專利名稱：具有網(wǎng)絡接口的公路隧道一氧化碳濃度檢測裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實用新型涉及一種氣體濃度檢測裝置，具體為一種一氧化碳濃度檢測 裝置。
背景技術(shù)：
現(xiàn)有一氧化碳濃度檢測裝置，多為家庭、辦公環(huán)境，以及煤礦礦井設計， 還沒有專門為公路隧道設計的一氧化碳濃度檢測裝置。
而且現(xiàn)有一氧化碳濃度檢測裝置多采用基本電子元器件連接電路，較少用 集成芯片控制，因此抗干擾性能差、精度低、故障率高。
如專利號為91204769.0，名稱為《一氧化碳檢測報警保護儀》的實用新型 專利公開的一種一氧化碳濃度檢測裝置就是采用電容、電阻、運算放大器等 基本元器件連接成電路實現(xiàn)一氧化碳檢測報警的。
目前已有的一氧化碳濃度檢測裝置，其數(shù)據(jù)傳輸方法主要有簡單地有線傳 輸、短消息傳輸。
簡單地有線傳輸，傳輸距離近，容易受到干擾。
采用短消息傳輸數(shù)據(jù)的實現(xiàn)方式比較復雜，實現(xiàn)方法是采用光譜吸收型氣 體傳感，將檢測數(shù)據(jù)處理后傳輸給隧道現(xiàn)場的PC機，再利用PC機處理數(shù)據(jù) 并將數(shù)據(jù)通過手機網(wǎng)絡傳輸給監(jiān)控中心。
另外采用短消息傳輸不利于連續(xù)數(shù)據(jù)的讀取，數(shù)據(jù)傳輸存在間斷時間。

實用新型內(nèi)容
本實用新型的目的在于提供具有網(wǎng)絡接口的公路隧道一氧化碳濃度檢測 裝置，具有制造簡單、成本低、體積小節(jié)省空間、信息傳輸距離遠和性能可 靠的特點。本實用新型所解決的問題可以采用以下技術(shù)方案來實現(xiàn) 具有網(wǎng)絡接口的公路隧道一氧化碳濃度檢測裝置，包括氣敏傳感器、溫 度補償模塊、A/D轉(zhuǎn)換模塊，其特征在于，還具有微型處理器和以太網(wǎng)接
口模塊，氣敏傳感器連接溫度補償模塊，經(jīng)過補償?shù)哪M信號傳遞給A/D 轉(zhuǎn)換模塊，模擬信號轉(zhuǎn)化為數(shù)字信號并傳遞給微型處理器，微型處理器 將處理后的數(shù)據(jù)傳遞給以太網(wǎng)接口模塊，進而傳入以太網(wǎng)。 所述微型處理器是單片機。
上述的具有網(wǎng)絡接口的公路隧道一氧化碳濃度檢測裝置，設置了以太網(wǎng) 接口模塊。將氣敏傳感器采集的信息轉(zhuǎn)化為數(shù)字量信號，并且傳入以太網(wǎng)， 因此具有網(wǎng)絡接口的公路隧道一氧化碳濃度檢測裝置可視為一個簡易的網(wǎng)絡 終端。
這樣就不需要再為了將采集到的數(shù)據(jù)傳遞到遠處的數(shù)據(jù)終端鋪設很長的 通信線路；也不需要為了實現(xiàn)采用短消息傳輸數(shù)據(jù)而專門設置PC機。
所以上述設計大大減少了公路隧道一氧化碳濃度檢測項目的施工成本， 減小了施工難度，縮短了施工時間。
所述氣敏傳感器具有微型硅橋結(jié)構(gòu)，微型硅橋結(jié)構(gòu)中嵌入加熱器， 加熱器上具有一層Sn02薄膜。
這種結(jié)構(gòu)不僅使Sn02薄膜對一氧化碳氣體在很寬的溫度范圍內(nèi)都具 有敏感性，而且由于硅膜減少了熱傳導的損失，從而大大降低了功耗。 這是一種現(xiàn)有的氣敏傳感器，因此不做詳述。
所述以太網(wǎng)接口模塊包括以太網(wǎng)控制芯片、隔離濾波器、以太網(wǎng) RJ-45接口，以太網(wǎng)控制芯片接收微型處理器傳來的控制信號以及數(shù)據(jù)， 以太網(wǎng)控制芯片在微型處理器的控制下，對數(shù)據(jù)進行處理，并將處理后 的數(shù)據(jù)傳入隔離濾波器，隔離濾波器對數(shù)據(jù)信號進行隔離和濾波后，將 數(shù)據(jù)信號傳入以太網(wǎng)RJ-45接口，以太網(wǎng)RJ-45接口將數(shù)據(jù)信號傳入以 太網(wǎng)。
上述設計中雖然僅對以太網(wǎng)接口模塊數(shù)據(jù)輸出的過程進行了描述， 不過上述以太網(wǎng)接口模塊的結(jié)構(gòu)顯然既可接收遠程控制端發(fā)來的控制命 令，也可把當前的工作狀態(tài)反饋給遠程控制端，以實現(xiàn)從遠程控制端控制對現(xiàn)場裝置的調(diào)節(jié)及控制。
所述單片機為自帶A/D轉(zhuǎn)換模塊的單片機。
采用這種單片機可以減少一個芯片，從而可以減少電路連線、增加 穩(wěn)定性和減少干擾。


圖1是本實用新型的整體結(jié)構(gòu)示意框圖。
圖2是本實用新型的信號采集和處理電路原理圖。
圖3是本實用新型的網(wǎng)絡接口模塊具體電路原理圖。
具體實施方式
為了使本實用新型實現(xiàn)的技術(shù)手段、創(chuàng)作特征、達成目的與功效易于明 白了解，下面結(jié)合具體圖示，進一步闡述本實用新型。
參考圖1，具有網(wǎng)絡接口的公路隧道一氧化碳濃度檢測裝置，包括氣敏 傳感器l、溫度補償模塊2、自帶A/D轉(zhuǎn)換模塊的單片機3、和以太網(wǎng)接口 模塊4。
氣敏傳感器1對公路隧道空氣中一氧化碳濃度進行采集，溫度補償模 塊2用來補償氣敏傳感器1受溫度的影響，使采集數(shù)據(jù)更精確，溫度補 償模塊2輸出模擬電壓信號給自帶A/D轉(zhuǎn)換模塊的單片機3，自帶A/D 轉(zhuǎn)換模塊的單片機3將輸入的模擬信號轉(zhuǎn)換成數(shù)字信號并進行內(nèi)部運算 分析，將分析結(jié)果輸出給以太網(wǎng)接口模塊4中的以太網(wǎng)控制芯片，并控 制以太網(wǎng)控制芯片的讀寫操作，以太網(wǎng)控制芯片將所述分析結(jié)果轉(zhuǎn)換成 符合TCP/IP的數(shù)據(jù)類型并通過以太網(wǎng)接口模塊4中的隔離濾波器傳送到 以太網(wǎng)RJ-45接口，實現(xiàn)數(shù)據(jù)的網(wǎng)絡傳輸。
參照圖2和圖3，具有網(wǎng)絡接口的公路隧道一氧化碳濃度檢測裝置包括 順序連接的氣敏傳感器1、溫度補償模塊2、自帶A/D轉(zhuǎn)換模塊的單片機 3、以太網(wǎng)接口模塊4。以太網(wǎng)接口模塊4包括以太網(wǎng)控制芯片41、隔離 濾波器42、以太網(wǎng)RJ-45接口43。自帶A/D轉(zhuǎn)換模塊的單片機3采用型 號為P87C552的單片機。以太網(wǎng)控制芯片41采用型號為CS8900A的以太網(wǎng)控制芯片。隔離濾波器42型號為20F001N。
氣敏傳感器1與溫度補償模塊2連接，氣敏傳感器1的加熱電壓是 周期性脈沖電壓。由電路部分6提供所述氣敏傳感器1必需的工作偏置， 所述電路部分6的輸入端連接自帶A/D轉(zhuǎn)換模塊的單片機3的P2.6 口， 用戶程序通過控制所述P2.6 口的輸出電平，產(chǎn)生符合所述氣敏傳感器1 工作模式的方波，驅(qū)動所述氣敏傳感器1的加熱元件；所述氣敏傳感器 1接入溫度補償模塊2，溫度補償模塊2中集成運算放大器的反相輸入端 接入正溫度系數(shù)的熱敏電阻RT。在溫度升高時，氣敏傳感器1受溫度影 響阻值變小，運算放大器的正相輸入端的電壓降低，同時熱敏電阻RT 阻值變大，則運算放大器的反相輸入端的電壓也降低，在溫度降低時氣 敏傳感器1受溫度影響阻值變大，運算放大器的正相輸入端的電壓升高， 同時熱敏電阻RT阻值變小，則運算放大器的反相輸入端的電壓也升高， 從而所述溫度補償模塊跟蹤溫度的變化達到溫度補償?shù)哪康摹?br> 自帶A/D轉(zhuǎn)換模塊的單片機3具有8路模擬信號輸入通道，溫度補 償模塊輸出端連接所述自帶A/D轉(zhuǎn)換模塊的單片機3的其中一路模擬信 號輸入通道ADC7，完成模擬信號的采集。
地址鎖存器5連接自帶A/D轉(zhuǎn)換模塊的單片機3和以太網(wǎng)接口模塊 4，進行地址鎖存。
以太網(wǎng)接口模塊4的SD0—SD7管腳與自帶A/D轉(zhuǎn)換模塊的單片機 3的P0.0^P0.7管腳連接，實現(xiàn)8位數(shù)據(jù)操作。以太網(wǎng)接口模塊4的SD8 —SD15接低電平；自帶A/D轉(zhuǎn)換模塊的單片機3的EA弁通過一個2K電 阻連接到+5V置高電平；選擇自帶A/D轉(zhuǎn)換模塊的單片機3的P2.7與以 太網(wǎng)接口模塊4的AEN地址使能端連接；選擇以太網(wǎng)接口模塊4的I/O 基地址為300H，以太網(wǎng)接口模塊4的SA0—SA3通過地址鎖存器5與自 帶A/D轉(zhuǎn)換模塊的單片機3的低四位地址相連，SA8、 SA9輸入高電平， 其余地址線輸入低電平，使以太網(wǎng)接口模塊4的I/O地址范圍為300H—30FH，地址鎖存器5的5D—8D置0;用復位電路實現(xiàn)自帶A/D轉(zhuǎn)換模 塊的單片機3、以太網(wǎng)接口模塊4兩芯片的復位操作，復位電路高有效， 自帶A/D轉(zhuǎn)換模塊的單片機3復位腳低有效，所以復位電路的輸出加反 相器Nl后與自帶A/D轉(zhuǎn)換模塊的單片機3的RST連接，復位電路的輸 出直接與以太網(wǎng)接口模塊4的RESET連接，保證所述兩芯片在上電時可 靠復位；自帶A/D轉(zhuǎn)換模塊的單片機3的WR弁、RD弁分別與以太網(wǎng)接口 模塊4的IOR#、 10W弁連接以實現(xiàn)10 口的讀寫功能。
以太網(wǎng)接口模塊4的數(shù)據(jù)發(fā)送、接收引腳TPOUT-、 TPOUT+、 TPRX-和TPRX+通過隔離濾波器42與以太網(wǎng)RJ-45接口相連。
以上顯示和描述了本實用新型的基本原理和主要特征和本實用新型的優(yōu) 點。本行業(yè)的技術(shù)人員應該了解，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。
權(quán)利要求1、具有網(wǎng)絡接口的公路隧道一氧化碳濃度檢測裝置，包括氣敏傳感器、溫度補償模塊、A/D轉(zhuǎn)換模塊，其特征在于，還具有微型處理器和以太網(wǎng)接口模塊，氣敏傳感器連接溫度補償模塊，經(jīng)過補償?shù)哪M信號傳遞給A/D轉(zhuǎn)換模塊，模擬信號轉(zhuǎn)化為數(shù)字信號并傳遞給微型處理器，微型處理器將處理后的數(shù)據(jù)傳遞給以太網(wǎng)接口模塊，進而傳入以太網(wǎng)。
2、 根據(jù)權(quán)利要求1所述的具有網(wǎng)絡接口的公路隧道一氧化碳濃度檢測裝 置，其特征在于，所述微型處理器是單片機。
3、 根據(jù)權(quán)利要求1所述的具有網(wǎng)絡接口的公路隧道一氧化碳濃度檢測裝 置，其特征在于，所述氣敏傳感器具有微型硅橋結(jié)構(gòu)，微型硅橋結(jié)構(gòu)中嵌 入加熱器，加熱器上具有一層Sn02薄膜。
4、 根據(jù)權(quán)利要求1所述的具有網(wǎng)絡接口的公路隧道一氧化碳濃度檢測裝 置，其特征在于，所述以太網(wǎng)接口模塊包括以太網(wǎng)控制芯片、隔離濾波器、 以太網(wǎng)RJ-45接口，以太網(wǎng)控制芯片接收微型處理器傳來的控制信號以 及數(shù)據(jù)，以太網(wǎng)控制芯片在微型處理器的控制下，對數(shù)據(jù)進行處理，并 將處理后的數(shù)據(jù)傳入隔離濾波器，隔離濾波器對數(shù)據(jù)信號進行隔離和濾 波后，將數(shù)據(jù)信號傳入以太網(wǎng)RJ-45接口，以太網(wǎng)RJ-45接口將數(shù)據(jù)信 號傳入以太網(wǎng)。
5、 根據(jù)權(quán)利要求2所述的具有網(wǎng)絡接口的公路隧道一氧化碳濃度檢測裝 置，其特征在于，所述單片機為自帶A/D轉(zhuǎn)換模塊的單片機。
6、 根據(jù)權(quán)利要求1所述的具有網(wǎng)絡接口的公路隧道一氧化碳濃度檢測裝 置，其特征在于，還包括隔離濾波器，微型處理器通過隔離濾波器連接以 太網(wǎng)接口模塊。
專利摘要具有網(wǎng)絡接口的公路隧道一氧化碳濃度檢測裝置涉及一種氣體濃度檢測裝置，具體為一種一氧化碳濃度檢測裝置。包括氣敏傳感器、溫度補償模塊、A/D轉(zhuǎn)換模塊，還具有微型處理器和以太網(wǎng)接口模塊，氣敏傳感器連接溫度補償模塊，經(jīng)過補償?shù)哪M信號傳遞給A/D轉(zhuǎn)換模塊，模擬信號轉(zhuǎn)化為數(shù)字信號并傳遞給微型處理器，微型處理器將處理后的數(shù)據(jù)傳遞給以太網(wǎng)接口模塊，進而傳入以太網(wǎng)。上述設計大大減少了公路隧道一氧化碳濃度檢測項目的施工成本，減小了施工難度，縮短了施工時間。采用多種方案減少了電路連線、增加了穩(wěn)定性和減少了干擾。
文檔編號G01N27/407GK201255731SQ200820057799
公開日2009年6月10日 申請日期2008年4月28日 優(yōu)先權(quán)日2008年4月28日
發(fā)明者張小花, 龔兆崗 申請人:上海海事大學;上海邦達電子系統(tǒng)工程有限公司