可攜式沼氣檢測報警儀的製作方法

2023-05-02 01:53:01

專利名稱:可攜式沼氣檢測報警儀的製作方法
本實用新型是用於連續檢測礦井空氣中沼氣濃度的安全儀表。
近二十年來世界煤炭工業發達國家在同礦井瓦斯災害鬥爭中努力開發新型的沼氣檢測儀表，尤其以連續自動檢測，超限報警的可攜式沼氣檢測報警儀最受用戶歡迎。它的顯著特點是攜帶輕便、操作維護簡單、讀數直觀、連續自動檢測、超限報警。此外，它不需要外加電源，不用電纜。移動靈活，維修校驗可在地面進行，價格便宜，經濟實用。
近幾年來英國、日本、美國、蘇聯等國在瓦斯檢測儀表的激烈競爭中先後推出了AFD2型、GP322型、GP82型、CD212型和CⅡ－2型等沼氣檢測報警儀供煤礦使用。我國也先後開發了AQJ系列產品和WZJ－1型、AZJ－81型等可攜式沼氣檢測報警儀。
本實用新型的目的是研製出適合我國礦井特點，性能優越，功能齊全，體積小、重量輕(相對於具有較強聲光報警功能)，造型美觀，充電、使用、維修方便的可攜式沼氣檢測報警儀。
一、本實用新型的基本技術指標測量範圍0～5％CH4測量誤差0～小於2％CH4區間；誤差不超過±0.1％CH42％～小於3.5％CH4區間；誤差不超過±0.2％CH43.5％～5％CH4區間；誤差不超過±0.3％CH4分辨 率0.01％CH4反應時間小於15秒零點穩定性月漂移不大於0.1％CH4測量穩定性月漂移不大於0.2％CH4
顯示方式指針式或液晶三位顯示電 源專用本質安全型鎘鎳蓄電池組 1AH連續工作時間8小時電源電壓狀態充足——電源指示燈常亮欠壓——電源指示燈閃爍充電方式快速直插，過充自動保護防爆標誌本質安全兼隔爆型尺 寸147×72×33mm重 量360克二、本實用新型的特點(一)顯示濃度方式有兩種AZJ－85型採用指針式表頭(圖1)AZJ－85B型採用大液晶屏顯示(圖2)(二)機型結構為傳感器內藏式外形結構。傳感器組件固定在氣室腔內的橡膠減震裝置中。
圖2為可攜式沼氣檢測報警儀結構示意圖。圖中開關1、機殼2、充電觸頭3、前銘牌4、大液晶屏顯示5、雙紅色閃光燈6、欠壓指示燈7、氣嘴座8、線路板及元件9、後銘牌10、傳感器11、電池組12、後蓋緊固螺釘13。
(三)整機電源的充電方式採用快速直插式。
(四)在機體上部傳感器兩側對稱設置兩個紅色報警燈，在機體下部電池組的前方設有φ45mm的壓電陶瓷蜂鳴器，當空氣中甲烷含量超過設定值後自動發出紅色閃光和間斷報警聲。
(五)採用ZCY－85型低功耗催化元件(圖2)，並與FY－3型雙孔粉末冶金體等組成專用傳感器組件。
(六)為減小電池體積和容量，選用工作電流為110毫安的低功耗催化元件和高效低壓差穩壓電路，控制整機工作電流。確保三節1AH鎘鎳蓄電池可以連續工作八小時以上。串有限流電阻的電池組封裝在塑料盒內，成為專用本質安全型電池組(圖3A－A)。
三、本實用新型電路連接關係和工作原理圖4為可攜式沼氣檢測報警儀的電路原理。它主要由電源18、穩壓電路19、熱催化電橋20、放大電路21、電壓比較電路22、多諧振蕩電路23、欠壓指示電路24，數字顯示電路(圖6)組成。
圖5為可攜式沼氣檢測報警儀電路連接關係方框圖。電源18的電池經開關後接入穩壓電路19的調整管T2發射極；電源18也分別接入放大電路21、電壓比較電路22、多諧振蕩電路23、數字顯示電路的電源腳上為放大電路21、電壓比較電路22、多諧振蕩電路23、欠壓指示電路24及數字顯示電路(圖6)提供電源。穩壓電路19的輸出(調整管T2集電極)接在熱催化電橋20的載體元件r1、電阻R28上，並為電壓比較電路22提供基準電壓，接在R21上。熱催化電橋20橋路輸出接放大電路21的輸入端。放大電路21的輸出一路接數字顯示電路(圖6)或表頭，另一路接電壓比較電路22。電壓比較電路22的比較器輸出接多諧振蕩電路23，由電阻R9、R18分壓後控制起振電平。欠壓電路24的同相輸入端經電阻R1、R2接電源18，由R1、R2、R3分壓設定欠壓閃爍起振電平。
圖6為可攜式沼氣檢測報警儀的模——數轉換和數字顯示電路。數字顯示電路由CMOSA／D晶片——7126和三位半液晶顯示器組成。7126是微功耗型A／D轉換器，功耗僅1mW，微功耗型A／D轉換器7126的B3(16腳)接大液晶屏的第一小數點(12腳)，節省了反向驅動器。A／D轉換器具有良好的精度和線性，其工作電壓為7－9V，負電壓由7660電源變換晶片獲得。
電路上實現了厚膜組件化。AZJ－85型指針式表頭用一塊厚膜組件ZJ8501(包括圖4中19、21、22、23、24五個單元電路)和四個電阻、三個電位計組成。AZJ－85B型大液晶屏顯示用二塊厚膜組件ZJ8501、ZJ8502(包括數字電路電壓變換和阻容網絡)和一塊A／D轉換器件7126，再加上少量的阻容器件等組成。集成化程度高，縮小了整機體積，易於整機調試、維修。
在圖4中，電源18採用三節鎘鎳蓄電池和一隻限流電阻串聯，封裝在塑料盒內成不可拆卸的整體。圖3為可攜式沼氣檢測報警儀的電池封裝，電池盒蓋14、電池盒15、電池16、禁止開蓋標誌17。該電池組為專用本質安全型，為防止充電端子對外短接放電，在充電迴路中裝設二極體D11。穩壓電路19由集成運算放大器 1/2 LM258構成，屬高效低壓差穩壓電路。其調整管T2的輸出既為熱催化元件提供工作電壓，又為熱催化電橋調零電位計W1提供偏壓，還為比較迴路的報警調節電位計W2提供比較基準電壓。在電源電壓從3.3伏至4.5伏區間變化時，穩壓輸出提供給熱催化電橋的工作電壓變化小於10毫伏，且最高穩壓輸出可達3伏。熱催化電橋20由載體元件、載體催化元件組成的測量橋臂和由金屬膜電阻、電位計組成的輔助橋臂構成。工作電壓由穩壓電路19提供。當甲烷進入傳感氣室後，其橋路的輸出值與甲烷濃度成線性比例由輸入電阻R26、R25送入放大迴路。放大迴路21採用集成運算放大器 1/2 LM258構成。放大熱催化電橋的輸出訊號，經運算放大器的7腳輸出分壓後送給指針式表頭或數字轉換部份的輸入電路，同時還為比較電路提供比較電平。電壓比較電路22由 1/4 LM239比較器組成。可調設定電壓取自W3調節端子，直接輸入到LM239的反相端，電橋放大器輸出接入LM239的同相端，構成電壓比較電路。當同相端5腳收到當沼氣增加時的放大迴路21放大的信號超過比較基準，則 1/4 LM239比較器翻轉，輸出信號經電阻R19、R16、R17分壓後使多諧振蕩器起振。多諧振蕩電路23由2／4LM239比較器接成調製型多諧振蕩器，第一級多諧振蕩器的振蕩頻率為0.5HZ，控制報警燈閃爍與聲報警間歇；第二級多諧振蕩器的振蕩頻率為2KHz，為蜂鳴器提供2KHz音頻振蕩信號。沼氣超限後，比較器翻轉，啟動多諧振蕩器啟振發出聲、光報警。欠壓指示電路24由 1/4 LM239組成。該電路將遲滯比較器的一端(7腳)接電阻R1、R2，當電源電壓降低到設定值3.3伏時，比較器輸出電平將產生周期變動，電源指示燈D1閃動。
權利要求
1.本實用新型是一種可攜式沼氣檢測報警儀，它由開關、機殼、充電觸頭、前銘牌、大液晶屏顯示、雙紅色閃光燈、欠壓指示燈、氣嘴座、線路板及元件、後銘牌、傳感器、電池組、後蓋緊固螺釘構成；其特徵是機型結構為傳感器內藏式外形結構，傳感器組件固定在氣室腔內的橡膠減震裝置中；在機體上部傳感器兩側對稱設置兩個紅色報警燈，機體下部電池組的前方設有壓電陶瓷蜂鳴器；電路部份主要由電源、穩壓電路、熱催化電橋、放大電路、電壓比較電路、多諧振蕩電路、欠壓指示電路、數字顯示電路組成；電源電池經開關接入穩壓電路的調整管發射極，穩壓電路的調整管集電極接在熱催化電橋的載體元件和電阻上。熱催化電橋橋路輸出接放大電路的輸入端；放大電路的輸出一路接數字顯示電路或表頭，另一路接電壓比較電路；電壓比較電路的比較器輸出接多諧振蕩電路；欠壓電路的同相輸入端經電阻接電源；電路上指針式表頭用一塊厚膜組件ZJ8501和四個電阻，三個電位計組成，大液晶屏顯示用二塊厚膜組件ZJ8501、ZJ8502和一塊A/D轉換器件7126，阻容器件組成。電源採用三節鎘鎳蓄電池和一隻限流電阻串聯，封裝在塑料盒內成不可拆卸的整體；穩壓電路由集成運算放大器構成；熱催化電橋由載體元件、載體催化元件組成的測量橋臂和由金屬膜電阻，電位計組成的的輔助橋臂構成；放大迴路採用集成運算放大器構成；電壓比較電路由比較器組成；多諧振蕩電路用LM239比較器接成調製型多諧振蕩器；欠壓指示電路仍由LM239組成，數字顯示電路由CMOSA/D晶片-微功耗型A/D轉換器7216和三位半液晶顯示器組成。
2.根據權利要求
1所述的一種可攜式沼氣檢測報警儀，其特徵是A／D轉換器件7126的B3(16腳)接大液晶屏的第一小數點(12腳)。
專利摘要
本實用新型是用於連續檢測礦井空氣中沼氣濃度的安全儀表。顯示沼氣濃度方式有指針式表頭和大屏液晶顯示兩種。整機採用低功耗催化元件和高效低壓差穩壓電路。串有限流電阻的電池組封裝在塑料盒內，成為專用本質安全兼防爆型。該沼氣檢測儀具有操作方便、讀數直觀、工作可靠、體積小、重量輕、維修簡便等特點，它能連續自動指示環境氣體中沼氣濃度的數值和超限報警。
文檔編號E21F17/00GK87209673SQ87209673
公開日1988年9月14日 申請日期1987年6月26日
發明者谷守碌, 謝伯益, 許陽, 付小渝, 姜蘇 申請人:煤炭工業部煤炭科學研究院重慶研究所導出引文BiBTeX, EndNote, RefMan