專利名稱:帶單片計算機(jī)的瓦斯?jié)舛缺O(jiān)測儀的制作方法
本實用新型屬于氣體濃度測量儀表。
在現(xiàn)有技術(shù)中，瓦斯?jié)舛葴y量儀通常采用模擬電路和數(shù)字電路組成，來自傳感器反映瓦斯?jié)舛鹊碾娦盘?，?jīng)放大和數(shù)字變換后，直接送顯示器顯示。由于現(xiàn)有技術(shù)在測量過程中不能進(jìn)行數(shù)據(jù)的存儲，因而無法自動記錄瓦斯?jié)舛入S時間的分布情況，為了提醒人們瓦斯?jié)舛纫堰M(jìn)入危險值，現(xiàn)有技術(shù)中配有聲光報警裝置，但由于改變報警值很不方便，故不能適應(yīng)各種工作情況的要求。由于現(xiàn)有技術(shù)中顯示器采取液晶顯示，使礦井下工作時不夠清晰。要提高現(xiàn)有技術(shù)的功能和測量精度，就會使電路結(jié)構(gòu)復(fù)雜化。因而，現(xiàn)有技術(shù)通常只作為一種檢測儀表，而不能用于連續(xù)測量。
本實用新型的目的在于研制一種能連續(xù)測量，并可根據(jù)需要任意改變報警值能自動記錄瓦斯?jié)舛入S時間的分布情況的監(jiān)測儀。
本實用新型采取如下的技術(shù)方案實現(xiàn)。圖1是整機(jī)電路方框圖，被測的瓦斯?jié)舛?，?jīng)傳感器〔11〕的熱電阻組成的橋路轉(zhuǎn)換成電信號，然后送入儀表的前置放大電路〔1〕，放大后的信號A送入通道選擇器〔3〕，來自電源采樣電路〔2〕的其它需要控制的量也可以分別送入通道選擇器〔3〕，再把所要采樣的模擬量分別送入A／D轉(zhuǎn)換器〔4〕進(jìn)行模／數(shù)轉(zhuǎn)換，由A／D轉(zhuǎn)換器〔4〕輸出的值送入計算機(jī)〔6〕，經(jīng)過運(yùn)算后把所測濃度的值送顯示器〔10〕顯示。計算機(jī)〔6〕把所測得的數(shù)據(jù)逐個進(jìn)行存儲，經(jīng)過判斷后輸出不同的信號，如果濃度值已超過由撥盤〔8〕輸入的報警值時，則發(fā)出控制信號，啟動聲光報警器〔9〕發(fā)出報警。根據(jù)需要，通過控制可選擇按鍵開關(guān)〔7〕，分別實現(xiàn)暫停、已測值的循環(huán)顯示、電源值顯示以及其它通道采樣值的顯示。計算機(jī)〔6〕還可以通過打印機(jī)接口電路〔5〕將信號輸送給打印機(jī)進(jìn)行打印。為了使顯示清晰，顯示器〔10〕可采用LED發(fā)光器件，以便能適應(yīng)地下礦井中的使用要求。
本實用新型與現(xiàn)有技術(shù)相比，具有以下優(yōu)點(diǎn)1.本實用新型可以連續(xù)測量，并可通過打印機(jī)直接得到被測濃度隨時間的變化數(shù)值或分布曲線。
2.本實用新型可通過控制撥盤，實現(xiàn)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(guān)，實現(xiàn)多種數(shù)據(jù)的顯示。采用LED顯示器，使顯示清晰明顯。
4.本實用新型采用了單片計算機(jī)電路，使電路結(jié)構(gòu)簡單，調(diào)試方便，可靠性高，測量精度高而準(zhǔn)確。
圖1為整機(jī)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(zhuǎn)換器電路圖。
圖4為聲光警報器電路圖圖5為單片計算機(jī)電路圖。
圖6為電源穩(wěn)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(jī)中傳感器〔11〕和前置放大器〔1〕的電路如圖2所示，它由運(yùn)算放大器FO12、穩(wěn)壓二極管T1、晶體管T2、電阻R1、R2、R3、R4、電容C1組成恒流源電路，恒流源以一個恒定的電流流經(jīng)由傳感器熱電阻(虛線框內(nèi))和外接電阻R5、R6、R7、R8組成的電橋電路，當(dāng)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(jīng)運(yùn)算放大器5G7650和電阻R9、R10、R11、R12、R13、R14、R15及電容C2、C3、C4、C5組成的前置放大器后，得到一個放大了的電信號A。由電路結(jié)構(gòu)和所采用的器件，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(zhuǎn)換器〔4〕的電路圖。其中電源采樣電路〔2〕由運(yùn)算放大器FO12、電阻R16、R17、R18、R19、R20以及電容C6等組成，主要作用是把采樣的負(fù)電源信號轉(zhuǎn)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(jī)〔6〕控制端a、b實現(xiàn)通道選擇，將采集的電信號逐一經(jīng)電阻R21、R22和電容C7組成的低通濾波器輸入到A／D轉(zhuǎn)換器〔4〕，A／D轉(zhuǎn)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(shù)字化后的電信號送入計算機(jī)〔6〕進(jìn)行運(yùn)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和雙基極晶體管T3、晶體管T4、T5、T6、輸入變壓器TM1、輸出變壓器TM2以及電阻、電容、發(fā)音器等組成。光報警器主要由時基集成塊5G555和晶體管T7、T8、發(fā)光二極管D以及電阻、電容等組成。聲光的控制主要取決于來自計算機(jī)〔6〕的控制信號e和f，以達(dá)到類似警笛的聲響和急促的紅光閃爍。
圖5是計算機(jī)〔6〕的電路方框圖。單片計算機(jī)〔16〕采用MCS－48系列。型號為8039，母線緩沖器〔12〕的型號為74LS244，地址鎖存器〔13〕的型號為74LS373，在單片計算機(jī)〔16〕的ALE信號控制下，計算機(jī)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(shù)和計算、控制及打印程序。〔15〕為2K隨機(jī)存取存儲器，型號為6116，它用來存儲測量過程中的濃度數(shù)據(jù)和報警值、報警次數(shù)、報警持續(xù)時間等數(shù)據(jù)，供打印時用?！?7〕為晶體振蕩電路，它輸出時鐘信號給計算機(jī)〔6〕。
圖6是電源穩(wěn)壓和控制電路，主要由兩個運(yùn)算放大器FO12和四個晶體管T9、T10、T11、T12以及一些電阻、電容和一個由計算機(jī)控制的切斷電源裝置組成，K1、K2是開關(guān)。為了使監(jiān)測儀成為便攜式的儀表，電源采用干電池(可充電型干電池)供電，穩(wěn)壓器提供＋5V和－6V兩組直流穩(wěn)壓電源，以供計算機(jī)和各級放大器使用。當(dāng)電源電壓值低到一定限度時，通過計算機(jī)控制而自動切斷電源，以達(dá)到儀表的正確測量和監(jiān)控。
本實用新型可連續(xù)工作八小時以上，從而可以準(zhǔn)確地測量出瓦斯?jié)舛入S時間的分布，并能方便而可靠地進(jìn)行聲光報警。
權(quán)利要求
1.帶單片計算機(jī)的瓦斯?jié)舛缺O(jiān)測儀，由傳感器[11]，前置放大器[1]，電源采樣電路[2]，通道選擇器[3]，A/D轉(zhuǎn)換器[4]，計算機(jī)[6]，按鍵開關(guān)[7]，撥盤[8]，聲光報警器[9]，顯示器[10]以及打印機(jī)接口電路[5]構(gòu)成，其特征在于A.通道選擇器[3]分別與電源采樣電路[2]，傳感器前置放大器[1]以及A/D轉(zhuǎn)換器[4]相連接，以分別傳送來自電源采樣電路[2]的電信號和經(jīng)傳感器[11]，前置放大器[1]放大了的與瓦斯?jié)舛瘸杀壤碾娦盘朅。B.計算機(jī)[6]接收來自A/D轉(zhuǎn)換器[4]的信號和按鍵開關(guān)[7]，撥盤[8]的信號，經(jīng)運(yùn)算處理后，輸出到聲光報警器[9]，顯示器[10]，并與打印機(jī)接口電路[5]相連接，進(jìn)行數(shù)據(jù)和曲線的打印。
2.根據(jù)權(quán)利要求
1所述的瓦斯?jié)舛缺O(jiān)測儀，其特征在于傳感器〔11〕和前置放大器〔1〕是由兩個運(yùn)算放大器，一個晶體三極管和一個穩(wěn)壓二極管以及電阻電容所構(gòu)成，一個恒定的電流流經(jīng)由傳感器熱電阻和外接電阻構(gòu)成的橋路，由橋路輸出的電信號被放大后成為A信號。
3.根據(jù)權(quán)利要求
1所述的瓦斯?jié)舛缺O(jiān)測儀，其特征在于A／D轉(zhuǎn)換器〔4〕采用了型號為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(jī)提供采樣數(shù)據(jù)。
專利摘要
本實用新型是一種能自動記錄瓦斯?jié)舛入S時間分布的監(jiān)測儀。該監(jiān)測儀通過單片計算機(jī)對信號的存儲、運(yùn)算和控制，實現(xiàn)暫停、已測值的循環(huán)顯示、電源顯示以及其它通道采樣值的顯示，并可以通過打印機(jī)接口電路，實現(xiàn)數(shù)據(jù)和分布曲線的自動打印。本監(jiān)測儀與現(xiàn)有技術(shù)相比，電路結(jié)構(gòu)簡單，調(diào)試方便，可靠性高，測量精度高而準(zhǔn)確。由于顯示清晰，可任意改變報警值，故適用于礦井的各種場合應(yīng)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(fā)明者戴義保 申請人:南京工學(xué)院導(dǎo)出引文BiBTeX, EndNote, RefMan