[发明专利]基于单片机的64路矿用气体传感器智能校验仪

说明书

技术领域

本发明涉及一种矿用气体传感器校验系统，尤其是一种64路多浓度矿用气体传感器智能校验系统。

背景技术

矿用气体传感器作为能够反映矿井下工作环境中各类易燃易爆、有毒有害气体浓度的主要器件被广泛的应用到煤矿安全监测监系统中，包含的主要类别有瓦斯传感器、一氧化碳传感器、氧气传感器、硫化氢传感器等，这些传感器的检测精度直接关系到整个煤矿安全监测系统工作的可靠性，对检测监控的实时性与准确性起着决定性的作用，目前煤矿使用的气体传感器都是依据热催化原理制成的，可以输出表征被检气体浓度的电流信号或者是频率信号，由于热催化式气体敏感元件的特性使其在使用的过程中必然会出现零点漂移和量程漂移导致不能准确反映被检气体的浓度，因而必须对其进行定期校准来达到煤矿安全生产的要求，在《煤矿安全规程》第l62条规定，“甲烷传感器、便携式甲烷检测报警仪等采用载体催化元件的甲烷检测设备，每7天必须用校准气样和空气样调校一次，每7天必须对甲烷超限断电功能进行测试”。

目前自动校验装置最多可以同时校验8路传感器，对于需要调校大量气体传感器的煤矿来说需要同时购置5-8台矿用气体校验仪才能满足矿井安全生产的需求，这样不仅增加了设备成本，更增加了调校工作量，基于此我们研发出一种能同时调校64路传感器的自动化校验仪，该型校验仪采用新的设计方案，可以同时完成对64路传感器进行多种浓度的自动调校，并对校验数据进行保存和打印，同时在校验的过程中可以实时监测到校验数据的变化。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是：如何使得气体传感器校验能同时调校64路传感器的自动化校验仪进行多种浓度的自动调校。

本发明所要解决的技术问题是：一种基于单片机的64路矿用气体传感器智能校验仪，其特征在于：包括微控制器单元、信号调理单元、通信接口单元和气路系统，所述微控制器单元包括单片机、配套电源、晶振和复位电路，所述通信接口单元包括RS-232串口通讯模块，所述信号调理单元包括传感器输出信号的采集电路及气体流量控制的模拟信号调理电路，所述的气路系统包括64路控制继电器、流量控制器和电磁阀，所述信号调理单元、所述气路系统和瓦斯传感器断电信号通过I/O口与单片机连接，所述气路系统通过单片机的I/O口控制8个级联的移位寄存器输出64路继电器的控制信号。

所述通信接口单元主要完成在所述单片机和上位机PC电脑之间通过所述RS-232串口通讯模块构建数据传输线路。

所述信号调理单元主要完成对传感器输出的变送信号的采集和气路系统中流量计的模拟控制信号的调理，传感器的输出信号经光耦隔离和整形后调制成频率信号后通过I/O口接入到所述单片机内部。

所述的气路系统是通过单片机的I/O口控制8个级联的移位寄存器输出64路继电器的控制信号；所述的标准气体的流量控制是经D/A及调理后的电压信号输出给流量控制器来控制电磁比例调节阀的开度，自动根据待测传感器的数量和位置控制标准气体流量的大小和输出通道的开闭，通过自动闭环控制为传感器提供足够的流量，在校验多台气体传感器时确保每一台得到的气体流量稳定在调校传感器规定的流量上，提高测量精度。

本发明的有益效果是：本发明降低了煤矿对矿用气体传感器校验调校和维护的投入，减少了因为不同设备误差的原因导致传感器校验误差的累积，更加适合大中型煤矿使用。

附图说明

    图1是本发明基于单片机矿用气体传感器校验仪的原理框图；

图2是本发明的气路结构框图；

图3是本发明微控制器原理图；

图4是本发明频率量信号采集控制电路；

图5是本发明频率量信号采集整形电路；

图6是本发明模拟量信号的调理电路；

图7本发明通信接口电路图；

图8是本发明继电器控制图；

图9是本发明的标气控制电路图。

具体实施方式

下面结合附图对本发明的具体实施方式做出进一步的详细说明，以使本专业的中等技术人员在阅读了本具体实施方式后，能够实现为准。

如图1所述，本发明一种基于单片机的矿用气体传感器智能校验仪，包括微控制器单元、信号调理单元、通信接口单元和气路系统。其中：

所述的微控制器单元包括C8051F020单片机和配套电源、晶振和复位电路；

所述的通信接口单元包括RS-232串口通讯模块；

所述的信号调理单元包括传感器输出信号的采集电路及气体流量控制的模拟信号调理电路；