智能化SF₆气体传感器的制作方法

专利名称：智能化SF₆气体传感器的制作方法
技术领域：
本发明涉及一种传感器，特别是涉及一种智能化SFs气体传 感器。
背景技术：
采用负电晕放电检测法的SF6气体检漏仪传感器被广泛的 应用于六氟化硫气体绝缘电气设备气体泄漏量的检测。
采用负电晕放电检测法的传感器其探头内部的探针在脉冲高压作用下产生 电晕连续放电效应，若长时间使用容易造成探针老化，縮短传感器或检漏仪表 的使用寿命；并且由于探针的老化，传感器也会产生零点漂移，测量的可靠性
难以保证。

发明内容
本发明所要解决的技术问题是克服现有技术的不足，提供一种寿命长既 可便携使用，又可在线使用的，具有零点自动跟踪功能的智能化SFs气体传感器。
本发明的技术方案是 一种智能化SFe气体传感器，包括壳体和设置在壳体 内的电路板、传感器，所述电路板上设置有传感器接头、温度补偿电路、电源
电路、信号处理电路、485输出电路、4 20mA输出电路、GSM接口电路，其中， 所述传感器接头、所述温度补偿电路的信号输出端与所述信号处理电路的输入 端相连接；所述信号处理电路的输出端与所述485输出电路、所述GSM接口电 路、所述4 20mA输出电路的输入端相连接；所述485输出电路、所述4 20mA 输出电路的输出端可连接到上位机，所述GSM接口电路通过无线通信的方式与 上位机通信。'
所述信号处理电路包括一个MCU处理器芯片MSP430，其10 口上分别连接有 一个扬声器、三个工作指示灯和一个风扇。 所述传感器接头的信号输出端SIN1、 SIN2分别与所述信号处理电路的MCU 处理器芯片MSP430内部的ADC12模块相连接，所述传感器接头的信号控制端 C0N1、 C0N2分别与所述信号处理电路的MCU处理器芯片MSP430的10 口相连接。
所述温度补偿电路由温度传感器与电阻相连接组成，温度补偿电路的输出 端与信号处理电路的MCU处理器芯片MSP430的10 口相连接。
所述485输出电路包括光耦、485电平转换芯片；所述485输出电路的输入 端RXD、 TXD、 DE分别与所述信号处理电路的MCU处理器芯片MSP430的RXD、 TXD 和10 口相连接，其发送端将串行口的TTL电平信号转换成差分信号A、 B两路 输出，通过485输出电路可实现信号的远传。
所述4 20mA输出电路由高精度数模转换器AD420与所述信号处理电路的 MCU处理器芯片MSP430相连接组成，其中，所述MCU处理器芯片MSP430的三个 10 口分别与所述高精度数模转换器AD420的输入端LATCH、 CLOCK、 DATAIN 脚连接；所述4 20mA输出电路的输出有电流输出Iout和电压输出Vout，分别 从所述高精度数模转换器AD420的IOUT和VOUT输出，把数字信号转换成工业 现场仪表需用的4 20mA模拟信号。
所述GSM接口电路由GSM模块与所述信号处理电路相连接组成；所述GSM 接口电路的RX、TX端分别与所述信号处理电路的MCU处理器芯片MSP430的TXD、 RXD相连接，通过GSM模块，可进行信号的无线通信。
所述电源电路为整个电路板提供5V、 3.3V等电源。
上位机是指人可以直接发出操控命令的计算机， 一般是PC，屏幕上显示 各种信号变化(液压，水位，温度等)。下位机是直接控制设备获取设备状况的 的计算机， 一般是PLC/单片机之类的。本传感器可作为下位机。上位机发出的 命令首先给下位机，下位机再根据此命令解释成相应时序信号直接控制相应设 备。
本发明的有益效果是
本发明设计新颖，寿命长，既可便携使用，又可在线使用，还能^^rra
跟踪，是智能化SFe气体传感器。推广后具有良好的社会和经济效益。
采用高压脉冲负电晕连续放电检测法研制的智能化SF6气体传感器，它既可 构成便携式的SF6气体泄漏报警仪表，也可作为成SF6气体在线监测系统/装置 的探头，可广泛应用于SF6气体绝缘断路器、SF6气体绝缘变电站等六氟化硫 气体绝缘电气设备SF6气体泄漏的危险环境，监测SF6气体的泄漏。
四

图1为智能化SFe气体传感器的电路框.图1为智能化SF6气体传感器的电路原理图。
五具体实施例方式
实施例参见图1和图2，图中，智能化SF6气体传感器包括壳体和设置在
壳体内的电路板、传感器，电路板上设置有传感器接头、温度补偿电路、电源
电路、信号处理电路、485输出电路、4 20mA输出电路、GSM接口电路，其中，
传感器接头、温度补偿电路的信号输出端与信号处理电路的输入端相连接；信 号处理电路的输出端与485输出电路、GSM接口电路、4 20mA输出电路的输入 端相连接；485输出电路、4 20raA输出电路的输出端可连接到上位机，GSM 接口电路通过无线通信的方式与上位机通信。
信号处理电路包括一个MCU处理器芯片MSP430，其10 口上分别连接有一个 扬声器、三个工作指示灯和一个风扇。当SF6气体泄漏浓度超过预置值时，扬声 器发出报警声；工作指示灯提示MSP430芯片处于工作状态；风扇用做吸气泵。
传感器接头的信号输出端SINK SIN2分别与信号处理电路的MCl)处理器芯
片MSP430内部的ADC12模块相连接，传感器接头的信号控制端C0N1、 C0N2分 别与信号处理电路的MCU处理器芯片MSP430的10 口相连接。信号处理芯片发 出的控制信号控制传感器的工作时间和频率，使传感器可根据环境参数、脉冲 强度测量参数的变化自动调节泄漏量突变环境下测量的时间间隔，提高了传感 器的寿命和可靠性。避免了传感器不必要的长时间连续工作造成探针老化縮短 传感器的使用寿命。传感器输出的SFe气体泄漏浓度信号SIN1、 SIN2进入MCU 处理器芯片，经过信号处理后可转化成各种输出信号，转化成4 20mA电流模 拟信号，转化成485串行信号进行信号的远传，通过GSM模块电路进行无线通 信。
温度补偿电路由温度传感器与电阻相连接组成，温度补偿电路的输出端与 信号处理电路的MCU处理器芯片MSP430的10 口相连接。
485输出电路包括光耦、485电平转换芯片；485输出电路的输入端RXD、 TXD、 DE分别与信号处理电路的MCU处理器芯片MSP430的RXD、 TXD和10 口相 连接，其发送端将串行口的TTL电平信号转换成差分信号A、 B两路输出，通 过485输出电路可实现信号的远传。
4 20mA输出电路由高精度数模转换器AD420与信号处理电路的MCU处理 器芯片MSP430相连接组成，其中，MCU处理器芯片MSP430的三个10 口分别与 高精度数模转换器AD420的输入端LATCH、 CLOCK、 DATAIN脚连接；4 20mA输出电路的输出有电流输出lout和电压输出Voiit，分别从高精度数模转 换器AD420的I0UT和V0UT输出，把数字信号转换成工业现场仪表需用的4 20mA模拟信号。4 20mA电流信号抗干扰能力好，电流信号可以传输比较远， 通过4 20raA输出电路可实现信号的远传；可以方便的接入过去的模拟调节仪 表从而不用考虑其输入信号该是什么，输出该是什么。
GSM接口电路由GSM模块与信号处理电路相连接组成；GSM接口电路的RX、 TX端分别与信号处理电路的MCU处理器芯片MSP430的TXD、 RXD相连接，通过 GSM模块，可进行信号的无线通信。
电源电路为整个电路板提供5V、 3.3V等电源。
上位机是指人可以直接发出操控命令的计算机， 一般是PC，屏幕上显示 各种信号变化(液压，水位，温度等)。下位机是直接控制设备获取设备状况的 计算机， 一般是单片机/PLC之类的。本传感器可作为下位机，信号通过485接 口、 4 20mA输出接口、 GSM模块上传给上位机。上位机发出的命令首先给下位 机，下位机再根据此命令解释成相应时序信号直接控制相应设备。
该智能化^e气体传感器的工作原理如下
开机后，微处理器(MCU)控制的风扇开始运转，风扇将六氟化硫气体(SF6) 吸入传感器探头内，传感器探头将六氟化硫气体(SF6)的浓度信号转化成微弱 的电流信号，经放大器的放大信号进入微处理器(MCU)，供微处理器(MCU)进 行数据采集和处理。由于六氟化硫气体(SF6)受温度的影响，所以电路中含有 温度补偿模块对环境的温度进行补偿，温度传感器的温度信号进入微处理器
(MCU),对环境的温度进行补偿。微处理器(MCU)完成数据采集处理并实施各 种控制把采集的数据输出在显示屏上，工作时，点亮工作指示灯；当工业环 境中六氟化硫气体(SF6)的浓度超过设定的数值时，控制扬声器发出报警声， 解除险情后，不发出报警声。经微处理器(MCU)处理过的信号进入高精度数模 转换器，转换成4 20raA的模拟信号输出，供上位机等设备使用；经微处理器
(MCU)处理过的信号进入485输出模块，转换成485串行信号输出；信号通过 GSM模块后，与某些设备进行无线通信。其键盘是人机接口，人可以通过键盘进 行零点校准、设置传感器等操作。
权利要求
1、一种智能化SF6气体传感器，包括壳体和设置在壳体内的电路板、传感器，其特征是所述电路板上设置有传感器接头、温度补偿电路、电源电路、信号处理电路、485输出电路、4～20mA输出电路、GSM接口电路，其中，所述传感器接头、所述温度补偿电路的信号输出端与所述信号处理电路的输入端相连接；所述信号处理电路的输出端与所述485输出电路、所述GSM接口电路、所述4～20mA输出电路的输入端相连接；所述485输出电路、所述4～20mA输出电路的输出端可连接到上位机，所述GSM接口电路通过无线通信的方式与上位机通信。
2、 根据权利要求1所述的智能化SFe气体传感器，其特征是所述信号处 理电路包括一个MCU处理器芯片MSP430,其IO口上分别连接有一个扬声器、三 个工作指示灯和一个风扇。
3、 根据权利要求2所述的智能化SF6气体传感器，其特征是所述传感器 接头的信号输出端SINK SIN2分别与所述信号处理电路的MCU处理器芯片 MSP430内部的ADC12模块相连接，所述传感器接头的信号控制端C0N1、 C0N2分 别与所述信号处理电路的MCU处理器芯片MSP430的10 口相连接。
4、 根据权利要求2所述的智能化SFe气体传感器，其特征是所述温度补 偿电路由温度传感器与电阻相连接组成，温度补偿电路的输出端与信号处理电 路的MCU处理器芯片MSP430的10 口相连接。
5、 根据权利要求2所述的智能化SFe气体传感器，其特征是所述485输 出电路包括光耦、485电平转换芯片；所述485输出电路的输入端RXD、 TXD、 DE分别与所述信号处理电路的MCU处理器芯片MSP430的RXD、 TXD和10 口相连 接，其发送端将串行口的TTL电平信号转换成差分信号A、 B两路输出，通过 485输出电路可实现信号的远传。
6、 根据权利要求2所述的智能化SF6气体传感器，其特征是所述4 20mA 输出电路由高精度数模转换器AD420与所述信号处理电路的MCU处理器芯片 MSP430相连接组成，其中，所述MCU处理器芯片MSP430的三个10 口分别与所 述高精度数模转换器AD420的输入端LATCH、 CLOCK、 DATAIN脚连接；所 述4 20mA输出电路的输出有电流输出lout和电压输出Vout，分别从所述高精 度数模转换器AD420的IOUT和V0UT输出，把数字信号转换成工业现场仪表需 用的4 20mA模拟信号。
7、 根据权利要求2所述的智能化SF6气体传感器，其特征是所述GSM接 口电路由GSM模块与所述信号处理电路相连接组成；所述GSM接口电路的RX、 TX端分别与所述信号处理电路的MCU处理器芯片MSP430的TXD、 RXD相连接， 通过GSM模块，可进行信号的无线通信。
8、 根据权利要求2所述的智能化SFe气体传感器，其特征是所述电源电 路为整个电路板提供5V、 3.3V等电源。
全文摘要
本发明公开了一种智能化SF₆气体传感器，它壳体和设置在壳体内的电路板、传感器，其特征是所述电路板上设置有传感器接头、温度补偿电路、电源电路、信号处理电路、485输出电路、4～20mA输出电路、GSM接口电路，其中，所述传感器接头、所述温度补偿电路的信号输出端与所述信号处理电路的输入端相连接；所述信号处理电路的输出端与所述485输出电路、所述GSM接口电路、所述4～20mA输出电路的输入端相连接；所述485输出电路、所述4～20mA输出电路的输出端可连接到上位机，所述GSM接口电路通过无线通信的方式与上位机通信。本发明设计新颖，寿命长，既可便携使用，又可在线使用，还能零点自动跟踪，具有智能化的特点，推广后具有良好的社会和经济效益。
文档编号G01M3/00GK101358947SQ200810141419
公开日2009年2月4日 申请日期2008年9月22日 优先权日2008年9月22日
发明者李建国, 汪献忠 申请人:河南省日立信电子有限公司