[实用新型]甲烷传感器

说明书

技术领域

本实用新型涉及一种传感器，尤其是涉及一种可以连续测量0.00%～4.00%的甲烷气体浓度的低浓度甲烷传感器。 

背景技术

随着矿井井下开采范围的不断扩大和延伸，井下环境也变得越来越复杂，对井下环境，尤其是空气的要求越来越高。井下进行通风换气，以保证井下空气清新，满足工作人员的正常呼吸和减少有害气体的聚集也变得越来越重要。目前，用于煤矿井下爆炸性气体环境中的传统甲烷传感器容易受到传输介质、环境电磁干扰等因素影响，从而使甲烷浓度监测数据差生误差。 

发明内容

本实用新型为了解决现有技术存在的问题，提供一种可以连续测量0.00%～4.00%的甲烷气体浓度的低浓度甲烷传感器。 

本实用新型的甲烷传感器，其特征在于：包括单片机电路主板、电源转换模块、惠斯登电桥、声光报警器；所述单片机电路主板为3.3V低电压供电单片机，所述单片机电路主板上设置有自动复位EEPROM、采样电路和显示电路，所述惠斯登电桥由载体催化元件和电阻及数字可调电位器组成。所述载体催化元件由相互串联的黑元件和白元件组成。所述采样电路为10位串行A/D转换器TLV1549，所述单片机电路主板为3.3V低电压供电单片机AT89LV52。 

本实用新型的甲烷传感器，采用3.3V低电压供电单片机AT89LV52，它具有功能耗低和可能性高等诸多优点，传感器检测原理采用热催化原理，具体实现过程是通过由载体催化元件和电阻及数字可调电位器组成惠斯登电桥，当环境中的甲烷以扩散方式进入气室时，与载体催化元件反应，惠斯登电桥输出与甲烷浓度相对应的电信号，该电信号经A/D转换器转化后，送到单片机进行数据处理，来完成显示、报警灯功能。本实用新型的甲烷传感器能够准确可靠、可以连续测量0.00%～4.00%的甲烷气体浓度的低浓度甲烷传感器。 

由此可见，本实用新型相对与现有技术具有突出的实质性特点和显著地进步。 

附图说明

图1为本实用新型的甲烷传感器的结构示意图。 

图2为图1所示的惠斯登电桥的示意图。 

具体实施方式

通过附图1和图2可知：本实用新型的甲烷传感器，包括单片机电路主板、电源转换模块、惠斯登电桥、声光报警器；所述单片机电路主板为3.3V低电压供电单片机，所述单片机电路主板上设置有自动复位EEPROM、采样电路和显示电路，所述惠斯登电桥由载体催化元件和电阻及数字可调电位器组成。所述载体催化元件由相互串联的黑元件和白元件组成。所述采样电路为10位串行A/D转换器TLV1549，所述单片机电路主板为3.3V低电压供电单片机AT89LV52。 

本实用新型的甲烷传感器，采用3.3V低电压供电单片机AT89LV52，它具有功能耗低和可能性高等诸多优点，传感器检测原理采用热催化原理，具体实现过程是通过由载体催化元件和电阻及数字可调电位器组成惠斯登电桥，当环境中的甲烷以扩散方式进入气室时，与载体催化元件反应，惠斯登电桥输出与甲烷浓度相对应的电信号，该电信号经A/D转换器转化后，送到单片机进行数据处理，来完成显示、报警灯功能。 

采样电路采用10位串行A/D转换器TLV1549，实现当甲烷浓度发生改变时，将惠斯登电桥产生变化的电压，转化为变化的数字信号，输出给CPU。 

显示电路采用4位LED数字显示，显示传感器测量值。借助主板上的红外遥控接收电路或主板上的按键查看传感器的数字电位器的信息。 

声光报警及控制信号输出电路，当测量到的甲烷浓度达到报警点时，蜂鸣器及发光管产生声光报警，当测量到的甲烷浓度到达断电点时，除声光报警外同时还输出断电控制信号（5mA电流信号）。 

电源转换模块采用高效率的开关电源电路设计，具有输入电压范围宽（9～24VDC），输出电压精度高等特点。模块采用陶瓷灌封工艺，具有耐高温、防潮、防水等特点。 

载体催化元件由黑白元件组成，黑白元件串联作为惠斯登电桥的一臂，电阻构成惠斯登电桥的另一臂。惠斯登电桥两端加稳定的电压U（3V），当含有甲烷的空气在高温和铂黑催化剂的作用下，发生无焰燃烧，而在白元件上则不使甲烷燃烧，从而使黑元件的温度比白元件高。黑元件中的铂丝既是加热元件又是感应温度的热敏元件。根据铂丝的正温度系数的特性，温度高时电阻大，黑元件上的电压降增大，惠斯登电桥失去平衡使输出电压发生变化。