專利名稱：可燃氣體探測器的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實用新型涉及傳感器領(lǐng)域，特別涉及氣體探測器領(lǐng)域，具體是指一種可燃氣體 探測器。
背景技術(shù)：
目前，各種較為典型的可燃氣體探測器的氣敏器件(催化燃燒式)和探測器的信 號處理電路都整合在一起。由于其氣敏器件的固有特性，導(dǎo)致信號輸出的一致性較差，而且 一定時間內(nèi)都會發(fā)生測量值的漂移，所以需要定期對探測器進行標定。采用催化燃燒式氣 敏器件的可燃氣體探測器的標定和調(diào)試都需在現(xiàn)場向探測器通入目標氣體，因此操作比較 麻煩和困難，在現(xiàn)場至少需要兩個人配合工作，才能完成可燃氣體探測器的標定和調(diào)試，導(dǎo) 致此類可燃氣體探測器的應(yīng)用較為復(fù)雜，維護需要耗費大量的人力成本。

實用新型內(nèi)容本實用新型的目的是克服了上述現(xiàn)有技術(shù)中的缺點，提供一種標定和調(diào)試的操作 簡便，僅需一名工作人員即可完成，且結(jié)構(gòu)簡單，成本低廉，應(yīng)用范圍廣泛的可燃氣體探測
ο為了實現(xiàn)上述的目的，本實用新型的可燃氣體探測器具有如下構(gòu)成該可燃氣體探測器，包括相互連接的探測器主體模塊和傳感器模塊，所述的探測 器主體模塊包括殼體和設(shè)置于殼體內(nèi)的電源單元和主控單元，所述的傳感器模塊包括氣敏 元件和傳感器控制單元，所述的氣敏元件通過所述的傳感器控制單元連接所述的探測器主 體模塊的主控單元，其主要特點是，所述的傳感器控制單元包括信號處理子單元、溫度補償 子單元和數(shù)據(jù)存儲子單元，所述的信號處理子單元分別連接所述的溫度補償子單元、數(shù)據(jù) 存儲子單元、氣敏元件以及探測器主體模塊的主控單元。該可燃氣體探測器中，所述的數(shù)據(jù)存儲子單元為電可擦可編程只讀存儲器，所述 的電可擦可編程只讀存儲器連接于所述的信號處理子單元。該可燃氣體探測器中，所述的信號處理子單元為單片機。該可燃氣體探測器中，所述的探測器主體模塊和傳感器模塊通過插針與插座插接 固定，并通過完全隔離的串口通信接口相互連接。該可燃氣體探測器中，所述的可燃氣體探測器還包括紅外線接收單元和液晶顯示 單元，所述的紅外線接收單元和液晶顯示單元均連接所述的主控單元，所述的殼體上開設(shè) 有紅外接收窗口，所述的液晶顯示單元設(shè)置于所述的紅外接收窗口的位置。該可燃氣體探測器中，所述的主控單元包括微處理器、液晶顯示電路和紅外通信 電路，所述的微處理器分別連接所述的液晶顯示電路、紅外通信電路、電源單元及傳感器模 塊，所述的液晶顯示電路連接所述的液晶顯示單元，所述的紅外通信電路連接所述的紅外 線接收單元。該可燃氣體探測器中，所述的微處理器還包括液晶背光控制接口，所述的液晶背光控制接口連接所述的液晶顯示單元。該可燃氣體探測器中，所述的微處理器還包括模數(shù)轉(zhuǎn)換接口，所述的模數(shù)轉(zhuǎn)換接 口連接所述的傳感器模塊的傳感器控制單元。該可燃氣體探測器中，所述的電源單元包括本質(zhì)安全電路、電壓電流轉(zhuǎn)換電路和 變壓電路，所述的本質(zhì)安全電路通過所述的電壓電流轉(zhuǎn)換電路和變壓電路連接所述的主控單元。該可燃氣體探測器中，所述的殼體為防爆殼體，所述的傳感器模塊內(nèi)設(shè)置有防爆 燒結(jié)網(wǎng)。采用了該實用新型的可燃氣體探測器，由于其傳感器控制單元包括信號處理子單 元、溫度補償子單元和數(shù)據(jù)存儲子單元，所述的信號處理子單元分別連接所述的溫度補償 子單元、數(shù)據(jù)存儲子單元、氣敏元件以及探測器主體模塊的主控單元。其中的數(shù)據(jù)存儲子單 元用于存儲傳感器重要參數(shù)和標定參數(shù)，使得該可燃氣體探測器可實現(xiàn)單人非現(xiàn)場標定， 維護和更換氣體傳感器時，可不斷電操作，不影響整個系統(tǒng)的正常工作，極大方便了氣體探 測器的日常維護工作，提高了可燃氣體探測器的可靠性和安全性。本實用新型結(jié)構(gòu)簡單，成 本低廉，且應(yīng)用范圍廣泛。

圖1為本實用新型的可燃氣體探測器的功能模塊結(jié)構(gòu)示意圖。圖2為本實用新型的可燃氣體探測器的整體結(jié)構(gòu)示意圖。圖3為本實用新型的可燃氣體探測器的分拆結(jié)構(gòu)示意圖。圖4為本實用新型的可燃氣體探測器V/I轉(zhuǎn)換電路原理圖。圖5為本實用新型的可燃氣體探測器安全柵電路原理圖。圖6為本實用新型的可燃氣體探測器傳感器電源電路原理圖。
具體實施方式
為了能夠更清楚地理解本實用新型的技術(shù)內(nèi)容，特舉以下實施例詳細說明。請參閱圖1所示，為本實用新型的可燃氣體探測器的功能模塊結(jié)構(gòu)示意圖。在本實用新型的一種實施方式中，如圖2和3所示，該可燃氣體探測器包括相互 連接的探測器主體模塊1和傳感器模塊2，所述的探測器主體模塊1包括殼體11和設(shè)置于 殼體內(nèi)的電源單元12和主控單元13，所述的傳感器模塊2包括氣敏元件和傳感器控制單 元，所述的氣敏元件通過所述的傳感器控制單元連接所述的探測器主體模塊1的主控單元 13。所述的傳感器控制單元包括信號處理子單元、溫度補償子單元和數(shù)據(jù)存儲子單元，所 述的信號處理子單元分別連接所述的溫度補償子單元、數(shù)據(jù)存儲子單元、氣敏元件以及探 測器主體模塊1的主控單元13。其中，所述的數(shù)據(jù)存儲子單元為電可擦可編程只讀存儲器 (EEPROM)，所述的信號處理子單元為單片機。所述的探測器主體模塊1和傳感器模塊2通 過插針與插座插接固定，并通過完全隔離的串口通信接口相互連接。在一種較優(yōu)選的實施方式中，所述的可燃氣體探測器還包括紅外線接收單元14 和液晶顯示單元16，所述的紅外線接收單元14和液晶顯示單元16均連接所述的主控單元 13，所述的殼體11上開設(shè)有紅外接收窗口 15，所述的液晶顯示單元16設(shè)置于所述的紅外接收窗口 15的位置。所述的主控單元13包括微處理器、液晶顯示電路和紅外通信電路，所述 的微處理器分別連接所述的液晶顯示電路、紅外通信電路、電源單元12及傳感器模塊2，所 述的液晶顯示電路連接所述的液晶顯示單元16，所述的紅外通信電路連接所述的紅外線接 收單元14。在一種更優(yōu)選的實施方式中，所述的微處理器還包括液晶背光控制接口，所述的 液晶背光控制接口連接所述的液晶顯示單元16。在另一種較優(yōu)選的實施方式中，所述的微處理器還包括模數(shù)轉(zhuǎn)換接口，所述的模 數(shù)轉(zhuǎn)換接口連接所述的傳感器模塊2的傳感器控制單元。在又一種較優(yōu)選的實施方式中，所述的電源單元12包括本質(zhì)安全電路、電壓電流 轉(zhuǎn)換電路和變壓電路，所述的本質(zhì)安全電路通過所述的電壓電流轉(zhuǎn)換電路和變壓電路連接 所述的主控單元13。在一種優(yōu)選的實施方式中，所述的殼體11為防爆殼體，所述的傳感器模塊2內(nèi)設(shè) 置有防爆燒結(jié)網(wǎng)21。在實際應(yīng)用中，本實用新型的可燃氣體探測器由探測器主體和氣體傳感器組成。 其中探測器主體主要由探測器上蓋、主控單元板及保護盒、電源單元板、保護盒、探測器主 殼體組成。氣體傳感器組件主要由傳感器(內(nèi)部由氣敏器件和信號處理電路組成)、防爆燒 結(jié)網(wǎng)、筒體、防蟲網(wǎng)、網(wǎng)罩組成。其中氣體傳感器組件和探測器主體之間采用可插拔的插針 和插座方式鏈接。整個探測器采用本質(zhì)安全的防爆結(jié)構(gòu)(防爆標志Exdib II CT4)。不同 的氣體傳感器模塊內(nèi)置有不同氣體的氣敏器件，可檢測相應(yīng)不同的可燃氣體。其中，電源單元板包括系統(tǒng)電源轉(zhuǎn)換電路、V/I轉(zhuǎn)換電路、安全柵電路、傳感器供電 電源轉(zhuǎn)換電路和傳感器隔離通訊電路。主控單元板主要包括系統(tǒng)MCU電路和LCD顯示電路 以及紅外遙控接收電路組成，其主要完成以下功能1、與氣體傳感器的通訊工作；2、LCD液 晶驅(qū)動和顯示；3、紅外遙控通訊接口(可接受標定、調(diào)零和參數(shù)設(shè)置等命令)；4、報警LED 燈控制；5、高、低段報警繼電器控制；6、背光控制接口 ；7、和D/A轉(zhuǎn)換芯片的接口。傳感器模塊包括氣敏器件和信號處理電路。氣敏器件把不同氣體濃度信號轉(zhuǎn)換為 電壓信號后，經(jīng)濾波、放大等信號處理電路，到MCU的A/D轉(zhuǎn)換口轉(zhuǎn)換為數(shù)字信號，然后再經(jīng) 串口通訊電路到探測器的主控板MCU。氣體傳感器模塊含有專為氣敏器件做溫濕度補償?shù)?電路以及存儲傳感器重要參數(shù)和現(xiàn)場標定參數(shù)的EEPROM電路。電源單元板中的傳感器隔離通訊電路用于探測器和氣體傳感器串口通訊經(jīng)光耦 隔離，保證了系統(tǒng)的本質(zhì)安全性需求，可在使用現(xiàn)場帶電插拔氣體傳感器，不影響其防爆 性。系統(tǒng)電源轉(zhuǎn)換電路接收探測器外接的DC24V電源，經(jīng)DC/DC電源芯片轉(zhuǎn)換為DC7. 5V，供 安全柵電路和傳感器電源轉(zhuǎn)換電路以及主控板供電使用。V/I轉(zhuǎn)換電路，如圖4所示，主控板MCU把從氣體傳感器接收來的氣體濃度信號，經(jīng) 過進一步軟件濾波和智能化處理以后，再經(jīng)12位的D/A轉(zhuǎn)化，輸出電壓模擬信號(Vin)，再 加到專用V/I轉(zhuǎn)化芯片的信號輸入腳，根據(jù)公式=Iout = 10 · Iset = 10 (Vin/Rset)，系統(tǒng) 就輸出和檢測氣體濃度成一定比例關(guān)系的電流信號。安全柵電路，如圖5所示，為本質(zhì)安全關(guān)聯(lián)電路，DC7.5V電壓輸入，后串接本 質(zhì)安全保險絲1F1，額定電流200mA，保護后面并聯(lián)的兩個齊納二極管IN5344B，齊納二 極管用來限制電壓，其額定功率5W，齊納電壓8. 2V;安全柵電路要求齊納二極管功率^ 0. 2X1. 7X8. 2X1. 1X1. 5 = 4. 6ff, IN5344B額定功率5W滿足要求。電路最大電壓= 8. 2X1. 1 = 9. 02V，根據(jù)電壓，查GB3836. 4-2000，II C類設(shè)備，安全系數(shù)1. 5，允許的短路 電流至少可通過3. 33A(表中最小電壓12. IV時)電流，9. 02V時最大允許電容4. 6 μ F。本 電路采用兩級冗余半導(dǎo)體限流電路(195、106、107、108)，實際限流能力為0. 7V/2 = 350mA, 電流完全滿足本質(zhì)安全要求。傳感器電源電路，如圖6所示，本部分電路串接在安全柵電路后端，屬于本質(zhì)安全 電路，主要由向氣體傳感器供電的電源轉(zhuǎn)換電路和通訊電路組成，氣體傳感器系統(tǒng)工作電 源DC5V，是安全柵后級電壓VCC6V經(jīng)LDO轉(zhuǎn)換所得，氣敏器件的工作電壓是經(jīng)DC/DC轉(zhuǎn)換電 路把VCC6V轉(zhuǎn)換為DC2. 5V。采用了該實用新型的可燃氣體探測器，由于其傳感器控制單元包括信號處理子單 元、溫度補償子單元和數(shù)據(jù)存儲子單元，所述的信號處理子單元分別連接所述的溫度補償 子單元、數(shù)據(jù)存儲子單元、氣敏元件以及探測器主體模塊的主控單元。其中的數(shù)據(jù)存儲子單 元用于存儲傳感器重要參數(shù)和標定參數(shù)，使得該可燃氣體探測器可實現(xiàn)單人非現(xiàn)場標定， 維護和更換氣體傳感器時，可不斷電操作，不影響整個系統(tǒng)的正常工作，極大方便了氣體探 測器的日常維護工作，提高了可燃氣體探測器的可靠性和安全性。本實用新型結(jié)構(gòu)簡單，成 本低廉，且應(yīng)用范圍廣泛。在此說明書中，本實用新型已參照其特定的實施例作了描述。但是，很顯然仍可以 作出各種修改和變換而不背離本實用新型的精神和范圍。因此，說明書和附圖應(yīng)被認為是 說明性的而非限制性的。
權(quán)利要求1.一種可燃氣體探測器，該探測器包括相互連接的探測器主體模塊和傳感器模塊，所 述的探測器主體模塊包括殼體和設(shè)置于殼體內(nèi)的電源單元和主控單元，所述的傳感器模塊 包括氣敏元件和傳感器控制單元，所述的氣敏元件通過所述的傳感器控制單元連接所述的 探測器主體模塊的主控單元，其特征在于，所述的傳感器控制單元包括信號處理子單元、溫 度補償子單元和數(shù)據(jù)存儲子單元，所述的信號處理子單元分別連接所述的溫度補償子單 元、數(shù)據(jù)存儲子單元、氣敏元件以及探測器主體模塊的主控單元。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的可燃氣體探測器，其特征在于，所述的數(shù)據(jù)存儲子單元為電 可擦可編程只讀存儲器，所述的電可擦可編程只讀存儲器連接于所述的信號處理子單元。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的可燃氣體探測器，其特征在于，所述的信號處理子單元為單 片機。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的可燃氣體探測器，其特征在于，所述的探測器主體模塊和傳 感器模塊通過插針與插座插接固定，并通過完全隔離的串口通信接口相互連接。
5.根據(jù)權(quán)利要求1至4中任一項所述的可燃氣體探測器，其特征在于，所述的可燃氣體 探測器還包括紅外線接收單元和液晶顯示單元，所述的紅外線接收單元和液晶顯示單元均 連接所述的主控單元，所述的殼體上開設(shè)有紅外接收窗口，所述的液晶顯示單元設(shè)置于所 述的紅外接收窗口的位置。
6.根據(jù)權(quán)利要求5所述的可燃氣體探測器，其特征在于，所述的主控單元包括微處理 器、液晶顯示電路和紅外通信電路，所述的微處理器分別連接所述的液晶顯示電路、紅外通 信電路、電源單元及傳感器模塊，所述的液晶顯示電路連接所述的液晶顯示單元，所述的紅 外通信電路連接所述的紅外線接收單元。
7.根據(jù)權(quán)利要求6所述的可燃氣體探測器，其特征在于，所述的微處理器還包括液晶 背光控制接口，所述的液晶背光控制接口連接所述的液晶顯示單元。
8.根據(jù)權(quán)利要求6所述的可燃氣體探測器，其特征在于，所述的微處理器還包括模數(shù) 轉(zhuǎn)換接口，所述的模數(shù)轉(zhuǎn)換接口連接所述的傳感器模塊的傳感器控制單元。
9.根據(jù)權(quán)利要求1至4中任一項所述的可燃氣體探測器，其特征在于，所述的電源單元 包括本質(zhì)安全電路、電壓電流轉(zhuǎn)換電路和變壓電路，所述的本質(zhì)安全電路通過所述的電壓 電流轉(zhuǎn)換電路和變壓電路連接所述的主控單元。
10.根據(jù)權(quán)利要求1至4中任一項所述的可燃氣體探測器，其特征在于，所述的殼體為 防爆殼體，所述的傳感器模塊內(nèi)設(shè)置有防爆燒結(jié)網(wǎng)。
專利摘要本實用新型涉及一種可燃氣體探測器，包括相互連接的探測器主體模塊和傳感器模塊，探測器主體模塊包括殼體和設(shè)置于殼體內(nèi)的電源單元和主控單元，傳感器模塊包括氣敏元件和傳感器控制單元，其中，所述的傳感器控制單元包括信號處理子單元、溫度補償子單元和數(shù)據(jù)存儲子單元，信號處理子單元分別連接溫度補償子單元、數(shù)據(jù)存儲子單元、氣敏元件以及探測器主體模塊的主控單元。采用該種結(jié)構(gòu)的可燃氣體探測器，由于其數(shù)據(jù)存儲子單元用于存儲傳感器重要參數(shù)和標定參數(shù)，使得該可燃氣體探測器可實現(xiàn)單人非現(xiàn)場標定，維護和更換氣體傳感器時，可不斷電操作，極大方便了氣體探測器的日常維護工作，提高了可燃氣體探測器的可靠性和安全性。
文檔編號G01N27/00GK201885989SQ201020643259
公開日2011年6月29日 申請日期2010年12月6日 優(yōu)先權(quán)日2010年12月6日
發(fā)明者任善明, 周明喜, 張 杰 申請人:上海翼捷工業(yè)安防技術(shù)有限公司