一種船舶油氣實時檢測嵌入式防爆安保裝置的制造方法
【技術領域】
[0001]本實用新型涉及一種船舶油氣實時檢測嵌入式防爆安保裝置，屬于嵌入式實時工業控制技術領域。
【背景技術】
[0002]隨著可燃性氣體種類的增加，以及應用范圍的擴大，其使用場所和貯氣倉庫內的泄露、火災、爆炸事故日益增多，并且事故一旦發生，而未采取有效措施，將對人員和財產造成巨大的損失。而船舶安全就是屬于其中一項，尤其是船舶機艙內的油氣濃度檢測，是應受到重視的影響因素，并且現如今市面上的船舶報警裝置檢測數據多為有線傳輸，傳輸數據環節過多，實時性較差，效率不高，因此本實用新型通過設計出一種適用于水上船舶油氣檢測數據無線傳輸和報警實時防爆安保裝置，實現對安全隱患及時發現，盡早處理，做到徹底規避開采風險。
【發明內容】
[0003]本實用新型要解決的技術問題是:本實用新型提供一種船舶油氣實時檢測嵌入式防爆安保裝置，以用于解決船舶油氣檢測數據不及時準確，數據傳輸過程環節過多，有線傳輸數據，實時性較差，以及報警不及時等問題。
[0004]本實用新型技術方案是:一種船舶油氣實時檢測嵌入式防爆安保裝置，包括塑料外殼1、射頻天線6、LED屏幕7、電源按鈕開關9、接觸燃燒式氣體傳感器10、內部電路；內部電路包括電源模塊2、油氣檢測變送模塊3、油氣濃度檢測顯示報警模塊4、RTU模塊5 ；電源模塊2分別與油氣檢測變送模塊3、油氣濃度檢測顯示報警模塊4、RTU模塊5連接，油氣檢測變送模塊3與油氣濃度檢測顯示報警模塊4相連，油氣濃度檢測顯示報警模塊4通過串口與RTU模塊5連接，射頻天線6、LED屏幕7、電源按鈕開關9，接觸燃燒式氣體傳感器10安裝在塑料外殼I的外面，內部電路均內置于塑料外殼I中，射頻天線6與RTU模塊5相連，LED屏幕7與油氣濃度檢測顯示報警模塊4中的單片機模塊相連；
[0005]所述油氣檢測變送模塊3包括接觸燃燒式氣體傳感器、模擬信號調理模塊、A/D轉換模塊、整定換算模塊；模擬信號調理模塊包括前置信號放大電路、低通濾波電路、陷波電路；接觸燃燒式氣體傳感器與模擬信號調理模塊相連，模擬信號調理模塊與A/D轉換模塊相連，A/D轉換模塊與整定換算模塊相連，接觸燃燒式氣體傳感器10安裝在塑料外殼I的外部；
[0006]所述油氣濃度檢測顯示報警模塊4包括單片機模塊、聲光報警模塊；單片機模塊與聲光報警模塊相連，聲光報警模塊包括LED報警器8和聲光報警電路。
[0007]所述模擬信號調理模塊中前置信號放大電路包括定值為1K的電阻R4、定值為1K的電阻R5、電容值為100pF的電容Cl、電容值為0.022uF的電容C2、電容值為100pF的電容C3、電阻絲R1、放大器AD623 ;所述定值電阻R4分別與電容Cl、放大器AD623的-1N腳相連；所述定值電阻R5分別與電容C3、放大器AD623的+IN腳相連；所述電阻絲Rl —端與放大器AD623的RG-1腳相連，另一端與放大器AD623的RG-8腳相連；放大器AD623的+VS腳連接電源。
[0008]所述模擬信號調理模塊中低通濾波電路包括定值為IK的電阻R9、R10、定值為1K的電阻R11、定值為1K的電阻絲R12、電容值為0.1uF的電容C4、C5、C6、型號為U3A-LMV358運算放大器、型號為U3B-LMV358運算放大器；所述定值電阻R9—端與放大器AD623的OUT腳相連，一端與定值電阻R10、電容C4相連；所述電容C6 —端分別與定值電阻R10、運算放大器U3ALMV358的IN+腳相連，一端接地；所述電容C5 —端分別與+5V電源、運算放大器U3A-LMV358的8腳相連，一端接地；定值電阻Rll —端分別與電容C4、運算放大器U3A-LMV358的I腳、IN-腳相連，另一端與電阻絲Rl2相連；運算放大器U3B-LMV358的IN+腳與電阻絲R12相連、4腳接地、8腳連接+5V電源。
[0009]所述模擬信號調理模塊中的陷波電路包括定值電阻為2.4ΚΩ的電阻R1、R2、定值為240ΚΩ的電阻R3、定值為430ΚΩ的電阻R4、型號為LM741的運算放大器；所述定值電阻Rl —端與電源連接，一端與電容Cl、C2相連；所述定值電阻R2 —端與電源相連，一端與定值電阻R3、運算放大器LM741的2腳相連；所述定值電阻R4—端與電容Cl相連，一端與電容C2、運算放大器LM741的3腳相連。
[0010]所述油氣檢測變送模塊3中的采樣穩壓電路包括電阻R1、電阻R2、電阻R3、開關S1、電容器C、米樣模塊VA ;所述電阻Rl —端與米樣模塊VA相連，另一端與電源端VDD相連；所述電阻R2 —端與電源端VDD相連，另一端與開關SI相連；所述電阻R3 —端與開關SI相連，另一端與電容C以及單片機模塊相連。
[0011]所述油氣濃度檢測顯示報警模塊4中聲光報警電路包括定值為IK的電阻Rl、定值為IK的電阻R2、有源蜂鳴器LSULED燈D1、NPN型三極管Ql ;所述電阻Rl —端與VCC電源端相連，另一端與LED燈Dl相連；電阻Rl與LED燈Dl的另一端均與有源蜂鳴器LSl相連，LED燈Dl的另一端還與NPN型三極管Ql的集電極相連，NPN型三極管Ql的基極與電阻R2的一端相連，電阻R2作為下拉電阻，NPN型三極管Ql的發射極接地，電阻R2的另一端與單片機模塊相連。
[0012]本實用新型的工作原理是:
[0013]當設備接電開始正常運行，主要由油氣檢測變送模塊3對船舶機艙內油氣濃度進行實時檢測，基本原理是當電源接通后，接觸燃燒式氣體傳感器(圖2中的10)，經過采集，將空氣中可燃氣體的濃度轉換成模擬信號，模擬信號經由信號調理模塊的前置信號放大、低通濾波、陷波的一系列操作處理之后，交由A/D轉換模塊進行信號的數模轉換，然后通過整定換算后得到油氣的濃度值，最后將數據發送到單片機模塊存儲器中(此處的AD轉換技術屬常規技術)。在AD轉化的過程中，AD輸入端的電壓要穩定保持不變。為了防止在AD轉換過程中電壓改變造成轉換失敗，特此設計了采樣穩壓電路，對輸入模擬信號的電平進行抽樣采樣，繼而為后續的AD轉換模塊保持一個平穩的電壓樣值。緊接著單片機模塊通過I/O端口控制進行LED顯示和聲光報警(此單片機模塊通過I/O端口控制進行LED顯示和聲光報警屬于自動化領域常規控制技術)。最后，將數據通過RTU模塊(4 )發送到服務器上(發送的技術也屬于遠程數據傳輸領域常規技術)。
[0014]如圖1所示，首先電源接通，按鈕開關打開，電源模塊2開始供電，油氣檢測變送3通電后開始工作，接觸燃燒式傳感器10對船舶機艙內烴類氣體進行實時檢測，當檢測到烴類氣體后，傳感器采集油氣并轉化成模擬信號發送給處理電路，利用采樣穩壓電路穩壓、前置信號放大電路放大信號、濾波陷波電路去噪，最后單片機模塊接收到AD轉換以及整定換算之后的電壓信號的樣本值。根據電壓樣值的數據，單片機模塊通過I/O端口控制進行LED(圖2中的7)顯示以及LED報警器(圖2中的8)聲光報警，同時通過串口與RTU模塊4進行連接，將實時采集到的油氣濃度數據無線傳輸到服務器端，供工作人員后期的實時評估和對后期的現場進行操作處理，所述RTU模塊4即遠程數據終端RTU模塊，其中RTU (REMOTETERMINAL UNIT)即遠程測控終端。
[0015]如圖3所示，單片機模塊也可以通過外置USB鍵盤控制初始化參數設置。其工作過程為:首先是接觸燃燒式傳感器(圖2中的10)檢測船舶機艙內油氣濃度，通過數據信號處理之后，經過AD轉換以及整定換算后，將數據發送至單片機模塊，單片機模塊通過I/O端口控制是否亮起LED屏幕(圖2中的7)以及進行聲光報警。
[0016]如圖8所示，從單片機模塊PC7端口輸出一定頻率的脈沖，然后通過NPN三極管Ql對脈沖進行放大。當輸出為高電平時，有源蜂鳴器LSl發聲，LED燈Dl發光；當輸出為低電平時，有源蜂鳴器LSl和LED燈Dl均停止工作。
[0017]如圖8所示，為了防止在AD轉換過程電壓改變造成轉換失敗，特此設計了采樣穩壓電路，對輸入模擬信號的電平進行抽樣采樣，繼而為后續的AD轉換模塊保持一個平穩的電壓樣值。其工作過程為:在系統采樣時，通過單片機模塊的端口控制，將采樣開關SI閉合一次，為后續電容充電，這樣在AD的輸入端就得到了一個跟采樣電路輸出相同的電壓，然后，單片機模塊端口使采樣開關SI斷開，而AD轉換的輸入電流極小，因此，電容兩端的電壓可以保持較長的