CN2394221Y

CN2394221Y - 便携式智能型甲烷多用检测报警仪

Info

Publication number: CN2394221Y
Application number: CN 99212459
Authority: CN
Inventors: 卞广清
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 1999-06-01
Filing date: 1999-06-01
Publication date: 2000-08-30
Anticipated expiration: 2009-06-01

Abstract

本实用新型公开了一种可燃气体检测报警仪,特别是一种甲烷检测报警仪。它由甲烷检测电路、电源电路,稳压电路、升压电路、微处理器、显示电路、报警电路、两段无级补偿放大电路和自动调校电路组成。本实用新型体积小、重量轻、性能稳定可靠,在0—4%浓度范围内可精确测量甲烷浓度,并且实现了自动调零,同时还可测量温度、显示时间。

Description

便携式智能型甲烷多用检测报警仪

本实用新型涉及一种可燃气体检测报警仪，特别是一种甲烷检测报警仪。

目前使用的甲烷检测报警仪主要包括电源电路、甲烷检测电路、放大电路、调校电路、A/D转换电路、显示电路和报警电路，甲烷检测电路是由载体催化甲烷检测元件及两个电阻组成的桥式检测电路，调校电路则是由一个接在甲烷检测电路中两电阻之间的电位器构成的，它是一个手动电位器，使用时需用螺丝刀进行调节，由于是手动调节容易出现较大的偏差，另外经常需要调节也给使用带来了很多不便，它存在的另一个缺陷是它的放大电路只有一段放大器，而经研究发现甲烷浓度在0-2％，2％-4％两个区间内甲烷检测电路的灵敏度是不一样的，而由同一放大器放大必然造成在其中一段浓度范围内测量的结果与真实值有较大偏差，另外象温度和时间这些对甲烷检测有很重要参考价值的物理量目前的甲烷检测仪是不能直接测得的，还需要借助其它仪器才能测得，这也给实际使用带来了很多不便。

本实用新型的目的就是要提供一种在使用前能自动调校，甲烷浓度在0-4％范围内均能精确测量，并且能同时测量时间和温度的便携式甲烷多用检测报警仪。

为实现上述目的本实用新型采用如下所述的技术方案：便携式甲烷多用检测报警仪包括甲烷检测电路，电源电路、稳压电路、升压电路、微处理器U7、显示电路、报警电路、两段无级补偿放大电路和自动调校电路，甲烷检测电路是由载体催化甲烷检测元件RH、RB，电阻R16、R17组成的桥式检测电路，甲烷检测电路测试到的信号经两段无级补偿放大电路放大后送入微处理器U7，数据经微处理器处理后由显示电路显示甲烷浓度的数字值，报警电路由讯响器SI、三极管T6、二极管D1和电阻R29、R30组成，报警控制信号由微处理器U7的第14脚输出并由电阻R29接至三极管T6的基极，为了实现自动调校，设计的自动调校电路是在甲烷检测电路的电阻R16、R17间连接了一个数字电位器U3，电阻R17的一端接数字电位器U3的第3脚，电阻R16的一端接数字电位器U3的第6脚，数字电位器U3的控制端第7脚接至微处理器U7的第12脚，数字电位器U3的第5脚为信号输出端。当甲烷检测电路需调零时，通过微处理器U7的调零程序，控制数字电位器变换中心抽头的位置，使桥路输出零点能保持在给定值上，从而实现自动调校。两段无级补偿放大电路的一段是由运算放大器U6-3及电阻R6、R7、R8、R9、R10，电容C3、C4、C8组成的一个高放大率的放大器，其输出端经电阻R9接至微处理器U7的第4脚，另一段是由运算放大器U6-4及电阻R1、R2、R3、R4、R5，电容C1、C2、C7组成一个低放大率的放大器，其输出端经电阻R4接至微处理器U7的第3脚，甲烷检测电路输出的信号是以并联形式同时输入到两段无级补偿放大器的输入端，当甲烷浓度在0-2％之间时，运算放大器U6-3输出的信号首先被微处理器采集，经运算处理后，直接由显示器显示甲烷浓度的数字值，当甲烷浓度高于2％时，运算放大器U6-3输出的信号大于给定值时，则溢出无效，此时微处理器自动接收运算放大器U6-4输出的信号，并把它运算处理后显示在显示器上，这样就实现了两段无级补偿放大，由于两段可分别调校精度，故提高了测量精度。另外它还有一个温度检测电路，该电路主要由温度传感器U5组成，温度传感器采用先进的数字温度检测器件，它输出的数字信号直接送入微处理器，最后由显示器显示，它的时钟电路由一个实时时钟集成块和一块石英晶振体组成。

采用上述结构的便携式智能型甲烷多用检测报警仪提高了测量精度，实现了全自动调零，同时可测量温度、显示时间，它结构设计巧妙、性能稳定可靠、体积小、重量轻，操作使用简便，方便维修。

下面结合附图对本实用新型进行详细的说明。

图1为本实用新型的电路方框图。

图2为本实用新型的电路原理图。

参照图1、图2。便携式智能型甲烷多用检测报警仪由甲烷检测电路、电源电路、稳压电路，升压电路、微处理器U7、显示电路、报警电路、两段无级补偿放大电路和自动调校电路组成，电源电路是由QNY1.2×3氢镍电池组组成的本安电源，稳压电路由运算放大器U6-2、精密基准源U4、三极管T1、电阻R18、R19、R20、R21、R22、R23组成，稳压电路输出恒定的3伏直流电供给甲烷检测电路，稳压电路的前端与电源之间还连接有一开关用三极管T2，三极管T2的基极通过电阻R25接至微处理U7的第7脚，精密基准源U4输出恒定的2.5伏参考电压，精密基准源U4的供电电路由相互并联的开关用三极管T3、T5和电阻R24组成，三极管T3的基极通过电阻R26接至微处理U7的第7脚，三极管T5的基极通过电阻R27接至微处理器U7的第15脚，在需充电时，微处理器U7的第15脚输出低电平，使三极管T5处于饱和状态，接通精密基准源U4，精密基准源U4的电压输出端还通过导线接至微处理器U7的第5脚，通过开关用三极管T3、T5可保证即使在整机欠压关机的情况下，精密基准源始终是带电的并输出恒定的2.5伏参考电压。微处理器U7是一个单片机。

甲烷检测电路是由载体催化甲烷检测元件RH、RB，电阻R16、R17组成的桥式检测电路，电阻R16、R17之间连接有一个数字电位器U3，通过数字电位器U3组成一个自动调校电路，电阻R16的一端接数字电位器U3的第3脚，电阻R17的一端接数字电位器U3的第3脚，电位器U3的控制端第7脚接至微处理器U7的第12脚，数字电位器的第5脚为信号输出端，当甲烷检测电路需调零时，通过微处理器U7的调零程序，控制数字电位器变换中心抽头的位置，使桥路输出的零点能保持在给定值上，从而实现自动调校。

本实用新型的升压电路是由直流升压模块U1、二极管D、电感线圈L、电容C6组成，升压电路的输入端接至开关用三极管T2的输出端，升压电路输出稳定的5伏直流电给数字电位器U3、四单元运算放大器U6和温度检测电路供电。

两段无级补偿放大电路的一段是由运算放大器U6-3及电阻R6、R7、R8、R9、R10、电容C3、C4、C8组成的一个高放大率的放大器，其输出端经电阻R9接至微处理器U7的第4脚，另一段是由运算放大器U6-4及电阻R1、R2、R3、R4、R5，电容C1、C2、C7组成一个低放大率的放大器，其输出端经电阻R4接至微处理器U7的第3脚，甲烷检测电路输出的信号是以并联形式同时输入到两段放大器的，输入端当甲烷浓度在0-2％之间时，运算放大器U6-3输出的信号首先被微处理器采集，经运算处理后，直接由显示器显示甲烷浓度的数字值，当甲烷浓度高于2％时，运算放大器U6-3输出的信号大于给定值时，则溢出无效；此时微处理器自动接收运算放大器U6-4输出的信号，并把它运算处理后显示在显示器上，这样就实现了两段无级补偿放大，由于两段可分别调校精度，故提高了测量精度。

当被测甲烷浓度超过4％时，微处理器U7的第7脚输出一个高电平，三极管T2截止，稳压电路和升压电路断电，从而保护载体催化甲烷检测元件RH、RB不致损坏。

报警电路由讯响器SI、三极管T6、二极管D1、电阻R29、R30组成，报警控制信号由微处理器U7的第14脚输出并由电阻R29接至三极管T6的基极。显示电路由四位LED显示器及辅助的电阻和三极管组成，四位LED显示器直接由微处理器U7驱动。

本实用新型还有一个温度检测电路和一个时钟电路，温度检测电路由数字温度传感器U5及电阻R14组成，数字温度传感器的第3脚接升压电路的5V直流电源，1脚接地，2脚接微处理器的第6脚，电阻R14接在数字温度传感器U5的第2脚和第3脚之间，数字温度传感器U5直接输出被测温度的数字量，此信号经微处理器处理后直接由显示器显示被测温度的数值。时钟电路由实时时钟集成块U2及石英晶振XT组成，实时时钟集成块U2的第5脚输出端接至微处理器U7的第13脚，实时时间由显示器显示。

显示器显示甲烷浓度、温度和时间可由微处理器控制实行自动功能转换轮流显示三个物理量，也可通过轻触开关T实现手动控制显示。

本实用新型还设计有一个欠压保护电路和一个充电管理电路，欠压保护电路由电压取样电路和电子开关电路组成，电压取样电路由连接在本安电源两端的相互串联的电阻R11、R12、R13组成，电阻R11与R13之间为电压取样点，此取样点电压为本安电源电压的1/2，此取样点接至微处理器U7的第2脚。在使用过程中，当电源电压降至设定值时，微处理器通过检测取样点电压并由其第7脚输出一个高电平，三极管T2截止，稳压电路和升压电路断电，从而保护电源不致过放电。充电管理电路的控制部分由三极管T4和电阻R28组成，三极管T4的集电极接充电检测极柱，发射极接地，其基极通过电阻R28接至微处理器U7的第16脚，充电检测极柱在充电时是与充电电路中的充电三极管的控制端相连的，充电时当电源电压被充至设定值时，欠压保护电路中的电压取样电路给微处理器U7提供一个电压信号，微处理器U7的第16脚由高电平变为低电平，三极管T4截止从而控制充电电路中的充电三极管截止，停止充电，同时它还巧妙地利用了时钟电路为充电管理电路服务，从充电开始只要满11个小时，微处理器U7的第16脚就变为低电平，从而停止充电，这样就实现了电源充电过程中的双重保护防止电池被过充。

Claims

1、一种便携式智能型甲烷多用检测报警仪，它包括甲烷检测电路、电源电路、稳压电路、升压电路、微处理器U7，显示电路、报警电路、放大电路和调校电路，甲烷检测电路是由载体催化甲烷检测元件RH、RB，电阻R16、R17组成的桥式检测电路，甲烷检测电路的两输出端接放大电路的输入端，放大电路的输出端接微处理器U7的信号输入端，显示器为LED显示器，它接在微处理器后显示微处理器输出的结果，报警电路由讯响器SI、三极管T6、三极管D1、电阻R29、R30组成，报警控制信号由微处理器U7的第14脚输出并由电阻R29接至三极管T6的基极，其特征在于：调校电路是一个自动调校电路，它是在甲烷检测电路的电阻R16、R17之间连接有一数字电位器U3，电阻R17的一端接数字电位器U3的第3脚，电阻R16的一端接数字电位器U3的第6脚，数字电位器U3的控制端第7脚接至微处理器U7的第12脚，数字电位器U3的第5脚为信号输出端；放大电路由两段无极补偿放大器组成，其中一段是由运算放大器U6-3及电阻R6、R7、R8、R9、R10、电容C3、C4、C8组成一个高放大率的放大器，其输出端经电阻R9接至微处理器U7的第4脚，两段无级补偿放大器的另一段是由运算放大器U6-4及电阻R1、R2、R3、R4、R5、电容C1、C2、C7组成一个低放大率的放大器，其输出端经电阻R4接至微处理器U7的第3脚。

2、根据权利要求1所述的便携式智能型甲烷多用检测报警仪，其特征在于：它还有一个温度检测电路，该电路由数字温度传感器U5及电阻R14组成，数字温度传感器的第3脚接升压电路的5V直流电源，1脚接地，2脚接微处理器U7的第6脚，电阻R14接在数字温度传感器U5的第2脚和第3脚之间。

3、根据权利要求1所述的便携式智能型甲烷多用检测报警仪，其特征在于：它还有一个时钟电路，该时钟电路由实时时钟集成块U2及石英晶振体XT组成，实时时钟集成块U2的第5脚输出端接至微处理器U7的第13脚。

4、根据权利要求2所述的便携式智能型甲烷多用检测报警仪，其特征在于：它还有一个时钟电路，该时钟电路由实时时钟集成块U2及石英晶振XT组成，实时时钟集成块U2的第5脚输出端接至微处理器U7的第13脚。

5、根据权利要求1或2或3或4所述的便携式智能甲烷多用检测报警仪，其特征在于：它还有一个欠压保护电路，它由电压取样电路和电子开关电路组成，电压取样电路由连接在电池组两端的相互串联的电阻R11、R12、R13组成，电阻R11与R13之间为电压取样点并接至微处理器U7的第2脚，在电池组的正极与稳压电路之间串联有一开关三极管T2，三极管T2的基极通过电阻R25接至微处理器U7的第7脚。

6、根据权利要求1或2或3或4所述的便携式智能型甲烷多用检测报警仪，其特征在于：它还有一个充电管理电路，充电管理电路的控制部分由三极管T4和电阻R28组成，三极管T4的集电极接充电检测极柱，发射极接地，其基极通过电阻R28接至微处理器U7的第16脚。

7、根据权利要求5所述的便携式甲烷多用检测报警仪，其特征在于：它还有一个充电管理电路，充电管理电路的控制部分由三极管T4和电阻R28组成，三极管T4的集电极接充电检测极柱，发射极接地，其基极通过电阻R28接至微处理器U7的第16脚。