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1、 KJ73N型煤矿安全生产监控系统技术培训资料第五章 甲烷传感器介绍第一节 GJ40A型甲烷传感器一、产品用途GJ40A型甲烷传感器能用于煤矿井下或其他有甲烷气体的场所，监测环境甲烷浓度，并连续自动地将甲烷浓度值转换成标准电信号传送给关联设备。该传感器可与国内各类型监测系统及断电仪、风电瓦斯闭锁装置等配套，适宜在煤矿采掘工作面、机电硐室，回风巷道等地点固定使用。传感器结构设计充分考虑了恶劣的环境条件,在结构强度和防水性能方面都采取了有效的措施，同时还特别加大了接口连接器的尺寸，保证传感器能稳定可靠地工作。二、技术特征1、适用条件 环境温度：040 相对湿度：98% 大气压力：80kPa110k
2、Pa(相对海拔高度-1000m1500m) 风速：0m/s8m/s矿井环境中H2S气体小于610-6 2、主要技术指标： 测量范围：0.00%CH440.0%CH4 基本测量误差: 0.00%CH41.00%CH4 0.10%CH41.00%CH42.00%CH4 0.20%CH4 2.00%CH44.00%CH4 0.30%CH4 4.00%CH410.0%CH4 1.00%CH410.00%CH440.00%CH4 10.0% (相对误差) 显示方式：四位红色数码管显示 第一位：功能显示;1-热催化调零 2-调热催化灵敏度 3-热导调零 4-调热导灵敏度 5-调报警点 6-调断电点 7-调
3、复电点 8-自检 后三位：测量数值显示;(CH4) 信号输出： 低浓度段200Hz1000Hz 线性对应0%CH44.00%CH4 高浓度段1200Hz2000Hz线性对应4.00%CH440.0%CH4 信号有效带负载能力：0500报警方式：二级间歇式声光报警 声强85dB 光强：能见度20m 采样方式：扩散式元件检测反应速度：30S 热催化元件寿命：一年以上 整机工作电压：8V.DC24V.DC 整机工作电流：100mA（18V.DC） 防爆等级：Exibd矿用本质安全兼隔爆型三、工作原理该传感器以多功能超低功耗单片机MSP430为中央处理单元,由放大电路、数字显示、声光报警、信号输出等单
4、元电路组成，框图如下：显示IN321放大信号输出、通讯遥控接收看门狗ERPROM敏感元件电源处理及其它功能块MSP430CPU板（A/D）看门狗、时钟图 1. 传感器电路原理框图传感器电路采用单片机设计，能就地检测显示甲烷浓度值，同时输出频率信号(电流信号、485通讯)，供远程采集；能遥控调校零点和灵敏度，并具备故障自检功能，给使用和维护带来很大的方便。传感器的电源电路采用开关电源，整机功耗低，有利于延长分站和传感器之间的传输距离。传感器结构设计充分考虑了恶劣的环境条件,在结构强度和防水性能方面都采取了有效的措施，同时还特别加大了接口连接器的尺寸，保证传感器能稳定可靠地工作。四、结构和安装传感
5、器主机的机壳采用不锈钢材料制造，整机防尘防水性能好。敏感元件采用微型限制扩散式气室，报警灯采用高亮度红色发光管。仪器正面为四位红色数码管显示测量值。整个设计新颖、体积小、调节方便。显示电源及信号插头提手下降调节上升调节功能选择S1S2图2. 传感器示意图五、操作使用 1、传感器接线传感器的接线使用产品配套的电缆，延长距离时须使用本安接线盒再配接适宜的矿用信号电缆。连接插头时先将插头缺口对插座上的凸棱，插紧后上好锁紧环即可。信号接通后，数码显示的左下角指示灯亮。 传感器电源信号电缆接线定义如下： 红色线电源正极(电缆插头1脚) 蓝色线电源负极(电缆插头2脚) 白色线频率(电流)信号输出 485A
6、 (电缆插头3脚) 绿色线断电信号输出 485B (电缆插头4脚)2、传感器的基本操作使用时间显示功能：按S2键，传感器显示当前时间，松开后自动回到甲烷浓度显示状态；连续按动S2键，仪器将轮换显示时分和月日（时间格式为24小时制），松开按键自动回到甲烷监测状态。温度显示功能：按S1键，传感器显示仪器使用环境的温度值。电压监测功能：同时按上升键和下降键，传感器显示当前供电电压值，松开按键自动回到甲烷监测状态。历史数据查询：传感器中存储的当前时刻以前的5分钟内的最大甲烷监测数据统称历史数据。查询历史数据的方法：在甲烷监测状态下，同时按动S1键和S2键，传感器显示CS，即可进入历史数据查询状态，传感
7、器将连续不停的滚动显示上一帧历史数据和该数据出现的时间段；需退出历史数据查询状态时，再按动功能键即可。3、仪器的调节（调节灵敏度必须在有标准甲烷气体的情况下方可进行） (1) 热催化零点调节使仪器进入工作状态，预热20分钟后，在新鲜空气中观察LED数字显示是否为零，若有偏差，可将遥控器对准传感器显示窗,请轻轻按动遥控器上的功能键，使最前面一位数码管显示为“1”，然后再同时按动遥控器上的上升键和下降键，使仪器完成校零工作,也可以按上键或下键调节。(在地面时应先调节电位器RP1使200mV点电压为200mV)。若最后面一位数码管小数点亮,说明仪器显示为负值。(2) 热催化精度调节在电气零点调节完后
8、，将通气罩罩在传感器通气嘴上，通入标准甲烷气，其浓度在2.00%CH4左右，气体流量控制在250ml/min左右，稳定一段时间后，仪器的数字显示应和标准甲烷气浓度值相同。若有偏差，可将遥控器对准传感器显示窗，轻轻按动遥控器上的功能键，使最前面一位数码管显示为“2”，若需增加，按上升键，相反则按下降键，使显示值与甲烷浓度值相对应。(3) 热导零点调节按操作步骤使仪器进入工作状态，预热20分钟后，在新鲜空气中观察LED数字显示是否为零，若有偏差，可将遥控器对准传感器显示窗，按遥控器上的功能键，使小数码管显示为“3”，然后再同时按动遥控器上的上升键和下降键，使仪器完成校零工作。（在地面时应调节电位器
9、RP2使200mV点的电压为200mV）。(4) 热导精度调节零点调节完后，将通气罩旋在传感器气室下面，通入浓度为20.0%CH4左右的标准甲烷气，流量控制在250ml/min左右。此时，仪器的数字显示应与标气的浓度值相同。若有偏差，可将遥控器对准传感器显示窗，按功能键，使小数码管显示为“4”，若需增加，按遥控器上升键；减少按遥控器下降键，使显示值与甲烷浓度值相对应。(5) 报警点调节按动遥控器上的功能键，使小数码管显示为“5”，然后分别按动上升键或下降键，可调节报警点，其变化范围为0.492.50%CH4。(6) 断电点调节按动遥控器上的功能键，使小数码管显示为“6”，然后分别按动上升键或下
10、降键，可调节断电点，断电点调节范围为0.492.50%CH4。(7) 复电点调节按动遥控器上的功能键，使小数码管显示为“7”，然后分别按动上升键或下降键，可调节复电点，复电点调节范围为0.392.40%CH4，但不大于所设断电点。(8) 自检功能该功能用来检查仪器工作是否正常。按动遥控器上的功能键，使小数码显示“8”，此时仪器显示2.00，输出对应为600Hz(或是3.00mA)。8以后的功能只能在按下CPU板上的K1键后才能进入的。按上、下键调节。（按下K1再按遥控板上的功能键，进入功能1后就可以松开K1了）(9)时钟“小时”(a)时钟“分”(b)时钟“月”(c)时钟“日”(d)传感器上的电
11、压(e)传感器上CPU自身的温度（一般可约等于环境温度）(f)传感器的地址编号注意：任何调整进行后，都必须按动遥控器上的功能键，使第一位数码管显示功能号循环直至消失后才会生效。六、故障判断及处理 1、没有数据显示：检查18V供电是否正常，如正常检查航空插头到传感器主板的接线是否接触良好，如所有连线接触良好，则检查CPU有无电压或可能是CPU损坏需更换CPU。2、数据不准：正常现象，将传感器拿到检验中心去标校。 3、显示HHH或LLL：检查探头的接线是否接触不良，如接触完好则为传感器催化元件损坏，需更换。 4、数据乱跳：检查探头的接线是否接触不良，如接触完好则为传感器探头坏；如更换探头数据还是乱
12、跳则为主板坏。 5、信号灯不亮，无频率输出：检查传感器到分站的接线是否正确，如接线无误则检查传感器航空插头到主板的接线是否接触良好，如所有连线接触良好，则可能是CPU损坏或是芯片8850损坏需更换。七、维护及保养1、在使用前请先仔细阅读说明书，按照操作步骤进行。在没有标准气体的情况下不得调节传感器灵敏度。2、传感器应指定专人维护和保养，维护人员须经过专业培训，非专职人员禁止随便拆开仪器，按动按键等, 若传感器接受不到遥控信号,首先检查遥控器电池是否有电,确认有电后在更换传感器线路板数码管旁的红外接收头。3、仪器的零点和灵敏度要定期调校，一般为一周一次。4、使用中避免猛烈碰撞，此外，应及时擦拭、清扫气室内部及仪器外部的煤尘，保持清洁、美观。GJ40A型甲烷传感器整机料单产品型号GJ40A型传感器文件编号序号代码名称规格型号PCB板编号数量单位材料来源备注1电源航空插座4P100MMV1只半成品2隔离柱AS-102只3主板GJ40A型传感器主板1块半成品4CPU板CPU板(频率/电流)G-CPU1块半成品5元件组件GJ40A-4/100元件底板G-CH41块半成品6报警灯板组件报警灯板1G-BJMAS-V1.11块半成品7蜂鸣器HYR-4216(12VDC)1只更改标记数量更改单号签 名日期签名日 期批 准拟 制审 核工 艺
