[发明专利]甲烷传感器信号输出电路

说明书

技术领域

本发明涉及一种在煤矿安全监测系统中用于甲烷传感器信号传输的甲烷传感器信号输出电路。

背景技术

在煤矿安全监测系统中，安装在井下的甲烷传感器与控制装置配接之间的信号传输有多种制式，其作用是将传感器采集到的信号用电缆传递到数公里外的监控分站，传输过程中不得引入衰减和畸变。传感器配接的设备有多种不同的制式，通常采用：200-1000HZ脉冲频率输出、4-20mA模拟电流输出、异步串行数字信号输出，每种输出都要有独立的驱动电路，相互不能兼容互换，无法实现在一台传感器上多种制式兼容，致使一个产品派生出许多规格，给现场用户带来诸多不便。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是提供一种集成了多种制式的信号的传输电路，能够将模拟量电流输出、频率脉冲输出和串行数字信号输出整合在一个驱动端口上，无需切换硬件的兼容模式而通过软件设置就可实现多种输出制式的转换，并且电路简单可靠的甲烷传感器信号输出电路。

本发明的甲烷传感器信号输出电路包括有与单片机的驱动引脚连接的信号输入端T1、与单片机的I/O输出入引脚连接的信号输入端TXD以及与直流电源连接的电源端VCC；所述信号输入端T1经过依次串接的电阻R1和R5与一个运算放大器IC1的比较端正极连接，电源端VCC经过电阻R6连接到运算放大器IC1的比较端负极，电源端VCC经过并联的电阻R4和电容C1连接到电阻R1和R5之间，电源端VCC经过电容C1连接到运算放大器IC1的比较端正极，所述信号输入端TXD经过依次串接的电阻R2和R3与电源端VCC连接，一个三极管G1的基极连接到电阻R2和R3之间，三极管G1的基极还经过二极管D1连接到运算放大器IC1的输出端，三极管G1的发射极与运算放大器IC1的比较端负极连接，三极管G1的集电极经过电阻R7与传感器信号远传输出端T7连接。

本发明用于甲烷传感器信号输出时，只需一套电路就可兼容所有的输出制式，可以完成恒流脉冲输出、模拟电流输出、串行数字信号输出，并且可以方便地使用单片机通过软件设置的方式实现脉冲输出、电流输出、数字信号输出的转换，从而大大提高了对不同规格制式设备适应性，方便了使用。

附图说明

图1是本发明的电路图。

具体实施方式

如图所示电路中，T7是传感器信号远传输出端，经电缆与分站信号输入相连；T1端连接单片机驱动引脚，设定为输出端口，通过软件在T1上输出方波脉冲信号，这一输出信号经过R1、R4分压电阻产生恒流基准电压，基准电压产生在R1、R4的分压点上，经R5、C1、C2平滑滤波后生成出稳定的基准电压叠加在C2二端，该基准电压连接在运算放大器IC1比较端正极引脚5上，通过调整T1输出信号宽度，改变脉冲占空比就能产生出连续可变的模拟电压基准信号；

运算放大器IC1，电流取样电阻R6，输出驱动晶体管G1三个器件构成反馈恒流环路，R6上的压降与C2上的基准电压相比较，强烈的负反馈环路迫使R6上的压降等于基准电压，从而将电压信号转换成随基准电压变化的恒流输出信号，由T7端远传到监控分站。高阻抗的恒流信号在传输过程中不会受电缆电阻影响，实现模拟量精确传递；

TXD端连接单片机的I/O输出入引脚，设定为输出端口，用作脉冲频率发生端，工作在模拟电流输出状态时呈现高电平，对输出无影响，在脉冲频率输出制式时，模拟信号T1被置成高电平，使恒流基准达到峰值10mA，此时TXD端把软件产生的220-1000HZ信号对10mA恒流进行开关式调制，也由T7端产生出恒流脉冲传递到分站，由于脉冲幅值也具有恒流特性，在传输过程中幅度不会随电缆长短而改变；

TXD端在单片机中也是串行输出端口，在需要与数据通信设备通信时，可以由软件对端口进行初始化设定，选择所需要协议格式的异步串行输出，输出码的信号与脉冲频率相似，也是恒流特性的脉冲电流。