專利名稱：有毒氣體檢測報警器的制作方法
技術領域：
本實用新型涉及一種有毒氣體檢測報警器，屬于工業測量儀表/安防儀表技術領域。
背景技術：
目前國內的毒氣體檢測報警器存在著測量精度差、抗干擾性能差、溫漂、時漂、誤報警 等缺點，不能完全滿足工業現場測量的要求。
實用新型內容
鑒于上述，本實用新型的目的是提供一種有毒氣體檢測報警器，它將工業測量儀表的兩 線制技術以本安/防爆形式應用到有毒氣體檢測領域當中，以克服現有技術存在的缺點和不 足。
為實現上述目的，本實用新型采用以下技術方案
一種有毒氣體檢測報警器，其特征在于包括電化學傳感器電路、微處理器、溫度傳感 器、顯示器、4-20mA電流信號電路以及電源電路，其中
所述電化學傳感器電路的輸出經模數轉換后接所述微處理器的輸入；
所述溫度傳感器的輸出經模數轉換后接所述微處理器的輸入；
所述微處理器的輸出接所述顯示器；
所述微處理器的輸出經數模轉換后接所述4-20mA電流信號電路的輸入。
所述電化學傳感器電路包括電化學傳感器、激勵源、放大器，其中所述激勵源為所述 電化學傳感器提供激勵電壓；所述電化學傳感器的輸出接所述放大器；所述放大器的輸出模 數轉換后接所述微處理器的輸入。
所述微處理器的串行接口接所述顯示器。
所述電源電路由整流穩壓電路和電源控制芯片串聯構成。
本實用新型具有以下優點
硬件采用微功耗器件，報警器的功耗低；
利用高精度、低漂移的運算放大器提高報警器測量的精度，解決了測量過程中的誤報警 問題；
采用抗干擾性能強的微處理單片機，可提高報警器的抗干擾性能。
利用溫度傳感器對測量現場周圍的溫度進行實時測量，故可解決電化學傳感器的溫度非 線性和溫度漂移；
由于采用微處理器，因而可利用零點自動跟蹤軟件技術解決報警器的時漂問題以及利用 數字濾波技術解決報警器的穩定性。
圖1為本實用新型的組成框圖2為電化學傳感器的電路原理圖3為系統電路原理圖。
具體實施方式
以下結合附圖作進一歩說明。
圖1所示，是本實用新型的組成框圖。包括電化學傳感器電路、微處理器、溫度傳感 器、顯示器、4-20mA電流信號電路以及電源電路。其中
電化學傳感器電路包括電化學傳感器、激勵源、放大器，激勵源為電化學傳感器提供激 勵電壓，電化學傳感器的輸出接放大器，該放大器的輸出經模數轉換后接微處理器的輸入；
溫度傳感器的輸出經模數轉換后接微處理器的輸入；
微處理器的輸出接顯示器；
微處理器的輸出經數模轉換后接4-20tnA電流信號電路的輸入。
如圖2所示，電化學傳感器電路包括電化學傳感器、場效應管V1、激勵源IC1A、放大 器IC1B，電化學傳感器與Jl連接。激勵源IC1A為電化學傳感器提供激勵電壓，電化學傳 感器的輸出接放大器IC1B的負輸入端，放大器IQB的正輸入端接有由穩壓管Dl構成的基 準源電路。放大器IC1B的輸出經J2送出至微處理器。接在電化學傳感器2、 3腳之間的場 效應管VI用以加快電化學傳感器響應速度。
如圖3所示，微處理器IC4中包含A/D、 D/A、 E2R0M、溫度監測、看門狗等大規模集成 電路。圖2中放大器IC1B的輸出經圖中的探頭插座J3接入微處理器IC4的AIN0腳。微處 理器IC4的數字量輸出經其串行接口 PL0-PL4接到液晶顯示器的插座J4，微處理器IC4的 模擬量輸出經其DAC0腳接至放大器IC3的輸入，放大器IC3的輸出接驅動器BG1，放大器 IC3和驅動器BG1構成了 4-20mA電流信號電路。電源電路由Dl-D4及BG1組成的整流穩壓 電路和電源控制芯片IC2串聯構成。在圖3中J4為編程器插座，J2為交流電源插座。
本實用新型報警器中采用了以下硬件和軟件技術
1. 微功耗技術包括電源控制(圖3中的IC2)、放大器(圖2中的IC1B)、基準源(圖2 中的D1)、微處理器(圖3中的IC1)、 4-20mA恒流源(圖3中的IC3和BG1 )、液晶顯示器
(圖3中的J4)等硬件裝置都采用微功耗器件。以實現兩線制(既被測信號的電流輸出和 電源共用兩條線)信號傳輸所必備的先決條件。
2. 模擬信號采集技術硬件包括為電化學傳感器(圖2中的Jl)工作所需的激勵電路(圖 2中的IC1A)和傳感器微弱信號放大電路。
3. 模擬/數字變換技術硬件包括A/D變換器(圖3中的IC4以下同)、軟件包括數字濾 波程序。
44. 非線性修正技^:硬件包括溫度傳感器信號的采集軟件包括溫度曲線的非線性修正。
5. 零點自動跟蹤技術包括自穩零程序。
6. 抗干擾技術硬件包括看門狗(圖3中的IC4)、軟件包括防程序死循環控制程序。 下面說明本實用新型的工作原理
本報警器的電路采用"兩線制"工作方式，為其供電的兩條電源線中的供電電流即為被
測氣體濃度相對應的電流信號。硬件采用包含A/D、 D/A (圖3中的IC1以下同)、E2R0M、溫 度監測等大規模集成電路組成的微處理器、放大電路、4-20mA恒流源驅動電路以及電源控 制電路等。軟件采用數字濾波、零點自動跟蹤、溫度非線性修正等技術對報警器的溫漂、時 漂進行實時修正。
在工作中隨時對電化學傳感器輸出信號進行監測，當濃度值超過預設的報警值時，通過 LCD液晶顯示器發出報警信號。在監測被測氣體濃度的同時也對環境溫度進行監測，并根據 監測到的不同環境溫度，利用軟件對電化學傳感器的輸出信號進行溫度非線性修正。當被測 氣體濃度值超過報警器標稱值的105%時，報警器將通過LCD液晶顯示器給出超量程的顯示 提示，并通過4 20mA電路輸出與顯示值相對應的信號。當由于外界環境溫度或其他因素引 起報警器的零點負漂移值小于滿量程的-5%時，報警器將通過LCD液晶顯示器給出欠量程的 顯示提示，并通過4 20mA電路輸出與顯示值相對應的信號。當發現故障時，報警器將通過 LCD液晶顯示器給出故障報警提示，并通過4 20mA電路輸出相應的信號(小于2mA)，以通 知終端。
本報警器的檢測元件采用進口原裝電化學式傳感器。在其激勵電壓的作用下，當周圍環 境中發生有毒氣體泄漏時，傳感器的輸出也隨之增加，經過放大器的放大之后進入微處理器 中的A/D模數轉換器變換成為數字信號，微處理器對此數字信號進行采集、處理、控制，將 測量結果顯示于LCD液晶窗口，并通過恒流源的驅動，輸出與顯示相對應的4 20mA信號。 當被測氣體濃度達到報警點時，液晶顯示器給出報警提示。它可以與能接收4 20niA標準信 號的任何儀表或計算機系統聯機運行。
本報警器根據國家標準GB12358-2006《作業場所環境氣體檢測報警儀通用技術要求》 和中華人民共和國國家計量檢定規程JJG915-1996《一氧化碳檢測報警器》、JJG695-2003《硫 化氫氣體檢測儀》進行研制及生產。是安全生產中的重要設備。
權利要求1.一種有毒氣體檢測報警器，其特征在于包括電化學傳感器電路、微處理器、溫度傳感器、顯示器、4-20mA電流信號電路以及電源電路，其中所述電化學傳感器電路的輸出經模數轉換后接所述微處理器的輸入；所述溫度傳感器的輸出經模數轉換后接所述微處理器的輸入；所述微處理器的輸出接所述顯示器；所述微處理器的輸出經數模轉換后接所述4-20mA電流信號電路的輸入。
2. 如權利要求1所述的有毒氣體檢測報警器，其特征在于 所述電化學傳感器電路包括電化學傳感器、激勵源、放大器，其中 所述激勵源為所述電化學傳感器提供激勵電壓； 所述電化學傳感器的輸出接所述放大器； 所述放大器的輸出模數轉換后接所述微處理器的輸入。
3. 如權利要求l所述的有毒氣體檢測報警器，其特征在于 所述微處理器的串行接口接所述顯示器。
4. 如權利要求l所述的有毒氣體檢測報警器，其特征在于 所述電源電路由整流穩壓電路和電源控制芯片串聯構成。
專利摘要本實用新型公開了一種兩線制本安型/防爆型有毒氣體檢測報警器，其包括電化學傳感器電路、微處理器、溫度傳感器、顯示器、4-20mA電流信號電路以及電源電路，其中電化學傳感器電路的輸出經模數轉換后接微處理器的輸入；溫度傳感器的輸出經模數轉換后接微處理器的輸入；微處理器的輸出接顯示器；微處理器的輸出經數模轉換后接4-20mA電流信號電路的輸入。該報警器測量精度高、抗干擾性能強，克服了現有技術中存在的溫漂、時漂、誤報警等缺點，可完全滿足工業現場測量的要求。
文檔編號G01N27/26GK201345156SQ20082023417
公開日2009年11月11日 申請日期2008年12月30日 優先權日2008年12月30日
發明者江詩謙 申請人:北京瑞普韋爾儀表有限公司