[發(fā)明專利]甲烷傳感器信號輸出電路

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 200810025383.2
• 申請日: 2008-04-30
• 公開（公告）號: CN101261238A
• 公開（公告）日: 2008-09-10
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 賈柏青
• 申請（專利權(quán)）人: 鎮(zhèn)江中煤電子有限公司
• 主分類號: G01N27/00
• 分類號: G01N27/00;G01N21/00;G01N33/00;E21F17/18
• 代理公司: 鎮(zhèn)江京科專利商標(biāo)代理有限公司
• 代理人: 夏哲華

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及一種在煤礦安全監(jiān)測系統(tǒng)中用于甲烷傳感器信號傳輸?shù)募淄閭鞲衅餍盘栞敵鲭娐贰?/p>

背景技術(shù)

在煤礦安全監(jiān)測系統(tǒng)中，安裝在井下的甲烷傳感器與控制裝置配接之間的信號傳輸有多種制式，其作用是將傳感器采集到的信號用電纜傳遞到數(shù)公里外的監(jiān)控分站，傳輸過程中不得引入衰減和畸變。傳感器配接的設(shè)備有多種不同的制式，通常采用：200-1000HZ脈沖頻率輸出、4-20mA模擬電流輸出、異步串行數(shù)字信號輸出，每種輸出都要有獨(dú)立的驅(qū)動電路，相互不能兼容互換，無法實現(xiàn)在一臺傳感器上多種制式兼容，致使一個產(chǎn)品派生出許多規(guī)格，給現(xiàn)場用戶帶來諸多不便。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明所要解決的技術(shù)問題是提供一種集成了多種制式的信號的傳輸電路，能夠?qū)⒛M量電流輸出、頻率脈沖輸出和串行數(shù)字信號輸出整合在一個驅(qū)動端口上，無需切換硬件的兼容模式而通過軟件設(shè)置就可實現(xiàn)多種輸出制式的轉(zhuǎn)換，并且電路簡單可靠的甲烷傳感器信號輸出電路。

本發(fā)明的甲烷傳感器信號輸出電路包括有與單片機(jī)的驅(qū)動引腳連接的信號輸入端T1、與單片機(jī)的I/O輸出入引腳連接的信號輸入端TXD以及與直流電源連接的電源端VCC；所述信號輸入端T1經(jīng)過依次串接的電阻R1和R5與一個運(yùn)算放大器IC1的比較端正極連接，電源端VCC經(jīng)過電阻R6連接到運(yùn)算放大器IC1的比較端負(fù)極，電源端VCC經(jīng)過并聯(lián)的電阻R4和電容C1連接到電阻R1和R5之間，電源端VCC經(jīng)過電容C1連接到運(yùn)算放大器IC1的比較端正極，所述信號輸入端TXD經(jīng)過依次串接的電阻R2和R3與電源端VCC連接，一個三極管G1的基極連接到電阻R2和R3之間，三極管G1的基極還經(jīng)過二極管D1連接到運(yùn)算放大器IC1的輸出端，三極管G1的發(fā)射極與運(yùn)算放大器IC1的比較端負(fù)極連接，三極管G1的集電極經(jīng)過電阻R7與傳感器信號遠(yuǎn)傳輸出端T7連接。

本發(fā)明用于甲烷傳感器信號輸出時，只需一套電路就可兼容所有的輸出制式，可以完成恒流脈沖輸出、模擬電流輸出、串行數(shù)字信號輸出，并且可以方便地使用單片機(jī)通過軟件設(shè)置的方式實現(xiàn)脈沖輸出、電流輸出、數(shù)字信號輸出的轉(zhuǎn)換，從而大大提高了對不同規(guī)格制式設(shè)備適應(yīng)性，方便了使用。

附圖說明

圖1是本發(fā)明的電路圖。

具體實施方式

如圖所示電路中，T7是傳感器信號遠(yuǎn)傳輸出端，經(jīng)電纜與分站信號輸入相連；T1端連接單片機(jī)驅(qū)動引腳，設(shè)定為輸出端口，通過軟件在T1上輸出方波脈沖信號，這一輸出信號經(jīng)過R1、R4分壓電阻產(chǎn)生恒流基準(zhǔn)電壓，基準(zhǔn)電壓產(chǎn)生在R1、R4的分壓點上，經(jīng)R5、C1、C2平滑濾波后生成出穩(wěn)定的基準(zhǔn)電壓疊加在C2二端，該基準(zhǔn)電壓連接在運(yùn)算放大器IC1比較端正極引腳5上，通過調(diào)整T1輸出信號寬度，改變脈沖占空比就能產(chǎn)生出連續(xù)可變的模擬電壓基準(zhǔn)信號；

運(yùn)算放大器IC1，電流取樣電阻R6，輸出驅(qū)動晶體管G1三個器件構(gòu)成反饋恒流環(huán)路，R6上的壓降與C2上的基準(zhǔn)電壓相比較，強(qiáng)烈的負(fù)反饋環(huán)路迫使R6上的壓降等于基準(zhǔn)電壓，從而將電壓信號轉(zhuǎn)換成隨基準(zhǔn)電壓變化的恒流輸出信號，由T7端遠(yuǎn)傳到監(jiān)控分站。高阻抗的恒流信號在傳輸過程中不會受電纜電阻影響，實現(xiàn)模擬量精確傳遞；

TXD端連接單片機(jī)的I/O輸出入引腳，設(shè)定為輸出端口，用作脈沖頻率發(fā)生端，工作在模擬電流輸出狀態(tài)時呈現(xiàn)高電平，對輸出無影響，在脈沖頻率輸出制式時，模擬信號T1被置成高電平，使恒流基準(zhǔn)達(dá)到峰值10mA，此時TXD端把軟件產(chǎn)生的220-1000HZ信號對10mA恒流進(jìn)行開關(guān)式調(diào)制，也由T7端產(chǎn)生出恒流脈沖傳遞到分站，由于脈沖幅值也具有恒流特性，在傳輸過程中幅度不會隨電纜長短而改變；

TXD端在單片機(jī)中也是串行輸出端口，在需要與數(shù)據(jù)通信設(shè)備通信時，可以由軟件對端口進(jìn)行初始化設(shè)定，選擇所需要協(xié)議格式的異步串行輸出，輸出碼的信號與脈沖頻率相似，也是恒流特性的脈沖電流。