KGJ16型瓦斯传感器用.doc

KGJ16智能遥控瓦斯传感器 使 用 说 明 书 天地科技股份有限公司常州自动化分公司 煤炭科学总院常州自动化研究所 １.概述 KGJ16型瓦斯传感器用于检测煤矿井下空气中的瓦斯含量，为隔爆兼本质安全型产品。该传感器是一种智能型检测仪表，具有半自动调零、调放大倍数和非线性补偿等功能,且所有功能均可通过遥控器来实现,具有精度高、稳定可靠、使用方便等特点,方便实用的非线性补偿功能可延长黑白元件的实际使用寿命。传感器能与各种煤矿安全监控监测系统风电瓦斯闭锁装置及瓦斯断电仪配套使用。 2.使用环境 温度 0 ℃ ～ 40 ℃ 相对湿度 ≤95％（25℃） 大气压力 80～110kPa 风速 ≤8m/s H2S浓度 ≤96PPM 含瓦斯、煤尘等爆炸性混合气体的场所。 无淋水和明显振动和冲击的场所。 ３.主要技术参数 ⑴ 测量范围 0～4CH4 ⑵ 测量误差 0～1CH4 δ≤0.１CH4 1～2CH4 δ≤0.２CH4 2～4CH4 δ≤0.3CH4 ⑶ 响应时间小于30s ⑷ 遥控范围距离不小于5M；角度不小于1200 ⑸ 报警点0.5-1.5CH4可任意设置（出厂调至1.0） 报警方式红色灯光闪烁，蜂鸣器振荡。 ⑹ 断电点0.5--3CH4可任意设置（ 出厂调至1.5CH4） 断电信号输出电压5V，电流大于4mA. ⑺ 输出信号 KGJ16-1型 200--1000Hz频率，电流不小于4ｍA 负载电阻大于1KΩ KGJ16-2型 1--5ｍA恒流，负载电阻 0--500Ω KGJ16-3型 RS485接口，通讯波特率1200b/s ⑻ 工作电压 DC 9-18V ⑼ 工作电流 KGJ16-1、2 型 DC 18V 不大于80mA KGJ16-3 型 DC 18V 不大于120mA ⑽ 防爆型式ExibdI ⑾ 外形尺寸lbh 405mm 225mm 30mm 重量1kg □标定流量200毫升/分 ４.工作原理 本传感器由传感头及传感头供电电源、仪表供电电源、检测电桥、直流放大器、A/D变换器、红外接收头、单片机以及显示电路和输出电路等部分组成。其工作原理见原理框图如下。 ⑴ 传感头 传感头由气室、黑白元件等组成，黑元件是一种对甲烷气体很敏感的载体催化元件，而白元件是补偿元件，对瓦斯不起反应。黑白元件作为检测电桥的两臂，另两臂由电阻和调零电位器。将黑白元件置于同一气室中, 施加工作电压。无瓦斯时,电桥处于平衡、输出约为零，当瓦斯气体进入气室，接触到黑元件表面时，就在其表面进行无焰燃烧, 元件的温度升高，电阻值增大，而白元件不发生反应，阻值不变，于是破坏了检测电桥平衡,在一定的瓦斯浓度范围内,产生正比于瓦斯浓度的直流电压输出信号。电位器R14是用来调节零点的。 ⑵传感器 DC 618V供电电源一路经DC/DC变换器变换成3.0V供检测电桥，调整R41可改变输出电压大小；另一路由三端稳压器N2变换成 5V。DC/DC变换提供低电压大电流时有较高的效率，降低了整机工作电流；从而大大提高了传感器的传输距离。 ⑶放大器及A/D变换器 检测电桥输出为差动式的mV级信号, 经过放大后送A/D变换器转换成数字信号由单片机读取。 放大电路由两级放大器组成。两级放大器的放大倍数为K Kv1 Kv2 放大器输出电压经底通滤波送A/D变换器，A/D转换器将模拟信号变为数字信号送入单片机进行运算和处理。 ⑷红外遥控器及接收器 红外遥控器将与按键对应的串行红外光编码信号发送出去。接收器将串行红外光编码信号转换成串行电信号再经放大后送单片机进行处理，完成各种操作功能。 ⑸单片机及输出电路 本传感器采51系列最新的高性能单片机。看门狗电路可保证单片机正常，解决死程序问题。单片机的软件读取A/D转换器的输入放大器的输出电压值，电压值减去零点C后再乘以线性放大倍数L既可得到瓦斯浓度，再在高端进行非线性补偿。 补偿后的浓度输出显示，同时输出200～1000Hz频率信号。CPU同时输出信号给D/A变换器，使之输出显示，同时输出0.3V～1.5V的电压信号，电压／电流变换电路输出1--5mA恒流信号，电位器R45用来调节电流大小， 当瓦斯浓度达报警值，单片机输出信号经三极管驱动后，产生声光报警信号。当瓦斯浓度达断电值，单片机输出信号经三极管驱动后输出断电信号。 显示电路由移位寄存器和数码管组成。共阴极所接二极管起降压作用，所串电阻起限流和减小冲击的作用。 5.传感器的接线 直流供电电源和输出信号通过航空插头接到线路板接线端子上，黑白元件、蜂鸣器、报警灯直接连接到线路板接线端子上， 拆卸和更换特别方便。注意不同规格的传感器航空插头的“信号＋、信号－”的含义及和线路板的连接都不一样。具体接线如下图。 2 1 X5 5.1、线路板接线 5 1 2 3 4 X1 1 2 3 4 X2 1 2 3 X3 1 2 X4 X1-1 供电电源 X2-1 蜂鸣器 X3-1 传感头 X4-1 断电输出 X1-2 供电电源 - X2-2 蜂鸣器 - X3-2 传感头信号 X4-2 断电输出 - X1-3 频率信号 X2-3 报警灯 X3-3 传感头 - X1-4 信号地线 - X2-4 报警灯 - X5-1 RS485 X1-5 电流信号 – X5-2 RS485□ - 5.2、空插头接线 1号脚 - 电缆红芯 - 电源 注意 通气标定时，请装上黑色橡胶堵塞块。正常使用时请取下该塞块。 2号脚 - 电缆白芯 - 电源- 3号脚 - 电缆蓝芯 – 信号 4号脚 - 电缆绿芯 – 信号- 5号脚 - 电缆黑芯 – 断电信号 6、传感器通讯 当传感器用485接口和外部进行数据通讯时，首先要用遥控器设置好地址。线路板显示窗口的红色发光二极管H8指示接收数据，绿色发光二极管H9指示本机返回数据。 短接线S2用来设置485接口的终端电阻120欧。 7 、传感器的遥控调整 预热20分钟后方可进行各种调整。正规调校应具备三个条件瓦斯浓度为零的新鲜空气、1标准气样以及3的标准气样。调校顺序应该是先调零点C，再调线性放大倍数L；最后调非线性补偿系数H。当不具正规调校条件时可比照进行调整；浓度较低时调零点C；中间段调线性放大倍数L；高段调非线性补偿系数H。 调试不同的内容时数码管显示的内容和含义也不同。调整时数码管最高位显示的功能代号。 零点 “C.” 线性放大倍数 “L.” 非线性补偿系数 “H.” 报警点 “A.” 断电点 “P.” 地址值 “F.” 将传感器按图２接入电源和输出信号，合电后LED首先显示“CH4“，然后依次显示零点、线性放大倍数、非线性补偿系数、报警点、断电点、地址值，最后进行正常瓦斯浓度检测与显示值。通电预热15分钟后，可进行各种调整操作 遥控器的面板布置图如上图。将遥控器对准接收窗口，在规定的距离和角度范围内进行调节。 ⑴密码方式和非密码方式设置 传感器可以设置成密码方式和非密码方式。传感器可以设置成密码方式时，用遥控器进行任何其他操作前都必须首先通过密码测试；传感器设置成非密码方式时，用遥控器进行任何操作前都不需要密码。密码设置必须在非密码方式下进行。将线路板上右边两根单排针用短接块短接，传感器可以设置成密码方式；将线路板上右边两根单排针用断开设置成非密码方式。传感器出厂时设置成密码方式，密码为“8888”。 ⑵密码测试 传感器可以设置成密码方式时，用遥控器进行任何其他操作都必须首先通过密码测试，因此密码测试必须在任何其他操作前进行。密码用四位十进制数表示，取值范围“0000-FFFF”。遥控器上的‘零点＋、零点－’、‘倍数＋、倍数－’、‘非线性＋、非线性－’、‘报警点＋、报警点－’4对键依次对应密码从高到低4个数位。密码测试下步骤如下 首先按‘密码’键，数码管显示‘8888’，然后用相应的键将数码管显示值调整为密码值，再按‘设置’键，如果密码正确数码管将显示‘PASS’密码测试通过，此后即可进行其他操作。如果密码不正确数码管将显示‘ERR’表示密码测试未通过，在密码方式码测试未通过不可进行其他操作。 切记 1、数台传感器都设置在非密码方式或密码测试都通过后，遥控器对有效区域内的一台传感器的调节将影响其他传感器。 2、密码测试通过调整操作完毕后，应按一次‘复位’键或关闭停电源，以使密码测试失效，其他人无法操作 ⑶密码设置 出厂时密码设置为‘8888’。技术人员如忘记密码需观察密码或想改变密码，可按以下步骤观察或重新设置密码。首先打开传感器盖板，将传感器设置成非密码方式。然后按‘密码’键，数码管将显示原先的密码，然后用遥控器上相应的键对应方式同密码测试将数码管显示值调整为想设的密码值。再按‘密码’键，数码管将闪烁显示密码，表示传感器已记住了密码。最后传感器可以设置成密码方式。 ⑷零点C的调整及零点显示 零点即瓦斯浓度为零时放大器的输出电压，为保证放大器的有效放大范围，软件规定零点的取值范围为0.05V0.40V，更换黑白元件时手动调零（调电路板上的零点电位器）R14时将零点调整为0.20V。更换黑白元件或调整电路参数时应先按上述方法进行手动调零。 调整传感器第一步应先调零点。将传感器头置于无瓦斯的空气中，按下遥控器上的‘零点、零点-’键，数码管显示的瓦斯浓度就会随之增大或减小，当调到所需的值时松开按键后，数码管先显示调整后的零点值 ‘C.’即表示零点调整完毕,然后恢复正常瓦斯浓度显示。 按一下遥控器上零点显示键,数码管即显示零点 ‘C.’，停一秒后恢复正常瓦斯浓度检测与显示。 ⑸线性放大倍数L的调整及显示 放大器的电压减去零点C后再乘于放大倍数L既可得到瓦斯浓度，可调节的放大倍数L值范围在0.40 – 2.50之间。 调整放大倍数应在零点调整正确后按以下步骤进行。传感器置于瓦斯浓度为１％左右的环境内,按下遥控器上的‘倍数、倍数-’键,数码管显示值将随之增加或减少，调整完毕后闪烁显示线性放大倍数一次。 按一下遥控器上‘倍数显示’键,数码管即显示线性放大倍数一次,停一秒后恢复正常瓦斯浓度检测与显示。 ⑹非线性补偿系数H的调整及显示 由于黑白元件的非线性，仅调整线性放大倍数将难以兼顾整个测量范围。为在整个测量范围得到较高的精度，必须进行非线性补偿。在整个测量范围中选三个基准点，零点（0.0）、中段（1）、高段（3）。首先调整好零点；然后按线性算法用放大倍数进行调整中段（以1左右为基准），最后用非线性补偿系数调整高段（以3左右为基准）。非线性补偿系数H定义为瓦斯实际浓度为3时，补偿前测量值和理论值的差，取值范围在-0.50 – 0.50之间。 调整非线性补偿系数应在零点和放大倍数调整正确后按以下步骤进行。传感器置于瓦斯浓度为3左右的环境内,待传感器显示稳定后，按下遥控器上的‘非线性、非线性- ’键,数码管显示值将随之增加或减少，调整完毕后显示非线性补偿系数‘H.’一次。 按一下遥控器上“非线性显示”键,数码管即显示非线性补偿系‘H.’停一秒后恢复正常瓦斯浓度显示。 ⑺报警点A及断电点P调整及显示 报警点A及断电点P必须用遥控方法调整。按下‘报警点、报警点-’，数码管即显示原有报警点“Ａ.”并在此基础上开始增加或减少,当调到所需数值松开按钮时，显示报警点一秒后恢复正常瓦斯浓度显示。 按下‘断电点、断电点-’，数码管即显示原有断电点“P.”并在此基础上开始增加或减少,当调到所需数值松开按钮时，显示器既恢复正常瓦斯浓度显示。 按一下遥控器上‘报警点、断电点显示’键,数码管即依次显示报警点和断电点,然后恢复正常瓦斯浓度显示。 ⑻地址F的设置 传感器用RS485接口输出数据时，可为传感器设置一个单元地址。取值范围000-255。地址设置借用‘零点显示’和‘倍数显示和’键。‘零点显示’键代表‘地址＋’；‘倍数显示’代表‘地址-’。具体设置方法如下 按一下遥控器上的‘地址’键，数码管即显示原有地址“F”然后用‘零点显示’和‘倍数显示’键将显示调到想要设置的地址值，再按‘地址’键，数码管将闪烁显示设置好的地址值，表示地址已设置正确。 ⑼遥控复位功能 按一下遥控器上的‘复位’键，单片机产生一次硬件复位，程序从头开始执行。这一操作的原理是单片机接收到遥控复位编码后，软件进入死循环，使看门狗自动产生一次硬复位。遥控复位和硬件复位的区别在于硬件复位是无条件的；遥控复位必须单片机仍在工作且能接受到正确的遥控编码。遥控复位一旦实现和硬件复位具有同样的效果。 ⑽测试功能 一直按下遥控器上的‘测试’键，显示器显示瓦斯浓度2.50，同时输出 与 之对应的频率信号、报警信号、断电信号。松开按键恢复正常瓦斯浓度显示。 8、安装与维护 ⑴ 传感器应安排专人维护，严格按说明书操作。非专职人员禁止随便摆弄遥控器和拆开传感器。 ⑵传感器应垂直悬挂，使用中避免猛烈摔打、碰撞。 ⑶传感器在使用中要经常清扫、擦试气室内的煤尘，保持气室清洁通风。要定期进行调校，一般调校周期为10～15天。 ⑷传感器使用应进行登记和记录，对每台仪器的使用、故障情况进行逐一记录。 9、成套 KGJ16 型瓦斯传感器 一台 批量订货时，每3台配送一个遥控器 KGJ16 型瓦斯传感器通气罩 一只 KGJ16 遥控器 一只 5号干电池 2节 KGJ16 使用说明书 一份 KGJ16 产品合格证书 一份 10、定货须知 KGJ16瓦斯传感器根据输出信号不同分3种规格KGJ16-1型输出信号为频率信号200-1000Hz；KGJ16-2型输出信号为电流信号1-5mA。用户订购传感器时应指定传感器的规格，如用户不特殊指定按KGJ16-1型供货。 KGJ16型智能遥控瓦斯传感器使用说明书 2001年8月 第一版 天地科技股份有限公司常州自动化分公司 煤炭科学总院常州自动化研究所 地址 江苏省常州市清潭木梳路1号 邮编 213015 电话 0519-6974971 传真 0519-6960492 E- 9