基于ZigBee的煤礦綜合監控系統節點(diǎn)設計

2．3 一氧化碳和硫化氫測量電路設計
一氧化碳和硫化氫濃度測量均選用了國產(chǎn)的電化學(xué)氣體傳感器，電化學(xué)元件根據電化學(xué)的原理工作，利用待測氣體在電解池中工作電極上的電化學(xué)氧化過(guò)程，通過(guò)電子線(xiàn)路將電解池的工作電極和參比電極恒定在一個(gè)適當的電位，在該電位下可以發(fā)生待測氣體的電化學(xué)氧化，由于氧在氧化和還原反應時(shí)所產(chǎn)生的法拉第電流很小，可以忽略不計，于是待測氣體電化學(xué)反應所產(chǎn)生的電流與其濃度成正比并遵循法拉第定律。這樣，通過(guò)測定電流的大小就可以確定待測氣體的濃度。其測量電路如圖3所示。

2．4 其他主要元件選擇
負壓測量選用Motorola的氣壓傳感器MPX5100，溫度測量選用集成數字溫度傳感器DSl8B20。
2．5 電源設計
節點(diǎn)供電對于固定節點(diǎn)采用蓄電池供電，對于佩戴型則直接從礦燈去電，由于使用蓄電池供電，因此電源設計時(shí)要考慮其轉換效率。該系統中電源設計選用了CS51412，CS51411，MAX660三種元件，其中CS51411，CS51412芯片為ON半導．體推出的新型補償穩壓器系列產(chǎn)品，精度高，開(kāi)關(guān)頻率性能優(yōu)異，功能完備，專(zhuān)用于蜂窩基站和無(wú)線(xiàn)通信基礎設施，其輸入電壓范圍在4．5～40 V之間。MAX660芯片為MAXIM推出的電源轉換芯片，可以實(shí)現+3 V到-3 V電源的轉換。12 V轉5 V電路如圖4所示。

3 節點(diǎn)軟件設計
3．1 通信協(xié)議的制定
設計通訊協(xié)議應充分降低通訊雙方之間的耦合性，使得節點(diǎn)增加與減少并不影響監測計算機軟件的正常運行(即不會(huì )因為傳感器個(gè)數、類(lèi)型的改變而需修改上位機軟件)。同時(shí)，上位機監控軟件可以通過(guò)與節點(diǎn)的通信，按照協(xié)議規定自動(dòng)解析傳感器節點(diǎn)相關(guān)信息。結合系統特點(diǎn)，制定了監控系統專(zhuān)用的一套應用層通信協(xié)議，該協(xié)議是運行于ZigBee之上，用于規范應用層的數據交換而制定的協(xié)議。