GJG100H瓦斯抽放用紅外甲烷傳感器

使用說明書

 

一 概述

 

1. 產品特點

GJG100H瓦斯抽放用紅外甲烷傳感器（以下簡稱傳感器）採用嵌入式微控制器技術，在甲烷氣體檢測原理上使用的是完全不同于傳統催化原理的非色散紅外線檢測技術，克服了催化原理傳感器標定週期短、容易中毒等現象，而用於測量甲烷濃度的紅外甲烷檢測傳感器內置精確的溫度補償電路使得檢測精度不會因溫度變化而漂移。該傳感器具有測量準確、反應速度快、標定週期長、不受其它氣體影響、測量範圍寬、功耗低、使用壽命長、性能穩定、可靠性高等特點。通過本公司所生產的FYF5（A ）礦用遙控器可方便設置工作點，同時輸出（200～1000）Hz的頻率信號和RS-485數字信號，可方便與各種類型的煤礦安全監測系統配套使用。

2、主要用途及適用範圍

適用於煤礦井下瓦斯抽放管道、回風巷道、機電峒室等有瓦斯爆炸氣體環境中對瓦斯濃度進行連續測定。該傳感器具有測定、顯示瓦斯瞬時濃度、超限報警、紅外遙控調校、數字通訊等功能。

3、型號的組成及其代表意義

                

G

J

G

100

H

紅外原理

測量範圍（0～100）

光學原理

甲烷

傳感器

 

4、產品執行標準

AQ6211-2008《煤礦用非色散紅外甲烷傳感器》

GB3836.4-2010 標準中Exia I 等級防爆設計

Q/SD 059–2011《GJG100H瓦斯抽放用紅外甲烷傳感器》企業標準

5、環境條件

1）使用環境條件

      a)  工作溫度     0℃～40℃；  

      b)  相對濕度     ≤98%；

      c)  氣壓         （80～116）kPa；

      d)  風速         不大於8m/s；

      e)  具有甲烷或煤塵爆炸危險的煤礦井下；

2）貯存溫度     －40℃～＋60℃。

3）防爆形式：礦用本質安全兼隔爆型，防爆標誌為“Ixia I Ma”。

 

二 工作原理與結構

 

1. 結構：傳感器結構見圖1。

           

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

1.提手  2.殼體  3.顯示屏  4.紅外傳感器 5 .標定通氣嘴  6.報警燈

7.電路板  8.蜂鳴器  9.后蓋（銘牌）  10.航空插頭

圖1 

2、工作原理

傳感器由電源電路、紅外甲烷檢測傳感器元件、單片機信號處理單元、顯示電路、報警電路、紅外遙控電路、頻率信號輸出電路、RS-485通訊電路等構成，工作原理框圖見圖2。

       圖2

當傳感器置於存在甲烷氣體的環境時，甲烷氣體通過傳感器外殼的氣窗進入氣室，氣室內的紅外甲烷檢測傳感器把檢測到的氣體濃度處理成數字信號，經過微處理器數據處理，由數碼管顯示出甲烷含量，並輸出(200～1000)Hz的頻率信號供其它設備使用，同時通過RS－485電路完成數據上傳。傳感器的報警電路是由蜂鳴器、發光二極管及驅動電路組成，當甲烷濃度超過設定的報警點時，傳感器會發出聲光報警信號。紅外遙控電路可在現場設定報警點、傳感器地址、通訊速率等。

三 技術特征

 

1. 主要性能

1）傳感器採用數碼管顯示，可用遙控器完成所有功能，實現不開蓋調節，使用簡便。

2）傳感器能夠準確測量並顯示甲烷濃度，報警點在（25<X≤3５）% CH4範圍內可任意設定（出廠時報警點設置為30.0% CH4）。當甲烷濃度超過設定報警值時，傳感器發出間歇聲、光報警。

3）RS-485通訊功能使得該傳感器可與各種類型的煤礦安全監測系統進行通訊。

4）傳感器採用單片機控制，使得標校簡單快捷。

5）傳感器的紅外遙控功能可在當地完成地址、報警點、波特率等信息的設置。

2、主要參數

1）工作電源：額定電壓18V，允許波動範圍(9～24)V DC，電流＜95mA

1）測量範圍 ：（0.00～100）%CH4；

2）測量範圍在（０≤X<10）%CH4時，其分辨率應不低於0.01% CH4，測量範圍在（10≤X<100）%CH4時，其分辨率應不低於0. 1% CH4。

3）基本誤差（見表1）：

 

 

表1  基本誤差    

測量範圍（%CH4）	基本誤差（%CH4）
0.00～1.00	±0.07%
1.00~100	真值的±7%

    4）響應時間：≤50 s；

5）報警方式 ：斷續聲、光信號，光信號在暗處的能見度不小於20m；

6）聲音強度：≥80dB（距聲源1m處，背景噪音＜30dB條件下）；

7）報警點：在（25<X≤3５）%CH4範圍內可任意設定（出廠時報警點設置為30%CH4）。。

8）遙控距離：≤5m；

    9）傳輸距離：≤2km；

10）輸出信號：頻率（200～1000）Hz；輸出高電平大於3V(負載電阻>1.5 kΩ)

              數字信號：RS485  波特率1200bps、2400bps、4800bps、9600bps可選

11）供電電源：採用陝西斯達煤礦安全裝備有限公司生產的KDW127/12B礦用澆封兼本安直流穩壓電源；

四 尺寸及重量   

 

1、 外型尺寸： 260mm×120mm×50mm ；

2、 重量：     ≤1kg 。

 

五 使用方法

 

1、傳感器的接線

傳感器使用條件應符合技術指標中規定的要求，並按下圖接線，經檢查無誤后方可通電，預熱10分鐘后方可進行各種設置操作。

具體接線如圖3所示。

                   

        1 空  2電源（+）   3RS485輸出A   4 空  5電源（—） 6　RS485輸出B  ７頻率信號輸出

圖3

1. 紅外遙控設置方法

（傳感器調校時需使用本公司生產的FYF5(A)型礦用遙控器，如圖4所示。）

                                 

圖4

將遙控器對準接收窗口，在有效的距離和角度範圍內進行調節（當按鍵一直按着時，遙控器不會連發紅外信號，如需調節時，應點按按鍵，使用時請注意），通過遙控器，用戶可對以下參數進行調整或設定。傳感器各項功能參數的調校採用功能菜單項方式，其功能菜單項選項含義見表2。

表2

字      符	含     義
P_ _ 0	退出菜單
P_ _ 1	標 零
P_ _ 2	標 定
P_ _ 3	報警點設置
P_ _ 4	本機地址設置
P_ _ 5	波特率設置
P_ _ 6	低端補償用
P_ _ 7	查看輸出頻率
P_ _ 8	查看標定是否正常
P_ 11	風速試驗用
P_ 12	恢復出廠設置

 

1）退出菜單（P_ _ 0）

按“◀”按鍵，進入菜單功能選擇畫面，顯示“P_ _ 0”時，通過“▲”或“▼”鍵來選擇要執行的功能，當把剛選擇的功能執行完成后，如果還想執行其它功能，可以不退出菜單功能選擇畫面，繼續通過“▲”或“▼”鍵來選擇要執行的功能。（注：只有在顯示“P_ _ 0”畫面時，按“OK”鍵才能退出菜單功能選擇畫面。如果20秒時間內沒有再次按按鍵，將自動退回到濃度顯示畫面。）

2）標零菜單（P_ _ 1）

把傳感器置於清新空氣中,待讀數穩定后，按“◀”鍵顯示“P_ _ 0”,按一下“▲”鍵傳感器顯示“P_ _ 1”，按 “OK”鍵，當顯示“P0.00”時再按一下“OK”鍵將標零完成。

3）標定菜單（P_ _ 2）

在傳感器的氣室上套上通氣罩，通入流量為200ml/min的標準甲烷氣體，待傳感器讀數穩定后, 按一下“◀”鍵，傳感器顯示“P_ _ 0”菜單，再按兩下“▲”鍵，傳感器顯示“P_ _ 2” 功能菜單，按一下“OK”鍵后顯示“PX.XX”, 再按“▲”鍵或“▼”鍵，調整傳感器的顯示值，把傳感器顯示值調整到所通入的標準氣體真值后，按一下“OK”鍵，標定完成。

注：本傳感器的標定分為低端標定和高端標定，分別用2.0±0.5%和50±5%CH4的標準氣樣進行低端標定和高端標定。

4）報警點設置菜單（P_ _ 3）

按一下“◀”鍵進入菜單功能選擇畫面，顯示“P_ _ 0”時，按三下“▲”鍵, 傳感器顯示“P_ _ 3” 功能菜單，按一下“OK”鍵后顯示當前報警點值（例如“b _ 30. 0”）, 按“▲”鍵報警點濃度加1％，按“▼”鍵報警點濃度減1％，按“OK”鍵保存設定的報警點值。

5）地址設置菜單（P_ _ 4）

按一下“◀”鍵進入菜單功能選擇畫面，顯示“P_ _ 0”時，按四下“▲”鍵，傳感器顯示“P_ _ 4” 功能菜單，按一下“OK”鍵后顯示當前地址值（例如“d _ 0 0”）, 按“▲”鍵地址號加1，按“▼”鍵地址號減加1，按“OK”鍵保存設定的地址。

6）波特率設置菜單（P_ _ 5）

按一下“◀”鍵進入菜單功能選擇畫面，顯示“P_ _ 0”時，按五下“▲”鍵, 傳感器顯示“P_ _ 5”功能菜單，按一下“OK”鍵后顯示當前波特率大小（例如顯示 “1200”），按“▲”鍵或“▼”鍵，循環顯示波特率“1200”、“2400”、“4800”、“9600”，按“OK”鍵保存設定的波特率。

7）補償用菜單（P_ _ 6）

本菜單只有在傳感器標定時使用，用戶一般不要使用此功能。

按一下“◀”鍵進入菜單功能選擇畫面，顯示“P_ _ 0”時，按六下“▲”鍵, 傳感器顯示“P_ _ 6” 功能菜單，按一下“OK”鍵后顯示當前補償值（例如“0.0１”表示在測量１%以內的甲烷時，傳感器自動補償0.0１）, 按“▲”鍵補償值加1，按“▼”鍵補償值減1，按“OK”鍵保存設定的補償值。

8）查看輸出頻率菜單（P_ _ 7）

按一下“◀”鍵進入菜單功能選擇畫面，顯示“P_ _ 0”時，按七下“▲”鍵, 傳感器顯示“P_ _ 7” 功能菜單，按一下“OK”鍵后顯示當前甲烷濃度值對應的輸出頻率大小。再按一下“OK” 鍵后將退回到菜單功能選擇畫面。

９）查看標定是否正常菜單（P_ _ 8）

按一下“◀”鍵進入菜單功能選擇畫面，顯示“P_ _ 0”時，按五下“▼”鍵, 傳感器顯示“P_ _ 8” 功能菜單，按一下“OK”鍵后依次顯示F _ ０ X（零點）、F _ L X (低端)、F _ H X (高端)標定結果畫面各２秒，X的取值為A或E，A表示已標定成功，E表示標定不正確或沒有標定，傳感器在沒有標定時系統將使用內部的默認值。

10）風速試驗用（P_ 11）

本菜單只有在本傳感器送國家相關檢驗部門送檢做風速影響試驗時纔會用到，用戶不使用本功能。

11）恢復出廠設置（P_ 12）

按一下“◀”鍵進入菜單功能選擇畫面，顯示“P_ _ 0”時，按一下“▼”鍵, 傳感器顯示“P_ １２” 功能菜單，按一下“OK”鍵后顯示 “A90” 再次按下“OK”鍵將恢復出廠值（恢復的出廠值包括：取消標定的數值、報警點恢復到30.0%、本機地址恢復到０、波特率恢復到1200、低端補償恢復到０）。

注： 1. 傳感器零點設置時，必須在清潔的空氣中進行。

2. 傳感器進行標定時，必須在輸入標準氣體且穩定后進行。

3. 標定調整的數值必須與標準氣樣一致，否則將會嚴重影響傳感器測量精度。

４.為了使本傳感器在全量程內的測量精度滿足要求，在標定時需要在用2.0%和50%的氣體分別進行標定。

3、RS-485通訊數據幀：

該傳感器的RS-485通訊數據幀組成，分別是起始字節（0Xfe   0x68）、傳感器地址字節、主機發的指令字節、數據字節、校驗和字節和結束字節（0x0d）。上位機發送命令和下位機上傳數據都是以這個數據幀來進行的。

其中：

◎　傳感器地址為一個字節，高四位必需為９，９表示傳感器的類型為紅外甲烷傳感器

◎ 主機發的指令為一個字節， 命令碼如下 ：

0x01       設置傳感器地址 

0x02    設置傳感器波特率

`                                  0x03       恢復傳感器出廠設置

                                   0x04     讀取傳感器參數數據  

0x05       讀取傳感器測試數據

0x07       修改傳感器地址

0x08       讀取傳感器報警參數

0x09    寫傳感器的報警參數

◎數據字節：

1）設置傳感器地址——上位機下傳一個字節的數據：0x90表示0＃，0x91表示1＃，0x92表示2＃，0x93表示3＃，以此類推。0xff表示廣播地址。

                     下位機上傳一個字節的數據： 0xaa-設置已完成；0x55-錯誤

2）設置傳感器波特率——上位機下傳一個字節的數據：0x01表示1200，0x02表示2400，0x03表示4800，0x04表示9600，

下位機上傳一個字節的數據： 0xaa-設置已完成；0x55-錯誤

3）恢復傳感器出廠設置——上位機下傳一個字節的數據：０x00。

恢復的出廠值包括：取消標定的數值、報警點恢復到30.0%、本機地址恢復到０、波特率恢復到1200、低端補償恢復到０。

下位機上傳一個字節的數據： 0xaa-設置已完成；0x55-錯誤

4）讀取傳感器參數數據——上位機下傳一個字節的數據：0x00

下位機上傳二個字節的數據，第一個字節為地址，第二個字節為波特率，數值的類型如同上面設置傳感器地址、設置傳感器波特率。

5）讀取傳感器測試數據——上位機下傳一個字節的數據：0x00；

下位機上傳五個字節的數據。

字節[0] -傳感器狀態字

                                    0x55 - 正常

                                    0xaa - 報警

                            字節[1] -傳感器頻率輸出值（高位字節）

字節[2] -傳感器頻率輸出值（低位字節）

                            給上位機回傳兩字節的頻率數值的方法：

  把下位機的頻率值*10后分成高低二個字節(eg:200.1*10=2001)，把2001轉換成整型十六進制：

０x07d1  

把低字節０xd1放在字節[2]

把高字節０x07放在字節[1]

字節[3] -傳感器濃度度顯示值（高位BCD碼）

字節[4] -傳感器濃度度顯示值（低位BCD碼）

高位BCD碼存放的是濃度顯示值的整數部分，低位BCD碼存放的是濃度顯示值的小數部分

6）修改傳感器地址——同命令１，區別是：命令１主要是用在不知道和上位機通訊的從機地址時，通過廣播地址和命令１來使該從機地址強行改為目標地址，命令７主要用在知道和上位機通訊的從機地址時，通過目標地址和命令7來使該從機地址改為新的目標地址。

7）寫傳感器的報警參數——上位機下傳三個字節的數據

　　　　          字節[0]-報警值

　　　　這三個字節都為BCD碼。高四位為整數部分，低四位為小數部分。

下位機上傳一個字節的數據： 0xaa-設置已完成；0x55-錯誤

◎ 校驗和字節：校驗和為一個字節．起始字節（0xfe    0x68）、傳感器地址字節、主機發的指令字節、數據字節之和。

六 故障分析及排除

 

傳感器的一般故障現象及處理方法(參見表3)，修理傳感器時不得改變與本安性能有關的參數。

故障現象	原因分析	排除方法
傳感器無任何顯示	電源未接通、電源迴路短路	檢查、處理
數碼管無顯示	單片機損坏	更換
個別數碼管顯示缺段	數碼管損坏	更換
個別數碼管不顯示	數碼管損坏	更換
傳感器重複顯示“OOOO”	紅外甲烷檢測傳感器元件損坏	更換
顯示數據不正確	若調整無效，則傳感元件坏	更換
充標準氣樣時顯示數值無變化	傳感器元件引線開路或傳感器元件損坏	更換

表 3

 

 

 

 

 

 

 

 

 

七 注意事項

 

1、傳感器應有專人維護使用，並嚴格按照說明書操作和調整，嚴禁隨便拆卸傳感器。

2、傳感器在攜帶、使用中應避免碰撞摔磕，並注意保持傳感器清潔。

3、傳感器有損坏部件時返回廠家維修更換。

4、傳感器的調校要定期進行，標校一般為半年進行一次。

5、傳感器的紅外甲烷檢測傳感器元件壽命大於5年，經長期使用后，若標校調整不到與甲烷標樣相符值時，說明檢測傳感器元件壽命終止。傳感器更換元件后，要重新調零和標校。

6、嚴禁在井下拆機檢查和修理，嚴禁隨意更換傳感器的元器件。

八 成套性

1、傳感器                                 1台

2、航空插頭（帶1.5米礦用電纜）                2個

3、遙控器                                 1個

5、使用說明書                             1份

6、合格証                                 1份                                  

 

九 貯存、運輸

 

1傳感器應貯存在乾燥、清潔、無硫化物、無磷化物等有害氣體室內。

2 包裝好的傳感器應適用於鐵路、公路、水路和航空運輸。

 

十 開箱及檢查

 

打開包裝箱后根據《裝箱單》或本說明書第八條“成套性”檢查傳感器配件是否齊全。

 

十一 保修承諾

 

本產品保修期為12個月，自發貨之日起計算。在此期間非人為原因損坏，本公司負責免費維修（不可抗拒因素除外，例如：自然災害、戰爭等）。

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

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