一種多功能氣體濃度檢測儀的制作方法
【專利摘要】本實用新型公開了一種多功能氣體濃度檢測儀，所述多功能氣體濃度檢測儀包括Atxmega64D4微控制器、信號處理及采集裝置、顯示裝置、無線通信裝置、聲光報警器和按鍵裝置；所述按鍵裝置的輸出端與Atxmega64D4微控制器的輸入端相連，所述信號處理及采集裝置的輸入端與Atxmega64D4微控制器的輸出端相連，所述顯示裝置、無線通信裝置、聲光報警器與信號處理及采集裝置的輸出端相連；所述信號處理及采集裝置主要包括甲烷測量裝置、一氧化碳測量裝置；本實用新型的優(yōu)點在于：本實用新型一種多功能氣體濃度檢測儀既可以檢測甲烷氣體，又可同時檢測一氧化碳氣體，具有二合一的檢測功能，還能通過無線接口與接入PDA、單兵救援系統(tǒng)中。
【專利說明】
一種多功能氣體濃度檢測儀
技術(shù)領(lǐng)域
[0001]本實用新型涉及安全監(jiān)測系統(tǒng)技術(shù)領(lǐng)域，特別涉及一種多功能氣體濃度檢測儀。
【背景技術(shù)】
[0002]煤炭是古代植物埋藏在地下經(jīng)歷了復(fù)雜的生物化學(xué)和物理化學(xué)變化逐漸形成的固體可燃性礦物，是一種固體可燃有機巖，主要由植物遺體經(jīng)生物化學(xué)作用，埋藏后再經(jīng)地質(zhì)作用轉(zhuǎn)變而成。煤炭被人們譽為黑色的金子，工業(yè)的食糧，它是十八世紀以來人類世界使用的主要能源之一。煤礦由于受到自然地質(zhì)條件、井下開采條件、礦工技能條件、技術(shù)和裝備等條件的限制，一直存在安全可靠性差、安全事故頻率高等問題。
[0003]在當今隨著采礦技術(shù)的不斷發(fā)展，井下作業(yè)工作人員的安全也需要越來越有保障，但是仍然會有很多采礦企業(yè)的機械化程度低，對現(xiàn)場采礦的工作人員的生命安全造成一定的潛在的威脅，尤其是針對瓦斯氣體的檢測和報警仍舊存在著安全隱患，每年由于瓦斯泄露造成的特大事故依然不斷。雖然礦井瓦斯爆炸事故不可避免，但是卻可以通過技術(shù)力量來進行有效的防范，將損失降到最小。如能及時通知井下人員撤離，就會避免人員的意外傷亡。而對于礦主而言，則僅僅需要花費很小的投資，就可以為煤礦安裝上保護傘和報警器，大大降低事故發(fā)生率。因此對瓦斯氣體的檢測和報警是一項必要的工作。
【實用新型內(nèi)容】
[0004]本實用新型要解決的技術(shù)問題是提供一種能夠同時監(jiān)測甲烷和一氧化碳的濃度且能對外進行無線通信的多功能氣體濃度檢測儀。
[0005]為解決上述技術(shù)問題，本實用新型的技術(shù)方案為:一種多功能氣體濃度檢測儀，其創(chuàng)新點在于:所述多功能氣體濃度檢測儀包括Atxmega64D4微控制器、信號處理及采集裝置、顯示裝置、無線通信裝置、聲光報警器和按鍵裝置；
[0006]所述按鍵裝置的輸出端與Atxmega64D4微控制器的輸入端相連，所述信號處理及采集裝置的輸入端與Atxmega64D4微控制器的輸出端相連，所述顯示裝置、無線通信裝置、聲光報警器與信號處理及采集裝置的輸出端相連；
[0007]所述信號處理及采集裝置主要包括甲烷測量裝置、一氧化碳測量裝置;所述甲烷測量裝置為由兩個傳感器敏感元件和兩只固定電阻組成的惠斯通電橋，所述敏感元件分為黑元件和白元件，所述黑元件的表面浸涂有鈾族金屬催化劑，所述白元件表面無催化劑，所述黑、白元件的鉑絲是橋路電阻且又是加熱器，所述兩固定電阻R1、R2與黑白元件電阻相匹配;所述一氧化碳測量裝置采用電化學(xué)原理，其包括工作電極WE，輔助電極CE和參考電極RE，采用電化學(xué)原理；
[0008]所述顯示裝置采用OLED液晶屏，所述OLED液晶屏采用OLED背光顯示、并行模式下向OLED寫入顯示數(shù)據(jù)；
[0009]所述無線通信裝置為NRF2401無線通信應(yīng)用電路，其包括POWER-nREF、CE-nREF、CS-nREF、DRl-nREF、CLKl-nREF和DATA-nREF這6個功能接口，分別與的6個I/O口相連。
[0010]進一步的，所述多功能氣體濃度檢測儀還包括一個電池裝置。
[0011 ]進一步的，所述信號處理及采集裝置還包括電池電量測量裝置。
[0012]本實用新型的優(yōu)點在于:
[0013](I)—種多功能氣體濃度檢測儀既可以檢測甲烷氣體，同時又可以檢測一氧化碳氣體，具有二合一的檢測功能。
[0014](2)—種多功能氣體濃度檢測儀選用Atxmega64D4作為控制器，它具備8路12位A/D、RTC功能，低功耗。
[0015](3)—種多功能氣體濃度檢測儀既可以作為單一產(chǎn)品使用，又可以與煤礦PDA設(shè)備、井下單兵救援系統(tǒng)實現(xiàn)無線通信。
[0016](4)所述多功能氣體濃度檢測儀還包括一個電池裝置，能夠?qū)崟r供電，結(jié)構(gòu)簡單且安裝方便。
[0017](5)所述信號處理及采集裝置還包括電池電量測量裝置，可以實時檢測電池電量，防止本檢測儀停止工作，無法檢測甲烷和氣體濃度，從而對工作人員的生命安全造成威脅。
【附圖說明】
[0018]圖1為本實用新型一種多功能氣體濃度檢測儀的系統(tǒng)原理框圖。
[0019]圖2為本實用新型一種多功能氣體濃度檢測儀的甲烷測量原理圖。
[0020]圖3為本實用新型一種多功能氣體濃度檢測儀的一氧化碳探頭處理電路。
[0021 ]圖4為本實用新型一種多功能氣體濃度檢測儀的nRF2401通信應(yīng)用電路。
[0022]圖5為本實用新型一種多功能氣體濃度檢測儀的系統(tǒng)軟件流程設(shè)計圖。
【具體實施方式】
[0023]如圖1所示，為本實用新型一種多功能氣體濃度檢測儀，其包括Atxmega64D4微控制器1、信號處理及采集裝置2、顯示裝置3、無線通信裝置4、聲光報警器5、電池裝置6和按鍵裝置7。
[0024]按鍵裝置6的輸出端與Atxmega64D4微控制器I的輸入端相連，信號處理及采集裝置2的輸入端與Atxmega64D4微控制器I的輸出端相連，顯示裝置3、無線通信裝置4、聲光報警器5與信號處理及采集裝置2的輸出端相連，電池裝置6與Atxmega64D4微控制器I相連，從而能為各裝置供電。
[0025]信號處理及采集裝置2主要包括甲烷測量裝置、一氧化碳測量裝置、電池電量測量裝置。如圖2所示，甲烷測量裝置為由兩個傳感器敏感元件和兩只固定電阻組成的惠斯通電橋，敏感元件分為黑元件和白元件，黑元件的表面浸涂有鈾族金屬催化劑，白元件表面無催化劑，黑、白元件的鉑絲是橋路電阻且又是加熱器，兩固定電阻R1、R2與黑白元件電阻相匹配。無甲烷氣體時，電橋平衡，輸出信號為零;有甲烷氣體時，在黑元件表面進行催化氧化，放出熱量，使溫度升高，器件電阻升高，而白元件電阻阻值不變，電橋失去平衡，輸出一定的電壓信號，且輸出的信號與甲烷氣體含量成正比，通過采集電橋電壓可以計算出當前環(huán)境中甲烷的實際濃度。
[0026]如圖3所示，一氧化碳測量裝置采用電化學(xué)原理，其包括工作電極WE，輔助電極CE和參考電極RE，采用電化學(xué)原理。當一氧化碳氣體進入傳感器時，被測氣體中的一氧化碳在工作電極上發(fā)生電氧化學(xué)反應(yīng)。根據(jù)菲克擴散定律，在WE-CE之間形成電流I，通過對電流進行取樣、放大輸出到單片機ADC中進行采集。
[0027]顯示裝置3采用OLED液晶屏，OLED液晶屏采用OLED背光顯示、并行模式下向OLED寫入顯示數(shù)據(jù)，適用于各種儀表儀器、工業(yè)控制、辦公自動化等領(lǐng)域。
[0028]如圖4所示，無線通信裝置4為NRF2401無線通信應(yīng)用電路，其包括POWER-nREF、CE-nREF、CS-nREF、DRl-nREF、CLKl-nREF和DATA-nREF這6個功能接口，分別與的6個I/O口相連。ANT1、ANT2引腳輸出平衡的RF信號到天線，其中ANT2輸出信號經(jīng)過LC串聯(lián)及并聯(lián)電路選頻濾波后，再經(jīng)天線傳出;且該信號又經(jīng)過電感反饋至ANTl，構(gòu)成內(nèi)部PA電路的反饋。
[0029]如圖5所示，一種多功能氣體濃度檢測儀的系統(tǒng)軟件流程設(shè)計，軟件主要實現(xiàn)信號采集、人機界面處理、參數(shù)設(shè)置、通信處理等功能。在信號采集處理方面采用連續(xù)采集方式，依次完成對甲烷、一氧化碳、電量等信號的采集;為了減少外部干擾帶來的誤差，采用中值濾波法進行濾波后得到最終環(huán)境參量，然后在微控制器的控制下通過液晶裝置實現(xiàn)各環(huán)境參量的顯示，同時實現(xiàn)與外部設(shè)備的無線通信。
[0030]使用時，工作人員進入煤礦井后，通過按鍵裝置開啟多功能氣體濃度檢測儀，一氧化碳測量裝置、甲烷測量裝置、電池電量測量裝置同時檢測出礦井內(nèi)一氧化碳、甲烷的氣體濃度和電池的電量，將這些信號傳輸至OLED液晶屏，再與標準氣體濃度進行對比，若高于標準氣體濃度則會進行報警，此外，這些信號還通過無線裝置傳輸至煤礦TOA設(shè)備、井下單兵救援系統(tǒng)，使井外人員能夠及時了解到井內(nèi)人員的周邊環(huán)境，從而防止意外發(fā)生。
[0031]以上顯示和描述了本實用新型的基本原理和主要特征。本行業(yè)的技術(shù)人員應(yīng)該了解，本實用新型不受上述實施例的限制，上述實施例和說明書中描述的只是說明本實用新型的原理，在不脫離本實用新型精神和范圍的前提下，本實用新型還會有各種變化和改進，這些變化和改進都落入要求保護的本實用新型范圍內(nèi)。本實用新型要求保護范圍由所附的權(quán)利要求書及其等效物界定。
【主權(quán)項】
1.一種多功能氣體濃度檢測儀，其特征在于:所述多功能氣體濃度檢測儀包括Atxmega64D4微控制器、信號處理及采集裝置、顯示裝置、無線通信裝置、聲光報警器和按鍵裝置； 所述按鍵裝置的輸出端與AtXmega64D4微控制器的輸入端相連，所述信號處理及采集裝置的輸入端與Atxmega64D4微控制器的輸出端相連，所述顯示裝置、無線通信裝置、聲光報警器與信號處理及采集裝置的輸出端相連； 所述信號處理及采集裝置主要包括甲烷測量裝置、一氧化碳測量裝置;所述甲烷測量裝置包括由兩個傳感器敏感元件和兩只固定電阻組成的惠斯通電橋，所述敏感元件分為黑元件和白元件，所述黑元件的表面浸涂有鈾族金屬催化劑，所述白元件表面無催化劑，所述黑、白元件的鉑絲是橋路電阻且又是加熱器，所述兩固定電阻R1、R2與黑白元件電阻相匹配;所述一氧化碳測量裝置采用電化學(xué)原理，其包括工作電極WE，輔助電極CE和參考電極RE； 所述顯示裝置采用OLED液晶屏，所述OLED液晶屏采用OLED背光顯示、并行模式下向OLED寫入顯示數(shù)據(jù)； 所述無線通信裝置為NRF2401無線通信應(yīng)用電路，其包括POWER-nREF、CE-nREF、CS-nREF、DRl-nREF、CLKl-nREF和DATA_nREF這6個功能接 口，分別與的6個I/O 口 相連。2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種多功能氣體濃度檢測儀，其特征在于:所述多功能氣體濃度檢測儀還包括一個電池裝置。3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種多功能氣體濃度檢測儀，其特征在于:所述信號處理及采集裝置還包括電池電量測量裝置。
【文檔編號】G01N27/26GK205538787SQ201620238895
【公開日】2016年8月31日
【申請日】2016年3月28日
【發(fā)明人】卑五九, 林盛昌
【申請人】南通理工學(xué)院