煤礦用自診斷甲烷傳感器及自診斷方法技術

本發明專利技術涉及煤礦用自診斷甲烷傳感器及自診斷方法，包括：本安外殼內本安電源電連接電池轉換模塊電連接中央處理器，本安電源還順序電連接電源轉換模塊、甲烷檢測電路、中央處理器，電源轉換模塊還電連接輸出端口復用電路，電池轉換模塊電連接電源轉換模塊，中央處理器還分別紅外連接紅外遙控器，電連接顯示模塊，特點在于中央處理器電連接控制RS485通信模塊、頻率輸出端、電流輸出端的輸出端口復用電路，同時提供了煤礦用自診斷甲烷傳感器的自診斷方法。本發明專利技術實現了輸出多制式通信方式一體化，同時實現了紅外遙控，對電流型、頻率型、RS485總線型輸出電路的斷路、短路、通訊信號故障狀態的自診斷，對甲烷元件的自診斷及信息傳輸。

【技術實現步驟摘要】

本專利技術屬于煤礦用傳感器
，涉及煤礦用甲烷傳感器，尤其涉及煤礦用自診斷的甲烷傳感器及自診斷方法。
技術介紹
目前，我國煤礦安全監測系統已取得長足發展，但還存在一些急需解決的問題，特別是在煤礦安全監測系統的信息采集與傳輸技術上，受誤報、監測盲區、采集方法落后、傳感器調校周期短、智能化程度不高、維護工作量大、人員誤操作等因素制約，嚴重影響了煤礦安全監控系統的可靠性。特別是現有煤礦用甲烷傳感器無實質性故障自診斷功能，特別無元件損壞程度、電源工作狀況是否正常的自診斷功能；只有有線數字信息傳輸功能或頻率型信號傳輸功能，有信號線故障導致監控中斷產生誤報的技術問題等。中央處理器直接 連接RS485通信模塊或頻率輸出端或電流輸出端，目前不同礦山所采用的制式不同在選用時會造成不匹配等狀況，甲烷傳感器的自診斷功能不完善。
技術實現思路
針對現有煤礦用甲烷傳感器所存在的技術問題，增加自診斷功能。提供一種能夠自行診斷元件損壞及電源是否正常工作、電流型、頻率型、RS485總線型輸出電路的斷路、短路、通訊信號是否故障的自診斷的煤礦用甲烷傳感器及自診斷方法。本專利技術所要解決技術問題的技術方案是提供一種煤礦用自診斷甲烷傳感器，包括本安外殼內本安電源101電連接電池轉換模塊102電連接中央處理器105，本安電源101還順序電連接電源轉換模塊103、甲烷檢測電路104、中央處理器105，電源轉換模塊103還電連接輸出端口復用電路111，電池轉換模塊102電連接電源轉換模塊103，中央處理器105還分別紅外連接紅外遙控器110，電連接顯示模塊109，特點在于中央處理器105電連接控制RS485通信模塊106、頻率輸出端107、電流輸出端108的輸出端口復用電路111。其中無線模塊112與中央處理器105電連接。其中輸出端口復用電路111包括選通開關U2的I管腳接電流輸出端108電路，2管腳接地，3管腳接頻率輸出端107電路，5管腳接+5V電壓端，6管腳P0RT_CTRL1接中央處理器105的I/O 口，選通開關U2的4管腳接選通開關U3的3管腳，U3的I管腳與458_A連接，2管腳接地，6管腳P0RT_CTRL2與中央處理器105的I/O 口連接，5管腳接+5V電壓端，U5的I管腳接458_B，2、3管腳接地，5管腳接+5V電壓端，6管腳P0RT_CTRL3與中央處理器105的I/O 口連接，R9和U3的4管腳相連接后，通過D4和U5的4管腳、R15相連接，R15和R9通過D5相連接，C6、C7串聯后分別接R9和R15，C6、C7兩電容串聯的中點接地，C6、C7兩電容串聯后兩端接信號輸出端口 J2。提供一種煤礦用自診斷甲烷傳感器的自診斷方法，特點在于對電路故障的診斷，首先判斷信號輸出類型，當P0RT_CTRL1為高(H)電壓，P0RT_CTRL2為低(L)電壓，P0RT_CTRL3為低(L)電壓時，為電流型輸出；當P0RT_CTRL1為低(L)電壓，P0RT_CTRL2為低(L)電壓，P0RT_CTRL3為低(L)電壓時，為頻率型輸出；當P0RT_CTRL1為任意(X)電壓，PORT_CTRL2為高(H)電壓，P0RT_CTRL3為高(H)電壓時，為RS485總線型輸出；當信號輸出類型為電流型輸出時，電流型斷路LED指示燈亮為斷路，電流型斷路LED指示燈熄滅為無斷路，當電流型短路LED指示燈亮為短路，電流型短路LED指示燈熄滅為無短路；當信號輸出類型為頻率型輸出時，頻率型斷路LED指示 燈亮為斷路，頻率型斷路LED指示燈熄滅為無斷路，當頻率型短路LED指示燈亮為短路，頻率型短路LED指示燈熄滅為無短路；當信號輸出類型為RS485總線型輸出時，RS485通信失敗LED指示燈點亮通信失敗，RS485通信失敗LED指示燈熄滅通信正常。其中甲烷元件的自診斷方法為在以上電路判斷為無故障的基礎上，紅外遙控器校準或調整煤礦用甲烷傳感器的初始狀態時，無法校準或無法調整，認為甲烷元件損壞，否則甲烷元件無損壞。本專利技術的有益效果是本專利技術提供了輸出端口復用電路111，實現了電流型、頻率型、RS485總線型輸出多制式通信方式一體化，滿足目前煤礦安全監控系統不同制式的需求，傳輸信號能夠有線或無線輸出，同時實現了紅外遙控，通過自診斷方法對中央處理器的軟件編程，實現了本專利技術對電流型、頻率型、RS485總線型輸出電路的斷路、短路、通訊信號故障狀態的自診斷，同時實現了對甲烷元件的自診斷及信息傳輸。附圖說明圖I.本專利技術第一實施例結構原理 圖2.本專利技術電源轉換模塊原理 圖3.本專利技術甲烷檢測電路原理 圖4.本專利技術RS485通信模塊原理 圖5.本專利技術輸出端口復用電路原理 圖6.本專利技術顯示模塊原理 圖7.本專利技術電池轉換模塊原理 圖8.本專利技術第二實施例結構原理 圖9.本專利技術無線模塊原理圖。具體實施例方式附圖編號 圖中 1、2、3、4、5、6、7、8、9、10、11、12、13、14、15 為元器件的管腳號，101.本安電源，102.電池轉換模塊，103.電源轉換模塊，104.甲烷檢測電路，105.中央處理器，106.RS485通信模塊，107.頻率輸出端，108.電流輸出端，109.顯示模塊，110.紅外遙控器，111.輸出端口復用電路，112.無線模塊。第一實施例 結合圖I.本專利技術第一實施例結構原理圖，一種煤礦用自診斷甲烷傳感器，包括本安外殼內本安電源101電連接電池轉換模塊102后電連接中央處理器105，本安電源101還順序電連接電源轉換模塊103、甲烷檢測電路104、中央處理器105，電源轉換模塊103還電連接輸出端口復用電路111，電池轉換模塊102電連接電源轉換模塊103，中央處理器105還分別紅外連接紅外遙控器110，電連接顯示模塊109，特點在于中央處理器105電連接控制RS485通信模塊106、頻率輸出端107、電流輸出端108的輸出端口復用電路111。其中中央處理器105選用STM32F103V8T6型號的。結合圖2.本專利技術電源轉換模塊原理圖，其中電源轉換模塊為通用模塊，Jl接本安電源輸入端口，+IOV接電池轉換模塊輸入端口，DC+ 9 24V供電電源一路經DC/DC變換器，變換成+5V供甲烷檢測電路104及輸出端口復用電路111使用由+5V電源轉換模塊輸出端口接入，另一路經DC/DC變換器，變換成+3. 3V供中央處理器105使用由+3V3電源轉換模塊輸出端口接入。結合圖3.本專利技術甲烷檢測電路原理圖，其中甲烷檢測電路為通用電路，主要在黑元件U12A (HEI)是一種對甲燒氣體很敏感的載體催化元件，白元件U13A(BAI)是補償元件，對甲烷不起反應，也可采用其它通用電路。 結合圖4.本專利技術RS485通信模塊原理圖，其中RS485通信模塊為通用模塊，U4為低功耗RS485收發器，選用MAX3485型號的，完成信息的發送。結合圖5.本專利技術輸出端口復用電路原理圖，其中輸出端口復用電路111包括選通開關U2的I管腳接電流輸出端108電路，2管腳接地，3管腳接頻率輸出端107電路，5管腳接+5V電壓端，6管腳P0RT_CTRL1接中央處理器105的I/O 口，選通開關U2的4管腳接選通開關U3的3管腳，U3的I管腳與458_A連接，2管腳接地本文檔來自技高網...

【技術保護點】
一種煤礦用自診斷甲烷傳感器，包括本安外殼內本安電源（101）電連接電池轉換模塊（102）電連接中央處理器（105），本安電源（101）還順序電連接電源轉換模塊（103）、甲烷檢測電路（104）、中央處理器（105），電源轉換模塊（103）還電連接輸出端口復用電路（111），電池轉換模塊（102）電連接電源轉換模塊（103），中央處理器（105）還分別紅外連接紅外遙控器（110），電連接顯示模塊（109），其特征在于：中央處理器（105）電連接控制RS485通信模塊（106）、頻率輸出端（107）、電流輸出端（108）的輸出端口復用電路（111）。

【技術特征摘要】

【專利技術屬性】
技術研發人員：馮文彬，付文俊，李長錄，張東，劉鵬，付小倍，
申請(專利權)人：煤炭科學研究總院沈陽研究院，撫順中煤科工安全儀器有限公司，
類型：發明
國別省市：