專利名稱：全量程可燃氣體檢測儀的制作方法
技術領域：
全量程可燃氣體檢測儀
一、技術領域 本實用新型屬于測量檢測儀器，具體涉及一種可燃氣體檢測儀。
二背景技術：
目前使用的熱催化燃燒式可燃氣體檢測儀存在的主要問題是傳感器漂移大，要定 期維護，維護周期短，并且維護方法復雜、成本較高，抗干擾能力較差。而且現(xiàn)有普通全量程 可燃氣體檢測儀(主要用于甲烷檢測)采用載體催化元件和二元熱導元件相結合的檢測機 理，低濃度檢測時仍使用載體催化元件；而高濃度檢測時使用二元熱導元件，電路結構較復 雜，高濃度和低濃度量程發(fā)生間斷和跳躍，量程不連續(xù)。
三、發(fā)明內容本實用新型的目的是提供一種可對低濃度和高濃度可燃性氣體作連續(xù)準確測量 的全量程可燃氣體檢測儀。本實用新型采用的技術方案是全量程可燃氣體檢測儀包括檢測及控制電路和按 鍵，它的檢測及控制電路是由敏感元件RH和補償元件RB與電阻R1、R2組成測量電橋，由補 償元件RB與電阻R2、R3、R4組成另一個測量電橋；直流電源分別經開關管M1、M2連接兩個 電橋，開關管M1、M2的柵極連接單片機U1，兩個電橋分別由開關管控制導通，電橋兩臂的中 點接入儀用放大器電路，經放大器將信號送給單片機U1。當可燃氣體濃度小于100% LEL時，前一電橋工作，可燃氣體濃度變化使敏感元件 RH鉬絲的電阻值變化，電橋的平衡發(fā)生變化，經放大器將信號送給單片機，根據(jù)催化反應原 理，計算出可燃氣體的濃度。當可燃氣體濃度大于100% LEL時，后一電橋工作，可燃氣體濃 度變化使補償元件RB鉬絲的電阻值變化，電橋的平衡發(fā)生變化，經放大器將信號送給單片 機，根據(jù)熱導原理，計算出可燃氣體的濃度。本實用新型根據(jù)混合氣體的總熱導系數(shù)隨待測氣體的含量不同而改變和催化反 應原理制成，由敏感元件和補償元件組成電橋的兩個臂。遇可燃性氣體濃度低于100% LEL 時，敏感元件工作、補償元件起補償作用，當可燃性氣體濃度大于100% LEL時，敏感元件這 一臂斷開，接入與補償元件電阻值相同的電阻重新組成兩個臂，由補償元件對可燃性氣體 作檢測。本實用新型克服了一般催化傳感器只能測量爆炸界限濃度以下的可燃性氣體的弱 點，利用敏感元件對低濃度可燃性氣體(0-100% LEL)進行測量，利用補償元件對高濃度氣 體(》100% LEL)進行測量，實現(xiàn)一對傳感器可對低濃度和高濃度可燃性氣體作準確測量 的雙重功能。本實用新型充分利用單片機的功能，對可燃性氣體濃度進行實時采集、數(shù)據(jù)處理， 對可燃性氣體傳感器進行自動校零、非線性補償，在全量程檢測的處理上，利用單一的熱催 化載體元件，采用低濃度檢測和高濃度檢測兩種不同檢測機制，這樣既保證了低濃度檢測 時的分辨率又兼顧了高濃度檢測時的動態(tài)范圍。高低兩端量程銜接連續(xù)，沒有跳躍和中斷， 比采用熱催化載體元件和熱導元件相結合的檢測方式節(jié)約了成本，降低了儀器的復雜程度，也基本消除了采用熱催化載體元件和熱導元件相結合的檢測方法中存在的量程銜接處 發(fā)生中斷和跳躍的固有的弊端，初步的解決了催化元件的“雙值”問題和單個元件全量程測 量問題。

圖1為本實用新型的電路原理圖；圖2為本實用新型另一實施方式的電路原理圖；圖3為感應按鍵電路原理圖。
五具體實施方式
圖1為實施方式一的電路原理圖，電源電壓為2. 0-3. 5V(可依據(jù)催化元件的工作 電壓而定)，Ul可選用MAGE8、PIC16F877、MSP430F413等多種單片機，運放可選普通的LM324 即可，開關管應選性能穩(wěn)定、壓降小的MOS管，開機時Ml導通，M2截止。圖中敏感元件RH和 補償元件RB與電阻R1、R2組成測量電橋，并以兩臂的中點分別接到由ICA、ICB、ICC和一些 電阻等組成的儀用放大器電路。當可燃氣體到達敏感元件和補償元件表面時，在空氣中氧 的作用下，在敏感元件表面產生無焰燃燒，敏感元件鉬絲的電阻值增大，電橋的平衡發(fā)生變 化，經儀用放大器放大后，將信號送給單片機U1。當檢測到的可燃氣體濃度大于100% LEL 時，單片機Ul動作，關閉MOS管Ml，同時打開MOS管M2，使補償元件RB與電阻R2、R3和R4 組成新的電橋。由于可燃氣體濃度變化使補償元件RB所處環(huán)境的導熱系數(shù)發(fā)生變化，補償 元件RB的溫度變化，補償元件RB鉬絲的電阻值變化，電橋的平衡發(fā)生變化，經儀用放大器 放大后，將信號送給單片機U1，根據(jù)熱導原理，計算出可燃氣體的濃度。圖2為實施方式二的電路原理圖，電源電壓為2. 0-3. 5V(可依據(jù)催化元件的工作 電壓而定)，Ul可選用MAGE8、PIC16F877、MSP430F413等多種單片機，運放可選普通的LM324 即可，開關管應選性能穩(wěn)定、壓降小的MOS管，它還包括加熱管M3、M4，直流電源接入加熱管 M3、M4串聯(lián)回路，加熱管M3、M4串聯(lián)的中點連接在電阻R4與補償元件RB之間，加熱管M3、 M4的柵極連接單片機U1，加熱管M3、M4均由單片機Ul控制導通或截止。開機時Ml導通， M2、M3和M4截止。敏感元件RH和補償元件RB與電阻R1、R2組成測量電橋，并以兩臂的中 點分別接到由ICA、ICB、ICC和一些電阻等組成的儀用放大器電路。當可燃氣體到達敏感 元件和補償元件表面時，在空氣中氧的作用下，在敏感元件表面產生無焰燃燒，敏感元件鉬 絲的電阻值增大，電橋的平衡發(fā)生變化，經儀用放大器放大后，將信號送給單片機U1。這時 單片機Ul通過控制加熱管M3的導通或截止，對補償元件RB進行加熱，使電橋重新達到平 衡。由于這個加熱次數(shù)與可燃氣體濃度有對應關系，可以通過單片機Ul累計單位時間內的 加熱次數(shù)Ii1，來計算可燃氣體的濃度。當檢測到的可燃氣體濃度大于100% LEL時，單片機Ul動作，關閉MOS管M1，同時 打開MOS管M2，使補償元件RB與電阻R2、R3和R4組成新的電橋。同過可燃氣體濃度變化 使補償元件RB所處環(huán)境的導熱系數(shù)發(fā)生變化，使補償元件RB的溫度變化，補償元件RB鉬 絲的電阻值變化，電橋的平衡發(fā)生變化，經儀用放大器放大后，將信號送給單片機U1。這時根據(jù)反應的可燃氣體的熱導系數(shù)不同，單片機Ul給出不同的指令。當檢測甲 烷等熱導系數(shù)比空氣大的可燃氣體時，單片機Ul通過控制加熱管M3的導通或截止，對補償元件RB進行加熱，使電橋重新達到平衡。由于這個加熱次數(shù)與可燃氣體濃度有對應關系， 可以通過單片機Ul累計單位時間內的加熱次數(shù)π2，來計算可燃氣體的濃度。當檢測到丙烷 等熱導系數(shù)比空氣小的可燃氣體時，單片機Ul通過控制加熱管Μ4的導通或截止，對電阻R4 進行加熱，使電橋重新達到平衡。由于加熱次數(shù)與可燃氣體濃度有對應關系，可以通過單片 機累計單位時間內的加熱次數(shù)π3，來計算可燃氣體的濃度。本實用新型使用感應按鍵技術，根本改變傳統(tǒng)薄膜按鍵或微動開關使用壽命短和 接觸不良問題。傳感器選用QS12系列光電傳感器，由印制在PCB板上的感應器感應操作，經QS12 輸出開關信號到微處理器，實現(xiàn)按鍵功能。感應器經電阻R連接光電傳感器CX腳，光電傳 感器CS腳經電容Cl接光電傳感器VSS腳后接地；光電傳感器VDD腳經電容C2輸出，光電 傳感器VDDHI腳接直流電源輸入，光電傳感器OUT腳接開關輸出。感應電路內置智能激勵，可以通過觸摸或僅僅接近電路板，就可以起到按鍵功能 。 可長期無故障運行，確保產品的可靠性。芯片直流供電，極低的電流消耗，可以采用電池供 H1^ ο用戶可編程的選擇包括四級靈敏度設置，四個輸出模式，四種功率模式和對環(huán)境 補償濾波器控制。提供最簡單的和成本最低的主要設計參數(shù)，只需最少的外部元件和獲得 極高的靈敏度。
權利要求一種全量程可燃氣體檢測儀，包括檢測及控制電路和按鍵，其特征是它的檢測及控制電路是由敏感元件(RH)和補償元件(RB)與電阻(R1、R2)組成測量電橋，由補償元件(RB)與電阻(R2、R3、R4)組成另一個測量電橋；直流電源分別經開關管(M1、M2)連接兩個電橋，開關管(M1、M2)的柵極連接單片機(U1)，電橋兩臂的中點接入儀用放大器電路，經放大器將信號送給單片機(U1)。
2.根據(jù)權利要求1所述的全量程可燃氣體檢測儀，其特征是它還包括加熱管(M3、 M4)，直流電源接入加熱管(M3、M4)串聯(lián)回路，加熱管(M3、M4)串聯(lián)的中點連接在電阻(R4) 與補償元件(RB)之間，加熱管(M3、M4)的柵極連接單片機(Ul)。
3.根據(jù)權利要求1所述的全量程可燃氣體檢測儀，其特征是它的按鍵采用感應按鍵， 感應器經電阻(R)連接光電傳感器的(CX)腳，光電傳感器(CS)腳經電容(Cl)接光電傳感 器(VSS)腳后接地；光電傳感器(VDD)腳經電容(C2)輸出，光電傳感器(VDDHI)腳接直流 電源輸入，光電傳感器(OUT)腳接開關輸出。
專利摘要本實用新型公開了一種全量程可燃氣體檢測儀。它的檢測及控制電路是由敏感元件RH和補償元件RB與電阻R1、R2組成測量電橋，由補償元件RB與電阻R2、R3、R4組成另一個測量電橋，兩個電橋分別由開關管控制導通，電橋兩臂的中點接入儀用放大器電路。當可燃氣體濃度小于100％LEL時，前一電橋工作；當可燃氣體濃度大于100％LEL時，后一電橋工作。本實用新型克服了一般催化傳感器只能測量爆炸界限濃度以下的可燃性氣體的弱點，實現(xiàn)一對傳感器可對低濃度和高濃度可燃性氣體作準確測量的雙重功能。本實用新型使用感應按鍵技術，根本改變傳統(tǒng)薄膜按鍵或微動開關使用壽命短和接觸不良問題。
文檔編號G01N27/16GK201594085SQ201020010259
公開日2010年9月29日 申請日期2010年1月18日 優(yōu)先權日2010年1月18日
發(fā)明者孫景斌, 張基偉, 王新祥, 王紅權, 穆克, 荊兆東, 金澤宇, 韓志剛, 高世祥 申請人:撫順市計量測試所