[实用新型]煤矿井下安全多功能测试仪

说明书

燃爆是煤矿采煤工作面最大的不安全因素，直接危害煤矿职工和国家财产的安全。因此，必须对燃爆因素，如瓦斯、温度、煤粉尘、风速、湿度随时进行检测，发现超标及时处理，以确保安全。

目前使用的安全检测仪，一种是系统机，另一种是便携机。系统机适合固定的检测场合，监测的数据可以在地面显示处理，但价格昂贵很难普及。目前便携机功能单一，检测精度低，使用时需操作者实时观察，检测时间间隔入为因素影响大。检测多种参数时携带机种多，使用极为不便，容易疏漏而造成危害。

本实用新型的目的是设计生产一种集检测瓦斯、温度、煤粉尘、风速、湿度五种指标于一体，附加电子时钟，共计六种功能的煤矿井下安全多功能测试仪。

本实用新型采用五种传感器分时检测瓦斯、温度、煤粉尘、风速和湿度五种信号，由各种非电物理量转换为电信号后，经放电器放大，由模拟开关分时送给模数转换器A/D，转换为数字量。这些转换后的数字量送给单片机进行标度变换、线性补偿和温度补偿，处理后的数据送外存记录并进显示器显示。同时把处理后的数据和规定指标比较判断，决定是否需要进行声光报警。

模数转换器是所有检测通道的公用部分，要使多个传感器输出的多种信号共用一个模数转换器，就必须进行多路信号转换，本实用新型的技术要点就在于设计一种用于检测通道选择的模拟开关接口电路，采用一片多路(八选一)模拟开关进行随机切换，并在切换信号通道的同时，对传感器和放大器的电源也进行切换，以降低功耗。

模拟开关接口电路由连接成锁存器的八D触发器、八选一模拟开关、和作为电子开关的五个场效应管(PFET)及其五个偏置电阻构成。74HC273型八D触发器的D1～D8八条输入线分别和单片机80CC31的低八位数据线D0～D7相连，其清零端CLR通过电阻接+5V，其时钟脉冲输入端CLK接单片机的写线，其输出端Q1～Q5分别接PFET管TQ1～TQ5的栅极，Q6～Q8端接CD4051型八选一模拟开关的A0～A2端，用来选择模拟通道。CD4051型八选一模拟开关的I₀/O₀～I₄/O₄的模拟输入端分别接放大器U1～U5的输出端。1₅/O₅输入端接机内温度补偿放大器U6的输出端；O/I输出端接A/D模数转换器HI5812的输入端，VEE接地。VEE选择端接地为有效。

本实用新型的优点是：

1、本检测仪为集检测瓦斯、温度、煤粉尘、风速、湿度五种指标于一体，附加电子时钟，共计六种功能的煤矿井下安全检测仪。

2、精度高，是一种智能型检测仪。

3、体积小、重量轻、方便携带。

4、设有声光报警，并且报警时所检测的数据和相对于北京时间均被记录。

5、具有多种打印功能。

附图1、模拟开关接口电路。

附图2A、煤矿井下多功能安全检测仪电路图A部分。

附图2B、煤矿井下多功能安全检测仪电路图B部分。

附图2C、煤矿井下多功能安全检测仪电路图C部分。

下面结合附图用实施例对本实用新型作进一步的描述：煤矿井下安全多功能测试仪主要由低功耗80C131单片机、键盘、时钟、LED液晶显示、信号采集放大电路、模拟转换电路、检测通道选通的模拟开关接口电路和电源部分组成。整机原理图如图2A、图2B、图2C所示(由于图较大，一张纸印不下，固由A、B、C三部分拼接而成)。

单片机系统采用最小系统设计，为降低功耗，除单片机采用低功耗芯片80C131之外，地址锁存器用74HC373，程序存储器用27C64，数据存储用低功耗的电可擦除和编程的只读存储器，断电时仍可保存数据。单片机外部存储数据是采用I²C串行接口。时钟和LED液晶显示器也是采用I²C串行接口。

I²C串行接口存储器的SCL接P1.7、SDA接P1.6。时钟芯片的SCL接P1.5，SDA接P1.4，INT接INTO。单片机的INTO引脚用作I/O口用。1²C串行接口的液晶显示器和时钟共用一个接口。时钟和液晶显示器和单片机的通讯选择是由时钟芯片PCF8583的A0、A1、A2地址编址而定。A0、A1、A2的编址可保证通讯正确。