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可燃氣體測量儀�
閱讀�5552時間�2011-01-06 15:01:44

  可燃氣體測量儀器是一種廣泛用于石油化�、天然氣、礦�、冶�、油庫等眾多易燃易爆場所的檢測設(shè)備。該�(shè)備對可燃氣體測量主要是通過單點或多點測�,但隨著�(xiàn)代科技的進步已逐漸�(fā)展成通過計算機實�(xiàn)儀表數(shù)字化�(wǎng)�(luò)測量的監(jiān)控系�(tǒng)。用這樣的一個監(jiān)控系�(tǒng)�(jiān)�、采集被測現(xiàn)場的可燃或有毒氣�,可以及時地把被測氣體的濃度通過液晶顯示出來。當(dāng)氣體濃度達到報警值時,就會發(fā)出聲光報�,并記錄下報警時間,以便事后的檢�。而采集到的信號將被傳送給計算機控制系�(tǒng),通過�(guān)�(lián)的聯(lián)動模塊觸動閥門以打開排�、排�(fēng)�(shè)�,從而實�(xiàn)�(xiàn)場可燃氣體的安全控制。因此設(shè)計一款能�(wěn)定并實時采集�(xiàn)場可燃氣體信號的�(shù)字顯示探頭就尤為重要�

工作原理

  可燃氣體測量儀器由傳感器檢測電橋、直流放大器、A/D�(zhuǎn)換單元、零�、量程調(diào)整單元、單片機以及報警顯示電路和輸出電路等部分組成。系�(tǒng)框圖如圖1所示。首�,傳感器送來的與可燃性氣體濃度相對應(yīng)的微小電壓信號經(jīng)過放大后,由A/D�(zhuǎn)換電路將其轉(zhuǎn)換成�(shù)字信號后送入單片�。單片機再對該數(shù)字信號進行濾波處理,并對處理后的數(shù)�(jù)加以分析,以確認是否大于或等于某個報警值。若大于報警值則啟動報警電路�(fā)出聲光報�,反之則為正常狀�(tài)。然后該�(shù)字信號被送到顯示單元以顯示相�(yīng)的濃度值�

硬件電路

  �(jīng)過試驗對�,該�(shè)計采用半�(dǎo)體金屬氧化物可燃氣體傳感器TGS842。這種具有高穩(wěn)定性的傳感器需要在一定的高溫下工作,以實�(xiàn)其氧化還原反�(yīng),所以必須要有電壓來為其加熱,而加熱電壓是�+5 V的電源提�。該傳感器的測量方式為:由其�(gòu)成惠斯登檢測橋路,當(dāng)含有可燃性的混合氣體擴散到檢測元件上�,在氣敏元件表面將會�(fā)生氧化還原反�(yīng),使電阻阻值發(fā)生變�,打破電橋平衡,�(chǎn)生大小與可燃氣體濃度成正比的微小電壓差信�,從而達到檢測可燃氣體濃度的目的�

信號�(diào)理電�

  傳感器輸出的信號是微弱信�,需�(jīng)過集成運算放大器OP07進行線性放大處�,以滿足A/D�(zhuǎn)換電路對電平信號的要�。但在信號輸入前,需加入一個具�100個電阻�,并能對漂移信號進行精確�(diào)節(jié)的高精度�(shù)字電位器X9C103對輸入漂移信號進行�(diào)零,使其不進入運算放大器OP07。具體流程為:電橋輸出的信號一端經(jīng)X9C103(P3�4控制)�(diào)零后;進入OP07的反相輸入端(2�),而輸出電壓V。則通過電阻R9接到�

  相輸入端(2�)和調(diào)零端(1�)以保證引入的是負反饋;另一端由同相輸入�(3�)引入放大器,�(jīng)放大后由另一個X9C103(P3�5控制)實現(xiàn)量程的外部調(diào)節(jié)�

  信號�(jīng)�2個數(shù)字電位器到達A/D�(zhuǎn)換單�。A/D�(zhuǎn)換單元由TLC549芯片實現(xiàn),它�8位開�(guān)電容逐次逼近的方法實�(xiàn)�(zhuǎn)A/D�(zhuǎn)��

輸出單元

  傳感器的�(xiàn)場電壓信號由電壓/電流變換器�(zhuǎn)換成4�20 mA的標準電流信號后傳送給上位機控制系�(tǒng)。為實現(xiàn)電壓信號變換�4�20 mA標準電流信號,采用XTRl05精密電流變送器。它�(nèi)�1個高精度的儀表放大器�1個電壓/電流變換器和2個相同的0�8 mA精密恒流源基�。傳感器的電壓信號由13腳輸入;3�4腳之間接滑動電阻以調(diào)節(jié)輸出滿幅值;1�2�14腳接電源,I/O腳接24 V電源正端(且是�(huán)流注入端)�7腳通過負載電阻RL接電源負�(也是�(huán)流信號輸出端)�8�9腳外接BD235三極管,該三極管�4�20 mA電流回路的主要電流傳�(dǎo)器件,能將外部電源電流與XTRl05的內(nèi)部消耗嚴格地分開�

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