一種具有溫濕度補償功能的紅外甲烷檢測元件的制作方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本實用新型屬于一種氣體檢測技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及一種具有溫濕度補償功能的紅外甲烷檢測元件。
【背景技術(shù)】
[0002]在工業(yè)生產(chǎn)中，特別是煤炭、石油化工領(lǐng)域，易燃易爆氣體是安全生產(chǎn)的主要威脅，近年來，煤礦安全爆炸事故頻繁發(fā)生，造成了巨大的經(jīng)濟和人員損失?，F(xiàn)階段，煤礦檢測甲烷氣體的裝置大都采用的是催化燃燒型產(chǎn)品，催化燃燒型產(chǎn)品雖價格低廉，但是其存在諸如穩(wěn)定性差、矯正周期短且容易中毒、必須在有氧環(huán)境下工作、使用壽命短等問題。與催化燃燒型甲烷傳感器相比，非分散紅外氣體傳感器在克服上述問題的基礎(chǔ)上，還具有可檢測多種氣體、靈敏度高、可靠性好和相應(yīng)速度快等優(yōu)點。
[0003]而現(xiàn)有的紅外甲烷檢測儀中的紅外氣體傳感器由4個主要部分組成:即紅外光源、熱釋電紅外傳感器、氣室和控制及放大電路，其中熱釋電紅外傳感器是關(guān)鍵核心元件，它的熱釋電敏感元的性能決定了紅外氣體傳感器的靈敏度，它的紅外窗口特性決定了紅外氣體傳感器探測氣體的種類。目前，國內(nèi)生產(chǎn)的紅外氣體傳感器用的熱釋電紅外傳感器，由于存在較嚴(yán)重的溫度和濕度的影響，造成誤報警的發(fā)現(xiàn)，這種情況的存在對人身安全和企業(yè)的正常生產(chǎn)是十分不利的。
【實用新型內(nèi)容】
[0004]本實用新型要解決的技術(shù)問題在于提供一種具有溫濕度補償功能的紅外甲烷檢測元件，能夠安全可靠的檢測出可燃氣體的濃度，在靈敏度和可靠性上符合要求，使用方便、便于攜帶。
[0005]為了解決上述技術(shù)問題，本實用新型通過以下方式來實現(xiàn):
[0006]一種具有溫濕度補償功能的紅外甲烷檢測元件，包括MCU處理器、采集模塊、通訊模塊、濃度補償模塊、電源管理模塊和溫濕度補償模塊，所述MCU處理器分別與采集模塊、通訊模塊、濃度補償模塊、電源管理模塊和溫濕度補償模塊之間通訊連接，所述MCU處理器上連接有溫濕度采集器，所述溫濕度采集器內(nèi)電路包括HTU21芯片、電阻R1、電阻R2和電容C1，所述HTU21芯片的DATA端口信號經(jīng)接入上拉電阻R1，且電壓為REFl-VCC的上拉電壓值，通過I2_DAT導(dǎo)線與MCU處理器數(shù)據(jù)信號通訊；所述HTU21芯片的SCK端口信號經(jīng)接入上拉電阻R2，且電壓為REFl-VCC的上拉電壓值后，通過I2_SCK導(dǎo)線與MCU處理器時鐘節(jié)拍信號通訊；所述電容C1的一端接入HTU21芯片的GND端口，另一端接入HTU21芯片的VDD端口，所述溫濕度補償模塊內(nèi)設(shè)置有溫度補償元件和濕度補償元件，用于在溫濕度采集器收集到的溫濕度不符合要求時進行溫濕度補償，所述電源管理模塊為MCU處理器和各模塊供電，通訊模塊將MCU處理器的信息上傳給終端設(shè)備。
[0007]所述溫度補償元件是高精度熱敏電阻；所述濕度補償元件是高精度濕度敏感元。
[0008]進一步的，所述MCU處理器上連接有型號為MH7044的電壓基準(zhǔn)芯片，所述MH7044芯片用于將外電壓高于4.4V時進入燒程序，進而切換MCU處理器工作模式。
[0009]所述的MCU處理器的芯片型號為超低功耗的STM32L151。
[0010]與現(xiàn)有技術(shù)相比，本實用新型具有的有益效果:該紅外甲烷檢測元件中的甲烷檢測原理采用非分散紅外檢測(NDIR)技術(shù)，CH4濃度在0.00%?100.00%范圍內(nèi)能夠保證其精度和重復(fù)性，其精度達到0.01%，具有校準(zhǔn)周期長和使用壽命長等特點；同時設(shè)置了溫濕度補償模塊，及時補償因環(huán)境溫度和濕度變化造成的測量誤差，進一步提高靈敏度和安全可靠性。
【附圖說明】
[0011]圖1為本實用新型的結(jié)構(gòu)框圖；
[0012]圖2為本實用新型MCU處理器的電路原理圖；
[0013]圖3為本實用新型溫濕度采集器的電路原理圖。
【具體實施方式】
[0014]下面結(jié)合附圖和具體實施例對本實用新型的【具體實施方式】作進一步詳細的說明。
[0015]如圖1和3所示，一種具有溫濕度補償功能的紅外甲烷檢測元件，包括MCU處理器、采集模塊、通訊模塊、濃度補償模塊、電源管理模塊和溫濕度補償模塊，所述MCU處理器分別與采集模塊、通訊模塊、濃度補償模塊、電源管理模塊和溫濕度補償模塊之間通訊連接，所述MCU處理器上連接有溫濕度采集器，所述溫濕度采集器內(nèi)電路包括HTU21芯片、電阻R1、電阻民和電容C 所述HTU21芯片的DATA端口信號經(jīng)接入上拉電阻R1，且電壓為REFl-VCC的上拉電壓值，通過I2_DAT導(dǎo)線與MCU處理器數(shù)據(jù)信號通訊；所述HTU21芯片的SCK端口信號經(jīng)接入上拉電阻R2，且電壓為REFl-VCC的上拉電壓值后，通過I2_SCK導(dǎo)線與MCU處理器時鐘節(jié)拍信號通訊；所述電容C1的一端接入HTU21芯片的GND端口，另一端接入HTU21芯片的VDD端口，所述溫濕度補償模塊內(nèi)設(shè)置有溫度補償元件和濕度補償元件，用于在溫濕度采集器收集到的溫濕度不符合要求時進行溫濕度補償，所述電源管理模塊為MCU處理器和各模塊供電，通訊模塊將MCU處理器的信息上傳給終端設(shè)備。
[0016]如圖2為MCU處理器的電路原理圖所示，所述MCU處理器主要功能為實時采集數(shù)據(jù)、分析數(shù)據(jù)、處理數(shù)據(jù)、輸出信號，其內(nèi)包括有內(nèi)核的微處理器，所述微處理器的控制芯片為超低功耗的STM32L151，超低功耗、運算能力強，且具有豐富的外設(shè)和較強的抗干擾能力，適用于工業(yè)控制，可有效提升整機的數(shù)據(jù)處理能力和響應(yīng)時間。
[0017]同時在MCU處理器上連接有型號為MH7044芯片，所述MH7044芯片用于當(dāng)外電壓不高于4.4V時，MCU處理器能夠在正常的程序下進行工作，而當(dāng)外電壓高于4.4V時進入燒程序，進而切換MCU處理器工作模式。
[0018]以上所述僅是本實用新型的實施方式，再次聲明，對于本技術(shù)領(lǐng)域的普通技術(shù)人員來說，在不脫離本實用新型原理的前提下，還可以對本實用新型進行若干改進，這些改進也列入本實用新型權(quán)利要求的保護范圍內(nèi)。
【主權(quán)項】
1.一種具有溫濕度補償功能的紅外甲烷檢測元件，其特征在于:包括MCU處理器、采集模塊、通訊模塊、濃度補償模塊、電源管理模塊和溫濕度補償模塊，所述MCU處理器分別與采集模塊、通訊模塊、濃度補償模塊、電源管理模塊和溫濕度補償模塊之間通訊連接，所述MCU處理器上連接有溫濕度采集器，所述溫濕度采集器內(nèi)電路包括HTU21芯片、電阻R1、電阻民和電容C i，所述HTU21芯片的DATA端口信號經(jīng)接入上拉電阻R1,且電壓為REFl-VCC的上拉電壓值，通過I2_DAT導(dǎo)線與MCU處理器數(shù)據(jù)信號通訊；所述HTU21芯片的SCK端口信號經(jīng)接入上拉電阻R2，且電壓為REFl-VCC的上拉電壓值后，通過I2_SCK導(dǎo)線與MCU處理器時鐘節(jié)拍信號通訊；所述電容C1的一端接入HTU21芯片的GND端口，另一端接入HTU21芯片的VDD端口，所述溫濕度補償模塊內(nèi)設(shè)置有溫度補償元件和濕度補償元件，用于在溫濕度采集器收集到的溫濕度不符合要求時進行溫濕度補償，所述電源管理模塊為MCU處理器和各模塊供電，通訊模塊將MCU處理器的信息上傳給終端設(shè)備。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種具有溫濕度補償功能的紅外甲烷檢測元件，其特征在于:所述溫度補償元件是高精度熱敏電阻，濕度補償元件是高精度濕度敏感元。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種具有溫濕度補償功能的紅外甲烷檢測元件，其特征在于:所述MCU處理器上連接有型號為MH7044的電壓基準(zhǔn)芯片，所述MH7044芯片用于將外電壓高于4.4V時進入燒程序，進而切換MCU處理器工作模式。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種具有溫濕度補償功能的紅外甲烷檢測元件，其特征在于:所述的MCU處理器的芯片型號為超低功耗的STM32L151。
【專利摘要】本實用新型公開了一種具有溫濕度補償功能的紅外甲烷檢測元件，包括MCU處理器、采集模塊、通訊模塊、濃度補償模塊、電源管理模塊和溫濕度補償模塊，MCU處理器分別與采集模塊、通訊模塊、濃度補償模塊、電源管理模塊和溫濕度補償模塊之間通訊連接，MCU處理器上連接有溫濕度采集器，溫濕度補償模塊內(nèi)設(shè)置有溫濕度補償元件，電源管理模塊為MCU處理器和各模塊供電，通訊模塊將MCU處理器的信息上傳給終端設(shè)備。該紅外甲烷檢測元件的甲烷檢測原理采用非分散紅外檢測技術(shù)，CH4濃度在0.00％～100.00％范圍內(nèi)能夠保證其精度和重復(fù)性，具有校準(zhǔn)周期長和使用壽命長等特點；同時設(shè)置溫濕度補償模塊，及時補償環(huán)境溫度和濕度變化造成的測量誤差，進一步提高靈敏度和安全可靠性。
【IPC分類】G01N21-3504
【公開號】CN204514803
【申請?zhí)枴緾N201520090687
【發(fā)明人】文小紅, 高正強, 喻孝斌, 曾森茂, 蔣韜, 賴建, 余玉江, 劉帥, 賈彥飛, 周強, 胡珂, 吳昊, 王匯靈, 姜波, 陳旭
【申請人】四川省川煤科技有限公司
【公開日】2015年7月29日
【申請日】2015年2月9日