專利名稱：一種沼氣制取參數(shù)組合測定儀的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及沼氣生產(chǎn)與使用中的參數(shù)測定儀，具體涉及沼氣甲烷濃度、池液PH 值、池內(nèi)硫化氫氣體濃度與沼氣檢漏報警一體化的沼氣制取參數(shù)組合測定儀。
背景技術(shù)：
沼氣生產(chǎn)中，甲烷濃度、池液PH值及池內(nèi)硫化氫氣體濃度是最重要的參數(shù)，通過 它可確定何時更換生產(chǎn)原料、改善反應(yīng)環(huán)境，從而達(dá)到最大產(chǎn)能；沼氣使用中，如果發(fā)生泄 露則會造成事故，輕則影響身體建康，重則造成設(shè)備損失，甚至危及人的生命。目前，國內(nèi) 所用的測量儀器大多為功能單一的獨立設(shè)備，分別進(jìn)行濃度、PH值測量或檢漏操作，精度較 低，穩(wěn)定性較差，使用不方便，總價也較高。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的是針對目前沼氣制取過程中，國內(nèi)所用的測量儀器大多為功能單一 的獨立設(shè)備，分別進(jìn)行濃度、PH值測量或檢漏操作，所存在的精度較低，穩(wěn)定性較差，使用不 方便和總價較高的問題，提出一種沼氣制取參數(shù)組合測定儀，集甲烷濃度、池液PH值、池內(nèi) 硫化氫氣體濃度的檢測與沼氣檢漏于一體，生產(chǎn)與使用全量程監(jiān)控，有效節(jié)約成本，提高使 用方便性。本發(fā)明的技術(shù)方案是
一種沼氣制取參數(shù)組合測定儀，它包括殼體、顯示器、鍵盤和電路單元，顯示器和鍵盤 均安裝在殼體上，電路單元安裝在殼體內(nèi)；鍵盤和顯示器分別作為沼氣制取參數(shù)組合測 定儀的控制信號輸入和顯示信號輸出連接電路單元，所述的電路單元包括中央處理器、池 液PH值測量電路、甲烷濃度測量電路、甲烷濃度爆炸下限百分比濃度測量報警電路即甲 烷％LEL濃度測量報警電路、硫化氫氣體濃度測量電路和A/D轉(zhuǎn)換與接口電路，池液PH值測 量電路、甲烷濃度測量電路、甲烷％LEL濃度測量報警電路和硫化氫氣體濃度測量電路作為 沼氣制取參數(shù)組合測定儀的參數(shù)測量信號端采集相應(yīng)參數(shù)信號，池液PH值測量電路、甲烷 濃度測量電路、甲烷％LEL濃度測量報警電路和硫化氫氣體濃度測量電路的信號輸出端均 與A/D轉(zhuǎn)換與接口電路的對應(yīng)信號輸入端相連，A/D轉(zhuǎn)換與接口電路的控制信號輸出端與 中央處理器的I/O端口相連。本發(fā)明的沼氣制取參數(shù)組合測定儀還包括通信接口，顯示器、鍵盤和通信接口均 與電路單元中中央處理器的對應(yīng)I/O端口相連。本發(fā)明的通信接口為RS485或RS232通信接口，用于與上位機控制器進(jìn)行通信。本發(fā)明的電路單元還包括欠壓與過載保護(hù)電路和充電供電電路，充電供電電路由 充電電路、供電電路和穩(wěn)壓電路連接組成，充電供電電路為沼氣制取參數(shù)組合測定儀提供 穩(wěn)定的工作電源。本發(fā)明的池液PH值測量電路由R41和R42構(gòu)成的池液PH值測量偏置電路連接PH 值測量電極J41組成，PH值測量電極J41作為池液PH值測量電路的信號輸入采集沼氣制取池的PH值參數(shù)信號，PH值測量電極J41的輸出端與放大電路的輸入端相連，放大電路的 輸出端與A/D轉(zhuǎn)換與接口電路的對應(yīng)信號輸入端相連，A/D轉(zhuǎn)換與接口電路的信號輸出端 與中央處理器相連，中央處理器進(jìn)行處理并通過顯示器輸出。本發(fā)明的甲烷濃度測量電路包括傳感器CGQl和由電阻R20、R21、電位器JlO構(gòu)成 的甲烷濃度測量電橋，傳感器CGQl采集甲烷濃度參數(shù)信號，通過甲烷濃度測量電橋的采樣 電路采樣后，與放大電路的輸入端相連，放大電路的輸出端與A/D轉(zhuǎn)換與接口電路的對應(yīng) 信號輸入端相連，A/D轉(zhuǎn)換與接口電路的信號輸出端與中央處理器相連，中央處理器進(jìn)行處 理并通過顯示器輸出。本發(fā)明的甲烷％LEL濃度測量報警電路包括傳感器CGQ2、由電R20、R21、電位器 JlO構(gòu)成的甲烷％LEL濃度測量電橋和蜂鳴器，傳感器CGQ2采集甲烷濃度參數(shù)信號通過甲 g%LEL濃度測量電橋的采樣電路采樣后，與放大電路的輸入端相連，放大電路的輸出端與 A/D轉(zhuǎn)換與接口電路的對應(yīng)信號輸入端相連，A/D轉(zhuǎn)換與接口電路的信號輸出端與中央處 理器相連，中央處理器進(jìn)行處理并通過顯示器輸出。本發(fā)明的傳感器CGQl為熱傳導(dǎo)式傳感器，傳感器CGQ2為催化燃燒式傳感器。本發(fā)明的池內(nèi)硫化氫氣體濃度測量電路包括電化學(xué)傳感器S31和測量電路，電化 學(xué)傳感器S31采集硫化氫氣體濃度參數(shù)信號，電化學(xué)傳感器S31的輸出端通過測量電路與 放大電路的輸入端相連，放大電路的輸出端與A/D轉(zhuǎn)換與接口電路的對應(yīng)信號輸入端相 連，A/D轉(zhuǎn)換與接口電路的信號輸出端與中央處理器相連，中央處理器進(jìn)行處理并通過顯示 器輸出。本發(fā)明的沼氣制取參數(shù)組合測定儀還包括溫度傳感器與接口電路，測量過程中， 通過溫度傳感器及接口電路采集測量環(huán)境下的溫度信號，并由中央處理器對所測的其他參 數(shù)加以修正。本發(fā)明的有益效果
本發(fā)明使用時，通過鍵盤設(shè)置功能，中央處理器對相應(yīng)功能的傳感信號進(jìn)行處理，并在 顯示器上顯示出來。本發(fā)明集成度、可靠性、測量精度和穩(wěn)定性高，可以對甲烷生產(chǎn)與使用設(shè)備在作業(yè) 過程中的技術(shù)參數(shù)進(jìn)行間歇測量，也可通過通信接口接入控制局域網(wǎng)進(jìn)行數(shù)據(jù)通信，實現(xiàn) 智能化管理與控制，有效節(jié)約成本，提高使用方便性。


圖1是本發(fā)明沼氣制取參數(shù)組合測定儀的原理框圖。圖2是本發(fā)明的充電供電電路的電路圖。圖3是本發(fā)明的甲烷濃度測量電路和甲烷濃度爆炸下限百分比濃度測量報警電 路即甲烷％LEL濃度測量報警電路的電路圖。圖4是本發(fā)明的池液PH值測量電路的電路圖。圖5是本發(fā)明的硫化氫氣體濃度測量電路的電路圖。圖中1.中央處理器，2.顯示器，3.鍵盤，4.欠壓與過載保護(hù)電路，5.通信接 口，6.池液PH值測量電路，7.甲烷濃度測量電路，8.甲烷％LEL濃度測量報警電路，9.硫 化氫氣體濃度測量電路，10.充電供電電路，11. A/D轉(zhuǎn)換與接口電路。
具體實施例方式下面結(jié)合附圖和實施例對本發(fā)明作進(jìn)一步的說明。如圖1所示，一種沼氣制取參數(shù)組合測定儀，它包括殼體、顯示器2、鍵盤3和電路 單元，顯示器2、通信接口 5(采用RS485或RS232通信接口，用于與上位機控制器進(jìn)行通信) 和鍵盤3均安裝在殼體上，電路單元安裝在殼體內(nèi)；鍵盤3和顯示器2分別作為沼氣制取參 數(shù)組合測定儀的控制信號輸入和顯示信號輸出連接電路單元，所述的電路單元包括中央處 理器1 (采用AMD Athlon X2 Processor 7750)、池液PH值測量電路6、甲烷濃度測量電路 7、甲烷濃度爆炸下限百分比濃度測量報警電路即甲烷％LEL濃度測量報警電路8、硫化氫氣 體濃度測量電路9和A/D轉(zhuǎn)換與接口電路11 (A/D轉(zhuǎn)換采用AD76M，接口電路采用AD76M 與單片機的常規(guī)接口電路)，池液PH值測量電路6、甲烷濃度測量電路7、甲烷％LEL濃度測量 報警電路8和硫化氫氣體濃度測量電路9作為沼氣制取參數(shù)組合測定儀的參數(shù)測量信號端 采集相應(yīng)參數(shù)信號，池液PH值測量電路6、甲烷濃度測量電路7、甲烷％LEL濃度測量報警電 路8和硫化氫氣體濃度測量電路9的信號輸出端均與A/D轉(zhuǎn)換與接口電路11的對應(yīng)信號 輸入端相連，A/D轉(zhuǎn)換與接口電路11的控制信號輸出端與中央處理器1的I/O端口相連。本發(fā)明的電路單元還包括欠壓與過載保護(hù)電路4和充電供電電路10，如圖2所示， 充電供電電路10由充電電路、供電電路和穩(wěn)壓電路連接組成，充電供電電路10為沼氣制取 參數(shù)組合測定儀提供穩(wěn)定的工作電源。如圖4所示，本發(fā)明的池液PH值測量電路6由R41和R42構(gòu)成的池液PH值測量 偏置電路連接PH值測量電極J41組成，PH值測量電極J41作為池液PH值測量電路6的信 號輸入采集沼氣制取池的PH值參數(shù)信號，PH值測量電極J41的輸出端與放大電路(采用常 規(guī)信號放大電路)的輸入端相連，放大電路的輸出端與A/D轉(zhuǎn)換與接口電路11的對應(yīng)信號 輸入端相連，A/D轉(zhuǎn)換與接口電路11的信號輸出端與中央處理器1相連，中央處理器1進(jìn) 行處理并通過顯示器2輸出。如圖3所示，本發(fā)明的甲烷濃度測量電路7包括傳感器CGQl和由電阻R20、R21、 電位器Jio構(gòu)成的甲烷濃度測量電橋，傳感器CGQl為熱傳導(dǎo)式傳感器，傳感器CGQl采集甲 烷濃度參數(shù)信號，通過甲烷濃度測量電橋的采樣電路采樣后，與放大電路(采用常規(guī)信號放 大電路)的輸入端相連，放大電路的輸出端與A/D轉(zhuǎn)換與接口電路11的對應(yīng)信號輸入端相 連，A/D轉(zhuǎn)換與接口電路11的信號輸出端與中央處理器1相連，中央處理器1進(jìn)行處理并 通過顯示器2輸出。如圖3所示，本發(fā)明的甲烷％LEL濃度測量報警電路8包括傳感器CGQ2、由電R20、 R21、電位器JlO構(gòu)成的甲烷％LEL濃度測量電橋和蜂鳴器，傳感器CGQ2為催化燃燒式傳感 器，傳感器CGQ2采集甲烷濃度參數(shù)信號通過甲烷％LEL濃度測量電橋的采樣電路采樣后，與 放大電路(采用常規(guī)信號放大電路)的輸入端相連，放大電路的輸出端與A/D轉(zhuǎn)換與接口電 路11的對應(yīng)信號輸入端相連，A/D轉(zhuǎn)換與接口電路11的信號輸出端與中央處理器1相連， 中央處理器1進(jìn)行處理并通過顯示器2輸出。如圖5所示，本發(fā)明的池內(nèi)硫化氫氣體濃度測量電路9包括電化學(xué)傳感器S31和 測量電路，電化學(xué)傳感器S31采集硫化氫氣體濃度參數(shù)信號，電化學(xué)傳感器S31的輸出端通 過測量電路與放大電路(采用常規(guī)信號放大電路)的輸入端相連，放大電路的輸出端與A/D
6轉(zhuǎn)換與接口電路11的對應(yīng)信號輸入端相連，A/D轉(zhuǎn)換與接口電路11的信號輸出端與中央 處理器1相連，中央處理器1進(jìn)行處理并通過顯示器2輸出。本發(fā)明的沼氣制取參數(shù)組合測定儀還包括溫度傳感器與接口電路12，測量過程 中，通過溫度傳感器及接口電路12采集測量環(huán)境下的溫度信號，并由中央處理器1對所測 的其他參數(shù)加以修正。具體實施時
如圖1所示，該測定儀由殼體、顯示器、鍵盤、通信接口和電路單元組成，在殼體上安裝 顯示器、鍵盤和通信接口，在殼體內(nèi)安裝電路單元，顯示器、鍵盤和通信接口連接電路單元， 整體構(gòu)成測定儀；電路單元的電回路由中央處理器1上連接顯示器2、鍵盤3、欠壓與過載 保護(hù)電路4、通信接口 5、充電供電電路10、甲烷濃度測量電路7、池液PH值測量電路6、甲 烷％LEL濃度測量報警電路8和硫化氫氣體濃度測量電路9及A/D轉(zhuǎn)換與接口電路11相互 連接形成，顯示器、鍵盤和通信接口分別通過顯示器2、鍵盤3、通信接口 5連接中央處理器 1 ；充電供電電路10由充電電路與供電電路及穩(wěn)壓電路連接組成；池液PH值測量電路6由 池液PH值測量偏置電路連接PH值測量電極組成，PH值測量電極采集參數(shù)信號經(jīng)放大和A/ D轉(zhuǎn)換與接口電路11后送中央處理器進(jìn)行處理并顯示出來，測量過程中，同時采集測量環(huán) 境下的溫度信號，并對所測的數(shù)據(jù)加以修正。PH值測量時，需定期采用標(biāo)準(zhǔn)液進(jìn)行標(biāo)定，以 提高測量精度；甲烷濃度測量電路7由熱傳導(dǎo)式傳感器連接測量電橋組成，熱傳導(dǎo)式傳感 器采集濃度參數(shù)信號經(jīng)測量電橋、放大電路和A/D轉(zhuǎn)換與接口電路11后送中央處理器進(jìn)行 處理并顯示出來；甲烷％LEL濃度測量報警電路8由催化燃燒式傳感器及蜂鳴器連接測量電 橋組成，催化燃燒式傳感器采集濃度參數(shù)信號經(jīng)測量電橋、放大電路和A/D轉(zhuǎn)換與接口電 路11后送中央處理器進(jìn)行處理，并以％LEL濃度顯示出來，%LEL濃度至設(shè)定指標(biāo)由蜂鳴器 發(fā)音示警；硫化氫氣體濃度測量電路9由電化學(xué)傳感器連接測量電路組成，電化學(xué)傳感器 采集濃度參數(shù)信號經(jīng)測量電路放大和A/D轉(zhuǎn)換與接口電路11后送中央處理器進(jìn)行處理并 顯示出來。使用時，通過鍵盤設(shè)置功能，中央處理器對相應(yīng)功能的傳感信號進(jìn)行處理，并在顯 示器上顯示出來。本發(fā)明未涉及部分均與現(xiàn)有技術(shù)相同或可采用現(xiàn)有技術(shù)加以實現(xiàn)。
權(quán)利要求
1.一種沼氣制取參數(shù)組合測定儀，它包括殼體、顯示器(2)、鍵盤(3)和電路單元，顯示 器(2)和鍵盤(3)均安裝在殼體上，電路單元安裝在殼體內(nèi)；鍵盤(3)和顯示器(2)分別作 為沼氣制取參數(shù)組合測定儀的控制信號輸入和顯示信號輸出連接電路單元，其特征在于 所述的電路單元包括中央處理器(1)、池液PH值測量電路(6)、甲烷濃度測量電路(7)、甲烷 濃度爆炸下限百分比濃度測量報警電路即甲烷％LEL濃度測量報警電路(8)、硫化氫氣體濃 度測量電路(9)和A/D轉(zhuǎn)換與接口電路(11)，池液PH值測量電路(6)、甲烷濃度測量電路 (7)、甲烷％LEL濃度測量報警電路(8)和硫化氫氣體濃度測量電路(9)作為沼氣制取參數(shù)組 合測定儀的參數(shù)測量信號端采集相應(yīng)參數(shù)信號，池液PH值測量電路(6)、甲烷濃度測量電 路(7)、甲烷％LEL濃度測量報警電路(8)和硫化氫氣體濃度測量電路(9)的信號輸出端均 與A/D轉(zhuǎn)換與接口電路(11)的對應(yīng)信號輸入端相連，A/D轉(zhuǎn)換與接口電路(11)的控制信號 輸出端與中央處理器(1)的I/O端口相連。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的沼氣制取參數(shù)組合測定儀，其特征在于所述的沼氣制取參 數(shù)組合測定儀還包括通信接口(5)，顯示器(2)、鍵盤(3)和通信接口(5)均與電路單元中中 央處理器(1)的對應(yīng)I/O端口相連。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的沼氣制取參數(shù)組合測定儀，其特征在于所述的通信接口(5) 為RS485或RS232通信接口，用于與上位機控制器進(jìn)行通信。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的沼氣制取參數(shù)組合測定儀，其特征在于所述的電路單元還 包括欠壓與過載保護(hù)電路(4)和充電供電電路(10)，充電供電電路(10)由充電電路、供電 電路和穩(wěn)壓電路連接組成，充電供電電路(10 )為沼氣制取參數(shù)組合測定儀提供穩(wěn)定的工作 電源。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的沼氣制取參數(shù)組合測定儀，其特征在于所述的池液PH值測 量電路(6)由R41和R42構(gòu)成的池液PH值測量偏置電路連接PH值測量電極J41組成，PH 值測量電極J41作為池液PH值測量電路(6)的信號輸入采集沼氣制取池的PH值參數(shù)信號， PH值測量電極J41的輸出端與放大電路的輸入端相連，放大電路的輸出端與A/D轉(zhuǎn)換與接 口電路(11)的對應(yīng)信號輸入端相連，A/D轉(zhuǎn)換與接口電路(11)的信號輸出端與中央處理器(1)相連，中央處理器(1)進(jìn)行處理并通過顯示器(2)輸出。
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的沼氣制取參數(shù)組合測定儀，其特征在于甲烷濃度測量電路 (7)包括傳感器CGQl和由電阻R20、R21、電位器JlO構(gòu)成的甲烷濃度測量電橋，傳感器CGQl 采集甲烷濃度參數(shù)信號，通過甲烷濃度測量電橋的采樣電路采樣后，與放大電路的輸入端 相連，放大電路的輸出端與A/D轉(zhuǎn)換與接口電路(11)的對應(yīng)信號輸入端相連，A/D轉(zhuǎn)換與接 口電路(11)的信號輸出端與中央處理器(1)相連，中央處理器(1)進(jìn)行處理并通過顯示器(2)輸出。
7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的沼氣制取參數(shù)組合測定儀，其特征在于甲烷％LEL濃度測量 報警電路(8)包括傳感器CGQ2、由電R20、R21、電位器JlO構(gòu)成的甲烷％LEL濃度測量電橋 和蜂鳴器，傳感器CGQ2采集甲烷濃度參數(shù)信號通過甲烷％LEL濃度測量電橋的采樣電路采 樣后，與放大電路的輸入端相連，放大電路的輸出端與A/D轉(zhuǎn)換與接口電路(11)的對應(yīng)信 號輸入端相連，A/D轉(zhuǎn)換與接口電路(11)的信號輸出端與中央處理器(1)相連，中央處理器 (1)進(jìn)行處理并通過顯示器(2)輸出。
8.根據(jù)權(quán)利要求6或7所述的沼氣制取參數(shù)組合測定儀，其特征在于所述的傳感器CGQl為熱傳導(dǎo)式傳感器，傳感器CGQ2為催化燃燒式傳感器。
9.根據(jù)權(quán)利要求1所述的沼氣制取參數(shù)組合測定儀，其特征在于所述的池內(nèi)硫化氫 氣體濃度測量電路(9)包括電化學(xué)傳感器S31和測量電路，電化學(xué)傳感器S31采集硫化氫 氣體濃度參數(shù)信號，電化學(xué)傳感器S31的輸出端通過測量電路與放大電路的輸入端相連， 放大電路的輸出端與A/D轉(zhuǎn)換與接口電路(11)的對應(yīng)信號輸入端相連，A/D轉(zhuǎn)換與接口電 路(11)的信號輸出端與中央處理器(1)相連，中央處理器(1)進(jìn)行處理并通過顯示器(2) 輸出。
10.根據(jù)權(quán)利要求1所述的沼氣制取參數(shù)組合測定儀，其特征在于所述的沼氣制取參 數(shù)組合測定儀還包括溫度傳感器與接口電路(12)，測量過程中，通過溫度傳感器及接口電 路(12 )采集測量環(huán)境下的溫度信號，并由中央處理器(1)對所測的其他參數(shù)加以修正。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種沼氣制取參數(shù)組合測定儀，包括顯示器、鍵盤和電路單元，顯示器和鍵盤安裝在殼體上，電路單元安裝在殼體內(nèi)；鍵盤和顯示器作為控制信號輸入和顯示信號輸出連接電路單元，該電路單元包括中央處理器、池液pH值測量電路、甲烷濃度測量電路、甲烷濃度爆炸下限百分比濃度測量報警電路即甲烷%LEL濃度測量報警電路、硫化氫氣體濃度測量電路和A/D轉(zhuǎn)換與接口電路。本發(fā)明的集成度、可靠性、測量精度和穩(wěn)定性高，可以對沼氣制取過程中的技術(shù)參數(shù)進(jìn)行間歇測量，也可通過通信接口接入控制局域網(wǎng)進(jìn)行數(shù)據(jù)通信，實現(xiàn)智能化管理與控制，有效節(jié)約成本，提高使用方便性。
文檔編號C02F11/04GK102147380SQ20111004330
公開日2011年8月10日 申請日期2011年2月23日 優(yōu)先權(quán)日2011年2月23日
發(fā)明者唐義鋒, 李志坤, 王連 申請人:淮安市蘇通市政機械有限公司