帶單片計算機的瓦斯濃度監測儀的製作方法
2023-05-09 13:38:36 4
專利名稱:帶單片計算機的瓦斯濃度監測儀的製作方法
本實用新型屬於氣體濃度測量儀表。
在現有技術中，瓦斯濃度測量儀通常採用模擬電路和數字電路組成，來自傳感器反映瓦斯濃度的電信號，經放大和數字變換後，直接送顯示器顯示。由於現有技術在測量過程中不能進行數據的存儲，因而無法自動記錄瓦斯濃度隨時間的分布情況，為了提醒人們瓦斯濃度已進入危險值，現有技術中配有聲光報警裝置，但由於改變報警值很不方便，故不能適應各種工作情況的要求。由於現有技術中顯示器採取液晶顯示，使礦井下工作時不夠清晰。要提高現有技術的功能和測量精度，就會使電路結構複雜化。因而，現有技術通常只作為一種檢測儀表，而不能用於連續測量。
本實用新型的目的在於研製一種能連續測量，並可根據需要任意改變報警值能自動記錄瓦斯濃度隨時間的分布情況的監測儀。
本實用新型採取如下的技術方案實現。圖1是整機電路方框圖，被測的瓦斯濃度，經傳感器〔11〕的熱電阻組成的橋路轉換成電信號，然後送入儀表的前置放大電路〔1〕，放大後的信號A送入通道選擇器〔3〕，來自電源採樣電路〔2〕的其它需要控制的量也可以分別送入通道選擇器〔3〕，再把所要採樣的模擬量分別送入A／D轉換器〔4〕進行模／數轉換，由A／D轉換器〔4〕輸出的值送入計算機〔6〕，經過運算後把所測濃度的值送顯示器〔10〕顯示。計算機〔6〕把所測得的數據逐個進行存儲，經過判斷後輸出不同的信號，如果濃度值已超過由撥盤〔8〕輸入的報警值時，則發出控制信號，啟動聲光報警器〔9〕發出報警。根據需要，通過控制可選擇按鍵開關〔7〕，分別實現暫停、已測值的循環顯示、電源值顯示以及其它通道採樣值的顯示。計算機〔6〕還可以通過印表機接口電路〔5〕將信號輸送給印表機進行列印。為了使顯示清晰，顯示器〔10〕可採用LED發光器件，以便能適應地下礦井中的使用要求。
本實用新型與現有技術相比，具有以下優點1.本實用新型可以連續測量，並可通過印表機直接得到被測濃度隨時間的變化數值或分布曲線。
2.本實用新型可通過控制撥盤，實現不同濃度值的報警，以滿足不同工作情況的要求。
3.本實用新型可通過控制可選擇按鍵開關，實現多種數據的顯示。採用LED顯示器，使顯示清晰明顯。
4.本實用新型採用了單片計算機電路，使電路結構簡單，調試方便，可靠性高，測量精度高而準確。
圖1為整機電路方框圖。
圖2為傳感器和前置放大器電路圖。
圖3為通道選擇器和A／D轉換器電路圖。
圖4為聲光警報器電路圖圖5為單片計算機電路圖。
圖6為電源穩壓和控制電路圖。
本實用新型可按以下實施例的方式實施。
整機中傳感器〔11〕和前置放大器〔1〕的電路如圖2所示，它由運算放大器FO12、穩壓二極體T1、電晶體T2、電阻R1、R2、R3、R4、電容C1組成恆流源電路，恆流源以一個恆定的電流流經由傳感器熱電阻(虛線框內)和外接電阻R5、R6、R7、R8組成的電橋電路，當瓦斯氣體接觸電橋電路時，電橋電路就輸出一個電信號，該電信號經運算放大器5G7650和電阻R9、R10、R11、R12、R13、R14、R15及電容C2、C3、C4、C5組成的前置放大器後，得到一個放大了的電信號A。由電路結構和所採用的器件，決定了整個放大器和溫度漂移是很小的。
圖3是通道選擇器〔3〕和A／D轉換器〔4〕的電路圖。其中電源採樣電路〔2〕由運算放大器FO12、電阻R16、R17、R18、R19、R20以及電容C6等組成，主要作用是把採樣的負電源信號轉換成合適的正極性信號。通道選擇器〔3〕由八路交換器C575和電阻R21、R22以及電容C7等組成，電信號A和電源電壓值的電信號輸入八路交換器，由計算機〔6〕控制端a、b實現通道選擇，將採集的電信號逐一經電阻R21、R22和電容C7組成的低通濾波器輸入到A／D轉換器〔4〕，A／D轉換器〔4〕由型號為 5G14433的集成塊，精密電源1403、接口電路74LS244以及電阻電容R23、R24、R25、C8、C9等組成。它將數位化後的電信號送入計算機〔6〕進行運算和控制。
圖4是聲光報警器〔9〕的電路圖。聲報警器主要由時基集成塊5G555和雙基極電晶體T3、電晶體T4、T5、T6、輸入變壓器TM1、輸出變壓器TM2以及電阻、電容、發音器等組成。光報警器主要由時基集成塊5G555和電晶體T7、T8、發光二極體D以及電阻、電容等組成。聲光的控制主要取決於來自計算機〔6〕的控制信號e和f，以達到類似警笛的聲響和急促的紅光閃爍。
圖5是計算機〔6〕的電路方框圖。單片計算機〔16〕採用MCS－48系列。型號為8039，母線緩衝器〔12〕的型號為74LS244，地址鎖存器〔13〕的型號為74LS373，在單片計算機〔16〕的ALE信號控制下，計算機BUS總線上的地址信號輸入地址鎖存器〔13〕。〔14〕是4K可編程序只讀存儲器，型號為2732，它用來存儲各種常數和計算、控制及列印程序。〔15〕為2K隨機存取存儲器，型號為6116，它用來存儲測量過程中的濃度數據和報警值、報警次數、報警持續時間等數據，供列印時用。〔17〕為晶體振蕩電路，它輸出時鐘信號給計算機〔6〕。
圖6是電源穩壓和控制電路，主要由兩個運算放大器FO12和四個電晶體T9、T10、T11、T12以及一些電阻、電容和一個由計算機控制的切斷電源裝置組成，K1、K2是開關。為了使監測儀成為可攜式的儀表，電源採用乾電池(可充電型乾電池)供電，穩壓器提供＋5V和－6V兩組直流穩壓電源，以供計算機和各級放大器使用。當電源電壓值低到一定限度時，通過計算機控制而自動切斷電源，以達到儀表的正確測量和監控。
本實用新型可連續工作八小時以上，從而可以準確地測量出瓦斯濃度隨時間的分布，並能方便而可靠地進行聲光報警。
權利要求
1.帶單片計算機的瓦斯濃度監測儀，由傳感器[11]，前置放大器[1]，電源採樣電路[2]，通道選擇器[3]，A/D轉換器[4]，計算機[6]，按鍵開關[7]，撥盤[8]，聲光報警器[9]，顯示器[10]以及印表機接口電路[5]構成，其特徵在於A.通道選擇器[3]分別與電源採樣電路[2]，傳感器前置放大器[1]以及A/D轉換器[4]相連接，以分別傳送來自電源採樣電路[2]的電信號和經傳感器[11]，前置放大器[1]放大了的與瓦斯濃度成比例的電信號A。B.計算機[6]接收來自A/D轉換器[4]的信號和按鍵開關[7]，撥盤[8]的信號，經運算處理後，輸出到聲光報警器[9]，顯示器[10]，並與印表機接口電路[5]相連接，進行數據和曲線的列印。
2.根據權利要求
1所述的瓦斯濃度監測儀，其特徵在於傳感器〔11〕和前置放大器〔1〕是由兩個運算放大器，一個晶體三極體和一個穩壓二極體以及電阻電容所構成，一個恆定的電流流經由傳感器熱電阻和外接電阻構成的橋路，由橋路輸出的電信號被放大後成為A信號。
3.根據權利要求
1所述的瓦斯濃度監測儀，其特徵在於A／D轉換器〔4〕採用了型號為5G14433的集成塊，5G14433的輸出直接與型號為74LS244的集成塊相連接，向單片計算機提供採樣數據。
專利摘要
本實用新型是一種能自動記錄瓦斯濃度隨時間分布的監測儀。該監測儀通過單片計算機對信號的存儲、運算和控制，實現暫停、已測值的循環顯示、電源顯示以及其它通道採樣值的顯示，並可以通過印表機接口電路，實現數據和分布曲線的自動列印。本監測儀與現有技術相比，電路結構簡單，調試方便，可靠性高，測量精度高而準確。由於顯示清晰，可任意改變報警值，故適用於礦井的各種場合應用。
文檔編號E21F5/00GK86202792SQ86202792
公開日1987年5月27日 申請日期1986年5月2日
發明者戴義保 申請人:南京工學院導出引文BiBTeX, EndNote, RefMan