一种矿用气体传感器标准气样配气装置制造方法
【专利摘要】本实用新型提供一种矿用气体传感器标准气样配气装置，包括壳体、安装在壳体上的透明观察窗、电源插座、电源开关、通信接口和气嘴组件、安装在壳体内的气管组件和电路装置；气嘴组件包括2个进气嘴和1个出气嘴；气管组件包括2个进气管和1个三通出气管；电路装置包括控制电路板、电源模块、单片机处理模块、RS485通信模块、液晶显示模块、红外接收模块、第一气体质量流量控制器、第二气体质量流量控制器、直流风机和遥控器；使用时单片机处理模块控制2个气体质量流量控制器自动混合输出符合设置要求的标准气体供相应的气体传感器标校检测使用。本实用新型结构简单，成本较低，使用方便；配气体积小、精度高、误差小，自动化程度较高。
【专利说明】一种矿用气体传感器标准气样配气装置
【技术领域】
[0001]本实用新型涉及传感器标校装置领域，具体涉及一种用于矿用气体传感器标校用的标准气样配气装置。
【背景技术】
[0002]甲烷、一氧化碳、氧气、二氧化碳、硫化氢等气体传感器在煤矿井下得到广泛的应用，而各类传感器在使用前和使用过程中一般都需要定期通过配制的标准气样进行标定及检验。传统的标校用的标准气样，通常采用手动配气方法人工进行配置，其操作和配置工作过程中对配气人员的素质要求较高，人为误差较大，且存在诸多不安全因素，无法满足煤矿生产中对气体传感器的大量精度标校的需要。
实用新型内容
[0003]本实用新型的目的是:提供一种结构简单、成本较低的矿用气体传感器标准气样配气装置；该装置使用时能够将甲烷、一氧化碳、氧气、二氧化碳、硫化氢等任意一种气体与空气自动进行混合以配置成任意浓度的用于标校的标准气样，以对相应的气体传感器进行标校，配气体积小、精度高、误差小、自动化程度较高，使用方便。
[0004]本实用新型的技术方案是:本实用新型的一种矿用气体传感器标准气样配气装置，其结构特点是:包括壳体、透明观察窗、气嘴组件、气管组件和电路装置；
[0005]上述的气嘴组件包括第一进气嘴、第二进气嘴和出气嘴；气管组件包括第一进气管、第二进气管、第三进气管和三通出气管；电路装置包括控制电路板、电源模块、单片机处理模块、RS485通信模块、液晶显示模块、红外接收模块、第一气体质量流量控制器、第二气体质量流量控制器、直流风机和遥控器；液晶显示模块包括液晶屏和显示驱动模块；
[0006]上述的透明观察窗和气嘴组件密封固定安装在壳体上；液晶屏固定安装在透明观察窗的正后方；电路装置的电源模块、单片机处理模块、RS485通信模块、液晶显示模块的显示驱动模块以及红外接收模块均设置在控制电路板上；气管组件和电路装置的控制电路板、第一气体质量流量控制器、第二气体质量流量控制器以及直流风机均固定安装在壳体内；
[0007]上述的单片机处理模块设有控制信号输入端、显示信号输出端和通信端；RS485通信模块设有第一至第四通信端；液晶显示模块的显示驱动模块设有信号输入端和信号输出端；红外接收模块设有红外信号输入端和信号输出端；第一气体质量流量控制器和第二气体质量流量控制器分别设有通信端、进气口和出气口 ；直流风机设有进气口和出气口 ；遥控器设有红外信号输出端；
[0008]单片机处理模块的控制信号输入端与红外接收模块的信号输出端信号电连接；单片机处理模块的显示信号输出端与液晶显示模块的显示驱动模块的信号输入端信号电连接；液晶显示模块的显示驱动模块的信号输出端与液晶屏信号电连接；单片机处理模块的通信端与RS485通信模块的第一通信端双向信号电连接；RS485通信模块的第二通信端与第一气体质量流量控制器的通信端双向信号电连接；RS485通信模块的第三通信端与第二气体质量流量控制器的通信端双向信号电连接；红外接收模块的红外信号输入端与遥控器的红外信号输出端无线信号通信；电源模块提供工作电源；
[0009]气管组件的第一进气管的一端与气嘴组件的第一进气嘴固定连接；第一进气管的另一端与第一气体质量流量控制器的进气口固定连接；第二进气管的一端与第二进气嘴固定连接；第二进气管的另一端与直流风机的进气口固定连接；第三进气管的一端与直流风机的出气口固定连接；第三进气管的另一端与第二气体质量流量控制器的进气口固定连接；第一气体质量流量控制器的出气口与三通出气管的第一个端口固定连接；第二气体质量流量控制器的出气口与三通出气管的第二个端口固定连接；三通出气管的第三个端口与出气嘴固定连接。
[0010]进一步的方案是:还包括固定安装在壳体上的电源插座、电源开关和通信接口 ；上述的电源开关与电源插座控制电连接；通信接口与RS485通信模块的第四通信端电连接;
[0011]上述的电源模块设有电源输入端、第一电源输出端和第二电源输出端；电源模块的电源输入端与电源开关电连接；电源模块的第一电源输出端输出DC3.3V电源；电源模块的第二电源输出端输出DC24V电源；电源模块的第一电源输出端为单片机处理模块、RS485通信模块、液晶显示模块和红外接收模块提供工作电源；电源模块的第二电源输出端为第一气体质量流量控制器、第二气体质量流量控制器和直流风机提供工作电源。
[0012]进一步的方案是:上述的壳体为方形盒体件；壳体包括盖板、左侧板、右侧板、后盖板和底板；盖板由前侧板和上侧板一体组成，前侧板由其上端面与上侧板的后端面垂直一体连接；盖板的前侧板的中上部设有前后向贯通的长方形槽孔，作为透明观察窗安装孔；左侧板、右侧板、后盖板和底板均为整体呈方形的板体；左侧板的下侧分前后设有2个进气嘴安装孔；左侧板的中下部设有电源插座安装孔；左侧板的中上部设有电源开关安装孔；右侧板的下侧中部设有出气嘴安装孔；右侧板的上侧中部设有通信接口安装孔；壳体的盖板、左侧板、右侧板、后盖板和底板相互间通过螺钉密封固定连接；
[0013]上述的透明观察窗密封固定安装在盖板的前侧板上的透明观察窗安装孔处；气嘴组件的第一进气嘴左右向密封固定安装在壳体的左侧板上位于前侧的进气嘴安装孔内；第二进气嘴左右向密封固定安装在壳体的左侧板上位于后侧的进气嘴安装孔内；出气嘴左右向密封固定安装在壳体的右侧板上的出气嘴安装孔内；电源插座密封固定安装在壳体的左侧板的电源插座安装孔内；电源开关密封固定安装在壳体的左侧板的电源开关安装孔内；通信接口密封固定安装在壳体的右侧板的通信接口安装孔内。
[0014]进一步的方案还有:上述的单片机处理模块包括C8051F021型号的MCU ;第一气体质量流量控制器和第二气体质量流量控制器为CS200型号的气体质量流量控制器。
[0015]本实用新型具有积极的效果:(I)本实用新型的矿用气体传感器标准气样配气装置，结构简单，成本较低，使用方便，适用性强。(2)本实用新型的矿用气体传感器标准气样配气装置，使用时能够将甲烷、一氧化碳、氧气、二氧化碳、硫化氢等气体与空气自动进行混合以配置成任意浓度的用于标校的标准气样，配气体积小、精度高、误差小，自动化程度较闻。
【专利附图】
【附图说明】
[0016]图1为本实用新型的结构示意图；
[0017]图2为图1的左视图；
[0018]图3为图1的右视图；
[0019]图4为图1中去掉盖板后的俯视图；
[0020]图5为本实用新型的电路结构示意图。
[0021]上述附图中的附图标记如下:
[0022]壳体1，盖板11，左侧板12，右侧板13，后盖板14，底板15，
[0023]透明观察窗2，
[0024]气嘴组件3，第一进气嘴31，第二进气嘴32，出气嘴33，
[0025]电源插座4，
[0026]电源开关5，
[0027]通信接口 6，
[0028]气管组件7，第一进气管71，第二进气管72，第三进气管73，三通出气管74，
[0029]电路装置8，控制电路板80，电源模块81，单片机处理模块82，RS485通信模块83，液晶显示模块84，液晶屏84-1，红外接收模块85，第一气体质量流量控制器86，第二气体质量流量控制器87，直流风机88，遥控器89。
【具体实施方式】
[0030]下面结合附图和【具体实施方式】对本实用新型作进一步详细的说明。
[0031](实施例1)
[0032]见图1至图5，本实施例的矿用气体传感器标准气样配气装置，主要由壳体1、透明观察窗2、气嘴组件3、气管组件4、电源插座5、电源开关6、通信接口 7和电路装置8组成。
[0033]电路装置8主要由控制电路板80、电源模块81、单片机处理模块82、RS485通信模块83、液晶显示模块84、红外接收模块85、第一气体质量流量控制器86、第二气体质量流量控制器87、直流风机88和遥控器89组成。
[0034]壳体I的材质为不锈钢。壳体I为方形盒体件。壳体I由盖板11、左侧板12、右侧板13、后盖板14和底板15组成。盖板11由前侧板和上侧板一体组成,前侧板由其上端面与上侧板的后端面垂直一体连接。盖板11的前侧板的中上部设有前后向贯通的长方形槽孔，作为透明观察窗安装孔。左侧板12、右侧板13、后盖板14和底板15均为整体呈方形的板体。左侧板12的下侧分前后设有2个进气嘴安装孔；左侧板12的中下部设有电源插座安装孔；左侧板12的中上部设有电源开关安装孔；右侧板13的下侧中部设有出气嘴安装孔；右侧板13的上侧中部设有通信接口安装孔。壳体I的盖板11、左侧板12、右侧板13、后盖板14和底板15相互间通过螺钉密封固定连接。
[0035]透明观察窗2的材质为防爆有机玻璃。透明观察窗2的形状与盖板11的前侧板上的透明观察窗安装孔的形状相适应；透明观察窗2密封固定安装在盖板11的前侧板上的透明观察窗安装孔处。
[0036]气嘴组件3包括第一进气嘴31、第二进气嘴32和出气嘴33。第一进气嘴31左右向密封固定安装在壳体I的左侧板12上位于前侧的进气嘴安装孔内；第二进气嘴32左右向密封固定安装在壳体I的左侧板12上位于后侧的进气嘴安装孔内；出气嘴33左右向密封固定安装在壳体I的右侧板13上的出气嘴安装孔内。
[0037]电源插座4为三相电源插座，电源插座4密封固定安装在壳体I的左侧板12的电源插座安装孔内。
[0038]电源开关5密封固定安装在壳体I的左侧板12的电源开关安装孔内。电源开关5与电源插座4控制电连接，即电源开关5控制电源插座4的外接电源的接通和断开。
[0039]通信接口 6密封固定安装在壳体I的右侧板13的通信接口安装孔内。通信接口6用于对外的通信连接。
[0040]见图4，气管组件7包括第一进气管71、第二进气管72、第三进气管73和三通出气管74。
[0041 ] 见图4和图5，电路装置8主要由控制电路板80、电源模块81、单片机处理模块82、RS485通信模块83、液晶显示模块84、红外接收模块85、第一气体质量流量控制器86、第二气体质量流量控制器87、直流风机88和遥控器89组成。液晶显示模块84包括液晶屏84_1和显示驱动模块。
[0042]电源模块81、单片机处理模块82、RS485通信模块83、液晶显示模块84的显示驱动模块以及红外接收模块85均设置在控制电路板80上。液晶屏84-1固定安装在透明观察窗2的正后方；电路装置8均固定安装在壳体I内。
[0043]电源模块81设有电源输入端、第一电源输出端和第二电源输出端；电源模块81的电源输入端通过导线与前述的电源开关5电连接，使用时通过电源插座4外接220V交流电；电源模块81的第一电源输出端输出DC3.3V电源；电源模块81的第二电源输出端输出DC24V电源；电源模块81的第一电源输出端为单片机处理模块82、RS485通信模块83、液晶显不模块84和红外接收模块85提供工作电源；电源模块81的第二电源输出端为第一气体质量流量控制器86、第二气体质量流量控制器87和直流风机88提供工作电源。
[0044]单片机处理模块82设有控制信号输入端、显示信号输出端和通信端；RS485通信模块83设有第一至第四通信端；液晶显示模块84的显示驱动模块设有信号输入端和信号输出端；红外接收模块85设有红外信号输入端和信号输出端；第一气体质量流量控制器86和第二气体质量流量控制器87分别设有通信端、进气口和出气口 ；直流风机88设有进气口和出气口 ；遥控器89设有红外信号输出端。
[0045]单片机处理模块82的控制信号输入端与红外接收模块85的信号输出端信号电连接；单片机处理模块82的显示信号输出端与液晶显示模块84的显示驱动模块的信号输入端信号电连接；液晶显示模块84的显示驱动模块的信号输出端与液晶屏84-1信号电连接；单片机处理模块82的通信端与RS485通信模块83的第一通信端双向信号电连接；RS485通信模块83的第二通信端与第一气体质量流量控制器86的通信端双向信号电连接；RS485通信模块83的第三通信端与第二气体质量流量控制器87的通信端双向信号电连接；RS485通信模块83的第四通信端与前述的通信接口 6电连接；红外接收模块85的红外信号输入端与遥控器89的红外信号输出端无线信号通信。
[0046]气管组件7的第一进气管71的一端与气嘴组件3的第一进气嘴31固定连接；第一进气管71的另一端与第一气体质量流量控制器86的进气口固定连接；第二进气管72的一端与第二进气嘴32固定连接；第二进气管72的另一端与直流风机88的进气口固定连接；第三进气管73的一端与直流风机88的出气口固定连接；第三进气管73的另一端与第二气体质量流量控制器87的进气口固定连接；第一气体质量流量控制器86的出气口与三通出气管74的第一个端口固定连接；第二气体质量流量控制器87的出气口与三通出气管74的第二个端口固定连接；三通出气管74的第三个端口与出气嘴33固定连接。
[0047]本实施例中，单片机处理模块优选采用新华龙系列C8051R)21型号的MCU作为核心处理器；第一气体质量流量控制器86和第二气体质量流量控制器87优选采用北京七星华创电子股份有限公司的CS200型号的气体质量流量控制器。
[0048](应用例)
[0049]前述实施例的矿用气体传感器标准气样配气装置(后述简称配气装置)，其在使用时，先将与待标校检测的气体传感器相应的甲烷、一氧化碳、氧气、二氧化碳或硫化氢等气源与配气装置的气嘴组件3的第一进气嘴31相连接；将待标校检测的气体传感器的进气端口与出气嘴33相连接；然后将电源插座4外接220V交流电，打开电源开关5接通电源，电路装置8的电源模块81输出2路直流电，配气装置开始工作:
[0050]通过遥控器89设置需要配置的标准气样浓度、气样质量分数、输出气样浓度及流量等信息，遥控器89发送的设置信息经红外接收模块85传输给单片机处理模块82，单片机处理模块82相应处理后对第一气体质量流量控制器86和第二气体质量流量控制器87进行相应的初始设置，设置完成后，直流风机88向第二气体质量流量控制器87内抽入空气；气源在自身气压下向第一气体质量流量控制器86输入标准气体；在单片机处理模块82的计算并自动控制第一气体质量流量控制器86输出的标准气体和第二气体质量流量控制器87输出的空气的混合比例，由出气嘴33自动向待标校检测的气体传感器输出符合要求的标准气样，用于实现对气体传感器的标校。液晶显不模块84的液晶屏84-1实时显不工作过程中的相关信息。
[0051]综上所述，本实用新型的矿用气体传感器标准气样配气装置，结构简单，成本较低，使用方便，适用性强；使用时能够将甲烷、一氧化碳、氧气、二氧化碳、硫化氢等气体与空气自动进行混合以配置成任意浓度的用于标校的标准气样，配气体积小、精度高、误差小，自动化程度较高。
[0052]以上实施例和应用例是对本实用新型的【具体实施方式】的说明，而非对本实用新型的限制，有关【技术领域】的技术人员在不脱离本实用新型的精神和范围的情况下，还可以做出各种变换和变化而得到相对应的等同的技术方案，因此所有等同的技术方案均应该归入本实用新型的专利保护范围。
【权利要求】
1.一种矿用气体传感器标准气样配气装置，其特征在于:包括壳体(I)、透明观察窗(2)、气嘴组件(3)、气管组件(4)和电路装置(8)； 所述的气嘴组件(3 )包括第一进气嘴(31)、第二进气嘴(32 )和出气嘴(33 );气管组件(7)包括第一进气管(71)、第二进气管(72)、第三进气管(73)和三通出气管(74);电路装置(8 )包括控制电路板(80 )、电源模块(81)、单片机处理模块(82 )、RS485通信模块(83 )、液晶显示模块(84)、红外接收模块(85)、第一气体质量流量控制器(86)、第二气体质量流量控制器(87)、直流风机(88)和遥控器(89);液晶显示模块(84)包括液晶屏(84_1)和显示驱动模块； 所述的透明观察窗(2)和气嘴组件(3)密封固定安装在壳体(I)上；液晶屏(84-1)固定安装在透明观察窗(2)的正后方；电路装置(8)的电源模块(81)、单片机处理模块(82)、RS485通信模块(83)、液晶显示模块(84)的显示驱动模块以及红外接收模块(85)均设置在控制电路板(80)上；气管组件(4)和电路装置(8)的控制电路板(80)、第一气体质量流量控制器(86)、第二气体质量流量控制器(87)以及直流风机(88)均固定安装在壳体(I)内； 所述的单片机处理模块(82)设有控制信号输入端、显示信号输出端和通信端；RS485通信模块(83)设有第一至第四通信端；液晶显示模块(84)的显示驱动模块设有信号输入端和信号输出端；红外接收模块(85)设有红外信号输入端和信号输出端；第一气体质量流量控制器(86)和第二气体质量流量控制器(87)分别设有通信端、进气口和出气口 ；直流风机(88)设有进气口和出气口 ；遥控器(89)设有红外信号输出端； 单片机处理模块(82)的控制信号输入端与红外接收模块(85)的信号输出端信号电连接；单片机处理模块(82)的显示信号输出端与液晶显示模块(84)的显示驱动模块的信号输入端信号电连接；液晶显示模块(84)的显示驱动模块的信号输出端与液晶屏(84-1)信号电连接；单片机处理模块(82)的通信端与RS485通信模块(83)的第一通信端双向信号电连接；RS485通信模块(83)的第二通信端与第一气体质量流量控制器(86)的通信端双向信号电连接；RS485通信模块(83)的第三通信端与第二气体质量流量控制器(87)的通信端双向信号电连接；红外接收模块(85)的红外信号输入端与遥控器(89)的红外信号输出端无线信号通信；电源模块(81)提供工作电源； 气管组件(7)的第一进气管(71)的一端与气嘴组件(3)的第一进气嘴(31)固定连接；第一进气管(71)的另一端与第一气体质量流量控制器(86)的进气口固定连接；第二进气管(72)的一端与第二进气嘴(32)固定连接；第二进气管(72)的另一端与直流风机(88)的进气口固定连接；第三进气管(73)的一端与直流风机(88)的出气口固定连接；第三进气管(73)的另一端与第二气体质量流量控制器(87)的进气口固定连接；第一气体质量流量控制器(86)的出气口与三通出气管(74)的第一个端口固定连接；第二气体质量流量控制器(87)的出气口与三通出气管(74)的第二个端口固定连接；三通出气管(74)的第三个端口与出气嘴(33)固定连接。
2.根据权利要求1所述的矿用气体传感器标准气样配气装置，其特征在于:还包括固定安装在壳体(I)上的电源插座(5)、电源开关(6)和通信接口(7);所述的电源开关(5)与电源插座(4)控制电连接；通信接口(7)与RS485通信模块(83)的第四通信端电连接； 所述的电源模块(81)设有电源输入端、第一电源输出端和第二电源输出端；电源模块(81)的电源输入端与电源开关(5)电连接；电源模块(81)的第一电源输出端输出DC3.3V电源；电源模块(81)的第二电源输出端输出DC24V电源；电源模块(81)的第一电源输出端为单片机处理模块(82)、RS485通信模块(83)、液晶显示模块(84)和红外接收模块(85)提供工作电源；电源模块(81)的第二电源输出端为第一气体质量流量控制器(86)、第二气体质量流量控制器(87 )和直流风机(88 )提供工作电源。
3.根据权利要求2所述的矿用气体传感器标准气样配气装置，其特征在于:所述的壳体(I)为方形盒体件；壳体(I)包括盖板(11)、左侧板(12)、右侧板(13)、后盖板(14)和底板(15);盖板(11)由前侧板和上侧板一体组成，前侧板由其上端面与上侧板的后端面垂直一体连接；盖板(11)的前侧板的中上部设有前后向贯通的长方形槽孔，作为透明观察窗安装孔；左侧板(12)、右侧板(13)、后盖板(14)和底板(15)均为整体呈方形的板体；左侧板(12)的下侧分前后设有2个进气嘴安装孔；左侧板(12)的中下部设有电源插座安装孔；左侧板(12)的中上部设有电源开关安装孔；右侧板(13)的下侧中部设有出气嘴安装孔；右侧板(13)的上侧中部设有通信接口安装孔；壳体(I)的盖板(11)、左侧板(12)、右侧板(13)、后盖板(14)和底板(15)相互间通过螺钉密封固定连接； 所述的透明观察窗(2)密封固定安装在盖板(11)的前侧板上的透明观察窗安装孔处；气嘴组件(3)的第一进气嘴(31)左右向密封固定安装在壳体(I)的左侧板(12)上位于前侧的进气嘴安装孔内；第二进气嘴(32)左右向密封固定安装在壳体(I)的左侧板(12)上位于后侧的进气嘴安装孔内；出气嘴(33)左右向密封固定安装在壳体(I)的右侧板(13)上的出气嘴安装孔内；电源插座(4)密封固定安装在壳体(I)的左侧板(12)的电源插座安装孔内；电源开关(5)密封固定安装在壳体(I)的左侧板(12)的电源开关安装孔内；通信接口(6)密封固定安装在壳体(I)的右侧板(13)的通信接口安装孔内。
4.根据权利要求1所述的矿用气体传感器标准气样配气装置，其特征在于:所述的单片机处理模块(82)包括C8051F021型号的MCU ;第一气体质量流量控制器(86)和第二气体质量流量控制器(87)为CS200型号的气体质量流量控制器。
【文档编号】G01N33/00GK203941048SQ201420292021
【公开日】2014年11月12日 申请日期:2014年6月3日 优先权日:2014年6月3日
【发明者】郭玉彪, 王鸿建, 谢国龙, 王安伟, 赵涤非, 李玲玲, 尹强, 蒋泽, 刘炎, 徐士敏, 朱晓杰, 张兴华 申请人:山西潞安集团司马煤业有限公司, 天地（常州）自动化股份有限公司, 中煤科工集团常州研究院有限公司