礦井二氧化硫報警儀的製作方法

2023-06-04 17:05:26

礦井二氧化硫報警儀的製作方法
【專利摘要】礦井二氧化硫報警儀，本實用新型屬於環境保護【技術領域】，解決了國內外無法檢測礦井空氣中二氧化硫氣體濃度是否對礦工健康構成危害的問題。發明中內置二氧化硫氣體成分傳感器一個，當待測礦井空氣被吸氣泵吸入並勻速流經該傳感器時，該傳感器產生了一個與二氧化硫氣體濃度呈線性變化關係的感應電壓；感應電壓被一個放大電路放大，放大電路輸出端接一個發光二極體；當二氧化硫氣體濃度小於國家健康標準值時，發光二極體滅，反之，發光二極體導通點亮。該發明可實時檢測出礦井空氣中二氧化硫氣體濃度是否對礦工健康構成危害，並在構成危害時及時報警提示。
【專利說明】礦井_氣化硫報警儀
【技術領域】
[0001]本實用新型屬於環境保護【技術領域】，具體為礦井空氣中的二氧化硫(SO2)有害氣體濃度是否低於國家健康標準值的檢測報警儀。
【背景技術】
[0002]我國是一個地下礦產開採大國，這些位於地下深處的礦井如煤礦礦井、鐵礦礦井、石膏礦礦井等都有一個共同的特點，就是空間狹小、通風條件差、礦石間隙溢出氣體中普遍存在二氧化硫(SO2)氣體。二氧化硫是一種對人體健康有害的氣體，中華人民共和國的國家健康標準值規定:當空氣中二氧化硫氣體成分的濃度大於或等於2ppm時，即對處於其中的人員的身體健康構成危害，反之，當空氣中二氧化硫氣體成分的濃度低於2ppm時,貝Ij不會對處於其中的人員的身體健康構成危害。長期以來，國內外都沒有生產能夠檢測礦井空氣中二氧化硫氣體濃度是否低於我國國家健康標準值的報警儀，國內外的實用新型專利中也沒有檢測礦井空氣中二氧化硫氣體濃度是否低於我國國家健康標準值的專利。國內外生產的空氣報警儀都只能檢測礦井空氣中易燃易爆氣體如瓦斯、一氧化碳氣體的濃度是否低於國家安全標準值，國內外的實用新型專利中只有檢測礦井空氣中瓦斯及一氧化碳的濃度是否低於國家安全標準值的實用新型專利。

【發明內容】

[0003]為解決國內外均沒有檢測礦井有害氣體二氧化硫的濃度是否低於我國國家健康標準值的檢測儀，本實用新型提供了一種礦井二氧化硫報警儀，它不但能檢測出危害礦井工人身體健康的有害氣體二氧化硫的濃度是否低於我國國家健康標準值，而且還能在二氧化硫濃度達到或超過國家健康標準值時及時提示報警。
[0004]本實用新型解決其技術問題所採用的技術方案是:
[0005]本實用新型的一種礦井二氧化硫報警儀，該報警儀包括防塵濾網、吸氣泵、傳感器模塊、連接模塊、側門、放大電路模塊、顯示裝置、支架、風管、電池組、開關各一個，其特徵在於，當風管頂部的開關合上接通風管內電池組提供的直流電源後，待檢測的礦井空氣被設在風管內部的吸氣泵吸入風管內，並流經風管內的二氧化硫氣體成分傳感器，繼而產生一個感應電壓信號；該感應電壓信號經風管內的連接模塊傳輸至風管內的放大電路模塊進行放大，放大後的輸出電壓信號傳輸到風管頂部的顯示裝置中。
[0006]更進一步地，吸氣泵為微型直流真空吸氣泵，工作電壓+6V，由設在風管內的電池組供電，由設在風管頂部的開關控制啟動與停機，吸氣量為20L / min。
[0007]更進一步地，二氧化硫氣體成分傳感器的傳感器感應端正面迎對吸氣泵的出口，二氧化硫氣體成分傳感器的感應電極及參考電極端接連接模塊。
[0008]更進一步地，所述的放大電路模塊是基於I片集成電路0PA4684的放大電路，其電壓放大倍數是1800，放大二氧化硫氣體成分傳感器SO2 / C-20T產生的感應電壓，輸出電壓端接顯示裝置中的發光二極體L的陽極；該放大電路與吸氣泵共用設在風管內的電池組及設在風管頂部的開關。
[0009]更進一步地，顯示裝置為一個指示板，指示板上設有一個發光二極體L，發光二極體用亮、滅兩種狀態來表明其導通和不導通，它的陰極接地，導通電壓為1.6V，發光二極體上方指示板標明對應的檢測氣體名稱。
[0010]更進一步地，使用的二氧化硫氣體成分傳感器的型號為SO2 / C-20T，輸出電流為500±90nA / ppm，線性度輸出為線性，工作溫度範圍:_5°C至55°C，壓力範圍為I個標準大氣壓±10%，測量範圍為O-lOOppm，分辯率為0.lppm。
[0011]礦井二氧化硫報警儀包含一個帶支架的鋼製風管，風管頂部設有開關及顯示裝置，風管的入口罩一個防塵濾網，風管內從入口至出口依次安裝吸氣泵、二氧化硫氣體成分傳感器、連接模塊、放大電路模塊、電池組各一個，放大電路模塊的主體基於一片集成運放，型號為0PA4684，風管側面安裝一個側門。礦井二氧化硫報警儀的開關打開後，礦井二氧化硫報警儀即開始工作；待檢測礦井空氣被吸氣泵吸入風管內，經防塵濾網過濾後，勻速流經礦井二氧化硫報警儀中的二氧化硫氣體成分傳感器，該二氧化硫氣體成分傳感器型號為SO2 / C-20T，它能感應流經其表面的二氧化硫氣體濃度，並在其感應電極(S)及參考電極(R)之間輸出一個線性變化的弱感應電壓；二氧化硫氣體成分傳感器的感應電極及參考電極通過八輸入/八輸出插針板的輸出插針Dtl, D1與放大電路相連，D0與D1接放大電路模塊中集成運放的3、2引腳，作為礦井二氧化硫報警儀放大電路的輸入端，放大電路的輸出端為集成運放的I引腳，該引腳接發光二極體L的陽極。當流經礦井二氧化硫報警儀的礦井空氣中二氧化硫的濃度低於國家健康標準值時，對應的二氧化硫氣體成分傳感器的感應電壓信號較小，即使被相應的放大電路放大，其輸出電壓的值仍然無法使相連的發光二極體導通發光；而當流經礦井二氧化硫報警儀的礦井空氣中二氧化硫的濃度達到或超過國家健康標準值時，對應的二氧化硫氣體成分傳感器的感應電壓信號較大，被放大電路放大後的輸出電壓同樣較大，並使相連的發光二極體導通發光。礦井二氧化硫報警儀顯示裝置的發光二極體滅，說明礦井空氣中二氧化硫氣體濃度低於國家健康標準值，反之若發光二極體點亮，則說明礦井空氣中二氧化硫氣體濃度達到或超過國家健康標準值。因此，礦井二氧化硫報警儀中發光二極體滅，表明礦井空氣中二氧化硫的濃度對礦井工人的健康無害，礦井二氧化硫報警儀中發光二極體亮，表明礦井空氣中二氧化硫的濃度對礦井工人的健康有害。
[0012]本實用新型的有益效果是:可以實時檢測出礦井空氣中二氧化硫的濃度是否對礦井工人的身體健康構成危害，報警效果明顯，顯示清晰，結構簡單。
【專利附圖】

【附圖說明】
[0013]圖1是本實用新型的組成模塊圖。
[0014]圖2是本實用新型的整體結構圖。
[0015]圖3是本實用新型吸氣泵的電路原理圖。
[0016]圖4是二氧化硫氣體成分傳感器SO2 / C-20T的感應電壓UI與二氧化硫氣體成分濃度關係圖。
[0017]圖5是本實用新型放大電路的電路原理圖。
[0018]圖6是本實用新型的實施例1。
[0019]圖7是本實用新型的實施例2。[0020]圖8是本實用新型的實施例3。
[0021]圖中的標號分別為:
[0022]1:防塵濾網；2:吸氣泵；3:傳感器模塊；4:連接模塊；5:側門；6:放大電路模塊；7:顯不裝置；8:支架；9:風管；10:電池組；11:開關；12:二氧化硫氣體成分傳感器；13:八輸入/八輸出插針板；14:兩個匹配電阻及一個反饋電阻；15:分壓電阻；16:發光二極體；17:集成運放。
【具體實施方式】
[0023]本實用新型的組成模塊如圖1所示，整個礦井二氧化硫報警儀由防塵濾網1、吸氣泵2、傳感器模塊3、連接模塊4、側門5、放大電路模塊6、顯示裝置7、支架8、風管9、電池組10、開關11組成，其中風管9為一長44.6cm、內徑21.3cm、外徑22.lcm、厚0.8cm的鋼製圓管，風管9下面安裝有支架8，可方便地放置於礦井中，風管9的側門5便於電池組10的拆卸與安裝。如圖2及圖3所示，當開關11閉合接通電池組10提供的+6V直流電源後，微型直流真空吸氣泵2開始工作，以20L / min的吸氣量將待測的礦井空氣經防塵濾網I過濾後勻速吸入風管9中；待測空氣流經二氧化硫氣體成分傳感器12S02 / C-20T，經兩個匹配電阻及反饋電阻14中的Rtl, R1，並在傳感器的感應極和參考極之間都產生一個感應電壓UI ；二氧化硫氣體成分傳感器12S02 / C-20T感應極和參考極之間產生的感應電SH1與二氧化硫氣體成分濃度Csffi關係如圖4所示；感應電壓UI通過八輸入/八輸出插針板13連接，經兩個匹配電阻HRtl, R1分壓後，分別接至放大電路模塊6的集成運放17的3，2引腳；如圖5所示，Π作為集成運放17內部放大電路的輸入電壓信號，放大電路的電壓放大倍數是1800，UI被放大電路一放大後產生的輸出電壓信號為U0，從集成運放17的I引腳輸出，然後連接發光二極體16L的陽極；顯示裝置7中，發光二極體16L的陰極經分壓電阻15R2接地，它的導通電壓為VDL=L 6V。所以，當待測的礦井空氣中二氧化硫的濃度CSQ2〈2ppm時，UK0.89mv, U0〈1.6V，發光二極體16L滅，當待測的礦井空氣中二氧化硫的濃度Csq2≥2ppm時，UI≥0.89mv，UO≥1.6V，發光二極體16L點亮。
[0024]在圖6所示實施例1中，開關11合上後，礦井二氧化硫報警儀開始工作，被直流微型真空吸氣泵2吸入風管9的待測礦井空氣中，二氧化硫氣體成分的濃度CS2=lppm，CSQ2〈2ppm。傳感器正常工作，其中，二氧化硫氣體成分傳感器12S02 / C-20T產生的感應電壓Π=0.44mv，經放大後，從集成運放17的I引腳輸出的輸出電壓UO=0.79V，U0〈VDL，小於發光二極體16L的導通值1.6V，L滅，說明待測的礦井空氣中二氧化硫氣體成分的濃度對礦井工人的健康無害。
[0025]在圖7所示實施例2中，開關11合上後，礦井二氧化硫報警儀開始工作，被直流微型真空吸氣泵2吸入風管9的待測礦井空氣中，二氧化硫氣體成分的濃度CS(K=2ppm。傳感器正常工作，其中，二氧化硫氣體成分傳感器12S02 / C-20T產生的感應電壓Π=0.89mv，經放大後，從集成運放17的I引腳輸出的輸出電壓UO=L 6V，UO=VDL,並使發光二極體16L導通，L點亮，提示礦井空氣中二氧化硫氣體成分的濃度是有害的。
[0026]在圖8所示實施例3中，開關11合上後，礦井二氧化硫報警儀開始工作，被直流微型真空吸氣泵2吸入風管9的待測礦井空氣中，二氧化硫氣體成分的濃度CS2=4ppm，CSQ2>2ppm。傳感器正常工作，其中，二氧化硫氣體成分傳感器12S02 / C-20T產生的感應電壓Π=1.32mv，經放大後，從集成運放17的I引腳輸出的輸出電壓U0=2.4V，UO>VDL，但輸出電壓UO被R2及發光二極體16L共同分擔，發光二極體16L兩端電壓仍然為1.6V，發光二極體16L導通，L點亮，說明待測的礦井空氣中二氧化硫氣體成分的濃度是有害的。
【權利要求】
1.一種礦井二氧化硫報警儀，該報警儀包括防塵濾網(I)、吸氣泵(2)、傳感器模塊(3)、連接模塊(4)、側門(5)、放大電路模塊(6)、顯示裝置(7)、支架(8)、風管(9)、電池組(10)、開關(11)各一個，其特徵在於，當風管(9)頂部的開關(11)合上接通風管(9)內電池組(10)提供的直流電源後，待檢測的礦井空氣被設在風管(9)內部的吸氣泵(2)吸入風管(9)內，並流經風管(9)內的二氧化硫氣體成分傳感器(12)，繼而產生一個感應電壓信號；該感應電壓信號經風管(9)內的連接模塊(4)傳輸至風管(9)內的放大電路模塊(6)進行放大，放大後的輸出電壓信號傳輸到風管(9)頂部的顯示裝置(7)中。
2.根據權利要求1所述的礦井二氧化硫報警儀，其特徵在於吸氣泵(2)為微型直流真空吸氣泵，工作電壓+6V，由設在風管(9)內的電池組(10)供電，由設在風管(9)頂部的開關(11)控制啟動與停機，吸氣量為20L / min。
3.根據權利要求1所述的礦井二氧化硫報警儀，其特徵在於二氧化硫氣體成分傳感器(12)的傳感器感應端正面迎對吸氣泵(2)的出口，二氧化硫氣體成分傳感器(12)的感應電極及參考電極端接連接模塊(4)。
4.根據權利要求1所述的礦井二氧化硫報警儀，其特徵在於所述的放大電路模塊(6)是基於I片集成電路0PA4684的放大電路，其電壓放大倍數是1800，放大二氧化硫氣體成分傳感器(12)S02 / C-20T產生的感應電壓，輸出電壓端接顯示裝置(7)中的發光二極體(16)L的陽極；該放大電路與吸氣泵(2)共用設在風管(9)內的電池組(10)及設在風管(9)頂部的開關(11)。
5.根據權利要求1所述的礦井二氧化硫報警儀，其特徵在於顯示裝置(7)為一個指示板，指示板上設有一個發光二 極管(16) L，發光二極體(16)用亮、滅兩種狀態來表明其導通和不導通，它的陰極接地，導通電壓為1.6V，發光二極體(16)上方指示板標明對應的檢測氣體名稱。
6.根據權利要求1所述的礦井二氧化硫報警儀，其特徵在於使用的二氧化硫氣體成分傳感器(12)的型號為SO2 / C-20T，輸出電流為500±90nA / ppm，線性度輸出為線性，工作溫度範圍:_5°C至55°C，壓力範圍為I個標準大氣壓±10%，測量範圍為O — lOOppm，分辯率為0.lppm。
【文檔編號】G01N27/00GK203414430SQ201320293317
【公開日】2014年1月29日 申請日期:2013年5月18日 優先權日:2013年2月26日
【發明者】馮康, 程慶, 馮茜嘉 申請人:淮南師範學院