專利名稱：礦用負(fù)壓傳感器的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實(shí)用新型涉及一種新型礦用裝置，具體涉及一種礦用負(fù)壓傳感器。
背景技術(shù)：
在煤礦井下，風(fēng)既能夠給礦井提供足夠的新鮮空氣，創(chuàng)造必要的工作條件，保證井下人員對(duì)氧氣的需要，又能夠沖淡甲烷、CO等各種有害氣體，降低井下溫度，保證煤礦安全生產(chǎn)。及時(shí)準(zhǔn)確地掌握井下風(fēng)速即風(fēng)量的變化情況，對(duì)預(yù)防事故的發(fā)生和保證煤礦安全生產(chǎn)有著十分重要的意義。在煤礦井下有害氣體自動(dòng)化檢測(cè)中，通風(fēng)負(fù)壓也是重要的檢測(cè)參數(shù)之一。發(fā)明內(nèi)容本實(shí)用新型的目的是提供一種壓力檢測(cè)和單片機(jī)處理相結(jié)合的技術(shù)，提高探測(cè)器檢測(cè)精度和工作穩(wěn)定性，同時(shí)盡可能減少不必要的人工操作，提高工作效率。上述的目的通過(guò)以下的技術(shù)方案實(shí)現(xiàn)礦用負(fù)壓傳感器，其組成包括帶有懸掛提手的傳感器殼體，所述的殼體一側(cè)上部具有電源接口，所述的殼體一側(cè)下部具有正壓接氣孔，所述的殼體另一側(cè)下部具有負(fù)壓接氣孔，所述的殼體內(nèi)裝有整體電路，所述的殼體面具有被測(cè)點(diǎn)壓力值顯示器。所述的礦用負(fù)壓傳感器，所述的整體電路包括電源電路，所述的電源電路連接電壓轉(zhuǎn)換電路、信號(hào)放大與數(shù)字調(diào)零電路、顯示電路和紅外遙控電路，硬件抗干擾結(jié)構(gòu)，所述的信號(hào)放大與數(shù)字調(diào)零電路連接單片機(jī)電路，所述的單片機(jī)電路同時(shí)連接紅外遙控接收器、4051輸出控制電路、數(shù)碼管顯示器和紅外遙控電路。所述的礦用負(fù)壓傳感器，所述的電壓轉(zhuǎn)換電路為由34063構(gòu)成的單片雙極型線性集成電路或者由DC/DC模塊構(gòu)成的轉(zhuǎn)換電路。有益效果1.本實(shí)用新型具有溫度自動(dòng)補(bǔ)償、紅外遙控校準(zhǔn)功能，輸出信號(hào)為脈沖頻率信號(hào)、 測(cè)量精度高，性能穩(wěn)定等特點(diǎn)，適應(yīng)井下環(huán)境需求。本實(shí)用新型采取了有效的抗干擾措施。經(jīng)過(guò)試驗(yàn)及測(cè)試證明該探測(cè)器具有可靠性高、功能強(qiáng)等特點(diǎn)，有著廣闊的開(kāi)發(fā)應(yīng)用前景。本實(shí)用新型的半導(dǎo)體壓膜探測(cè)器是一種利用半導(dǎo)體膜片結(jié)構(gòu)制成的電子式壓力探測(cè)器，它可將空氣壓力這一物理量變換成電信號(hào)，并能夠高精度、線性地檢測(cè)出壓力的變化。本實(shí)用新型盡量減少了硬件電路的復(fù)雜程度，發(fā)揮單片機(jī)處理功能的優(yōu)勢(shì)，提高系統(tǒng)的可靠性。根據(jù)探測(cè)器及總體功能的要求，我們選用的是TI出產(chǎn)的MSP430F2012，源于 430的低功耗適于井下環(huán)境，且2012僅14個(gè)引腳內(nèi)部集成了 A/D模塊，對(duì)于A/D轉(zhuǎn)換處理功能強(qiáng)大，同時(shí)擁有8路模擬輸入通道，大大的簡(jiǎn)化了電路設(shè)計(jì)。本實(shí)用新型的礦用負(fù)壓傳感器，在壓力探測(cè)器半導(dǎo)體硅片上有一層擴(kuò)散電阻體， 如果對(duì)這一電阻體施加壓力，由于壓電電阻效應(yīng)，其電阻值將發(fā)生變化。受到應(yīng)變的部分， 即膜片由于容易感壓而變薄，為了減緩來(lái)自探測(cè)器底座應(yīng)力的影響，將壓力探測(cè)器片安裝在玻璃基座上。當(dāng)向空腔部分加上一定的壓力時(shí)，膜片受到一定程度的拉伸或收縮而產(chǎn)生形變。受到拉伸的電阻R2和R4的阻值增加；受到壓縮的電阻Rl和R3阻值減小。由于各壓電電阻組成橋路結(jié)構(gòu)，如果將它們連接到恒流源上，則由于壓力的增減，將在輸出端獲得輸出電壓Δ V，當(dāng)壓力為零時(shí)的Δ V等于偏置電壓Voffset，在理想狀態(tài)下我們希望Voffset=OV, 實(shí)際上在生成擴(kuò)散電阻體時(shí)，由于所形成的擴(kuò)散電阻體尺寸大小的不同和存在雜質(zhì)濃度的微小差異，因此總是有某個(gè)電壓值存在。壓力為零時(shí)，R1=R2=R3=R4=R，我們把加上一定壓力時(shí)Rl、R2電阻的變化部分記作AR ；相應(yīng)R3、R4電阻的變化部分記作-Δ R，于是就簡(jiǎn)化為下式AV=ARI,這個(gè)Δ V相對(duì)壓力呈現(xiàn)幾乎完全線性的特性，只是隨著溫度的變化而有所改變。通過(guò)氣壓的變化引起的阻值變化，由阻值變化再引起改變的電信號(hào)傳給單片機(jī)。經(jīng)過(guò)相應(yīng)的數(shù)據(jù)處理，我們就能得到我們所要的負(fù)壓測(cè)量值。根據(jù)壓電效應(yīng)原理，壓力敏感元件將環(huán)境中的負(fù)壓大小轉(zhuǎn)換成電信號(hào)。信號(hào)經(jīng)放大、檢波后送單片機(jī)。經(jīng)過(guò)軟件處理得到負(fù)壓值，由數(shù)碼管顯示，同時(shí)輸出200 1000Hz頻率信號(hào)。該頻率(或電流)信號(hào)送工作站，經(jīng)電纜和通訊接口裝置傳輸?shù)降孛姹O(jiān)控主機(jī)，實(shí)現(xiàn)負(fù)壓值的連續(xù)實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)。


附圖1是本實(shí)用新型的結(jié)構(gòu)示意圖。附圖2是附圖1的電路框圖。附圖3是附圖1中的電源電路圖。附圖4是附圖1中的信號(hào)放大與數(shù)字調(diào)零電路圖。附圖5是附圖1中的單片機(jī)電路圖。附圖6是附圖1中的4051輸出控制電路圖。根據(jù)電子線路制圖的規(guī)定，各附圖中相同標(biāo)號(hào)的線路之間具有連接關(guān)系。
具體實(shí)施方式
實(shí)施例1 一種礦用負(fù)壓傳感器，其組成包括帶有懸掛提手的傳感器殼體1，所述的殼體1 一側(cè)上部具有電源接口 2，所述的殼體1 一側(cè)下部具有正壓接氣孔3，所述的殼體1另一側(cè)下部具有負(fù)壓接氣孔4，所述的殼體內(nèi)裝有整體電路6，所述的殼體面具有被測(cè)點(diǎn)壓力值顯不器5。實(shí)施例2 實(shí)施例1所述的礦用負(fù)壓傳感器，所述的整體電路包括電源電路即12V—5V轉(zhuǎn)換電路，所述的電源電路連接電壓轉(zhuǎn)換電路、信號(hào)放大與數(shù)字調(diào)零電路、顯示電路和紅外遙控電路，硬件抗干擾結(jié)構(gòu)，所述的信號(hào)放大與數(shù)字調(diào)零電路7連接單片機(jī)電路8，所述的單片機(jī)電路同時(shí)連接紅外遙控接收器9、4051輸出控制電路10、數(shù)碼管顯示器11和紅外遙控電路。所述的礦用負(fù)壓傳感器，所述的電壓轉(zhuǎn)換電路為由34063構(gòu)成的單片雙極型線性集成電路或者由DC/DC模塊構(gòu)成的轉(zhuǎn)換電路。實(shí)施例3 實(shí)施例1所述的礦用負(fù)壓傳感器，電壓轉(zhuǎn)換電路[0035]在礦井下，負(fù)壓探測(cè)器是由井下分站的9-18V直流電供電，探測(cè)器內(nèi)部各芯片工作電壓為+5V，為保證探測(cè)器正常穩(wěn)定工作，我們?cè)O(shè)計(jì)了兩種電壓轉(zhuǎn)換電路由；34063構(gòu)成的12V-5V的轉(zhuǎn)換電路34063是一單片雙極型線性集成電路，由于內(nèi)置有大電流的電源開(kāi)關(guān)34063能夠控制的開(kāi)關(guān)電流達(dá)到1.5A內(nèi)部線路包含有參考電壓源振蕩器轉(zhuǎn)換器邏輯控制線路和開(kāi)關(guān)晶體管，參考電壓源是溫度補(bǔ)償?shù)膸痘鶞?zhǔn)源振蕩器的振蕩頻率由3腳的外接定時(shí)電容決定。由DC/DC模塊構(gòu)成的12V-5V的轉(zhuǎn)換輸入端串接的隔離二級(jí)管，一是起保護(hù)作用，防止用戶使用時(shí)接錯(cuò)極性而導(dǎo)致探測(cè)器損壞，二是在輸入電源線短路時(shí)，防止探測(cè)器電路向外放電。較34063比較在本文的設(shè)計(jì)中功能上等同，但是它實(shí)現(xiàn)的電路簡(jiǎn)單，成本較34063要高些。信號(hào)放大與數(shù)字調(diào)零電路在測(cè)量控制系統(tǒng)中，用來(lái)放大探測(cè)器輸出的微弱電壓. 信號(hào)調(diào)理電路的是獲取外部數(shù)據(jù)后，要進(jìn)行的下一步處理工作就是信號(hào)放大電路，由于差壓敏感元件輸出信號(hào)很弱，就必須采用信號(hào)放大后才能進(jìn)行下一步信號(hào)處理。系統(tǒng)使用了 LM2014對(duì)信號(hào)放大，它的內(nèi)部包含四組形式完全相同的運(yùn)算放大器，除電源共用外，四組運(yùn)放相互獨(dú)立。顯示電路顯示是智能儀器系統(tǒng)必不可少的輸出部分，是控制系統(tǒng)與操作人員之間交互的窗□。數(shù)碼管具有價(jià)格低、壽命長(zhǎng)、對(duì)電壓電流的要求低等優(yōu)點(diǎn)。系統(tǒng)選用4位共陰極七段LED數(shù)碼管。位選線控制字符選擇，段選線控制顯示段元的亮、暗。紅外遙控電路本設(shè)計(jì)采用紅外遙控調(diào)校，遙控接收頭通過(guò)光一電轉(zhuǎn)換將紅外光轉(zhuǎn)變?yōu)殡娦盘?hào)， 傳給單片機(jī)，單片機(jī)根據(jù)接收到的編碼執(zhí)行相應(yīng)的操作。硬件抗干擾設(shè)計(jì)硬件抗干擾技術(shù)是設(shè)計(jì)時(shí)首選的抗干擾措施，它能有效抑制干擾源，阻斷干擾傳輸信道，只要合理地布置與選擇有關(guān)參數(shù)，硬件抗干擾措施能抑制系統(tǒng)的絕大部分干擾。(一)、選擇合適的元器件(1)深入了解了元器件的電器參數(shù)，根據(jù)電器參數(shù)選擇合理器件以滿足系統(tǒng)性能要求。(2)減少焊點(diǎn)數(shù)量可降低接觸不良故障，因此，盡量選用集成度高的電路，減少使用分立元器件。(3)為使半導(dǎo)體器件滿足系統(tǒng)可靠性要求，選擇穩(wěn)定性好的元器件。(4)考慮功耗。從抗干擾的角度考慮，盡量選用功耗小的CMOS器件。(二)、印刷電路板抗干擾設(shè)計(jì)(1)接地技術(shù)制作的電路板，電源地線要盡量寬一些，電路板上沒(méi)有被器件占用的面積全作為接地線(稱為“滿接地”)，數(shù)字地和模擬電路也要分開(kāi)接，以避免數(shù)字信號(hào)對(duì)模擬電路的影響。(2)電源線布置布電源線時(shí)，盡可能加粗導(dǎo)線寬度外，采取使電源線、地線的走向與數(shù)據(jù)傳輸?shù)姆较蛞恢碌姆椒?，將有助于增?qiáng)系統(tǒng)抗噪聲的能力。(3)去耦電容配置在印刷電路板的各個(gè)集成電路芯片的電源線和地線間直接接入0. IuF的去耦電容，在印刷電路板入口處的電源線與地線之間并接一個(gè)IOOuF的限噪聲電容器一鉭電容器和一個(gè)0. IuF非電解電容。去耦電容一方面提供和吸收該集成電路開(kāi)關(guān)門瞬間的充放電能，另一方面旁路掉該器件的高頻噪聲。
權(quán)利要求1.一種礦用負(fù)壓傳感器，其組成包括帶有懸掛提手的傳感器殼體，其特征是所述的殼體一側(cè)上部具有電源接口，所述的殼體一側(cè)下部具有正壓接氣孔，所述的殼體另一側(cè)下部具有負(fù)壓接氣孔，所述的殼體內(nèi)裝有整體電路，所述的殼體面具有被測(cè)點(diǎn)壓力值顯示器。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的礦用負(fù)壓傳感器，其特征是所述的整體電路包括電源電路，所述的電源電路連接電壓轉(zhuǎn)換電路、信號(hào)放大與數(shù)字調(diào)零電路、顯示電路和紅外遙控電路，硬件抗干擾結(jié)構(gòu)，所述的信號(hào)放大與數(shù)字調(diào)零電路連接單片機(jī)電路，所述的單片機(jī)電路同時(shí)連接紅外遙控接收器、4051輸出控制電路、數(shù)碼管顯示器和紅外遙控電路。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的礦用負(fù)壓傳感器，其特征是所述的電壓轉(zhuǎn)換電路為由 34063構(gòu)成的單片雙極型線性集成電路或者由DC/DC模塊構(gòu)成的轉(zhuǎn)換電路。
專利摘要礦用負(fù)壓傳感器。在煤礦井下,風(fēng)既能夠給礦井提供足夠的新鮮空氣，創(chuàng)造必要的工作條件，保證井下人員對(duì)氧氣的需要，又能夠沖淡甲烷、CO等各種有害氣體，降低井下溫度，保證煤礦安全生產(chǎn)。一種礦用負(fù)壓傳感器，其組成包括:帶有懸掛提手的傳感器殼體(1)，所述的殼體一側(cè)上部具有電源接口(2)，所述的殼體一側(cè)下部具有正壓接氣孔(3)，所述的殼體另一側(cè)下部具有負(fù)壓接氣孔(4)，所述的殼體內(nèi)裝有整體電路，所述的殼體面具有被測(cè)點(diǎn)壓力值顯示器(5)。本實(shí)用新型用于煤礦壓力檢測(cè)。
文檔編號(hào)G01L9/06GK202008422SQ20112003203
公開(kāi)日2011年10月12日 申請(qǐng)日期2011年1月30日 優(yōu)先權(quán)日2011年1月30日
發(fā)明者劉新華, 謝周正, 鄭偉竹 申請(qǐng)人:哈爾濱隆威煤礦安全高新技術(shù)開(kāi)發(fā)有限公司