一种便携式矿用红外甲烷气体检测系统技术方案

本实用新型专利技术涉及甲烷气体检测技术领域，尤其是一种便携式矿用红外甲烷气体检测系统。它包括微处理器、用于实时检测煤矿井下环境中甲烷气体含量的甲烷传感器电路、用于测量煤矿井下环境温度的温度测量电路、电源模块电路、用于甲烷浓度超限时进行报警的报警电路、用于计时的时钟电路和用于显示甲烷浓度、电池电压、当前时间及当前温度的显示电路；甲烷传感器电路、温度测量电路、电源模块电路、时钟电路和显示电路分别受控于微处理器，微处理器为C8051F310型单片机，电源模块电路通过微处理器给各个模块电路提供工作电压并通过实时监测电池电压进行自动控制电池充放电。本实用新型专利技术检测精度高、选择性好、安全性高，具有很强的实用性。

【技术实现步骤摘要】

本技术涉及甲烷气体检测
，尤其是一种便携式矿用红外甲烷气体检测系统。
技术介绍
众所周知，煤是我国重要的能源之一，煤矿开采的常常伴随着甲烷气体浓度过大的隐患，其安全问题备受瞩目。针对现有的甲烷气体检测仪器存在检测精度不高、受氧气浓度影响以及电源模块的安全性低等问题，因此，有必要对甲烷气体检测仪器进行改进，提高其使用的安全性。
技术实现思路
针对上述现有技术中存在的不足，本技术的目的在于提供一种使用安全性高、检测精度高的便携式矿用红外甲烷气体检测系统。为了实现上述目的，本技术采用如下技术方案：一种便携式矿用红外甲烷气体检测系统，它包括微处理器、用于实时检测煤矿井下环境中甲烷气体含量的甲烷传感器电路、用于测量煤矿井下环境温度的温度测量电路、电源模块电路、用于甲烷浓度超限时进行报警的报警电路、用于计时的时钟电路和用于显示甲烷浓度、电池电压、当前时间及当前温度的显示电路；所述甲烷传感器电路、温度测量电路、电源模块电路、时钟电路和显示电路分别受控于微处理器，所述微处理器为C8051F310型单片机，所述电源模块电路通过微处理器给各个模块电路提供工作电压；所述电源模块电路包括充电控制器、第一二极管和第二二极管，所述第一二极管和第二二极管串联后连接至充电控制器的第四引脚，所述电控制器的第七引脚依次串联有第二发光二极管、第八电阻和第七电容，所述充电控制器的第四引脚和第六引脚之间并联有第十二电阻，所述充电控制器的第六引脚连接有第六电容，所述充电控制器的第五引脚和第八引脚之间并联有第十电阻，所述充电控制器的第八引脚连接有第十一电阻，所述充电控制器的第五引脚分别连接有第五电容和电池并通过第十三电阻连接至微处理器的第四引脚。优选地，所述显示电路包括LED数码管。优选地，所述微处理器的外围电路包括第七电阻、第十四电阻、第十五电阻、TL431型基准电压源、第三电容、第四电容、第三电阻、第一电容、第二电容、第一按键和第六电阻；所述第七电阻、第十四电阻、第十五电阻、基准电压源、第三电容和第四电容构成电压基准电路，第三电阻、第一电容和第二电容为上电自动复位电路，第一按键作为手动复位按钮，第六电阻作为隔离电阻。优选地，所述甲烷传感器电路包括红外线甲烷传感器和第五电阻，所述甲烷传感器的第二引脚通过第五电阻连接至微处理器的第三十引脚。优选地，所述温度测量电路包括DS18B20温度传感器，所述DS18B20温度传感器的第二引脚和第一引脚之间连接有第四电阻，所述DS18B20温度传感器的第二引脚连接至微处理器的第二十七引脚。优选地，所述时钟电路包括由ISL1208时钟芯片和第一晶振，所述ISL1208时钟芯片的第五引脚连接有第一电阻并连接至微处理器的第二十九引脚，所述ISL1208时钟芯片的第六引脚连接有第二电阻并连接至微处理器的第二十八引脚，所述第一晶振连接于ISL1208时钟芯片的第一引脚和第二引脚之间。由于采用了上述方案，本技术采用C8051F310型微处理器，通过甲烷传感器电路实时监测环境的甲烷浓度和温度测量电路实时测量环境的温度，以及电源模块电路实现电池充放电过程自动控制，其检测精度高、选择性好、安全性高，具有很强的实用性。附图说明图1是本技术实施例的整体结构框图的示意图；图2是本技术实施例的各个电路连接结构图。具体实施方式以下结合附图对本技术的实施例进行详细说明，但是本技术可以由权利要求限定和覆盖的多种不同方式实施。如图1结合图2所示，本实施例的一种便携式矿用红外甲烷气体检测系统，它包括微处理器1、用于实时检测煤矿井下环境中甲烷气体含量的甲烷传感器电路2、用于测量煤矿井下环境温度的温度测量电路3、电源模块电路5、用于甲烷浓度超限时进行报警的报警电路4、用于计时的时钟电路6和用于显示甲烷浓度、电池电压、当前时间及当前温度的显示电路7，显示电路7中的显示器采用LED数码管。其中，甲烷传感器电路2、温度测量电路3、电源模块电路5、时钟电路6和显示电路7分别受控于微处理器1，微处理器1为C8051F310型单片机，电源模块电路5通过微处理器1给各个模块电路提供工作电压并通过实时监测电池电压进行自动控制电池充放电。甲烷传感器电路2检测到煤矿井下工作环境中的甲烷气体后，通过甲烷传感器电路2中的红外线甲烷传感器J2内置的温度检测元件、温度补偿电路和信号调理电路处理后输出甲烷气体浓度信号。此信号输入C8051F310单片机U1的A/D转换单元进行A/D转换后，将电压信号变为数字信号。同时，C8051F310单片U1机驱动电路显示7中的LED数码管L1动态显示电路显示7当前甲烷浓度值，当检测到的甲烷浓度高于预置的报警浓度值时，报警电路4发出声、光报警信号。通过电源模块电路5实时监测仪器电池电压，欠压时报警，延时一定时间后自动关机；根据指令温度测量电路3执行测量环境温度和显示电路7显示当前时间的任务，电源模块电路5自动控制电池充放电，避免过充、欠充损坏电池，提高了电池使用寿命。微处理器的外围电路包括C8051F310单片机U1、第七电阻R7、第十四电阻R14、第十五电阻R15、TL431型基准电压源T1、第三电容C3、第四电容C4、第三电阻R3、第一电容C1、第二电容C2、第一按键K1和第六电阻R6；其中，第七电阻R7连接至C8051F310单片机U1的第二引脚并通过第十三电阻R13连接至电池E1的正极，基准电压源T1的阴极连接至C8051F310单片机U1的第二引脚，第三电容C3和第四电容C4分别并联于基准电压源T1的阴极和阳极之间，第十四电阻R14并联于基准电压源T1的阴极和控制极之间，第十五电阻R15连接于基准电压源T1的控制极；第三电阻R3通过第十三电阻R13连接至电池E1的正极并通过第六电阻R6连接至C8051F310单片机U1的第五引脚，第一电容C1连接于第六电阻R6和第三电阻R3之间，第二电容C2和第一按键K1分别与第一电容C1并联。由第七电阻R7、第十四电阻R14、第十五电阻R15、基准电压源T1、第三电容C3和第四电容C4构成电压基准电路，将电压信号输入到C8051F310单片机U1的第二脚并为C8051F310单片机U1的ADC提供电压基准。第三电阻R3、第一电容C1和第二电容C2构成上电自动复位电路根据指令对C8051F310单片机U1进行复位，第一按本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种便携式矿用红外甲烷气体检测系统，其特征在于：它包括微处理器、用于实时检测煤矿井下环境中甲烷气体含量的甲烷传感器电路、用于测量煤矿井下环境温度的温度测量电路、电源模块电路、用于在甲烷浓度超限时进行报警的报警电路、用于计时的时钟电路和用于显示甲烷浓度、电池电压、当前时间及当前温度的显示电路；所述甲烷传感器电路、温度测量电路、电源模块电路、时钟电路和显示电路分别受控于微处理器，所述微处理器为C8051F310型单片机，所述电源模块电路通过微处理器给各个模块电路提供工作电压；所述电源模块电路包括充电控制器、第一二极管和第二二极管，所述第一二极管和第二二极管串联后连接至充电控制器的第四引脚，所述电控制器的第七引脚依次串联有第二发光二极管、第八电阻和第七电容，所述充电控制器的第四引脚和第六引脚之间并联有第十二电阻，所述充电控制器的第六引脚连接有第六电容，所述充电控制器的第五引脚和第八引脚之间并联有第十电阻，所述充电控制器的第八引脚连接有第十一电阻，所述充电控制器的第五引脚分别连接有第五电容和电池并通过第十三电阻连接至微处理器的第四引脚。

【技术特征摘要】
1.一种便携式矿用红外甲烷气体检测系统，其特征在于：它包括微处理
器、用于实时检测煤矿井下环境中甲烷气体含量的甲烷传感器电路、用于测
量煤矿井下环境温度的温度测量电路、电源模块电路、用于在甲烷浓度超限
时进行报警的报警电路、用于计时的时钟电路和用于显示甲烷浓度、电池电
压、当前时间及当前温度的显示电路；
所述甲烷传感器电路、温度测量电路、电源模块电路、时钟电路和显示
电路分别受控于微处理器，所述微处理器为C8051F310型单片机，所述电源
模块电路通过微处理器给各个模块电路提供工作电压；
所述电源模块电路包括充电控制器、第一二极管和第二二极管，所述第
一二极管和第二二极管串联后连接至充电控制器的第四引脚，所述电控制器
的第七引脚依次串联有第二发光二极管、第八电阻和第七电容，所述充电控
制器的第四引脚和第六引脚之间并联有第十二电阻，所述充电控制器的第六
引脚连接有第六电容，所述充电控制器的第五引脚和第八引脚之间并联有第
十电阻，所述充电控制器的第八引脚连接有第十一电阻，所述充电控制器的
第五引脚分别连接有第五电容和电池并通过第十三电阻连接至微处理器的第
四引脚。
2.如权利要求1所述的一种便携式矿用红外甲烷气体检测系统，其特征
在于：所述显示电路包括LED数码管。
3.如权利要求1所述的一种便携式矿用红外甲烷气体检测系统，其特征
在于：所述微...

【专利技术属性】
技术研发人员：孔德川，郑丽媛，王建平，苏林猛，
申请(专利权)人：河南科技学院，
类型：新型
国别省市：河南;41