專利名稱：一種礦燈配套用數(shù)字式瓦斯報警器的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實(shí)用新型涉及煤礦安全技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及一種用于礦燈的數(shù)字式瓦斯報警
器
背景技術(shù)：
在煤礦安全方面，長期以來，世界各地的重大特大煤礦事故時常發(fā)生，死傷人數(shù)多 的甚至達(dá)數(shù)百人，每次重大事故都帶來巨額財產(chǎn)損失，尤其給產(chǎn)業(yè)工人的生命帶來無法挽 回的損失，給家庭和社會造成了威脅。煤礦事故的主要原因之一是瓦斯爆炸和瓦斯突出，我 國煤礦的40%都是高瓦斯和突出礦井，存在嚴(yán)重的安全隱患。目前，對瓦斯的有效檢測和控 制還是一個世界性難題，人們投入了大量的人力和財力來研究這一問題，但收效甚微。對煤 礦礦井的環(huán)境和工作過程進(jìn)行監(jiān)控是一種規(guī)避這些事故的有效方法，其中最重要也是最主 要的是瓦斯(甲烷)氣體濃度的檢測與控制。瓦斯傳感器是礦井瓦斯綜合治理和災(zāi)害預(yù)測 的關(guān)鍵設(shè)備，受到人們的廣泛關(guān)注。熱催化式瓦斯報警器是我國煤礦應(yīng)用最廣泛的一種瓦斯檢測設(shè)備。這種報警器對 瓦斯氣體很有效，靈敏度高，價格便宜，適于礦井隧道、化工廠等惡劣環(huán)境，但接觸式瓦斯傳 感器還存在很多問題，抗高濃度沖擊性能差，穩(wěn)定性差，傳感器需要經(jīng)常頻繁的調(diào)校。
發(fā)明內(nèi)容本實(shí)用新型的目的是克服現(xiàn)有技術(shù)中的不足之處，提供一種礦燈配套用數(shù)字式瓦 斯報警器，能夠精確顯示瓦斯?jié)舛戎?，并具有?biāo)定操作簡便，標(biāo)定周期長的特點(diǎn)。本實(shí)用新型的技術(shù)方案是一種礦燈配套用數(shù)字式瓦斯報警器，由傳感器，瓦斯檢 測報警電路板和數(shù)字顯示電路板組成，其特征在于所述數(shù)字式瓦斯報警器通過串口與計 算機(jī)串口連接；所述數(shù)字式瓦斯報警器安裝于一個獨(dú)立空間內(nèi)，該空間獨(dú)立的設(shè)在礦燈燈 頭上部，與燈頭照明空間部分相隔離；所述數(shù)字顯示電路板垂直于瓦斯檢測報警電路板，數(shù) 字顯示電路板位于獨(dú)立空間的側(cè)面，面向右側(cè)；所述瓦斯檢測報警電路板包括信號調(diào)理電 路，運(yùn)算放大電路，穩(wěn)壓電路，自動關(guān)斷電路，報警電路，數(shù)字顯示電路，微處理電路，其中運(yùn) 算放大電路的輸出端接微處理器U3的對腳，穩(wěn)壓電路的輸出端接信號調(diào)理電路，運(yùn)算放大 電路和數(shù)字顯示電路分別接微處理器U3的4和6腳；報警電路的控制端接微處理器U3的 28腳，自動關(guān)斷電路控制端接微處理器U3的7腳。其中穩(wěn)壓電路由穩(wěn)壓芯片U1，電容C1、C2組成，在穩(wěn)壓芯片Ul的輸入端連接熔絲， 模擬地和信號地之間設(shè)有磁珠CZl。信號調(diào)理電路由傳感器、電阻R2、R8組成橋路，橋路兩端的輸出接運(yùn)算放大電路 U2的輸入端。運(yùn)算放大器U2集成兩路運(yùn)放，U2A用作電壓跟隨器，U2B與電阻R3、R4、R5、R6構(gòu) 成差分運(yùn)算放大電路，放大后的信號輸入電阻R7和電容C3構(gòu)成的濾波電路。自動關(guān)斷電路、報警電路通過兩路集成MOS管Q3控制，MOS管的源極接控制終端，柵極分別通過電阻Rll、Rl接微控制器輸出端，漏極接地。數(shù)字顯示電路包括I/O擴(kuò)展芯片U4，3位LED面板和電阻Rll、RIO、R9，其中三極 管Q2、Q3、Q4的基極分別與電阻Rl 1、RlO、R9連接，集電極分別與LED3、LED2、LED 1連接，發(fā) 射極與穩(wěn)壓電路的輸出端連接。微處理電路包括微處理器U3，電容C4、C5和電阻R8 ；電容C4與電阻R8組成的RC 濾波電路接微處理器的復(fù)位端。本實(shí)用新型能夠通過數(shù)字顯示電路顯示礦井內(nèi)的瓦斯?jié)舛戎担奖闶褂谜吒庇^ 的判斷；數(shù)字式瓦斯報警器標(biāo)定電路板和可視化標(biāo)定軟件，采用虛擬儀器技術(shù)，能夠很方便 的對所述數(shù)字式瓦斯報警器進(jìn)行標(biāo)定，而且操作簡單，非專業(yè)人員也可很快掌握。

圖1是本實(shí)用新型的使用裝配簡圖。圖2是本實(shí)用新型報警電路圖。圖3是本實(shí)用新型穩(wěn)壓電路和信號調(diào)理電路圖。圖4是本實(shí)用新型磁珠電路圖。圖5是本實(shí)用新型運(yùn)算放大電路圖。圖6是本實(shí)用新型自動關(guān)斷電路圖。圖7是本實(shí)用新型I/O擴(kuò)展芯片U4電路圖。圖8是本實(shí)用新型數(shù)字顯示電路圖。圖9是本實(shí)用新型微處理電路電路圖。
具體實(shí)施方式
本實(shí)用新型由傳感器，瓦斯檢測報警電路板和數(shù)字顯示電路板組成，所述數(shù)字顯 示電路板垂直于瓦斯檢測報警電路板，數(shù)字顯示電路板位于獨(dú)立空間的側(cè)面，面向右側(cè)；參 照圖1，數(shù)字式瓦斯報警器安裝于燈頭殼2上方的獨(dú)立空間1中，數(shù)字式瓦斯報警器通過穩(wěn) 壓電路與礦燈電池相連，報警輸出端與礦燈電纜相連。瓦斯檢測報警電路板包括穩(wěn)壓電路， 信號調(diào)理電路，運(yùn)算放大電路，防高濃度沖擊自動關(guān)斷電路，報警電路，數(shù)字顯示電路，微控 制器。如圖3所示，穩(wěn)壓電路由穩(wěn)壓芯片U1，電容C1、C2組成，在穩(wěn)壓芯片Ul的輸入端， 采用熔絲來保護(hù)電路。如圖4所示，模擬地和信號地之間采用磁珠CZl來抑制電源線上的 高頻噪聲和尖峰干擾，同時還具有吸收靜電脈沖的能力。如圖3所示，信號調(diào)理電路由傳感器，精密電阻R1、R8組成橋路。橋路兩端的輸出 接運(yùn)算放大電路的輸入端。如圖5所示，運(yùn)算放大電路包括運(yùn)算放大器U2，電阻R3、R4、R5、R6組成。運(yùn)算放 大器U2有兩路運(yùn)放，電路中U2A作為電壓跟隨器，U2B起電壓放大作用。放大后的信號，通 過一個由R7和電容C3組成的RC濾波電路。如圖2和圖6所示，防高濃度沖擊自動關(guān)斷電路，報警電路通過兩路集成MOS管Q3 來控制。MOS管的源極接控制終端，柵極分別通過電阻Rll、Rl接微控制器輸出端，漏極接 地。[0027]如圖7、圖8所示，數(shù)字顯示電路包括I/O擴(kuò)展芯片U4，3位LED面板，三極管Q2、 Q3、Q4和電阻Rll、RIO、R9，其中三極管Q2、Q3、Q4的基極分別與電阻Rll、RIO、R9連接組 成驅(qū)動電路，集電極分別與LED3、LED2、LED1連接，發(fā)射極與穩(wěn)壓電路的輸出端連接。如圖9所示，微處理電路包括微處理器U3，電容C4、C5，電阻R8 ；電容C4與電阻R8 組成的RC濾波電路接微處理器U3的復(fù)位端；運(yùn)算放大電路的輸出端接微處理器U3的M 腳，穩(wěn)壓電路的輸出端接信號調(diào)理電路，運(yùn)算放大電路和數(shù)字顯示電路分別接微處理器U3 的4和6腳；報警電路的控制端接微處理器仍的觀腳，自動關(guān)斷電路控制端接微處理器U3 的7腳，串口通訊接微處理器U3的30和31腳。開機(jī)后，微處理器進(jìn)行開機(jī)自檢，傳感器將所在環(huán)境中的瓦斯?jié)舛刃盘栟D(zhuǎn)化為與 其濃度成線性關(guān)系的電信號，電信號經(jīng)運(yùn)算放大電路放大后輸入微處理器的1/0，經(jīng)A/D轉(zhuǎn) 換后與標(biāo)定值比較，如果其信號值大于標(biāo)定值，則報警電路控制礦燈閃爍報警，當(dāng)甲烷濃度 超過4%時，為保護(hù)傳感器，微處理器啟動自動關(guān)斷電路切斷傳感器電源，5秒后再次啟動， 如果超限，繼續(xù)關(guān)斷。數(shù)字式瓦斯報警器通過串口與計算機(jī)串口連接，實(shí)現(xiàn)數(shù)字式瓦斯報警器的程序下 載和自動化標(biāo)定。
權(quán)利要求1.一種礦燈配套用數(shù)字式瓦斯報警器，由傳感器，瓦斯檢測報警電路板和數(shù)字顯示電 路板組成，其特征在于所述數(shù)字式瓦斯報警器通過串口與計算機(jī)串口連接；所述數(shù)字式 瓦斯報警器安裝于一個獨(dú)立空間(1)內(nèi)，該空間獨(dú)立的設(shè)在礦燈燈頭殼(2)上部，與燈頭 照明空間部分相隔離；所述數(shù)字顯示電路板垂直于瓦斯檢測報警電路板，數(shù)字顯示電路板 位于獨(dú)立空間的側(cè)面，面向右側(cè)；所述瓦斯檢測報警電路板包括信號調(diào)理電路，運(yùn)算放大電 路，穩(wěn)壓電路，自動關(guān)斷電路，報警電路，數(shù)字顯示電路，微處理電路，其中運(yùn)算放大電路的 輸出端接微處理器U3的M腳，穩(wěn)壓電路的輸出端接信號調(diào)理電路，運(yùn)算放大電路和數(shù)字顯 示電路分別接微處理器U3的4和6腳；報警電路的控制端接微處理器U3的觀腳，自動關(guān) 斷電路控制端接微處理器U3的7腳。
2.如權(quán)利要求1所述的一種礦燈配套用數(shù)字式瓦斯報警器，其特征在于穩(wěn)壓電路由 穩(wěn)壓芯片U1，電容Cl、C2組成，在穩(wěn)壓芯片Ul的輸入端連接熔絲，模擬地和信號地之間設(shè) 有磁珠CZl。
3.如權(quán)利要求1所述的一種礦燈配套用數(shù)字式瓦斯報警器，其特征在于信號調(diào)理電 路由傳感器、電阻R2、R8組成橋路，橋路兩端的輸出接運(yùn)算放大電路U2的輸入端。
4.如權(quán)利要求1所述的一種礦燈配套用數(shù)字式瓦斯報警器，其特征在于運(yùn)算放大器 U2集成兩路運(yùn)放，U2A用作電壓跟隨器，U2B與電阻R3、R4、R5、R6構(gòu)成差分運(yùn)算放大電路， 放大后的信號輸入電阻R7和電容C3構(gòu)成的濾波電路。
5.如權(quán)利要求1所述的一種礦燈配套用數(shù)字式瓦斯報警器，其特征在于自動關(guān)斷電 路、報警電路通過兩路集成MOS管Q3控制，MOS管的源極接控制終端，柵極分別通過電阻 Rl 1、Rl接微控制器輸出端，漏極接地。
6.如權(quán)利要求1所述的一種礦燈配套用數(shù)字式瓦斯報警器，其特征在于數(shù)字顯示電 路包括I/O擴(kuò)展芯片U4，3位LED面板和電阻R11、R10、R9，其中三極管Q2、Q3、Q4的基極分 別與電阻Rll、RIO、R9連接，集電極分別與LED3、LED2、LEDl連接，發(fā)射極與穩(wěn)壓電路的輸 出端連接。
7.如權(quán)利要求1所述的一種礦燈配套用數(shù)字式瓦斯報警器，其特征在于微處理電路 包括微處理器U3，電容C4、C5和電阻R8 ；電容C4與電阻R8組成的RC濾波電路接微處理器 的復(fù)位端。
專利摘要本實(shí)用新型提供一種礦燈配套用數(shù)字式瓦斯報警器，由傳感器，瓦斯檢測報警電路板和數(shù)字顯示電路板組成，所述數(shù)字式瓦斯報警器通過串口與計算機(jī)串口連接；所述數(shù)字式瓦斯報警器安裝于一個獨(dú)立空間內(nèi)，該空間獨(dú)立的設(shè)在礦燈燈頭上部，與燈頭照明空間部分相隔離；所述數(shù)字顯示電路板垂直于瓦斯檢測報警電路板，數(shù)字顯示電路板位于獨(dú)立空間的側(cè)面，面向右側(cè)；所述瓦斯檢測報警電路板包括信號調(diào)理電路，運(yùn)算放大電路，穩(wěn)壓電路，自動關(guān)斷電路，報警電路，數(shù)字顯示電路，微處理器。本實(shí)用新型能夠通過數(shù)字顯示電路準(zhǔn)確顯示礦井內(nèi)的瓦斯?jié)舛惹闆r，讓使用者更直觀的判斷。
文檔編號G01N27/00GK201903524SQ20102065575
公開日2011年7月20日 申請日期2010年12月13日 優(yōu)先權(quán)日2010年12月13日
發(fā)明者張旭輝, 毛清華, 陳磊, 馬宏偉 申請人:西安科技大學(xué)