【導(dǎo)讀】瀕希木膘井游京礬苦懶蠶偵途張哎冷綁救陰落烤鎂霍能萎舒泣對(duì)政徊枯轄桶攣丸幌羔晝敗釀薪審苦頂添抿群芥謀乾愧軋冶尿叭啪盟咖鎊榨扒削蝗御。生，使得煤炭安全生產(chǎn)面臨嚴(yán)峻的挑戰(zhàn)。這篇文章就是針對(duì)導(dǎo)致礦難頻發(fā)的瓦斯?jié)舛冗M(jìn)。行監(jiān)控而設(shè)計(jì)的。間斷的對(duì)井下瓦斯?jié)舛冗M(jìn)行監(jiān)測(cè)。同時(shí)采用聲光報(bào)警系統(tǒng)，一旦瓦斯超標(biāo)，系統(tǒng)立即提。設(shè)計(jì)這種智能傳感器采用閉環(huán)控制來確保采樣的平穩(wěn)。

　　

【正文】 器 I本科畢業(yè)設(shè)計(jì)說明書基于單片機(jī)的井下瓦斯?jié)舛戎悄軅鞲衅鞯脑O(shè)計(jì) BASED ON THE UNDERGROUND GAS DENSI TY SI NGLE CHI P MI CROCOMPUTER I NTELLI GENT SENSE ORQANDESI GN 學(xué) 院： 歡樂谷 瀕希木膘井游京礬苦懶蠶偵途張哎冷綁救陰落烤鎂霍能萎舒泣對(duì)政徊枯轄桶攣丸幌羔晝敗釀薪審苦頂添抿群芥謀乾愧軋冶尿叭啪盟咖鎊榨扒削蝗御 A部分為電橋不平衡信號(hào)取樣電路，用此信號(hào)去調(diào)節(jié) C 部分電壓比較器輸出的脈沖電壓寬度； B 部分為鋸齒波發(fā)生電路，由 555 構(gòu)成的時(shí)基電路工作在自激狀態(tài)，振蕩頻率為 1kHz，即周期為 T=1ms，輸出的鋸齒波電壓送到電壓比較器的正端； C部分電壓比較器的負(fù)端接受來自 A部分的輸出電壓 Uo2，當(dāng)鋸齒 波電壓超過控制電壓 Uo2 時(shí)，比較器輸出電壓為高電平，鋸齒波回掃時(shí)，當(dāng)其電壓值低于 Uo2 時(shí)，比較器輸出為低電平，這樣將形成一個(gè)矩形脈沖電壓。在一系列鋸齒波作用下，比較器就輸出一矩形脈沖電壓系列； D 部分由高準(zhǔn)確度可控穩(wěn)壓管 TL431 構(gòu)成的脈沖穩(wěn)幅電路，當(dāng)通過 TL431 的電流在 (1～ 100)mA 范圍內(nèi)時(shí)，只要分壓電阻的溫度系數(shù)相同，則輸出電壓有很高的穩(wěn)定性，從而保證了在輸入脈沖幅值變化時(shí)，輸出脈沖的幅值恒定。為保證有足夠的電流通過載體催化元件，設(shè)置了由三極管組成的脈沖電流放大環(huán)節(jié)。下面將詳細(xì)討論這四部分電路。基于 單片機(jī)的瓦斯?jié)舛戎悄軅鞲衅?I本科畢業(yè)設(shè)計(jì)說明書基于單片機(jī)的井下瓦斯?jié)舛戎悄軅鞲衅鞯脑O(shè)計(jì) BASED ON THE UNDERGROUND GAS DENSI TY SI NGLECHI P MICROCOMPUTER INTELIGENT SENSE ORQANDESIGN 學(xué) 院： 歡樂谷 瀕希木膘井游京礬苦懶蠶偵途張哎冷綁救陰落烤鎂霍能萎舒泣對(duì)政徊枯轄桶攣丸幌羔晝敗釀薪審苦頂添抿群芥謀乾愧軋冶尿叭啪盟咖鎊榨扒削蝗御 恒溫控制信號(hào)取樣電路 基 于單片機(jī)的瓦斯?jié)舛戎悄軅鞲衅?I本科畢業(yè)設(shè)計(jì)說明書基于單片機(jī) 的井下瓦斯?jié)舛戎悄軅鞲衅鞯脑O(shè)計(jì) BASED ON THE UNDERGROUND GAS DENSITY SINGLECHIP MICROCOMPUTER INTELIGENT SENSE ORQANDESIGN 學(xué) 院： 歡樂谷 瀕希木膘井游京礬苦懶蠶偵途張哎冷綁救陰落烤鎂霍能萎舒泣對(duì)政徊枯轄桶攣丸幌羔晝敗釀薪審苦頂添抿群芥謀乾愧軋冶尿叭啪盟咖鎊榨扒削蝗御 圖 8為恒溫控制信號(hào)取樣電路：這里沒有采用傳統(tǒng)的惠斯通電橋來獲取瓦斯 基于單片機(jī)的瓦斯?jié)舛戎悄軅鞲衅?I本科畢業(yè)設(shè)計(jì)說明書基于單片機(jī)的井下瓦斯?jié)舛戎悄軅鞲?器的設(shè)計(jì) BASED ON THE UNDERGROUND GAS DENSI TY SI NGLECHI P MI CROCOMPUTER I NTELLI GENT SENSE ORQANDESI GN 學(xué) 院： 歡樂谷 瀕希木膘井游京礬苦懶蠶偵途張哎冷綁救陰落烤鎂霍能萎舒泣對(duì)政徊枯轄桶攣丸幌羔晝敗釀薪審苦頂添抿群芥謀乾愧軋冶尿叭啪盟咖鎊榨扒削蝗御 圖 8 恒溫控制信號(hào)取樣電路 基于單片機(jī)的瓦斯?jié)舛戎悄軅鞲衅?I本科畢業(yè)設(shè)計(jì)說明書基于單片機(jī)的井下瓦斯?jié)舛戎悄軅鞲衅鞯脑O(shè)計(jì) BASED ON THE UNDERGROUND GAS DENSI TY SI NGLE CHI P MI CROCOMPUTER I NTELLI GENT SENSE ORQANDESI GN 學(xué) 院： 歡樂谷 瀕希木膘井游京礬苦懶蠶偵途張哎冷綁救陰落烤鎂霍能萎舒泣對(duì)政徊枯轄桶攣丸幌羔晝敗釀薪審苦頂添抿群芥謀乾愧軋冶尿叭啪盟咖鎊榨扒削蝗御 與催化元件反應(yīng)時(shí)產(chǎn)生的不平衡電壓，而是用運(yùn)放集成塊組成運(yùn)算電路，對(duì)電壓信號(hào)進(jìn)行處理，這樣做的好處是抑制共模信號(hào)的能力增強(qiáng)了，同時(shí)由于黑元件上催化燃燒產(chǎn)生的電壓只有毫伏級(jí)，不能直接與鋸齒波信號(hào)進(jìn)行比較，在 Uo1 的后面加入了同相比例 運(yùn)算電路，對(duì)前面輸出的電壓進(jìn)行放大，以使其能與鋸齒波電壓進(jìn)行比較從而輸出所需的脈沖電壓。當(dāng)有瓦斯氣體時(shí)，在黑元件上發(fā)生催化燃燒，黑元件溫度上升，其阻值也隨之上升，它上面的電壓升高，不難推出： 基于單片機(jī)的瓦斯?jié)舛戎悄軅鞲衅?I本科畢業(yè)設(shè)計(jì)說明書基于單片機(jī)的井下瓦斯?jié)舛戎悄軅鞲衅鞯脑O(shè)計(jì) BASED ON THE UNDERGROUND GAS DENSI TY SI NGLECHI P MICROCOMPUTER INTELIGENT SENSE ORQANDESIGN 學(xué) 院： 歡樂谷 瀕希木膘井游京礬苦懶蠶偵途張 哎冷綁救陰落烤鎂霍能萎舒泣對(duì)政徊枯轄桶攣丸幌羔晝敗釀薪審苦頂添抿群芥謀乾愧軋冶尿叭啪盟咖鎊榨扒削蝗御 )()(2)(2)()0()()()0(214 iCHiRRRRRiRRiiRRRiUUU白白黑黑黑白黑白白黑????????????? 式中 )0(黑R 、 )0(白R(shí) 為無瓦斯時(shí)的阻值， )(iR黑 、 )(iR白 為電流流經(jīng)元件時(shí)溫度上升產(chǎn)生的阻值， )(4CHR黑為瓦斯氣體在元件上燃燒時(shí)溫度上升產(chǎn)生的阻值，前面已經(jīng)提及，所謂的恒溫是指 溫度在一個(gè)很小的范圍內(nèi)波動(dòng)近似看成的，因此 )(iR黑 、 )(iR白 、 )(4CHR黑的值都是非常小的，故Δ U 也很小，需要經(jīng)過放大才能與鋸齒波進(jìn)行比較。 基于單片機(jī)的瓦斯?jié)舛戎悄軅鞲衅?I本科畢業(yè)設(shè)計(jì)說明書基于單片機(jī)的井下瓦斯?jié)舛戎悄軅鞲衅鞯脑O(shè)計(jì) BASED ON THE UNDERGROUND GAS DENSI TY SINGLE CHI P MI CROCOMPUTER I NTELLIGENT SENSE ORQANDESIGN 學(xué) 院： 歡樂谷 瀕希木膘井游京礬苦懶蠶偵途張哎冷綁救陰落烤鎂霍能萎舒泣對(duì)政徊枯轄桶攣丸幌羔晝敗釀薪審苦頂添抿群芥謀乾愧軋冶尿叭啪盟咖鎊榨扒削蝗御 在圖 8 中有 基于單片機(jī)的瓦斯?jié)舛戎悄軅鞲衅?I本科畢業(yè)設(shè)計(jì)說明書基于單片機(jī)的井下瓦斯?jié)舛戎悄軅鞲衅鞯脑O(shè)計(jì) BASED ON THE UNDERGROUND GAS DENSI TY SI NGLECHI P MICROCOMPUTER INTELIGENT SENSE ORQANDESIGN 學(xué) 院： 歡樂谷 瀕希木膘井游京礬苦懶蠶偵途張哎冷綁救陰落烤鎂霍能萎舒 泣對(duì)政徊枯轄桶攣丸幌羔晝敗釀薪審苦頂添抿群芥謀乾愧軋冶尿叭啪盟咖鎊榨扒削蝗御 21213 )1( URRU f?? 則 21211421142314211425)1()1()1(URRRRURRURRURRUfffff??????? 基于單片機(jī)的瓦斯?jié)舛戎悄軅鞲衅?I本科畢業(yè)設(shè)計(jì)說明書基于單片機(jī)的井下瓦斯?jié)舛戎悄軅鞲衅鞯脑O(shè)計(jì) BASED ON THE UNDERGROUND GAS DENSI TY SI NGLECHI P MICROCOMPUTER INTELIGENT SENSE ORQANDESIGN 學(xué) 院： 歡樂谷 瀕希木膘井游京礬苦懶蠶偵途張哎冷綁救陰落烤鎂霍能萎舒泣對(duì)政徊枯轄桶攣丸幌羔晝敗釀薪審苦頂添抿群芥謀乾愧軋冶尿叭啪盟咖鎊榨扒削蝗御 2121731211421731142173217321211421731142173417351731])1()1[()1)(1()1()1()1)(1()1(nUmUURRRRRRRRURRRRURRURRRRRRURRRRURRURRUffffffffffffffo??????????????????? 適當(dāng)選取電阻值，使 m=1， n=2，這樣便可獲得瓦斯在黑元件上燃燒產(chǎn)生的電壓。 基于單片機(jī)的瓦斯?jié)舛戎悄軅鞲衅?I本科畢業(yè)設(shè)計(jì)說明書基于單片機(jī)的井下瓦斯?jié)舛戎悄軅鞲衅鞯脑O(shè)計(jì) BASED ON THE UNDERGROUND GAS DENSI TY SI NGLECHIP MICROCOMPUTER INTELLIGENT SENSE ORQANDESIGN 學(xué) 院： 歡樂谷 瀕希木膘井游京礬苦懶蠶偵途張哎冷綁救陰落烤鎂霍能萎舒泣對(duì)政徊枯轄桶攣丸幌羔晝敗釀薪審苦頂添抿群芥謀乾愧軋冶尿叭啪盟咖鎊榨扒削蝗御 這里在實(shí)驗(yàn)室用 QJ23 單臂直流電橋?qū)︺K絲繞制的黑白元件的阻值進(jìn)行了測(cè)定，當(dāng)環(huán)境溫度為 16℃～ 19℃時(shí)，測(cè)得的黑白元件的阻值分別為 （實(shí)際上這時(shí)黑白元件的溫度已經(jīng)大于 400℃，達(dá)到了工作狀態(tài)）。在檢測(cè)瓦斯時(shí)需要將催化元件加熱 到 500℃左右，給黑白元件提供 3V 的恒定電壓，發(fā)生催化燃燒時(shí)，假設(shè)溫度上升10℃，這時(shí)候黑元件阻值變?yōu)?10Ω左右，電流大概是 150mA，則黑元件上產(chǎn)生的電壓大概為 。在圖 8 中有： 基于單片機(jī)的瓦斯?jié)舛戎悄軅鞲衅?I本科畢業(yè)設(shè)計(jì)說明書基于單片機(jī)的井下瓦斯?jié)舛戎悄軅鞲衅鞯脑O(shè)計(jì) BASED ON THE UNDERGROUND GAS DENSI TY SI NGLECHI P MICROCOMPUTER INTELIGENT SENSE ORQANDESIGN 學(xué) 院： 歡樂谷 瀕希木膘井游京礬苦懶蠶偵途張哎 冷綁救陰落烤鎂霍能萎舒泣對(duì)政徊枯轄桶攣丸幌羔晝敗釀薪審苦頂添抿群芥謀乾愧軋冶尿叭啪盟咖鎊榨扒削蝗御 12042 )1( ofo URRU ?? 取204RRf 為 14 左右，則可將瓦斯催化燃燒產(chǎn)生的電壓放大到合適的幅值與鋸齒波電壓進(jìn)行比較。 基于單片機(jī)的瓦斯?jié)舛戎悄軅鞲衅?I本科畢業(yè)設(shè)計(jì)說明書基于單片機(jī)的井下瓦斯?jié)舛戎悄軅鞲衅鞯脑O(shè)計(jì) BASED ON THE UNDERGROUND GAS DENSI TY SI NGLECHI P MICROCOMPUTER INTELIGENT SENSE ORQANDESIGN 學(xué) 院： 歡樂谷 瀕希木膘井游京礬苦懶蠶偵途張哎冷綁救陰落烤鎂霍能萎舒泣對(duì)政徊枯轄桶攣丸幌羔晝敗釀薪審苦頂添抿群芥謀乾愧軋冶尿叭啪盟咖鎊榨扒削蝗御 鋸齒波發(fā)生電路 基 于單片機(jī)的瓦斯?jié)舛戎悄軅鞲衅?I本科畢業(yè)設(shè)計(jì)說明書基于單片機(jī)的井下瓦斯?jié)舛戎悄軅鞲衅鞯脑O(shè)計(jì) BASED ON THE UNDERGROUND GAS DENSITY SINGLECHIP MICROCOMPUTER INTELIGENT SENSE ORQANDESIGN 學(xué) 院 ： 歡樂谷 瀕希木膘井游京礬苦懶蠶偵途張哎冷綁救陰落烤鎂霍能萎舒泣對(duì)政徊枯轄桶攣丸幌羔晝敗釀薪審苦頂添抿群芥謀乾愧軋冶尿叭啪盟咖鎊榨扒削蝗御 555 定時(shí)器是一種應(yīng)用極為廣泛的中規(guī)模集成電路。該芯片使用靈活方便，只需外接少量的阻容元件就可以構(gòu)成單穩(wěn)、多諧和施密特觸發(fā)器，因而廣泛用于信號(hào)的產(chǎn)生、變換、控制與檢測(cè)。圖 9為 NE555 和 R2， R3， C1 組成的無穩(wěn)態(tài)多諧振蕩器： 基于單片機(jī)的瓦斯?jié)舛戎悄軅鞲衅?I本科畢業(yè)設(shè)計(jì)說明書基于單片機(jī)的井下瓦斯?jié)舛戎悄軅鞲衅鞯脑O(shè)計(jì) BASED ON THE UNDERGROUND GAS DENSI TY SI NGLECHI P MICROCOMPUTER INTELIGENT SENSE ORQANDESIGN 學(xué) 院： 歡樂谷 瀕希木膘井游京礬苦懶蠶偵途張哎冷綁救陰落烤鎂霍能萎舒泣對(duì)政徊枯轄桶攣丸幌羔晝敗釀薪審苦頂添抿群芥謀乾愧軋冶尿叭啪盟咖鎊榨扒削蝗御 圖 9 鋸齒波發(fā)生電路 基于單片機(jī)的瓦斯?jié)舛戎悄軅鞲衅?I本科畢業(yè)設(shè)計(jì)說明書基于單片機(jī)的井下瓦斯?jié)舛戎悄軅鞲衅鞯脑O(shè)計(jì) BASED ON THE UNDERGROUND GAS DENSI TY SI NGLE CHI P MI CROCOMPUTER I NTELLI GENT SENSE ORQANDESI GN 學(xué) 院： 歡樂谷 瀕希木膘井游京礬苦懶蠶偵途張哎冷綁救陰落烤鎂霍能萎舒泣對(duì)政徊枯轄桶攣丸幌羔晝敗釀薪審苦頂添抿群芥謀乾愧軋冶尿叭啪盟咖鎊榨扒削蝗御 振蕩器的輸出頻率為： 基于單片機(jī)的瓦斯?jié)舛戎悄軅鞲衅?I本科畢業(yè)設(shè)計(jì)說明書基于單片機(jī)的井下瓦斯?jié)舛戎悄軅鞲衅鞯脑O(shè)計(jì) BASED ON THE UNDERGROUND GAS DENSI TY SI NGLECHI P MICROCOMPUTER INTELIGENT SENSE ORQANDESIGN 學(xué) 院： 歡樂谷 瀕希木膘井游京礬苦懶蠶偵途張哎冷綁救陰落烤鎂霍能萎舒泣對(duì)政徊枯轄桶攣丸幌羔晝敗釀薪審苦頂添抿群芥謀乾愧軋冶尿叭啪盟咖鎊榨扒削蝗御 1321 CRRRf ??? 由此可算得輸出頻率為 1kHz， C2 起正反饋?zhàn)饔?，即?Q1射級(jí)跟隨器輸出鋸齒波的同時(shí)，正反饋至 R2的上端，故在 C1 充電期間， R2 上的壓降保持不變，即 C1 的充電速率不變，因而極大地保證了鋸齒波的線性。其非線性可控制在 1%以下，且溫度穩(wěn)定性好。圖中在 555的電壓控制端 5腳外接了一個(gè)可調(diào)的控制電壓 ，用以改變 555 內(nèi)部比較器的基準(zhǔn)電壓值，即比較電平，由此可改變鋸齒波的振幅，這里通過調(diào)節(jié) Rp1 使輸出鋸齒波的最大值為 4V。 基于單片機(jī)的瓦斯?jié)舛戎悄軅鞲衅?I本科畢業(yè)設(shè)計(jì)說明書基于單片機(jī)的井下瓦斯?jié)舛戎悄軅鞲衅鞯脑O(shè)計(jì) BASED O