一种高性能矿用一氧化碳传感器制造技术

本实用新型专利技术涉及一种高性能矿用一氧化碳传感器；解决的技术问题为：提供一种线性范围较宽、灵敏度较高、响应时间较短、抗干扰程度较高的高性能矿用一氧化碳传感器；采用的技术方案为：一种高性能矿用一氧化碳传感器，包括：处理器模块、声光报警模块、一氧化碳浓度采集处理模块、显示遥控模块、多制式输出模块和电源管理模块，所述电源管理模块包括抗干扰单元、稳压电源单元和DC/DC转换单元，所述一氧化碳浓度采集处理模块包括采集单元和处理单元，所述采集单元包括敏感元件U1和放大电路，所述敏感元件U1的型号为4CO-500；本实用新型专利技术适用于煤矿及其相关领域。

【技术实现步骤摘要】

本技术涉及矿用传感器的
，具体涉及一种高性能矿用一氧化碳传感器。
技术介绍
众所周知，一氧化碳为一种剧毒气体，由于其与血液中血红蛋白的结合能力要比氧气与血液中血红蛋白的结合力大300倍，因此当空气中含有的一氧化碳被吸入人体后，血液中的血红蛋白会先同一氧化碳相结合，就会造成人体组织和细胞的大量缺氧，最后导致中毒死亡；一般地，一氧化碳中毒的症状是失去知觉、痉挛以及突然昏倒等，具体可昏迷数小时、甚至几昼夜，严重者呼吸停顿，处于假死状态，而清醒后可能精神异常，甚至出现呆滞或瘫痪等后遗症；通常，当空气中一氧化碳的浓度达到0.4%时，生命体经过20至30分钟随即死亡，浓度达到1%时，生命体经过几次呼吸随即会失去知觉，1至2分钟之内会引起致命中毒，足见一氧化碳对人体的危害。在煤矿领域中，由于煤矿井下的环境较复杂，存在多种爆炸性混合气体，因此给煤矿生产带来了诸多的安全隐患，其中，一氧化碳的危害不容忽视；近年来，煤矿井下经常有一氧化碳中毒事件发生，其毒气来源主要有炮烟、火灾、瓦斯煤尘爆炸等，为了防止煤矿井下的一氧化碳浓度过高而造成人员伤害，大多数煤矿单位均采用在井下安装一氧化碳传感器实时采集一氧化碳浓度、当发现浓度较高时发出警报以及时采取措施的方式来保证矿井下工作人员的生命安全，而目前常用的矿用一氧化碳传感器大都性能较低，存在线性范围窄、灵敏度低、响应时间长、受干扰程度高等缺点，对矿井下一氧化碳浓度的监测工作带来一定的局限性和不安全性。
技术实现思路
本技术克服现有技术存在的不足，所要解决的技术问题为：提供一种线性范围较宽、灵敏度较高、响应时间较短、抗干扰程度较高的高性能矿用一氧化碳传感器。为了解决上述技术问题，本技术采用的技术方案为：一种高性能矿用一氧化碳传感器，包括：处理器模块、声光报警模块、一氧化碳浓度采集处理模块、显示遥控模块、多制式输出模块和电源管理模块，所述处理器模块分别与所述声光报警模块、一氧化碳浓度采集处理模块、显示遥控模块、多制式输出模块和电源管理模块相连，所述声光报警模块、一氧化碳浓度采集处理模块、显示遥控模块和多制式输出模块均与所述电源管理模块相连；所述电源管理模块包括抗干扰单元、稳压电源单元和DC/DC转换单元，所述一氧化碳浓度采集处理模块包括采集单元和处理单元，所述采集单元包括敏感元件U1和放大电路，所述敏感元件U1的型号为4CO-500。所述抗干扰单元包括网络变压器T1，所述稳压电源单元包括PNP型三极管Q1和稳压电源芯片U2，所述DC/DC转换单元包括DC/DC转换芯片U3；所述网络变压器T1的正输入端并接电容C1的一端后与保险丝F1的一端相连，保险丝F1的另一端并接电容C2的一端后与外部电源正极VIN+相连，所述网络变压器T1的负输入端并接电容C1的另一端后与保险丝F2的一端相连，保险丝F2的另一端并接电容C2的另一端后与外部电源负极VIN-相连，所述网络变压器T1的正输出端并接电容C3的一端后与保险丝F3的一端相连，保险丝F3的另一端并接保险丝FS1的一端后与电容C4的一端相连，所述网络变压器T1的负输出端并接电容C3的另一端后与保险丝F4的一端相连，保险丝F4的另一端并接电容C4的另一端和二极管TVS1的正极后接地；所述PNP型三极管Q1的发射极与电阻R1的一端相连，电阻R1的另一端并接电阻R2的一端、电容C5的一端、二极管D1的正极、二极管TVS1的负极和保险丝FS1的另一端后与P沟道场效应管Q2的漏极相连，所述PNP型三极管Q1的基极并接电阻R3的一端和电阻R4的一端后与二极管D2的负极相连，二极管D2的正极与二极管D1的负极相连，所述PNP型三极管Q1的集电极与P沟道场效应管Q2的源极相连，所述P沟道场效应管Q2的栅极并接电阻R2的另一端和电容C5的另一端后与电阻R5的一端相连，电阻R5的另一端与光电耦合器U4的集电极相连，所述光电耦合器U4的发射极接地，所述光电耦合器U4的正极与所述电源管理模块的电源输出端子VDD相连，所述光电耦合器U4的负极并接光电耦合器U5的正极后与电阻R6的一端相连，电阻R6的另一端与所述处理器模块的第一光耦控制端PW1相连，所述光电耦合器U5的负极串接电阻R7后与所述处理器模块的第二光耦控制端PW2相连，所述光电耦合器U5的集电极并接P沟道场效应管Q3的栅极后与电阻R3的另一端相连，所述P沟道场效应管Q3的源极与电阻R4的另一端相连，所述P沟道场效应管Q3的漏极并接所述光电耦合器U5的发射极后接地；所述稳压电源芯片U2的输入端Vin并接电容C6的一端后与所述P沟道场效应管Q2的源极相连，所述电容C6的另一端并接所述稳压电源芯片U2的接地端GND、电容C7的一端、电容C8的一端、二极管TVS2的正极和电解电容C9的负极后接地，所述稳压电源芯片U2的输出端Vout并接电容C7的另一端、电容C8的另一端、二极管TVS2的负极和电解电容C9的正极后与电阻R8的一端相连；所述DC/DC转换芯片U3的电源输入端Pvin并接电阻R9的一端、电容C10的一端、电容C11的一端和电阻R10的一端后与电阻R8的另一端相连，所述DC/DC转换芯片U3的电源输入端Vin并接DC/DC转换芯片U3的数字输入控制端D0、数字输入控制端D1、电阻R9的另一端和电容C12的一端后与电容C13的一端相连，电容C12的另一端并接电容C10的另一端、电容C11的另一端和电容C13的另一端后接地，所述DC/DC转换芯片U3的开漏输出端与电阻R10的另一端相连，所述DC/DC转换芯片U3的反馈端FB并接电容C14的一端和电阻R11的一端后与电阻R12的一端相连，所述DC/DC转换芯片U3的电源地端GND并接DC/DC转换芯片U3的电源地端Pgnd、电容C15的一端和电容C16的一端后接地，所述DC/DC转换芯片U3的电感式开关节点端LX与电感L1的一端相连，所述电感L1的另一端并接电容C15的另一端、电容C16的另一端、DC/DC转换芯片U3的电压输出端Vout、电容C14的另一端、电阻R11的另一端、二极管TVS3的负极和电解电容C17的正极后与滤波器FC1的输入端相连，所述电阻R12的另一端并接二极管TVS3的正极和电解电容C17的负极后接地，所述滤波器FC1的输出端与所述电源管理模块的电源输出端子VDD相连，所述滤波器FC1的接地端接地。所述采集单元放大电路包括双路放大器U6，所述双路放大器U6的A通道输出端OA并接电容C18的一端后与所述敏感元件U1的对电极CE相连，所述双路放大器U6的A通道负端-IA与电阻R13的一端相连，电阻R13的另一端并接电容C18的另一端后与电阻R14的一端相连，所述双路放大器U6的A通道正端+IA串接电阻R15后与所述处理单元的负输入端SIG-相连，所述双路放大器U6的电源负端G接地，所述双路放大器U6的B通道正端+IB与双路放大器U6的A通道正端+IA相连，所述双路放大器U6的B通道负端-IB并接电容C19的一端和电阻R20的一端后与电阻R16的一端相连，电阻R16的另一端并接P沟道场效应管Q4的漏极后与所述敏感元件U1的工本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种高性能矿用一氧化碳传感器，包括：处理器模块（1）、声光报警模块（2）、一氧化碳浓度采集处理模块（3）、显示遥控模块（4）、多制式输出模块（5）和电源管理模块（6），所述处理器模块（1）分别与所述声光报警模块（2）、一氧化碳浓度采集处理模块（3）、显示遥控模块（4）、多制式输出模块（5）和电源管理模块（6）相连，所述声光报警模块（2）、一氧化碳浓度采集处理模块（3）、显示遥控模块（4）和多制式输出模块（5）均与所述电源管理模块（6）相连；其特征在于：所述电源管理模块（6）包括抗干扰单元（7）、稳压电源单元（8）和DC/DC转换单元（9），所述一氧化碳浓度采集处理模块（3）包括采集单元（10）和处理单元（11），所述采集单元（10）包括敏感元件U1和放大电路，所述敏感元件U1的型号为4CO‑500。

【技术特征摘要】
1.一种高性能矿用一氧化碳传感器，包括：处理器模块（1）、声光报警模块（2）、一氧化碳浓度采集处理模块（3）、显示遥控模块（4）、多制式输出模块（5）和电源管理模块（6），所述处理器模块（1）分别与所述声光报警模块（2）、一氧化碳浓度采集处理模块（3）、显示遥控模块（4）、多制式输出模块（5）和电源管理模块（6）相连，所述声光报警模块（2）、一氧化碳浓度采集处理模块（3）、显示遥控模块（4）和多制式输出模块（5）均与所述电源管理模块（6）相连；
其特征在于：所述电源管理模块（6）包括抗干扰单元（7）、稳压电源单元（8）和DC/DC转换单元（9），所述一氧化碳浓度采集处理模块（3）包括采集单元（10）和处理单元（11），所述采集单元（10）包括敏感元件U1和放大电路，所述敏感元件U1的型号为4CO-500。
2.根据权利要求1所述的一种高性能矿用一氧化碳传感器，其特征在于：所述抗干扰单元（7）包括网络变压器T1，所述稳压电源单元（8）包括PNP型三极管Q1和稳压电源芯片U2，所述DC/DC转换单元（9）包括DC/DC转换芯片U3；
所述网络变压器T1的正输入端并接电容C1的一端后与保险丝F1的一端相连，保险丝F1的另一端并接电容C2的一端后与外部电源正极VIN+相连，所述网络变压器T1的负输入端并接电容C1的另一端后与保险丝F2的一端相连，保险丝F2的另一端并接电容C2的另一端后与外部电源负极VIN-相连，所述网络变压器T1的正输出端并接电容C3的一端后与保险丝F3的一端相连，保险丝F3的另一端并接保险丝FS1的一端后与电容C4的一端相连，所述网络变压器T1的负输出端并接电容C3的另一端后与保险丝F4的一端相连，保险丝F4的另一端并接电容C4的另一端和二极管TVS1的正极后接地；
所述PNP型三极管Q1的发射极与电阻R1的一端相连，电阻R1的另一端并接电阻R2的一端、电容C5的一端、二极管D1的正极、二极管TVS1的负极和保险丝FS1的另一端后与P沟道场效应管Q2的漏极相连，所述PNP型三极管Q1的基极并接电阻R3的一端和电阻R4的一端后与二极管D2的负极相连，二极管D2的正极与二极管D1的负极相连，所述PNP型三极管Q1的集电极与P沟道场效应管Q2的源极相连，所述P沟道场效应管Q2的栅极并接电阻R2的另一端和电容C5的另一端后与电阻R5的一端相连，电阻R5的另一端与光电耦合器U4的集电极相连，所述光电耦合器U4的发射极接地，所述光电耦合器U4的正极与所述电源管理模块（6）的电源输出端子VDD相连，所述光电耦合器U4的负极并接光电耦合器U5的正极后与电阻R6的一端相连，电阻R6的另一端与所述处理器模块（1）的第一光耦控制端PW1相连，所述光电耦合器U5的负极串接电阻R7后与所述处理器模块（1）的第二光耦控制端PW2相连，所述光电耦合器U5的集电极并接P沟道场效应管Q3的栅极后与电阻R3的另一端相连，所述P沟道场效应管Q3的源极与电阻R4的另一端相连，所述P沟道场效应管Q3的漏极并接所述光电耦合器U5的发射极后接地；所述稳压电源芯片U2的输入端Vin并接电容C6的一端后与所述P沟道场效应管Q2的源极相连，所述电容C6的另一端并接所述稳压电源芯片U2的接地端GND...

【专利技术属性】
技术研发人员：张永强，李梅，郝跃辉，
申请(专利权)人：山西阳光三极科技有限公司，
类型：新型
国别省市：山西;14