專利名稱：煤礦用甲烷傳感器的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實(shí)用新型涉及到一種氣體檢測(cè)傳感器，尤其涉及到一種功耗低、檢測(cè)精度高、智
能控制、工作可靠、使用壽命長(zhǎng)的煤礦用甲烷傳感器。
技術(shù)背景 煤礦安全一直以來(lái)是我國(guó)亟待解決的問(wèn)題，煤礦生產(chǎn)面臨著諸多困難，如機(jī)械化 程度低、安全設(shè)施不完善、技術(shù)水平低等，這些都是煤礦安全的隱患，煤礦在生產(chǎn)過(guò)程中會(huì) 存在易燃易爆氣體，這些易燃易爆氣體是煤礦安全問(wèn)題的主要威脅，近年來(lái)，煤礦安全爆炸 事故頻繁發(fā)生，造成了巨大的經(jīng)濟(jì)及人員損失的同時(shí)，也造成了環(huán)境的污染；隨著氣體檢測(cè) 傳感器運(yùn)用到煤礦生產(chǎn)中，煤礦安全生產(chǎn)在一定程度上得到改觀，作為瓦斯、天然氣、坑氣 和指示煤氣的主要成分，甲烷是無(wú)色無(wú)臭的氣體，只有通過(guò)靈敏可靠的檢測(cè)儀器才能進(jìn)行 檢測(cè)，甲烷傳感器能在甲烷濃度超限時(shí)自動(dòng)報(bào)警并連續(xù)向關(guān)聯(lián)設(shè)備發(fā)送檢測(cè)的甲烷濃度信 號(hào)，來(lái)避免事故的發(fā)生；現(xiàn)有的甲烷傳感器技術(shù)中，在遇到問(wèn)題時(shí)傳感器的靈敏度大打折 扣，檢測(cè)可靠性降低，而且檢測(cè)甲烷的濃度在4%以內(nèi)，對(duì)于高濃度甲烷的檢測(cè)無(wú)法實(shí)現(xiàn)，檢 測(cè)響應(yīng)時(shí)間慢，一般在20S 30S，這就使得煤礦安全生產(chǎn)存在極大的隱患
實(shí)用新型內(nèi)容
為了解決現(xiàn)有技術(shù)中的不足，本實(shí)用新型提供了一種采用低功耗載體催化元件和 集成軟件技術(shù)的煤礦用甲烷傳感器，它能迅速、準(zhǔn)確地連續(xù)監(jiān)測(cè)環(huán)境氣體中的高低濃度的 甲烷。 本實(shí)用新型是通過(guò)以下的技術(shù)方案來(lái)實(shí)現(xiàn)的 煤礦用甲烷傳感器，其主要結(jié)構(gòu)包括不銹鋼外殼，單片機(jī)，后蓋，蜂鳴器，氣室，探 測(cè)器，顯示器，航空插頭，報(bào)警燈，主控板等，后蓋與不銹鋼外殼防脫落組件固定連接，顯示 器固定安裝與不銹鋼外殼的中部，兩個(gè)報(bào)警燈安裝在不銹鋼外殼下端的兩端，氣室在兩個(gè) 報(bào)警燈的中間，航空插座外接電源，單片機(jī)安裝與主控板上；主控板上集成有LED顯示電 路，VF轉(zhuǎn)換電路，單片機(jī)系統(tǒng)電路，電流信號(hào)輸出電路，電源退耦濾波電路，電源穩(wěn)壓電路， 斷電信號(hào)輸出電路，高低濃電橋檢測(cè)電路，頻率信號(hào)輸出電路，聲報(bào)警電路，數(shù)據(jù)儲(chǔ)存電路， 未用的CMOS電路輸入端接地，搖控接收及功能按鍵電路，蜂鳴器接入聲報(bào)警電路，氣室接 入高低濃檢測(cè)電路，顯示屏接入LED顯示電路。 所述的氣室，采用粉末冶金罩及催化元件等組合設(shè)計(jì)，使得氣室發(fā)熱元件"燃燒"，
并可以防潮，滿足井下惡劣環(huán)境下作業(yè)，傳感器仍然能夠保證檢測(cè)的準(zhǔn)確度。 所述的單片機(jī)，采用可編程PLC控制，使得響應(yīng)時(shí)間達(dá)到10S以內(nèi)，并配置有雙重
保護(hù)功能的看門(mén)狗電路，可以實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)單片機(jī)的工作狀態(tài)，當(dāng)硬件或者軟件出現(xiàn)狀況時(shí)能
及時(shí)自動(dòng)復(fù)位，以保障傳感器的正常工作，使得可靠性能大大提高。 所述的主控板，其有防燒恒壓恒流設(shè)置，當(dāng)傳感器出現(xiàn)問(wèn)題，如短路情況時(shí)，會(huì)自 動(dòng)產(chǎn)生恒流，保障斷開(kāi)狀態(tài)下不影響其他傳感器的正常工作。
3[0009] 所述的顯示器，采用大屏四位LED顯示，可以實(shí)時(shí)顯示當(dāng)前環(huán)境下的甲烷濃度。 本實(shí)用新型中設(shè)計(jì)的高低濃電橋檢測(cè)電路，可以根據(jù)目前環(huán)境下的甲烷濃度來(lái)自 動(dòng)調(diào)節(jié)工作狀態(tài)，低與4%的時(shí)候，低濃元件測(cè)量電橋電路工作，一旦空氣中的甲烷濃度高 于4% ，高濃元件測(cè)量電橋電路工作。 由于采用了以上的技術(shù)方案，本實(shí)用新型具有以下的有益效果 1.堅(jiān)固而用，使用壽命長(zhǎng)。 2.大屏幕顯示，美觀大方。 3.嵌入的軟件及搖控器來(lái)控制整個(gè)工作過(guò)程，實(shí)現(xiàn)了控制的智能化，檢測(cè)效率大 大提高。 4.采用氣室的防潮等設(shè)計(jì)，使得井下惡劣環(huán)境作業(yè)時(shí)，檢測(cè)的精確度得到保持。 5.單片機(jī)采用PLC編程及雙重保護(hù)設(shè)計(jì)，保障了響應(yīng)時(shí)間快速，使得檢測(cè)工作可 6.整個(gè)裝置免開(kāi)蓋調(diào)試，僅通過(guò)遙控器就可以實(shí)現(xiàn)各種操作，操作簡(jiǎn)便。 7.采用低功耗元件，消耗小。

圖1為本實(shí)用新型的結(jié)構(gòu)示意圖。 圖2為本實(shí)用新型的側(cè)視結(jié)構(gòu)圖。 圖3為本實(shí)用新型的檢測(cè)原理框圖。 圖中1不銹鋼殼體，2殼蓋，3提手，4銘牌，5報(bào)警燈，6防脫落組件，7主控板，8密 封圈1， 9螺母，10密封圈2， 11探頭組件，12減震墊，13窗板，14航空插頭，15壓板，16螺釘， 17蜂鳴器，18顯示器，19氣室。
具體實(shí)施方式

以下結(jié)合附圖對(duì)本實(shí)用新型作進(jìn)一步詳細(xì)的說(shuō)明 參照附圖l，煤礦用甲烷傳感器，其主要結(jié)構(gòu)包括不銹鋼外殼(l)，殼蓋(2)，蜂鳴 器(17)，氣室(19)，顯示器(18)，航空插頭(14)，主控板(7)、單片機(jī)等，殼蓋(2)與不銹鋼 外殼(1)防脫落組件(6)固定連接并通過(guò)密封圈2(10)密封，顯示器(18)用螺母(9)固定 于不銹鋼外殼(1)的中部并用密封圈1 (8)進(jìn)行密封，窗板(13)、壓板(15)牢牢固定壓緊顯 示器(1S)，銘牌(4)位于顯示器(18)的下方，蜂鳴器(17)位于顯示器(18)的上方，兩個(gè)報(bào) 警燈(5)安裝在不銹鋼外殼(1)下端面的兩端，氣室(19)在兩個(gè)報(bào)警燈(5)的中間，航空 插座(14)外接電源，單片機(jī)安裝與主控板(7)上，主控板(7)用螺釘(16)固定于不銹鋼外 殼(1)上。 參照附圖l，所述的氣室(19)，采用粉末冶金罩及催化元件設(shè)計(jì)，結(jié)構(gòu)上設(shè)置有探 頭組件(1D、減震墊(12)，元件發(fā)熱"燃燒"后，可以防潮，滿足井下惡劣環(huán)境下作業(yè)，能夠 保證檢測(cè)的準(zhǔn)確度，氣室(19)內(nèi)的探頭組件(11)接入高、低濃電橋檢測(cè)電路，可以檢測(cè)的 甲烷濃度在0 40.0%范圍內(nèi)，響應(yīng)時(shí)間在10s左右，大大提高了檢測(cè)的范圍，增加了井下 作業(yè)的安全性。 參照附圖1、附圖2，使用時(shí)把傳感器用提手(3)懸掛于井下，通過(guò)遙控器來(lái)?yè)u控設(shè)置傳感器，單片機(jī)把檢測(cè)的結(jié)果通過(guò)顯示器顯示當(dāng)前甲烷的濃度，當(dāng)甲烷濃度過(guò)高時(shí)，蜂鳴 器和報(bào)警燈會(huì)進(jìn)入工作狀態(tài)，對(duì)于過(guò)高的濃度，單片機(jī)會(huì)發(fā)出斷電指令給斷電信號(hào)輸出電 路，直接切斷電源，保障井下人員的安全。
權(quán)利要求一種煤礦用甲烷傳感器，其主要結(jié)構(gòu)包括不銹鋼外殼(1)，殼蓋(2)，蜂鳴器(17)，氣室(19)，顯示器(18)，航空插頭(14)，主控板(7)、單片機(jī)等，殼蓋(2)與不銹鋼外殼(1)間通過(guò)密封圈2(10)密封，蜂鳴器(17)位于顯示器(18)的上方，兩個(gè)報(bào)警燈(5)安裝在不銹鋼外殼(1)下端面的兩端，氣室(19)在兩個(gè)報(bào)警燈(5)的中間，航空插座(14)外接電源，單片機(jī)安裝與主控板(7)上，其特征在于殼蓋(2)與不銹鋼外殼(1)間設(shè)置有防脫落組件(6)，氣室(19)內(nèi)設(shè)置有探頭組件(11)、減震墊(12)，主控板(7)上集成有LED顯示電路，VF轉(zhuǎn)換電路，單片機(jī)系統(tǒng)電路，電流信號(hào)輸出電路，電源退耦濾波電路，電源穩(wěn)壓電路，斷電信號(hào)輸出電路，高低濃電橋檢測(cè)電路，頻率信號(hào)輸出電路，聲報(bào)警電路，數(shù)據(jù)儲(chǔ)存電路，未用的CMOS電路輸入端接地，搖控接收及功能按鍵電路。
2. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的煤礦用甲烷傳感器，其特征在于所述的單片機(jī)植入有PLC 軟件。
3. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的煤礦用甲烷傳感器，其特征在于所述的聲報(bào)警電路連接有 蜂鳴器。
4. 根據(jù)權(quán)利要求l所述的煤礦用甲烷傳感器，其特征在于所述的探頭組件接入高低、 濃電橋檢測(cè)電路。
專利摘要本實(shí)用新型公開(kāi)了一種煤礦用甲烷傳感器，屬于煤礦安全器械領(lǐng)域，其結(jié)構(gòu)主要包括主控板、顯示器、不銹鋼外殼、殼蓋、氣室、蜂鳴器、報(bào)警燈，主控板上設(shè)有高低濃檢測(cè)電路，檢測(cè)的甲烷濃度在0～40％，氣室采用粉末冶金罩、自動(dòng)補(bǔ)償?shù)仍O(shè)計(jì)，可以應(yīng)對(duì)井下惡劣的環(huán)境，保證檢測(cè)的準(zhǔn)確度，單片機(jī)設(shè)有看門(mén)狗電路，主控板短路時(shí)可保持恒流，通過(guò)遙控任意設(shè)置0～40％濃度范圍內(nèi)智能斷電，本實(shí)用新型結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，能夠應(yīng)對(duì)井下特別惡劣的環(huán)境，實(shí)現(xiàn)高、低濃檢測(cè)，檢測(cè)范圍更寬，檢測(cè)精確度增加，發(fā)生短路不會(huì)影響其他傳感器的正常工作。
文檔編號(hào)G01N33/00GK201464447SQ20092007081
公開(kāi)日2010年5月12日 申請(qǐng)日期2009年4月21日 優(yōu)先權(quán)日2009年4月21日
發(fā)明者厲仁勇, 徐曉艷, 李志星 申請(qǐng)人:上海坤嘉自動(dòng)化科技有限公司