一種氧氣濃度監測報警系統的製作方法

2023-06-30 13:38:51 1

一種氧氣濃度監測報警系統的製作方法
【專利摘要】一種氧氣濃度監測報警系統，涉及氧氣濃度監測報警【技術領域】。解決了現有的氧氣濃度監測器結構複雜和電路性能不穩定，導致氧氣濃度監測不精確的問題。該系統的氧氣傳感器的信號輸出端與信號調理電路的信號輸入端連接，信號調理電路的信號輸出端與電流轉換電壓電路的信號輸入端連接，電流轉換電壓電路的信號輸出端與電壓跟隨器的信號輸入端連接，電壓跟隨器的信號輸出端與AD轉換電路的信號輸入端連接，AD轉換電路的信號輸出端與嵌入式微處理器的信號輸入端連接，嵌入式微處理器的信號輸出端與RS485轉換電路的信號輸入端連接，RS485轉換電路的信號輸出端與上位機的信號輸入端連接。本發明適用於對氧氣濃度進行監測和報警。
【專利說明】一種氧氣濃度監測報警系統
【技術領域】
[0001]本發明涉及氧氣濃度監測報警【技術領域】。
【背景技術】
[0002]地球中的氧氣是人類以及動植物生存的原動力，而且要求大氣的含量是一定的，當工作人員的環境中氧氣含量低於21%V0L時視為缺氧，氧氣含量高於40%V0L時視為富氧，缺氧和富氧都會使需要氧氣的人類及動植物中毒，甚至死亡。
[0003]現今的氧氣濃度檢測器遍地開花、比較泛濫，不但它的價格比較昂貴，而且電路性能也都不是很穩定，考慮到與上位機通信的問題，沒有統一的接口。

【發明內容】

[0004]本發明為了解決現有的氧氣濃度監測器結構複雜和電路性能不穩定，導致氧氣濃度監測不精確的問題，提出了一種氧氣濃度監測報警系統。
[0005]氧氣濃度監測報警系統包括氧氣傳感器、信號調理電路、電流轉換電壓電路、電壓跟隨器、AD轉換電路、嵌入式微處理器、RS485轉換電路和上位機，所述氧氣傳感器用於檢測空氣中氧氣的含量，氧氣傳感器的信號輸出端與信號調理電路的信號輸入端連接，信號調理電路的調理信號輸出端與電流轉換電壓電路的電流信號輸入端連接，電流轉換電壓電路的電壓信號輸出端與電壓跟隨器的電壓信號輸入端連接，電壓跟隨器的電壓信號輸出端與AD轉換電路的模擬信號輸入端連接，AD轉換電路的數位訊號輸出端與嵌入式微處理器的數位訊號輸入端連接，嵌入式微處理器的數位訊號輸出端與RS485轉換電路的數位訊號輸入端連接，RS485轉換電路的數位訊號輸出端與上位機的數位訊號輸入端連接。
[0006]嵌入式微處理器包括數據處理電路、數據比較電路和參數設置電路，數據處理電路的數位訊號輸入端為嵌入式微處理器的數位訊號輸入端，數據處理電路的數位訊號輸出端為嵌入式微處理器的數位訊號輸出端，數據處理電路的數據處理信號輸出端與數據比較電路的數據比較信號輸入端連接，參數設置電路的參數設置信號輸出端與數據比較電路的數據比較信號輸入端連接。
[0007]所述氧氣濃度監測報警系統還包括報警器，所述報警器的報警信號輸入端與數據比較電路的數據比較信號輸出端連接。
[0008]有益效果:本發明結構簡單，監測系統通過RS485轉換電路與上位機實現通信，通過嵌入式微處理器對監測數據進行處理和比較，使系統的電路性能保持穩定，進而使監測精度提高了 5%以上。
【專利附圖】

【附圖說明】
[0009]圖1為本發明的結構示意圖。
【具體實施方式】[0010]【具體實施方式】一、結合圖1說明本【具體實施方式】，一種氧氣濃度監測報警系統，它包括氧氣傳感器1、信號調理電路2、電流轉換電壓電路3、電壓跟隨器4、AD轉換電路5、嵌入式微處理器9、RS485轉換電路10和上位機11，所述氧氣傳感器I用於檢測空氣中氧氣的含量，氧氣傳感器I的信號輸出端與信號調理電路2的信號輸入端連接，信號調理電路2的調理信號輸出端與電流轉換電壓電路3的電流信號輸入端連接，電流轉換電壓電路3的電壓信號輸出端與電壓跟隨器4的電壓信號輸入端連接，電壓跟隨器4的電壓信號輸出端與AD轉換電路5的模擬信號輸入端連接，AD轉換電路5的數位訊號輸出端與嵌入式微處理器9的數位訊號輸入端連接，嵌入式微處理器9的數位訊號輸出端與RS485轉換電路10的數位訊號輸入端連接，RS485轉換電路10的數位訊號輸出端與上位機11的數位訊號輸入端連接。
[0011]工作原理:氧氣傳感器I用於對空氣當中的氧氣濃度進行檢測，將檢測得到的電流信號傳輸至信號調理電路2中，信號調理電路2對電流信號進行調理，並將調理後的電流信號傳輸至電流轉換電壓電路3，經電流轉換電壓電路3處理，將電流信號轉換為電壓信號，並將該電壓信號傳輸至電壓跟隨器4，在電壓跟隨器4中，電壓信號跟隨下一個輸出阻抗低的電壓信號傳輸至AD轉換電路5，AD轉換電路5將模擬信號轉換為數位訊號後傳輸至嵌入式微處理器9中進行數據分析和處理，將分析和處理後的數據經RS485轉換電路10傳輸至上位機11。
[0012]本實施方式中所述的氧氣傳感器I是根據電化學原電池的原理進行工作的，利用氧氣在原電池中陰極上的電化學還原和陽極的氧化過程，產生電流，通過測定電流的大小就可以確定氧氣的濃度，實現了降低系統的功耗的目的。
[0013]本實施方式中所述的信號調理電路2具有電源反極性保護、過電流保護和非線性補償的優點，能夠加強線性優化，使得本發明在使用過程中的穩定性得到提高，同時，信號調理電路2能夠將氧氣傳感器I輸出的小電流信號調理為4-20mA的電流信號，實現了提高本發明的監測精度的目的。
[0014]本實施方式中，RS485轉換電路10採用M0DBUS-RTU協議使數據傳輸至上位機中，使系統中數據的傳輸更加穩定和可靠。
[0015]【具體實施方式】二、結合圖1說明本【具體實施方式】，本【具體實施方式】與【具體實施方式】一所述的一種氧氣濃度監測報警系統的區別在於，所述嵌入式微處理器9包括數據處理電路6、數據比較電路7和參數設置電路8，數據處理電路6的數位訊號輸入端為嵌入式微處理器9的數位訊號輸入端，數據處理電路6的數位訊號輸出端為嵌入式微處理器9的數位訊號輸出端，數據處理電路6的數據處理信號輸出端與數據比較電路7的數據比較信號輸入端連接，參數設置電路8的參數設置信號輸出端與數據比較電路7的數據比較信號輸入端連接。
[0016]本實施方式中所述的嵌入式微處理器9米用實時作業系統yCOS-1I,通過該實時作業系統對數據進行分析處理。
[0017]本實施方式中，數據處理電路6將處理後的數據傳輸至數據比較電路7中，將處理後的數據和預先設置的數據在數據比較電路7中進行比較，以監測氧氣濃度是否正常。
[0018]【具體實施方式】三、結合圖1說明本【具體實施方式】，本【具體實施方式】與【具體實施方式】二所述的一種氧氣濃度監測報警系統的區別在於，它還包括報警器12，所述報警器12的報警信號輸入端與數據比較電路7的數據比較信號輸出端連接。
[0019]本實施方式中，通過裝設報警器12，當氧氣濃度不正常時，能夠使報警器12進行報警，以便使技術人員及時採取相應措施。
[0020]【具體實施方式】四、本【具體實施方式】與【具體實施方式】三所述的一種氧氣濃度監測報警系統，其特徵在於，所述報警器12為發光報警器或蜂鳴器。
[0021]本發明適用於搶險、冶金、電廠、化工、礦井發生隧道、坑道、地下管線等場所，防止工作人員在缺氧或富氧的環境下造成中毒事件的發生。
[0022]本發明對氧氣濃度進行監測的量程為氧氣濃度佔空氣濃度的0_30%，監測壽命為2-3年，監測靈敏度為0.15±0.05mA，監測溫度範圍為-20°C _+50°C，監測壓力範圍為標準大氣壓的±10%，監測的響應時間小於或等於15s。
【權利要求】
1.一種氧氣濃度監測報警系統，其特徵在於，它包括氧氣傳感器(I)、信號調理電路(2 )、電流轉換電壓電路(3 )、電壓跟隨器(4 )、AD轉換電路(5 )、嵌入式微處理器(9 )、RS485轉換電路(10)和上位機(11)，所述氧氣傳感器(I)用於檢測空氣中氧氣的含量，氧氣傳感器(I)的信號輸出端與信號調理電路(2)的信號輸入端連接，信號調理電路(2)的調理信號輸出端與電流轉換電壓電路(3)的電流信號輸入端連接，電流轉換電壓電路(3)的電壓信號輸出端與電壓跟隨器(4)的電壓信號輸入端連接，電壓跟隨器(4)的電壓信號輸出端與AD轉換電路(5)的模擬信號輸入端連接,AD轉換電路(5)的數位訊號輸出端與嵌入式微處理器(9)的數位訊號輸入端連接，嵌入式微處理器(9)的數位訊號輸出端與RS485轉換電路(10)的數位訊號輸入端連接，RS485轉換電路(10)的數位訊號輸出端與上位機(11)的數位訊號輸入端連接。
2.根據權利要求1所述的一種氧氣濃度監測報警系統，其特徵在於，所述嵌入式微處理器(9)包括數據處理電路(6)、數據比較電路(7)和參數設置電路(8)，數據處理電路(6)的數位訊號輸入端為嵌入式微處理器(9)的數位訊號輸入端，數據處理電路(6)的數位訊號輸出端為嵌入式微處理器(9)的數位訊號輸出端，數據處理電路(6)的數據處理信號輸出端與數據比較電路(7)的數據比較信號輸入端連接，參數設置電路(8)的參數設置信號輸出端與數據比較電路(7)的數據比較信號輸入端連接。
3.根據權利要求2所述的一種氧氣濃度監測報警系統，其特徵在於，它還包括報警器(12)，所述報警器(12)的報警信號輸入端與數據比較電路(7)的數據比較信號輸出端連接。
4.根據權利要求3所述的一種氧氣濃度監測報警系統，其特徵在於，所述報警器(12)為發光報警器或蜂鳴器。
【文檔編號】G01N27/26GK103454324SQ201310459519
【公開日】2013年12月18日 申請日期:2013年9月29日 優先權日:2013年9月29日
【發明者】嶽桓宇, 張凌志 申請人:哈爾濱海外電氣系統工程總包有限公司