JCB4A便携式甲烷检测报警仪设计.pdf

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1、130能源技术与管理2011年第6期doi：1039690．issn．1672—9943．2011．06．055JCB4A便携式甲烷检测报警仪设计李乃路，许志彬(徐州市华凯仪器设备有限公司，江苏徐州221000)[摘要]在我国煤矿安全生产中及时准确的检测井下甲烷含量，对井下安全生产有重要作用。为满足井下要求研发一种lCB4A便携式甲烷检测报警仪，该仪器运用了热催化原理。具有检测显示、声光报警、超限保护、利用单片机实现了时间显示、一键式调节零点、报警点、标定点等功能，具有体积小、灵敏度高、工作时间长

2、等优点。[关键词]便携式；甲烷检测；报警仪[中图分类号]TD76[文献标识码]B[文章编号]1672-9943(2011)06-01304)2等的固定电阻组成惠思顿电桥，在无甲烷的新鲜0引言空气中，黑白元件的阻值相等，电桥输出为零；当目前煤矿使用的便携式甲烷检测报警仪种含甲烷的气体进入传感器时，甲烷在黑白元件表类繁多、原理大同小异，存在着工作时间短、性能面催化剂的作用下进行无焰燃烧，使黑白元件温不稳定等缺点，特别是仪器的零点和满度的调校度升高，阻值增大，电桥失去平衡，输出直流电压误差较大。本文介绍

3、一款新型便携式甲烷检测报信号。此信号放大后经A／D转换器，将模拟量变警仪，该仪器采用单片机PIC16LF871设计，避免为数值量通过LED显示器将气体浓度显示出来。了传统仪器的缺点，具有低成本、低功耗、智能化设置在1．00％CH报警，瓦斯浓度超过4．00％等优点。CH时，间歇接通电源，跟踪瓦斯浓度并保护催化元件，延长其寿命。1该检测报警仪功能特点2．2各单元设计该检测仪采用美国MICROCHIP公司的PIC16LF871单片机内部功能：数据总线宽度PIC16LF871单片机来实现控制，具有以下特点

4、：8bit；程序存储器类型为flash、大小3．5KB；数据嵌入式低电压单片机智能冗余控制技术；实现一RAM大小128B；接口类型为PSP＼USART；最大键式软件调节仪器零点、报警点、标定点；集甲烷时钟频率20MHz；可编程输入＼输出端数量33；检测、时钟显示于一体；具备超限报警、超浓度保护定时器数量3；工作电压2．7～4．2V；最大工作温度传感器功能；具备欠压报警及自动关机保护功能。85℃；封装TQFP一44。该电器原理如图2所示。本安电源采用3X1．2V镍氢电池组，设计用2该检测报警仪方案设

5、计限流电阻限流后，环氧树脂密封，工作电压3．6V，该检测报警仪由本安电源、稳压电路、检测电最大开路电压为4．20V、电流，0为2A，直接给路、放大电路、CPU、欠压报警、数字显示等模块组稳压电路、CPU提供电源3V。成，如图l所示。稳压电路由电路IC1(LP3985—3V)、电阻RU8和LM385—2．5V组成，LP3985—3V提供3v工作电压，LM385—2．5V提供2．5V基准电压供CPU，同时通过R、R。给高瓦斯保护电路提供1．2V基准电压。检测和放大电路由载体催化元件ro、r、电阻RR：

6、、RR∞多圈精密电位器w、电容c。组成图1甲烷检测报警仪工作原理检测电路，甲烷气体进入传感器腔内，ro、r阻值发2．1原理简述生变化，检测回路输出一个与甲烷浓度相对应的检测报警仪的催化燃烧传感器与2个数值相电信号送至放大器。放大器由RRRR凹和2011年第6期李乃路，等JCB4A便携式甲烷检测报警仪设计’131图2电器原理图IC(LM358)、多圈精密电位器w：组成，信号经放转化为间歇接通电源，跟踪瓦斯浓度并保护催化大后输入到CPU，通过驱动LED在显示电路显示元件。甲烷数值。时钟电路采用美国DA

7、LLAS公司的DS1302CPU(IC：)采用美国MICROCHIP公司PIC16芯片，其结构简单，编程容易。单片机以串行方式LF871的单片机。其功能是检测瓦斯浓度并显示、与时钟芯片连接。检测电源电压、报警点设置、零点和标定点设置、报警仪外壳采用防静电ABS工程塑料，外形欠压保护、高瓦斯保护。此功能由软件程序控制完美观大方、充电方便，各功能键采用薄膜开关，密成，软件设计使用汇编语言和c语言。封性能好，通气嘴采用不锈钢材料。显示窗用透明报警电路由D、三极管u、u、电阻R、蜂鸣材料，便于观察。器、发

8、光二极管组成、当甲烷浓度超限时、CPU的主板采用双面板，采用SMD焊接，元件布局RD口输出低电平、三极管u、u导通、发出声、合理，保证产品质量。光报警信号。3该检测报警仪软件设计及检测指标显示电路由4位LED数码管、电阻R、R、RR、R和三极管Q。、Qz、Q，、Q组成，由CPU的软件采用功能模块化设计，主要有主程序、初RBo-RB、RC。～RC驱动，其功能是显示甲烷、电源始化、按键处理、数据显示、A＼D采样、零点及满电压。度、报警点、时钟等组成。初始化程序完成单片机欠压保护电路由取