[实用新型]高精度一氧化碳传感器装置

说明书

技术领域

本实用新型涉及一种智能化数字采集装置，具体涉及一种适用于煤矿井下有瓦斯和煤尘爆炸的危险场所的高精度一氧化碳传感器装置。本实用新型的装置主要负责一氧化碳气体浓度数据采集和数据输出，属于仪器仪表测量领域。

背景技术

煤矿井下一直属于高危险工作场所，对矿井内可能的燃爆因素，如一氧化碳、瓦斯、煤粉尘、湿度等需要随时进行检测，发现浓度超标必须及时处理，以确保安全。

随着科学技术的发展和进步，煤矿安全监测、监控系统得到了普遍的推广和应用。目前，我国矿井下用的一氧化碳传感器头主要有半导体和电化学式两种方式，半导体式主要为氧化锡传感器，工作中必须对氧化锡加热，对环境要求非常严格，其中对酒精和空气中的湿度会产生误信号，寿命依赖于电热丝和其中传输信号的铂金丝的寿命，且不耐震动。电化学式牢固可靠，寿命长，不会对酒精和空气中的湿度变化产生误信号，但是它转换出的电流信号非常微弱，必须通过多级放大才能送入模数转换电路。微弱信号的放大，传输过程中的抗干扰能力直接决定了整个传感器装置的性能好坏，这也是一直以来未能解决的问题。并且长期以来，传感器头和信号放大电路较近，但是和模数转换电路或者是CPU模块电路总是由于基准电压、外围电路的驱动等原因距离较远，通常在10cm以上。弱信号远距离传输抗干扰能力差，前级放大级数太多，造成引入的放大噪声增大，也可能造成本身自激。

实用新型内容

针对现有技术中一氧化碳传感器头容易产生误信号，受环境影响大，转化的电流信号弱，监测的精度低以及稳定性差的不足，本实用新型提供一种监测精度高、稳定性好、使用安全的高精度一氧化碳传感器装置。

本实用新型的技术方案是：一种高精度一氧化碳传感器装置，包括传感器壳体，在传感器壳体内设置有CPU模块和电源管理模块，CPU模块为控制核心，CPU模块分别与传感器头信号采集电路、红外遥控电路、数码管显示电路、铁电存储电路、信号输出电路和电源管理模块电连接；CPU模块单向接收传感器头信号采集电路和红外遥控电路的输入信号，CPU模块单向输出信号到数码管显示电路、信号输出电路和报警电路，CPU模块与铁电存储电路和电源管理模块实现双向信号传递；所述CPU模块由低功耗单片机、复位电路、晶振电路和下载和调试端口组成。

进一步的技术特征，所述CPU模块的单片机系统是基于MSP430F149单片机电路构成。

所述红外遥控电路包括红外接收和解码电路。

所述传感器头信号采集电路由电化学式的一氧化碳传感器头和基于MSP430F2013的AD转换电路组成。

相对于现有技术，本实用新型具有以下优点：

1、采用MSP430F2013微型单片机置于信号放大电路部分，实现最近距离、高精度模数转换。创造性的提出以一个内置16位模数转换的单片机作为一个模数转换芯片，直接和放大电路一起，不但缩短了弱信号的传输距离，通过内置的16位模数转换，基准电压3.0V内部提供，实现稳定的基准，可达4.58μV的高精度转换；

2、在传感器头信号采集电路和CPU模块之间采用I²C方式通信，不再使用传统的模数转换并行数据输出方式，不仅可以提高抗干扰能力，而且减少了连线，便于安装和调试；

3、手动设置一改传统的键盘输入，采用了红外遥控技术，使整个传感器装置没有直接的按键裸露部分，增加了分站在井下的安全性、可靠性和使用寿命。

附图说明

图1为本实用新型高精度一氧化碳传感器装置的原理结构图；

图2为本实用新型的主视图；

图3为本实用新型传感器头信号采集电路图；

图4为本实用新型CPU模块单片机通信部分电路图；

图1中，1-CPU模块，2-传感器头信号采集电路，3-红外遥控电路，4-数码管显示电路，5-铁电存储电路，6-信号输出电路，7-电源管理模块，8-报警电路，10-传感器壳体。

具体实施方式

下面结合附图和具体实施方式对本实用新型作进一步说明。