极管的设置不但实现了对模拟信号的双重放大，同时三极管的设置还实现了对模拟信号的功率放大。

作为本实用新型的改进，所述数据处理器还连接有声音报警模块，所述声音报警模块的输出端连接所述数据接口。

作为本实用新型的改进，所述数据处理器还连接有灯光报警模块，所述灯光报警模块的输出端连接所述数据接口。

作为本实用新型的改进，所述数据处理器还连接有指令输出模块，所述指令输出模块的输出端连接所述数据接口。

通过采用上述技术方案，指令输出模块的设置指令输出模块的设置实现了数据处理器对外部设备的指令控制。

作为本实用新型的改进，所述指令输出模块包括串联设置的光电隔离单元和功率放大单元，所述光电隔离单元连接所述数据处理器，所述功率放大单元连接所述数据接口。

通过采用上述技术方案，光电隔离单元的设置实现了该信号传输装置与外部设备之间的光电隔离，从而起到了保护信号传输设备内电子器件的作用。

综上所述，本实用新型具有以下优点： 多种数据传输方式的设置，满足多数工作情况下的数据传输，方便了信号传输装置的使用。

附图说明

图1为信号传输电路的总电路结构示意图；

图2为数据处理器的电路图；

图3为参数存储模块的电路图；

图4为模拟信号输出模块的电路图；

图5为无线数据输出模块的电路图；

图6为总线输出模块的电路图；

图7为指令输出模块的电路图；

图8为声音报警模块的电路图；

图9为灯管报警模块的电路图。

具体实施方式

以下结合附图对本实用新型作进一步详细说明。其中相同的零部件用相同的附图标记表示。需要说明的是，下面描述中使用的词语“前”、“后”、“左”、“右”、“上”和“下”指的是附图中的方向，词语“底面”和“顶面”、“内”和“外”分别指的是朝向或远离特定部件几何中心的方向。

如图1所示，一种非现场校准气体探测器的信号传输装置,包括与外接设备可拆卸连接的壳体以及设置在壳体内的信号传输电路。其中，信号传输电路包括用于接收外部设备数据的数据接收端、与数据接收端连接的数据处理器、以及与数据处理器连接的模拟信号输出模块、总线输出模块、无线数据输出模块，同时，数据处理器还连接有用于存储数据处理器处理参数的参数存储模块、用于显示数据的显示器、用于调节显示器显示内容的显示控制单元、用于输出控制指令的指令输出模块、以及灯光报警模块和声音报警模块。

模拟信号输出模块、总线输出模块、灯光报警模块以及声音报警模块均通过固定设置在壳体外的数据接口与外接设备可拆卸连接，数据接口优选为多插针的公转接头。进一步的，数据接收端集成于公转接头，并直接连接数据处理器。

其中，显示器设置为液晶显示屏，显示控制单元包括设置在壳体上的功能按键，通过功能按键控制显示屏的显示内容。

进一步的，数据处理器连接有终端报警单元，终端报警单元包括设置在壳体上的多个报警灯，当数据处理器接收到气体检测信号时，如判断出现异常状况，则通过报警灯进行终端报警。

再如图2和图3所示，数据处理器包括型号为ATMEGA32A型号的单片机U3，参数存储模块设置为型号为FM24C256的存储器。当单片机U3通过自身的SS管脚接收到外部的检测数据时，可调取参数存储模块内的处理参数对检测数据进行数据处理。单片机U3的SS管脚连接共转接头的其中一个插针。

如图2和图4所示，模拟信号输出模块包括与数据处理器连接的D/A转换器以及连接在D/A转换器和数据接口之间的信号放大单元。D/A转换器设置为MCP4725A0T型号的模数转换芯片U2，模数转换芯片U2的SDA管脚和SCL管脚分别通过上拉电阻R4和上拉电阻R5连接单片机U3的PC0管脚和PC1管脚，并通过PC0管脚和PC1管脚以串行数据传输的方式接收单片机输出的数字量信号，模数转换芯片U2的Vout管脚连接信号放大单元，并将转换后的模拟量信号传输至信号放大单元。

信号放大单元包括依次串接的集成运算放大器U1A、NPN型的三极管N1、集成运算放大器U1B、以及PNP型的三极管P1，集成运算放大器U1A的同相输入端连接模数转换芯片U2的Vout管脚，集成运算放大器U1A的反相输入端接地，集成运算放大器U1A的输出端连接三极管N1的基级，三极管N1的集电极通过一保护电阻R2连接电源正极，三极管N1的发射极接地，三极管N1的集电极与保护电阻R2连接的节点耦接集成运算放大器的同相输入端，集成运算放大器U1B的反相输入端耦接24V直流电源的正极，集成运算放大器U1B的输出端连接三极管P1的基级，三极管P1的发射极连接24V直流电源的正极，三极管P1的集电极通过以背离三极管P1的单向二极管D1连接上述数据接口。

参照图4和图5所示，上述无线数据输出模块设置为WIRELESS型号的无线传输模块U5，无线传输模块U5的CS管脚连接模数转换芯片U2的Vout管脚，并受控于经过模数转换芯片U2输出的模拟信号进行无线传输。再参照图2，无线传输模块U5的RXD管脚和TXD管脚分别连接单片机U3的PD0管脚和PD1管脚，并通过RXD管脚和TXD管脚接收单片机U3输出的无线传输数据。当无线传输模块U5接收到单片机U3输出的无线传输数据时，通过WE管脚连接的天线K1输出与无线传输数据对应的无线数据信号，外接设备通过无线传输的方式接收无线数据信号，从而实现该信号传输装置与外接设备的无线数据传输。

参照图2和图6所示，总线输出模块包括SN65LBC184型号的总线传输模块UB1。总线传输模块UB1的R0管脚和DI管脚分别连接单片机U3的PD0管脚和PD1管脚，并通过R0管脚和DI管脚接收单片机U3输出的数据信号；总线传输模块UB1的的RE管脚连接单片机U3的PD2管脚，并受控于单片机U3的PD2管脚进行数据传输。当总线传输模块UB1接收到来自单片机U3的数据信号时，通过A管脚和B管脚将数据信号传输至数据接口。由于总线输出模块的设置，实现了该信号传输装置与外部设备之间的总线连接，便于对气体探测器进行集中化的多数量控制。

参照图2和图7所示，指令输出模块包括PNP型的三极管P2和PNP型的三极管 PJ1，三极管P2的发射极连接24V电源正极，并通过一稳压二极管D7连接三极管P2的基级；三极管P2的基级通过光电隔离单元连接单片机U3的PD4管脚，三极管PJ1的接线方式与三极管P2的接线方式相同，再此不再是赘述。进一步的光电隔离单元选用ELD207型号的光电隔离器O1，光电隔离器O1为双通道光电隔离器，三极管P2和三极管PJ1分别通过光电隔离器O1的两个光电隔离通路连接单片机U3。单片机U3输出控制指令后，经过光电隔离器O1的光电隔离作用以及三极管P2或三极管 PJ1的功率放大作用，通过三极管P2和三极管PJ1的集电极输出到数据接口，并通过数据接口传输到外接设备。

光电隔离器O1的设置实现了单片机U3与外接设备之间的光电隔离。在信号传输装置与外接设备的连接过程中，数据的传输为低功率的信号传输，由外接设备的控制元件接收，但是控制指令的传输经常型的需要直接连接外接设备的大功率工作器件，当外接设备中出现短路或断路等现象时，可能会产生高压而烧毁信号传输装置，光电隔离器O1的设置隔断了单片机U3与外接设备之间的直接的电连接，从而有效的保护了单片机U3。

同时，三极管P2和三极管PJ1作为功率放大元件，可实现将光电隔离器O1输出的小功率控制指令转换为大功率的控制指令，从而起到了稳定控制指令的效果。

两个指令输出模块中的三极管分别连接单片机U3的PD3管脚和PD4管脚。在工作过程中，可通过其中一个三极管输出控制指令，另一三极管作为备用输出端口。从而保证了控制指令输出的安全性和连续性。

如图2和图8所示，声音报警模块包括NPN型的三极管N2，三极管N2的集电极连接数据接口，三极管N2的基级通过以单向二极管D4连接单片机U3的PB2管脚，三极管N2的的发射极接地。当单片机U3需要输出报警信号时，可通过PB2管脚输出一脉冲信号至数据接口，并通过数据接口传输至外接设备中的扬声器，从而实现报警。

如图2和图9所示，灯光报警模块包括NPN型的三极管N3，三极管N3的集电极连接数据接口，三极管N3的基级通过以单向二极管D5连接单片机U3的PB3管脚，三极管N3的的发射极接地。当单片机需要输出报警信号时，可通过PB30管脚输出一脉冲信号至数据接口，并通过数据接口传输至外接设备中的报警灯，从而实现灯光闪烁报警。

由以上所述内容可知，当需要使用气体探测器时，首先通过数据接口连接气体探测用的传感器，并通过数据接口接收传感器输出的气体检测信号，由于该信号传输装置连接有无线数据输出模块，使得数据处理器能够将接收到的气体检测信号通过无线数据输出模块无线传输给外部的电脑或控制器等，同时，当外部的电脑或控制器等不具有无线传输的功能时，通过模拟信号输出模块配合数据接口可实现数据线的连接方式，从而使得该信号传输装置与电脑或控制器等通信。同时总线输出模块的设置使得该信号传输装置具备了多组同时应用的基础，当需要对一片区域进行气体检测时，设置多个气体探测器以及信号传输装置，以总线的传输方式进行通信，实现了数据的集成传输。由于采用了单一的数据接口与外部设备通信，其不但方便了将气体检测的传感器拆卸下来，同时也方便了将气体探测数据进行传输，增加了气体探测器的使用效率。

本具体实施例仅仅是对本实用新型的解释，其并不是对本实用新型的限制，本领域技术人员在阅读完本说明书后可以根据需要对本实施例做出没有创造性贡献的修改，但只要在本实用新型的权利要求范围内都受到专利法的保护。

Claims (9)

1.一种非现场校准气体探测器的信号传输装置,其特征在于：包括与外接设备可拆卸连接的壳体以及设置在壳体内的信号传输电路，所述信号传输电路包括数据接收端、与数据接收端连接的数据处理器以及与数据处理器连接的模拟信号输出模块、无线数据输出模块以及总线输出模块，所述数据处理器连接有用于存储数据处理器工作参数的参数存储模块，所述数据接收端模拟信号输出模块、无线数据输出模块以及总线输出模块均通过固定设置在壳体外的数据接口与外接设备可拆卸连接。

2.根据权利要求1所述的一种非现场校准气体探测器的信号传输装置,其特征在于：所述数据接口设置为公转接头。

3.根据权利要求1所述的一种非现场校准气体探测器的信号传输装置,其特征在于：所述模拟信号输出模块包括与所述数据处理器连接的D/A转换器以及连接在D/A转换器和数据接口之间的信号放大单元。

4.根据权利要求3所述的一种非现场校准气体探测器的信号传输装置,其特征在于：所述D/A转换器选用MCP4725A0T模数转换模块。

5.根据权利要求3所述的一种非现场校准气体探测器的信号传输装置,其特征在于：所述信号放大单元包括依次串接的集成运算放大器和三极管。

6.根据权利要求1所述的一种非现场校准气体探测器的信号传输装置，其特征在于：所述数据处理器还连接有声音报警模块，所述声音报警模块的输出端连接所述数据接口。

7.根据权利要求1所述的一种非现场校准气体探测器的信号传输装置，其特征在于：所述数据处理器还连接有灯光报警模块，所述灯光报警模块的输出端连接所述数据接口。

8.根据权利要求1所述的一种非现场校准气体探测器的信号传输装置，其特征在于：所述数据处理器还连接有指令输出模块，所述指令输出模块的输出端连接所述数据接口。

9.根据权利要求8所述的一种非现场校准气体探测器的信号传输装置，其特征在于：所述指令输出模块包括串联设置的光电隔离单元和功率放大单元，所述光电隔离单元连接所述数据处理器，所述功率放大单元连接所述数据接口。