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1、煤矿监控常用传感器设计第一节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。、技术特征1、适用条件环境温度：0c40c相对湿度：98%大气压力：80kPa110kPa（相对海拔高度-1000m1500m）风速：0m
2、/s8m/s矿井环境中H2S气体小于6X10-62、主要技术指标：测量范围：0.00%CH40.0%CH基本测量误差：0.00%CH 41.00%CH0.10%CH4显示方式：四位红色数码管显示2.00%CH第一位：功能显示1.00%CH 2.00%CH4 4.00%CH4.00%CH 10.0%CH10.00%CH 40.00%CH1- 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0.20%CH40.30%CH41.00%CH410.0% （相对误差）5-调报警点6-调断电点7-调复电点8-自检后三位：测量数值显示；（CH）信号输出：低浓度段200Hz1000Hz线性应0%
3、CHK4.00%CH高浓度段1200Hz2000Hz线性又应4.00%CH440.0%CH4信号有效带负载能力：0500a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：W100mA（18V.DC）防爆等级：ExibdI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、信号输出等单元电路组成，框图如下：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
4、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。提手电源及信号插头显示图2.传感器示意图五、操作使用1、传感器接线传感器的
5、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（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
6、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
7、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，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
8、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
9、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%CH。(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降键，可调节断电点，断电点调节范围为0.492.50%CH。(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%CH,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“
10、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
11、好，则检查CPUt无电压或可能是CPUg坏需更换CPU2、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、
12、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。GJ40阍甲烷传感器整机料单产品型号GJ40As传感器文件编号序号代码名称型号PC版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4CPUSCPUS（频率/电流）G-CPU1块半成品5元件
13、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第1页标准化共1页附录1GJ40例甲烷传感器整机料单及电路原理图1脚为本安电源18V2脚为地P1Q1VbL2VSQ3VS1Q4VS23脚为癖(电流COMA)信号输出D1L1C211IC1R5R2C3R4C4D2；5C11C41C6R9C8R194脚为断电控制(COMB)输出N1U1S2Z1S1R3V3V3C9IC3iDVoutGU3ISENSEVCCGNDPGATENCPWRGNDFBADJIC4V3R6N2N3R13R14VRR15VeREFR16C2N4VRR7U6AR1IC2R17U6BR21R
