专利名称：有毒气体检测报警器的制作方法
技术领域：
本实用新型涉及一种有毒气体检测报警器，属于工业测量仪表/安防仪表技术领域。
背景技术：
目前国内的毒气体检测报警器存在着测量精度差、抗干扰性能差、温漂、时漂、误报警 等缺点，不能完全满足工业现场测量的要求。
实用新型内容
鉴于上述，本实用新型的目的是提供一种有毒气体检测报警器，它将工业测量仪表的两 线制技术以本安/防爆形式应用到有毒气体检测领域当中，以克服现有技术存在的缺点和不 足。
为实现上述目的，本实用新型采用以下技术方案
一种有毒气体检测报警器，其特征在于包括电化学传感器电路、微处理器、温度传感 器、显示器、4-20mA电流信号电路以及电源电路，其中
所述电化学传感器电路的输出经模数转换后接所述微处理器的输入；
所述温度传感器的输出经模数转换后接所述微处理器的输入；
所述微处理器的输出接所述显示器；
所述微处理器的输出经数模转换后接所述4-20mA电流信号电路的输入。
所述电化学传感器电路包括电化学传感器、激励源、放大器，其中所述激励源为所述 电化学传感器提供激励电压；所述电化学传感器的输出接所述放大器；所述放大器的输出模 数转换后接所述微处理器的输入。
所述微处理器的串行接口接所述显示器。
所述电源电路由整流稳压电路和电源控制芯片串联构成。
本实用新型具有以下优点
硬件采用微功耗器件，报警器的功耗低；
利用高精度、低漂移的运算放大器提高报警器测量的精度，解决了测量过程中的误报警 问题；
采用抗干扰性能强的微处理单片机，可提高报警器的抗干扰性能。
利用温度传感器对测量现场周围的温度进行实时测量，故可解决电化学传感器的温度非 线性和温度漂移；
由于采用微处理器，因而可利用零点自动跟踪软件技术解决报警器的时漂问题以及利用 数字滤波技术解决报警器的稳定性。
图1为本实用新型的组成框图2为电化学传感器的电路原理图3为系统电路原理图。
具体实施方式
以下结合附图作进一歩说明。
图1所示，是本实用新型的组成框图。包括电化学传感器电路、微处理器、温度传感 器、显示器、4-20mA电流信号电路以及电源电路。其中
电化学传感器电路包括电化学传感器、激励源、放大器，激励源为电化学传感器提供激 励电压，电化学传感器的输出接放大器，该放大器的输出经模数转换后接微处理器的输入；
温度传感器的输出经模数转换后接微处理器的输入；
微处理器的输出接显示器；
微处理器的输出经数模转换后接4-20tnA电流信号电路的输入。
如图2所示，电化学传感器电路包括电化学传感器、场效应管V1、激励源IC1A、放大 器IC1B，电化学传感器与Jl连接。激励源IC1A为电化学传感器提供激励电压，电化学传 感器的输出接放大器IC1B的负输入端，放大器IQB的正输入端接有由稳压管Dl构成的基 准源电路。放大器IC1B的输出经J2送出至微处理器。接在电化学传感器2、 3脚之间的场 效应管VI用以加快电化学传感器响应速度。
如图3所示，微处理器IC4中包含A/D、 D/A、 E2R0M、温度监测、看门狗等大规模集成 电路。图2中放大器IC1B的输出经图中的探头插座J3接入微处理器IC4的AIN0脚。微处 理器IC4的数字量输出经其串行接口 PL0-PL4接到液晶显示器的插座J4，微处理器IC4的 模拟量输出经其DAC0脚接至放大器IC3的输入，放大器IC3的输出接驱动器BG1，放大器 IC3和驱动器BG1构成了 4-20mA电流信号电路。电源电路由Dl-D4及BG1组成的整流稳压 电路和电源控制芯片IC2串联构成。在图3中J4为编程器插座，J2为交流电源插座。
本实用新型报警器中采用了以下硬件和软件技术
1. 微功耗技术包括电源控制(图3中的IC2)、放大器(图2中的IC1B)、基准源(图2 中的D1)、微处理器(图3中的IC1)、 4-20mA恒流源(图3中的IC3和BG1 )、液晶显示器
(图3中的J4)等硬件装置都采用微功耗器件。以实现两线制(既被测信号的电流输出和 电源共用两条线)信号传输所必备的先决条件。
2. 模拟信号采集技术硬件包括为电化学传感器(图2中的Jl)工作所需的激励电路(图 2中的IC1A)和传感器微弱信号放大电路。
3. 模拟/数字变换技术硬件包括A/D变换器(图3中的IC4以下同)、软件包括数字滤 波程序。
44. 非线性修正技^:硬件包括温度传感器信号的采集软件包括温度曲线的非线性修正。
5. 零点自动跟踪技术包括自稳零程序。
6. 抗干扰技术硬件包括看门狗(图3中的IC4)、软件包括防程序死循环控制程序。 下面说明本实用新型的工作原理
本报警器的电路采用"两线制"工作方式，为其供电的两条电源线中的供电电流即为被
测气体浓度相对应的电流信号。硬件采用包含A/D、 D/A (图3中的IC1以下同)、E2R0M、温 度监测等大规模集成电路组成的微处理器、放大电路、4-20mA恒流源驱动电路以及电源控 制电路等。软件采用数字滤波、零点自动跟踪、温度非线性修正等技术对报警器的温漂、时 漂进行实时修正。
在工作中随时对电化学传感器输出信号进行监测，当浓度值超过预设的报警值时，通过 LCD液晶显示器发出报警信号。在监测被测气体浓度的同时也对环境温度进行监测，并根据 监测到的不同环境温度，利用软件对电化学传感器的输出信号进行温度非线性修正。当被测 气体浓度值超过报警器标称值的105%时，报警器将通过LCD液晶显示器给出超量程的显示 提示，并通过4 20mA电路输出与显示值相对应的信号。当由于外界环境温度或其他因素引 起报警器的零点负漂移值小于满量程的-5%时，报警器将通过LCD液晶显示器给出欠量程的 显示提示，并通过4 20mA电路输出与显示值相对应的信号。当发现故障时，报警器将通过 LCD液晶显示器给出故障报警提示，并通过4 20mA电路输出相应的信号(小于2mA)，以通 知终端。
本报警器的检测元件采用进口原装电化学式传感器。在其激励电压的作用下，当周围环 境中发生有毒气体泄漏时，传感器的输出也随之增加，经过放大器的放大之后进入微处理器 中的A/D模数转换器变换成为数字信号，微处理器对此数字信号进行采集、处理、控制，将 测量结果显示于LCD液晶窗口，并通过恒流源的驱动，输出与显示相对应的4 20mA信号。 当被测气体浓度达到报警点时，液晶显示器给出报警提示。它可以与能接收4 20niA标准信 号的任何仪表或计算机系统联机运行。
本报警器根据国家标准GB12358-2006《作业场所环境气体检测报警仪通用技术要求》 和中华人民共和国国家计量检定规程JJG915-1996《一氧化碳检测报警器》、JJG695-2003《硫 化氢气体检测仪》进行研制及生产。是安全生产中的重要设备。
权利要求1.一种有毒气体检测报警器，其特征在于包括电化学传感器电路、微处理器、温度传感器、显示器、4-20mA电流信号电路以及电源电路，其中所述电化学传感器电路的输出经模数转换后接所述微处理器的输入；所述温度传感器的输出经模数转换后接所述微处理器的输入；所述微处理器的输出接所述显示器；所述微处理器的输出经数模转换后接所述4-20mA电流信号电路的输入。
2. 如权利要求1所述的有毒气体检测报警器，其特征在于 所述电化学传感器电路包括电化学传感器、激励源、放大器，其中 所述激励源为所述电化学传感器提供激励电压； 所述电化学传感器的输出接所述放大器； 所述放大器的输出模数转换后接所述微处理器的输入。
3. 如权利要求l所述的有毒气体检测报警器，其特征在于 所述微处理器的串行接口接所述显示器。
4. 如权利要求l所述的有毒气体检测报警器，其特征在于 所述电源电路由整流稳压电路和电源控制芯片串联构成。
专利摘要本实用新型公开了一种两线制本安型/防爆型有毒气体检测报警器，其包括电化学传感器电路、微处理器、温度传感器、显示器、4-20mA电流信号电路以及电源电路，其中电化学传感器电路的输出经模数转换后接微处理器的输入；温度传感器的输出经模数转换后接微处理器的输入；微处理器的输出接显示器；微处理器的输出经数模转换后接4-20mA电流信号电路的输入。该报警器测量精度高、抗干扰性能强，克服了现有技术中存在的温漂、时漂、误报警等缺点，可完全满足工业现场测量的要求。
文档编号G01N27/26GK201345156SQ20082023417
公开日2009年11月11日 申请日期2008年12月30日 优先权日2008年12月30日
发明者江诗谦 申请人:北京瑞普韦尔仪表有限公司
专业数控铣床产品供应商
20年生产经验，实力工厂，精工品质，质量有保障
