甲烷傳感器傳感器

技術(shù)參數(shù)：檢測氣體：甲烷檢測原理：紅外原理檢測范圍：0～100%LEL、50%Vol、100%Vol可選分辨率：0.1%LEL（0～100%LEL）、0.01%Vol（0～100% Vol）檢測方式：泵吸式顯示方式：LCD液晶背光顯示檢測精度：±2%.FS報警方式：聲光報警(報警點可調(diào))響應(yīng)時間：小于30S恢復(fù)時間：小于40S線性誤差：±1.0%不確定度：2%Rd±0.1零點漂移：≤±2.0%FS/年跨度漂移：≤±1.0%FS/月工作電源：DC3.6V傳感器壽命：5年以上使用環(huán)境：溫度-20℃~ 70℃；相對濕度≤95%RH（非凝露）；在凝露環(huán)境下使用需訂制電池容量：3.6VDC，5000mA ,帶充電保護功能 外型尺寸：180×190×100mm(L×W×H)標準配件：0.8m采樣手柄一根，儀器箱一個，充電器一個重 量：1.5Kg

通常分為固定式和便攜式兩種。

一般采用載體催化元件為檢測元件。產(chǎn)生一個與甲烷的含量成比例的微弱信號，經(jīng)過多級放大電路放大后產(chǎn)生一個輸出信號，送入單片機片內(nèi)A/D轉(zhuǎn)換輸入口，將此模擬量信號轉(zhuǎn)換為數(shù)字信號。然后單片機對此信號進行處理，并實現(xiàn)顯示，報警等功能。

見圖1：

智能甲烷傳感器

一．甲烷的敏感元件

MH-440V/D 紅外氣體傳感器是通用型、智能型、微型傳感器，該傳感器利用非色散紅外（NDIR）原理對空氣中存在的CH₄進行探測，具有很好的選擇性，無氧氣依賴性，性能穩(wěn)定、壽命長。內(nèi)置溫度傳感器，可進行溫度補償。該傳感器是將成熟的紅外吸收氣體檢測技術(shù)與微型機械加工、精良電路設(shè)計緊密結(jié)合，制作出的小巧型紅外氣體傳感器。

該傳感器使用方便，可直接用來替代催化燃燒元件，廣泛應(yīng)用于存在可燃性、爆炸性氣體的各種場合。

二．用敏感元件組成的測量電路

三．調(diào)節(jié)信號電路

四．進行A/D轉(zhuǎn)換

CS5521芯片為20腳 PDIP或SSOP封裝。由多路復(fù)用器、20倍斬波穩(wěn)定測量放大器，可編程增益放大器 (PGA)、帶有數(shù)字濾波器的 16位"para" label-module="para">

探測器(inGaSn,Si)是電流源，兩路信號電流分別經(jīng)串接電阻 R1、R2(或串接 R1′、R2′)形成電壓差，它們作為 CS5521兩通道的差分輸入信號。電容 C1、C2與電阻并聯(lián)以抑制高頻干擾。將NBV端接地，

在使用 25mV、55mV、100mV 三個量程

時，輸入共模電壓要在1.85V～2.65V之間，由 LM385－2.5產(chǎn)生2.5V電壓來滿足?？紤]到所測紅外信號強弱差異，僅靠CS5521片內(nèi)放大器增益調(diào)節(jié)不能滿足故加開關(guān)MAX4580來改變串接電阻大小。信號電流　≥5μA 時，僅 R1、R2接入；信號電流<5μA時，由 89C2051 的P1.3腳控制接入R1′、R2′來檢測微弱信號?？赏ㄟ^ CS5521自校驗來實現(xiàn)自調(diào)零和增益設(shè)定。若要測每個通道信號的精確值，除2.5V量程外都需要進行系統(tǒng)校驗，否則可能產(chǎn)生多達 20%的增益誤差。系統(tǒng)校驗時，外部需要提供精確基準電路。校驗結(jié)束后，將各量程的偏置值和增益值存入 2051的程序中，在轉(zhuǎn)換量程時將相應(yīng)值送入各自寄存器即可。若僅需信號的相對值，可進行在線自校驗。整個電路由 20腳的 89C2051來控制。/CS端始終有效，SCLK為串行時鐘輸入端，SDI為 CS5521串行命令/數(shù)據(jù)輸入端，SDO為CS5521數(shù)據(jù)輸出端　空閑時為高電平，高電平向低電平轉(zhuǎn)變用來指示芯片 A/D轉(zhuǎn)換數(shù)據(jù)可取或校驗結(jié)束、

五．采用何種CPU

采用40-PIN的 PIC16F877A

1. 低功耗。靜態(tài)電流一般為2mA，睡眠狀態(tài)下最低可小于 1μA。在節(jié)能和本安方面有比較大的優(yōu)勢。

2. 工作電壓范圍寬，可在2.0～5.5V 電壓范圍內(nèi)工作。

3. 引腳驅(qū)動能力強，可以承受5V 電壓。引腳灌入或拉出電流都能達到25mA，可以直接驅(qū)動數(shù)碼管顯示，不需要反相器等外接驅(qū)動?？扇我舛xI/O的輸入/輸出方向，可以設(shè)定內(nèi)部上拉電阻，省去外接上拉電阻。

4. 速度快。工作頻率最高可達20MHz，每個指令周期僅 200ns，有多種時鐘模式。引入指令執(zhí)行流水線機制。

5. 集成有10 位，8通道的高精度 A/D轉(zhuǎn)換器，并集成片內(nèi)基準電壓，也可以選擇外部基準電壓，不用的模擬端口還可以復(fù)用為普通數(shù)字I/O 口。

6. 集成了通用同步異步收發(fā)器，即USART 模塊，既可以配置為全雙工的異步通信模式，又可以配置成半雙工的同步通信模式，可按實際數(shù)據(jù)通信的需要靈活應(yīng)用。

7. 集成兩個CCP 模塊。兩個CCP 模塊可以獨立編程，可以配置為Capture(捕捉)、Compare(比較)、PWM(脈寬調(diào)制)中任意一種功能模式，用于實現(xiàn)捕捉、比較、脈寬調(diào)制。

8. 自帶獨立的看門狗定時器(WDT)。在設(shè)計上和其它電路完全獨立，看門狗定時器自帶片內(nèi)RC 振蕩器，看門狗功能可以在芯片燒寫時由芯片的配置字決定打開或者關(guān)閉，避免軟件出現(xiàn)死循環(huán)。

9，不需加裝存儲器。有8K 字節(jié)的可擦除Flash 程序存儲空間，電可擦除，可以重復(fù)燒寫大于 10萬次； 256字節(jié)的 EEPROM數(shù)據(jù)存儲空間，可以在傳感器調(diào)校后存儲零點、系數(shù)、非線性補償數(shù)據(jù)等參數(shù)及儀器編號等信息；368字節(jié)的RAM 數(shù)據(jù)存儲空間允許進行復(fù)雜的算法設(shè)計，軟件編程靈活，有利于提高儀器的精度。

六．顯示電路

數(shù)碼管選用三位紅色共陽數(shù)碼管，位選端為高電平時，顯示段碼；位選端為低電平時，數(shù)碼管熄滅。Ll、L2、L3是三位數(shù)碼管的位選端，分別接到單片機的RB3、 RB4、RBS引腳；DO～D7是數(shù)碼管的段碼引腳，分別接到單片機 D口的 RDO～RD7。 RLORL7是 380Ω限流電阻。LED1和 LED2是工作狀態(tài)指示 LED。B6和 B7是控制端，直接接到單片機的RB6 和RB7 引腳。當瓦斯傳感器工作在低濃度檢測時，LED1閃爍；當瓦斯傳感器工作在高濃度檢測時，LED2閃爍。B6 和B7 輸出高電平時，LED熄滅； B6和 B7輸出低電平時，LED 發(fā)光。RS11和 RS12分別是 LED1和 LED2的限流保護電阻，阻值為380Ω。

七．超出多少純度，聲光報警

瓦斯檢測儀在井下工作，對環(huán)境氣體中的瓦斯?jié)舛冗M行實時監(jiān)測；當瓦

斯?jié)舛瘸^預(yù)先設(shè)定的上限值時，系統(tǒng)發(fā)出聲光報警。聲報警通過驅(qū)動蜂鳴

器發(fā)聲實現(xiàn)；光報警通過發(fā)光二極管閃爍實現(xiàn)。

☆ 具有自動調(diào)零功能；

☆ 標?？煽啃愿?，性能更穩(wěn)定，使用更簡單方便；

☆ 采用高分辨率的單片機，測量的數(shù)值均準確可靠；

☆ 開機并具有自動穩(wěn)零功能；

☆ 可選擇的調(diào)試菜單結(jié)構(gòu)，方便調(diào)試，操作簡單。

甲烷傳感器是一種礦用儀器儀表，必須首先滿足井下安全生產(chǎn)的規(guī)程，但較其他普通傳感器又必須有如下主要特點：具有自動調(diào)零功能;標?？煽啃愿撸阅芨€(wěn)定，使用更簡單方便;采用高分辨率的單片機，測量的數(shù)值均準確可靠;機并具有自動穩(wěn)零功能;可選擇的調(diào)試菜單結(jié)構(gòu)，方便調(diào)試，操作簡單?，F(xiàn)有的甲烷傳感器普遍存在著功耗較大、功能單一、精確度不高的缺點，而且采用模擬電路技術(shù)，造成系統(tǒng)的抗干擾能力和智能化程度都很低。因此，研制便于攜帶、多功能、高精度和抗干擾能力強的高可靠性甲烷檢測儀具有很大的應(yīng)用價值。

新型的甲烷氣體傳感器必須具有可靠、穩(wěn)定、安全的測量井下瓦斯功能，這有這樣的傳感器才能對預(yù)防井下安全事故起到了重要作用，也才具有推廣應(yīng)用的價值。

紅外甲烷傳感器是針對監(jiān)測管道內(nèi)甲烷氣體濃度而研制的甲烷氣體檢測儀，該儀器采用紅外吸收原理、擴散式采樣、數(shù)字式溫度補償、一體化塵水分離器等技術(shù)，檢測精度高、環(huán)境適應(yīng)能力強、穩(wěn)定可靠。適用于煤礦瓦斯抽放管道、瓦斯抽放泵站、加氣站輸氣管路、瓦斯發(fā)電廠輸氣管路、城市煤氣管路、天然氣輸氣管路等甲烷氣體檢測。

紅外甲烷傳感器功能特點

采用紅外吸收原理性能可靠、壽命長，調(diào)校周期>1年一體化塵水分離裝置，不會因管道內(nèi)含水含塵而影響檢測精度特殊的氣路設(shè)計，適用于正壓及負壓管道甲烷濃度檢測采用紅外遙控設(shè)置傳感器參數(shù)及標定，使用簡單方便溫度補償精確、精度不會因溫度變化而漂移抗干擾能力強，檢測精度不受水蒸汽、H₂S、H₂、SO₂等等雜質(zhì)氣體影響提供頻率、電流、RS-485、CAN等數(shù)據(jù)輸出接口，與多種監(jiān)控系統(tǒng)分站兼容。

技術(shù)指標

簡介

技術(shù)參數(shù)

煤礦用低濃度甲烷傳感器主要技術(shù)指標

防爆型式：礦用本安兼隔爆型

防爆標志：ExibdI

測量范圍：0～4.00%CH4

測量誤差：0～1.00% CH4 δ≤0.10% CH4 1.00～3.00% CH4 δ≤真值的±10% 3.00～4.00% CH4 δ≤0.30% CH4

響應(yīng)時間：小于20s

報警點： 0.50～3.50% CH4 可任意設(shè)置

報警方式：紅色燈光閃爍，蜂鳴器鳴叫

輸出信號：頻率200～1000Hz 電流1～5mA RS485接口，傳輸速率1200bps

斷電輸出：0/5mA電流脈沖

工作電壓：本安DC9～18V

電流： DC18V≤100mA

它可以連續(xù)自動地將井下沼氣濃度轉(zhuǎn)換成標準電信號輸送給關(guān)聯(lián)設(shè)備,并具有就地顯示沼氣濃度值,超限聲光報警及斷電功能.經(jīng)國家防爆檢驗機關(guān)進行聯(lián)機檢驗后,可與國內(nèi)各類型監(jiān)測系統(tǒng)及斷電儀、風電瓦斯閉鎖裝置配套,適宜在煤礦采掘工作面、機電硐室、回風巷道等地點固定使用。