便攜式礦用瓦斯檢測系統設計

摘要：礦井中瓦斯等可燃危險氣體的濃度檢測一直是保證煤礦安全生產(chǎn)的重要前提。鑒于此，利用單片機智能控制技術(shù)并集成了瓦斯傳感器等功能電路設計了一種便攜式礦用瓦斯檢測系統。該系統小巧、輕便，可自動(dòng)檢測礦井中瓦斯濃度并報警。重點(diǎn)介紹了系統的硬件設計和軟件設計。經(jīng)多次測試，系統性能穩定，效果良好。
關(guān)鍵詞：便攜；瓦斯；單片機；瓦斯傳感器

0 引言
近些年來(lái)，雖然國家采取了很多有利措施來(lái)確保煤礦安全生產(chǎn)，但煤礦生產(chǎn)事故還是不斷地發(fā)生，特別是煤礦瓦斯爆炸，使國家和人民蒙受了巨大的損失?，F今雖已有現代化的瓦斯綜合檢測裝置應用于礦井中，但由于礦井結構錯綜復雜，往往存在瓦斯檢測盲區，留下安全隱患。鑒于此，本文利用AT89S52單片機并集成MJC4／3．0L瓦斯傳感器等功能器件設計了一種便攜式礦用瓦斯檢測系統。該系統小巧、輕便，可自動(dòng)檢測礦井中瓦斯濃度，若檢測到其濃度達到危險設定值，會(huì )通過(guò)蜂鳴器發(fā)出報警，提示生產(chǎn)人員組織安全離開(kāi)。

1 系統整體機構及工作原理
1．1 系統整體結構
便攜式礦用瓦斯檢測系統以主控制器單片機為主要核心，配置瓦斯傳感器電路、A／D轉換電路、報警電路與按鍵電路等四大功能模塊。系統整體結構如圖1所示：

1．2 系統工作原理
瓦斯傳感器將瓦斯氣體濃度轉換成相應大小的模擬信號，信號經(jīng)過(guò)信號放大電路和A／D轉換電路進(jìn)行放大、轉換，然后送入主控制器單片機中進(jìn)行數據處理。一旦瓦斯氣體濃度超過(guò)相應的設定值時(shí)，則主控制器立即啟動(dòng)蜂鳴器報警。

2 系統硬件電路設計
2．1 主控電路設計
主控電路主要用來(lái)整合系統各功能電路，完成數據的采集和處理，并發(fā)出報警指令。本設計所處理的信息量和復雜程度不是太大，采用8位單片機AT89S52足以滿(mǎn)足本設計的要求。它是一款低功耗、高性能CMOS 8位微控制器，具有8 kB系統可編程Flash存儲器，256字節RAM，6個(gè)中斷源，3個(gè)16位的可編程定時(shí)器／計數器，32個(gè)IO口，看門(mén)狗定時(shí)器等資源。

2．2 瓦斯傳感器及信號放大電路設計
系統選用MJC4／3．0L作為瓦斯傳感器。MJC4／3．0L型催化元件根據催化燃燒效應的原理工作，由檢測元件和補償元件配對組成電橋的臂，遇可燃性氣體時(shí)檢測元件電阻升高，橋路輸出電壓變化，該電壓變量隨氣體濃度增大而成正比例增大，補償元件起參比及溫度補償作用。其具有橋路輸出電壓呈線(xiàn)性、響應速度快、有良好的重復性、選擇性、元件工作穩定、可靠、抗H2S中毒等優(yōu)點(diǎn)。