便携式硫化氢检测仪.pdf

2011年
假来术与传惑器
2011
第3期
Instrument Technique and Sensor
便携式硫化氢检测仪
朱亮,严龙,邹兵,姜素霞
(中国石油化工股份有限公司青岛安全工程研究院,山东青岛266071)
摘要:针对天然气开采利用过程中存在的H1S泄漏检测问题,利用集成了AD转换器的高性能微处理器
MSP430F249为核心,设计了便携式H2S检測仪,重点介绍了设计原理及软硬件实现方法。用电化学式H2S传感器将现
场H2S气体浓度转换为模拟信号输出,数字式温湿度传感器将现场温湿度转换为数字信号输出,MSP430F249处理这些信
号并实时显示结果,最终完成检测和报警功能。实验结果表明该检测仪具有测量精度高、功耗低、携带方便等特点。
关键词:H2S传感器;MSP430F249;电化学原理;SHT1;便携式
中图分类号:TP216文献标识码:A文章编号:1002-1841(2011)03-0031-03
Design of Portable Detection Instrument for Hydrogen Sulfide
ZHU Liang, YAN Long, ZOU Bing, JIANG Su-xia
SINOPEC Safety Engineering Institute, Qingdao 266071, China
Abstract: In terms of the Hydrogen Sulfide leak detection problems in the process of mining and using of natural gas, this pa-
per designed a portable detection instrument for H ro en Sulfide, based on high perfomance MSP430F249 which ine rated A/D
converter It inoue emphatically e design nile an he me od o realize software and hardware. Converting field once-
tration of Hydrogen Sulfide gas to analog signal output by using electrochemistry Hydrogen Sulfide sensor, converting field tempera-
ture and humidity to digital signa output by using digital sensor, MSP430F249 processed these signals, displayed the real-time re-
sults and finally completed functions of detection and alarm. The results show that the detection instrument has high accurate, low
power consumption and portable
Key words: H S sensor; MSP430F249; electrochemistry principle; SHTI 1; portable
引宫
及电源电路
LCD显示
在天然气开采利用过程中存在大量的H2S有毒气体,严重
威胁人们的生命安全。H12S是一种无色气体,易溶于水,虽
报警电略
温湿度传感器?MSP420F249
有臭鸡蛋气味,但与天然气混合在一起也难以引起注意,必须
按鍵
采取其他的检测报警方式,一且有H2S气体泄漏,能及时提醒
H
信号调
传燃器
理电路
实时时钟
现场工人,避免危险发生。结合实际使用需要,设计了一种便
携式H1S检测仪。
图1H2S检测仪总体结构图
能;P3.4口和P3.5口连接到温湿度传感器,实时获取现场的温
系统总体结构
湿度信息;P6.0与H2S信号调理电路连接,采集H2S气体浓
H2S检测仪以MSP430F249微处理器为核心。H2S传感器
度信号;P3.0口和P3.1口连接实时时钟芯片;P4.0~P4.2连
探测现场H12S气体浓度,经过信号调理电路输出电压信号供微
接报警电路,MSP430F249及其外围电路连接如图2所示,微处
处理器A/D采样,同时,温湿度传感器检测现场的温湿度,实时
理器计算现场的H12S气体浓度以及温湿度,并完成显示、报警、
监测温湿度的变化,为检测的H2S浓度的正确性提供依据。用
一键开关机按键管理等功能。
户通过按键设置检测仪的报警极限,当H2S气体浓度超过报2.1MSP430F249微处理器
极限时,检测仪通过LCD显示和报警电路报警,提醒用户现场
MSP430F249微处理器具有超低功耗,灵活的时钟使用方
H2S浓度超限。实时时钟接口给本机提供时间日期信息。检
测仪总体结构如图1所示。
式,高速的运算能力,片上集成12位高精度AD转换模块,其
内部 Flash ROM为60KB,片内RAM为2KB.工作电压为1.8~
硬件设计
H2S浓度检测仪主要由一鍵开关机与电源电路、温湿度检
3.6V;62.5ns指令周期;4路串行接口,其中2路可工作于S
或アC模式;提供3种工作模式,可以最大限度地减少功耗,该
测电路、H2S浓度信号调理电路、报警电路以及人机接口电路
微处理器广泛应用于工业检测中。
组成。系统以超低功耗处理器MSP430F249为核心,P4.6口和
P4.7口连接到电源电路,控制检测仪一键完成开机和关机功
2.2一键开关机电路设计
为了减小开关机对检测仪检测结果的影响,减少按键数
量,采用软硬件结合的方式,设计了一键开关机电路,完成检测
收稿日期:2010-06-21收修改稿日期:2010-11-20
仪的开机和关机功能。一键开关机电路如图3所示,关机状态