用于可燃氣體信號采集的數(shù)字顯示探頭的制作方法
【專利摘要】本發(fā)明公開了用于可燃氣體信號采集的數(shù)字顯示探頭，主要由依次連接的傳感器橋式檢測電路、零點調(diào)整電路、信號調(diào)整電路、流程調(diào)整電路、A/D轉(zhuǎn)換電路、單片機AT89C51、顯示電路構(gòu)成。本發(fā)明的優(yōu)點在于：具有結(jié)構(gòu)穩(wěn)定、測量精度高、利于密封和可維護性好等特點。
【專利說明】用于可燃氣體信號采集的數(shù)字顯示探頭
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001 ] 本發(fā)明涉及燃氣探測，具體是指用于可燃氣體信號采集的數(shù)字顯示探頭。
【背景技術(shù)】
[0002]可燃氣體測量儀器是一種廣泛用于石油化工、天然氣、礦井、冶金、油庫等眾多易燃易爆場所的檢測設(shè)備。該設(shè)備對可燃氣體測量主要是通過單點或多點測量，但隨著現(xiàn)代科技的進步已逐漸發(fā)展成通過計算機實現(xiàn)儀表數(shù)字化網(wǎng)絡(luò)測量的監(jiān)控系統(tǒng)。用這樣的一個監(jiān)控系統(tǒng)監(jiān)控、采集被測現(xiàn)場的可燃或有毒氣體，可以及時地把被測氣體的濃度通過液晶顯示出來。當(dāng)氣體濃度達到報警值時，就會發(fā)出聲光報警，并記錄下報警時間，以便事后的檢查。而采集到的信號將被傳送給計算機控制系統(tǒng)，通過關(guān)聯(lián)的聯(lián)動模塊觸動閥門以打開排氣、排風(fēng)設(shè)備，從而實現(xiàn)現(xiàn)場可燃氣體的安全控制。因此設(shè)計一款能穩(wěn)定并實時采集現(xiàn)場可燃氣體信號的數(shù)字顯示探頭就尤為重要。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0003]本發(fā)明的目的在于提供具有結(jié)構(gòu)穩(wěn)定、測量精度高、利于密封和可維護性好的用于可燃氣體信號采集的數(shù)字顯示探頭。
[0004]本發(fā)明的實現(xiàn)方案如下:用于可燃氣體信號采集的數(shù)字顯示探頭，主要由依次連接的傳感器橋式檢測電路、零點調(diào)整電路、信號調(diào)整電路、流程調(diào)整電路、A/D轉(zhuǎn)換電路、單片機AT89C51、顯示電路構(gòu)成。
[0005]所述單片機AT89C51還連接有調(diào)整按鍵電路、報警電路、輸出電路。
[0006]所述傳感器橋式檢測電路包括采用半導(dǎo)體金屬氧化物制成的可燃氣體傳感器TGS842。
[0007]所述信號調(diào)整電路包括集成運算放大器0P07。
[0008]所述零點調(diào)整電路包括高精度數(shù)字電位器X9C103。
[0009]首先，傳感器橋式檢測電路送來的與可燃性氣體濃度相對應(yīng)的微小電壓信號經(jīng)過信號調(diào)整電路放大后，由A/D轉(zhuǎn)換電路將其轉(zhuǎn)換成數(shù)字信號后送入單片機AT89C51。單片機AT89C51再對該數(shù)字信號進行濾波處理，并對處理后的數(shù)據(jù)加以分析，以確認是否大于或等于某個報警值。若大于報警值則啟動報警電路發(fā)出聲光報警，反之則為正常狀態(tài)。然后該數(shù)字信號被送到顯示電路以顯示相應(yīng)的濃度值。
[0010]經(jīng)過試驗對比，本設(shè)計采用半導(dǎo)體金屬氧化物制成的可燃氣體傳感器TGS842。這種具有高穩(wěn)定性的傳感器需要在一定的高溫下工作，以實現(xiàn)其氧化還原反應(yīng)，所以必須要有電壓來為其加熱，而加熱電壓是由+5 V的電源提供。該傳感器的測量方式為:由其構(gòu)成惠斯登檢測橋路，當(dāng)含有可燃性的混合氣體擴散到檢測元件上時，在氣敏元件表面將會發(fā)生氧化還原反應(yīng)，使電阻阻值發(fā)生變化，打破電橋平衡，產(chǎn)生大小與可燃氣體濃度成正比的微小電壓差信號，從而達到檢測可燃氣體濃度的目的。
[0011]可燃氣體傳感器TGS842輸出的信號是微弱信號，需經(jīng)過集成運算放大器0P07進行線性放大處理，以滿足A/D轉(zhuǎn)換電路對電平信號的要求。但在信號輸入前，需加入一個具有100個電阻值，并能對漂移信號進行精確調(diào)節(jié)的高精度數(shù)字電位器X9C103對輸入漂移信號進行調(diào)零，使其不進入運算放大器OP07。具體流程為:傳感器橋式檢測電路輸出的信號一端經(jīng)高精度數(shù)字電位器X9C103調(diào)零后；進入集成運算放大器0P07的反相輸入端(2腳)，而輸出電壓V。則通過電阻接到反相輸入端(2腳)和調(diào)零端(I腳)以保證引入的是負反饋；另一端由同相輸入端(3腳)引入放大器，經(jīng)放大后由另一個集成運算放大器0P07實現(xiàn)量程的外部調(diào)節(jié)。
[0012]本發(fā)明的優(yōu)點在于:具有結(jié)構(gòu)穩(wěn)定、測量精度高、利于密封和可維護性好等特點。該儀器用LCD顯示可燃性氣體濃度，在其濃度達到設(shè)定濃度時發(fā)出聲光報警。具有的故障自診斷功能能快速重復(fù)檢測和延時報警。同時報警器還能與上位機控制系統(tǒng)進行通信，既可以實時傳送氣體濃度檢測數(shù)據(jù)給控制系統(tǒng)以記錄保存，也可以利用上位機控制系統(tǒng)實現(xiàn)遠程實時檢測和聯(lián)動裝置的控制等功能。
【專利附圖】

【附圖說明】
[0013]圖1為本發(fā)明結(jié)構(gòu)示意圖。
【具體實施方式】
[0014]實施例一
如圖1所示。
[0015]用于可燃氣體信號采集的數(shù)字顯示探頭，主要由依次連接的傳感器橋式檢測電路、零點調(diào)整電路、信號調(diào)整電路、流程調(diào)整電路、A/D轉(zhuǎn)換電路、單片機AT89C51、顯示電路構(gòu)成。
[0016]所述單片機AT89C51還連接有調(diào)整按鍵電路、報警電路、輸出電路。
[0017]所述傳感器橋式檢測電路包括采用半導(dǎo)體金屬氧化物制成的可燃氣體傳感器TGS842。
[0018]所述信號調(diào)整電路包括集成運算放大器0P07。
[0019]所述零點調(diào)整電路包括高精度數(shù)字電位器X9C103。
[0020]首先，傳感器橋式檢測電路送來的與可燃性氣體濃度相對應(yīng)的微小電壓信號經(jīng)過信號調(diào)整電路放大后，由A/D轉(zhuǎn)換電路將其轉(zhuǎn)換成數(shù)字信號后送入單片機AT89C51。單片機AT89C51再對該數(shù)字信號進行濾波處理，并對處理后的數(shù)據(jù)加以分析，以確認是否大于或等于某個報警值。若大于報警值則啟動報警電路發(fā)出聲光報警，反之則為正常狀態(tài)。然后該數(shù)字信號被送到顯示電路以顯示相應(yīng)的濃度值。
[0021]經(jīng)過試驗對比，本設(shè)計采用半導(dǎo)體金屬氧化物制成的可燃氣體傳感器TGS842。這種具有高穩(wěn)定性的傳感器需要在一定的高溫下工作，以實現(xiàn)其氧化還原反應(yīng)，所以必須要有電壓來為其加熱，而加熱電壓是由+5 V的電源提供。該傳感器的測量方式為:由其構(gòu)成惠斯登檢測橋路，當(dāng)含有可燃性的混合氣體擴散到檢測元件上時，在氣敏元件表面將會發(fā)生氧化還原反應(yīng)，使電阻阻值發(fā)生變化，打破電橋平衡，產(chǎn)生大小與可燃氣體濃度成正比的微小電壓差信號，從而達到檢測可燃氣體濃度的目的。
[0022]可燃氣體傳感器TGS842輸出的信號是微弱信號，需經(jīng)過集成運算放大器0P07進行線性放大處理，以滿足A/D轉(zhuǎn)換電路對電平信號的要求。但在信號輸入前，需加入一個具有100個電阻值，并能對漂移信號進行精確調(diào)節(jié)的高精度數(shù)字電位器X9C103對輸入漂移信號進行調(diào)零，使其不進入運算放大器OP07。具體流程為:傳感器橋式檢測電路輸出的信號一端經(jīng)高精度數(shù)字電位器X9C103調(diào)零后；進入集成運算放大器0P07的反相輸入端(2腳)，而輸出電壓V。則通過電阻接到反相輸入端(2腳)和調(diào)零端(I腳)以保證引入的是負反饋；另一端由同相輸入端(3腳)引入放大器，經(jīng)放大后由另一個集成運算放大器0P07實現(xiàn)量程的外部調(diào)節(jié)。
[0023]如上所述，則能很好的實現(xiàn)本發(fā)明。
【權(quán)利要求】
1.用于可燃氣體信號采集的數(shù)字顯示探頭，其特征在于:主要由依次連接的傳感器橋式檢測電路、零點調(diào)整電路、信號調(diào)整電路、流程調(diào)整電路、A/D轉(zhuǎn)換電路、單片機AT89C51、顯示電路構(gòu)成。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的用于可燃氣體信號采集的數(shù)字顯示探頭，其特征在于:所述單片機AT89C51還連接有調(diào)整按鍵電路、報警電路、輸出電路。
3.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的用于可燃氣體信號采集的數(shù)字顯示探頭，其特征在于:所述傳感器橋式檢測電路包括采用半導(dǎo)體金屬氧化物制成的可燃氣體傳感器TGS842。
4.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的用于可燃氣體信號采集的數(shù)字顯示探頭，其特征在于:所述信號調(diào)整電路包括集成運算放大器0P07。
5.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的用于可燃氣體信號采集的數(shù)字顯示探頭，其特征在于:所述零點調(diào)整電路包括高精度數(shù)字電位器X9C103。
【文檔編號】G01N27/12GK103543182SQ201210240852
【公開日】2014年1月29日 申請日期:2012年7月12日 優(yōu)先權(quán)日:2012年7月12日
【發(fā)明者】賀昶明 申請人:成都科盛石油科技有限公司