专利名称：可燃气体探测器的制作方法
技术领域：
本实用新型涉及传感器领域，特别涉及气体探测器领域，具体是指一种可燃气体 探测器。
背景技术：
目前，各种较为典型的可燃气体探测器的气敏器件(催化燃烧式)和探测器的信 号处理电路都整合在一起。由于其气敏器件的固有特性，导致信号输出的一致性较差，而且 一定时间内都会发生测量值的漂移，所以需要定期对探测器进行标定。采用催化燃烧式气 敏器件的可燃气体探测器的标定和调试都需在现场向探测器通入目标气体，因此操作比较 麻烦和困难，在现场至少需要两个人配合工作，才能完成可燃气体探测器的标定和调试，导 致此类可燃气体探测器的应用较为复杂，维护需要耗费大量的人力成本。
实用新型内容本实用新型的目的是克服了上述现有技术中的缺点，提供一种标定和调试的操作 简便，仅需一名工作人员即可完成，且结构简单，成本低廉，应用范围广泛的可燃气体探测
ο为了实现上述的目的，本实用新型的可燃气体探测器具有如下构成该可燃气体探测器，包括相互连接的探测器主体模块和传感器模块，所述的探测 器主体模块包括壳体和设置于壳体内的电源单元和主控单元，所述的传感器模块包括气敏 元件和传感器控制单元，所述的气敏元件通过所述的传感器控制单元连接所述的探测器主 体模块的主控单元，其主要特点是，所述的传感器控制单元包括信号处理子单元、温度补偿 子单元和数据存储子单元，所述的信号处理子单元分别连接所述的温度补偿子单元、数据 存储子单元、气敏元件以及探测器主体模块的主控单元。该可燃气体探测器中，所述的数据存储子单元为电可擦可编程只读存储器，所述 的电可擦可编程只读存储器连接于所述的信号处理子单元。该可燃气体探测器中，所述的信号处理子单元为单片机。该可燃气体探测器中，所述的探测器主体模块和传感器模块通过插针与插座插接 固定，并通过完全隔离的串口通信接口相互连接。该可燃气体探测器中，所述的可燃气体探测器还包括红外线接收单元和液晶显示 单元，所述的红外线接收单元和液晶显示单元均连接所述的主控单元，所述的壳体上开设 有红外接收窗口，所述的液晶显示单元设置于所述的红外接收窗口的位置。该可燃气体探测器中，所述的主控单元包括微处理器、液晶显示电路和红外通信 电路，所述的微处理器分别连接所述的液晶显示电路、红外通信电路、电源单元及传感器模 块，所述的液晶显示电路连接所述的液晶显示单元，所述的红外通信电路连接所述的红外 线接收单元。该可燃气体探测器中，所述的微处理器还包括液晶背光控制接口，所述的液晶背光控制接口连接所述的液晶显示单元。该可燃气体探测器中，所述的微处理器还包括模数转换接口，所述的模数转换接 口连接所述的传感器模块的传感器控制单元。该可燃气体探测器中，所述的电源单元包括本质安全电路、电压电流转换电路和 变压电路，所述的本质安全电路通过所述的电压电流转换电路和变压电路连接所述的主控单元。该可燃气体探测器中，所述的壳体为防爆壳体，所述的传感器模块内设置有防爆 烧结网。采用了该实用新型的可燃气体探测器，由于其传感器控制单元包括信号处理子单 元、温度补偿子单元和数据存储子单元，所述的信号处理子单元分别连接所述的温度补偿 子单元、数据存储子单元、气敏元件以及探测器主体模块的主控单元。其中的数据存储子单 元用于存储传感器重要参数和标定参数，使得该可燃气体探测器可实现单人非现场标定， 维护和更换气体传感器时，可不断电操作，不影响整个系统的正常工作，极大方便了气体探 测器的日常维护工作，提高了可燃气体探测器的可靠性和安全性。本实用新型结构简单，成 本低廉，且应用范围广泛。
图1为本实用新型的可燃气体探测器的功能模块结构示意图。图2为本实用新型的可燃气体探测器的整体结构示意图。图3为本实用新型的可燃气体探测器的分拆结构示意图。图4为本实用新型的可燃气体探测器V/I转换电路原理图。图5为本实用新型的可燃气体探测器安全栅电路原理图。图6为本实用新型的可燃气体探测器传感器电源电路原理图。
具体实施方式
为了能够更清楚地理解本实用新型的技术内容，特举以下实施例详细说明。请参阅图1所示，为本实用新型的可燃气体探测器的功能模块结构示意图。在本实用新型的一种实施方式中，如图2和3所示，该可燃气体探测器包括相互 连接的探测器主体模块1和传感器模块2，所述的探测器主体模块1包括壳体11和设置于 壳体内的电源单元12和主控单元13，所述的传感器模块2包括气敏元件和传感器控制单 元，所述的气敏元件通过所述的传感器控制单元连接所述的探测器主体模块1的主控单元 13。所述的传感器控制单元包括信号处理子单元、温度补偿子单元和数据存储子单元，所 述的信号处理子单元分别连接所述的温度补偿子单元、数据存储子单元、气敏元件以及探 测器主体模块1的主控单元13。其中，所述的数据存储子单元为电可擦可编程只读存储器 (EEPROM)，所述的信号处理子单元为单片机。所述的探测器主体模块1和传感器模块2通 过插针与插座插接固定，并通过完全隔离的串口通信接口相互连接。在一种较优选的实施方式中，所述的可燃气体探测器还包括红外线接收单元14 和液晶显示单元16，所述的红外线接收单元14和液晶显示单元16均连接所述的主控单元 13，所述的壳体11上开设有红外接收窗口 15，所述的液晶显示单元16设置于所述的红外接收窗口 15的位置。所述的主控单元13包括微处理器、液晶显示电路和红外通信电路，所述 的微处理器分别连接所述的液晶显示电路、红外通信电路、电源单元12及传感器模块2，所 述的液晶显示电路连接所述的液晶显示单元16，所述的红外通信电路连接所述的红外线接 收单元14。在一种更优选的实施方式中，所述的微处理器还包括液晶背光控制接口，所述的 液晶背光控制接口连接所述的液晶显示单元16。在另一种较优选的实施方式中，所述的微处理器还包括模数转换接口，所述的模 数转换接口连接所述的传感器模块2的传感器控制单元。在又一种较优选的实施方式中，所述的电源单元12包括本质安全电路、电压电流 转换电路和变压电路，所述的本质安全电路通过所述的电压电流转换电路和变压电路连接 所述的主控单元13。在一种优选的实施方式中，所述的壳体11为防爆壳体，所述的传感器模块2内设 置有防爆烧结网21。在实际应用中，本实用新型的可燃气体探测器由探测器主体和气体传感器组成。 其中探测器主体主要由探测器上盖、主控单元板及保护盒、电源单元板、保护盒、探测器主 壳体组成。气体传感器组件主要由传感器(内部由气敏器件和信号处理电路组成)、防爆烧 结网、筒体、防虫网、网罩组成。其中气体传感器组件和探测器主体之间采用可插拔的插针 和插座方式链接。整个探测器采用本质安全的防爆结构(防爆标志Exdib II CT4)。不同 的气体传感器模块内置有不同气体的气敏器件，可检测相应不同的可燃气体。其中，电源单元板包括系统电源转换电路、V/I转换电路、安全栅电路、传感器供电 电源转换电路和传感器隔离通讯电路。主控单元板主要包括系统MCU电路和LCD显示电路 以及红外遥控接收电路组成，其主要完成以下功能1、与气体传感器的通讯工作；2、LCD液 晶驱动和显示；3、红外遥控通讯接口(可接受标定、调零和参数设置等命令)；4、报警LED 灯控制；5、高、低段报警继电器控制；6、背光控制接口 ；7、和D/A转换芯片的接口。传感器模块包括气敏器件和信号处理电路。气敏器件把不同气体浓度信号转换为 电压信号后，经滤波、放大等信号处理电路，到MCU的A/D转换口转换为数字信号，然后再经 串口通讯电路到探测器的主控板MCU。气体传感器模块含有专为气敏器件做温湿度补偿的 电路以及存储传感器重要参数和现场标定参数的EEPROM电路。电源单元板中的传感器隔离通讯电路用于探测器和气体传感器串口通讯经光耦 隔离，保证了系统的本质安全性需求，可在使用现场带电插拔气体传感器，不影响其防爆 性。系统电源转换电路接收探测器外接的DC24V电源，经DC/DC电源芯片转换为DC7. 5V，供 安全栅电路和传感器电源转换电路以及主控板供电使用。V/I转换电路，如图4所示，主控板MCU把从气体传感器接收来的气体浓度信号，经 过进一步软件滤波和智能化处理以后，再经12位的D/A转化，输出电压模拟信号(Vin)，再 加到专用V/I转化芯片的信号输入脚，根据公式=Iout = 10 · Iset = 10 (Vin/Rset)，系统 就输出和检测气体浓度成一定比例关系的电流信号。安全栅电路，如图5所示，为本质安全关联电路，DC7.5V电压输入，后串接本 质安全保险丝1F1，额定电流200mA，保护后面并联的两个齐纳二极管IN5344B，齐纳二 极管用来限制电压，其额定功率5W，齐纳电压8. 2V;安全栅电路要求齐纳二极管功率^ 0. 2X1. 7X8. 2X1. 1X1. 5 = 4. 6ff, IN5344B额定功率5W满足要求。电路最大电压= 8. 2X1. 1 = 9. 02V，根据电压，查GB3836. 4-2000，II C类设备，安全系数1. 5，允许的短路 电流至少可通过3. 33A(表中最小电压12. IV时)电流，9. 02V时最大允许电容4. 6 μ F。本 电路采用两级冗余半导体限流电路(195、106、107、108)，实际限流能力为0. 7V/2 = 350mA, 电流完全满足本质安全要求。传感器电源电路，如图6所示，本部分电路串接在安全栅电路后端，属于本质安全 电路，主要由向气体传感器供电的电源转换电路和通讯电路组成，气体传感器系统工作电 源DC5V，是安全栅后级电压VCC6V经LDO转换所得，气敏器件的工作电压是经DC/DC转换电 路把VCC6V转换为DC2. 5V。采用了该实用新型的可燃气体探测器，由于其传感器控制单元包括信号处理子单 元、温度补偿子单元和数据存储子单元，所述的信号处理子单元分别连接所述的温度补偿 子单元、数据存储子单元、气敏元件以及探测器主体模块的主控单元。其中的数据存储子单 元用于存储传感器重要参数和标定参数，使得该可燃气体探测器可实现单人非现场标定， 维护和更换气体传感器时，可不断电操作，不影响整个系统的正常工作，极大方便了气体探 测器的日常维护工作，提高了可燃气体探测器的可靠性和安全性。本实用新型结构简单，成 本低廉，且应用范围广泛。在此说明书中，本实用新型已参照其特定的实施例作了描述。但是，很显然仍可以 作出各种修改和变换而不背离本实用新型的精神和范围。因此，说明书和附图应被认为是 说明性的而非限制性的。
权利要求1.一种可燃气体探测器，该探测器包括相互连接的探测器主体模块和传感器模块，所 述的探测器主体模块包括壳体和设置于壳体内的电源单元和主控单元，所述的传感器模块 包括气敏元件和传感器控制单元，所述的气敏元件通过所述的传感器控制单元连接所述的 探测器主体模块的主控单元，其特征在于，所述的传感器控制单元包括信号处理子单元、温 度补偿子单元和数据存储子单元，所述的信号处理子单元分别连接所述的温度补偿子单 元、数据存储子单元、气敏元件以及探测器主体模块的主控单元。
2.根据权利要求1所述的可燃气体探测器，其特征在于，所述的数据存储子单元为电 可擦可编程只读存储器，所述的电可擦可编程只读存储器连接于所述的信号处理子单元。
3.根据权利要求1所述的可燃气体探测器，其特征在于，所述的信号处理子单元为单 片机。
4.根据权利要求1所述的可燃气体探测器，其特征在于，所述的探测器主体模块和传 感器模块通过插针与插座插接固定，并通过完全隔离的串口通信接口相互连接。
5.根据权利要求1至4中任一项所述的可燃气体探测器，其特征在于，所述的可燃气体 探测器还包括红外线接收单元和液晶显示单元，所述的红外线接收单元和液晶显示单元均 连接所述的主控单元，所述的壳体上开设有红外接收窗口，所述的液晶显示单元设置于所 述的红外接收窗口的位置。
6.根据权利要求5所述的可燃气体探测器，其特征在于，所述的主控单元包括微处理 器、液晶显示电路和红外通信电路，所述的微处理器分别连接所述的液晶显示电路、红外通 信电路、电源单元及传感器模块，所述的液晶显示电路连接所述的液晶显示单元，所述的红 外通信电路连接所述的红外线接收单元。
7.根据权利要求6所述的可燃气体探测器，其特征在于，所述的微处理器还包括液晶 背光控制接口，所述的液晶背光控制接口连接所述的液晶显示单元。
8.根据权利要求6所述的可燃气体探测器，其特征在于，所述的微处理器还包括模数 转换接口，所述的模数转换接口连接所述的传感器模块的传感器控制单元。
9.根据权利要求1至4中任一项所述的可燃气体探测器，其特征在于，所述的电源单元 包括本质安全电路、电压电流转换电路和变压电路，所述的本质安全电路通过所述的电压 电流转换电路和变压电路连接所述的主控单元。
10.根据权利要求1至4中任一项所述的可燃气体探测器，其特征在于，所述的壳体为 防爆壳体，所述的传感器模块内设置有防爆烧结网。
专利摘要本实用新型涉及一种可燃气体探测器，包括相互连接的探测器主体模块和传感器模块，探测器主体模块包括壳体和设置于壳体内的电源单元和主控单元，传感器模块包括气敏元件和传感器控制单元，其中，所述的传感器控制单元包括信号处理子单元、温度补偿子单元和数据存储子单元，信号处理子单元分别连接温度补偿子单元、数据存储子单元、气敏元件以及探测器主体模块的主控单元。采用该种结构的可燃气体探测器，由于其数据存储子单元用于存储传感器重要参数和标定参数，使得该可燃气体探测器可实现单人非现场标定，维护和更换气体传感器时，可不断电操作，极大方便了气体探测器的日常维护工作，提高了可燃气体探测器的可靠性和安全性。
文档编号G01N27/00GK201885989SQ201020643259
公开日2011年6月29日 申请日期2010年12月6日 优先权日2010年12月6日
发明者任善明, 周明喜, 张 杰 申请人:上海翼捷工业安防技术有限公司