2.1　控制电路

如图1 (a)控制硬件框图所示,以单片机PIC16F630为控制中心,对全电路进行控制。瓦斯传感器接触瓦斯后,其电阻发生变化,经外电路转换为电压的变化,瓦斯传感器的插入点A的电位UA随瓦斯传感器是否插入,是否需要脱附,环境瓦斯浓度超标等状态而变化。为了使单片机PIC16F630能识别这3种不同的状态,选择3种电压(2种基准电压、1种参考电压)经3个电压比较器与UA比较,可得到3个电压比较器的不同输出状态(“0”态或“1”态),将其分别输入到单片机PIC16F630的7、8、9、3个脚。即UA基准电压一比较(输入7脚)检测瓦斯传感器是否接入、是否损坏;UA与基准电压二比较(输入8脚)判断瓦斯传感器是否需要进行脱附处理(即该瓦斯传感器第一次使用或长期未使用,重新启用时,均需要通过较大的电流清除其表面的附着物,以保证其对瓦斯检测的灵敏度);图1中的“参考电压调整”和UA经电压比较器输入9脚,使瓦斯传感器能准确、稳定地工作。即瓦斯浓度超标时,能准确、及时地发出报警信息,瓦斯浓度未超标时,也不会误报。12个节能照明发光体分为5组,它们被装在同一灯罩内,在不同的场合由使用者选择不同组数的发光体来达到变光照明、节能的效果。接收手动按键输入10脚的变光照明选择信号(上电时发光体的初始态为全灭,按键按一下就增亮一组,增亮到五组后,,按键按一下就减亮一组,直到全灭。分别由2、3、4、12、13脚控制发光体的亮和灭)。单片机PIC16F630中存放着数种发光体闪烁的报警信号可供使用者选择控制2、3、4、12、13脚使发光体闪烁报警。使用者可用以上类似的方法,经按键(输入

图1　光机电一体化多功能煤矿矿工安全帽控制硬件与主程序框图11脚)选择发光体报警的类型。节能发光体的工作电压为3.7 V,由锂电池直接供给;瓦斯传感器的工作电压为6 V,由锂电池经振荡、升压、整流、滤波生成;单片机PIC16F630的工作电压为5 V,由6 V电压经二极管降压产生。

2.2　控制软件

单片机PIC16F630为简单指令型单片机,不需外接晶振,CMOS、节能、抗干扰能力强,有12个I/O口(2~13脚)。如图1(b)为控制主程序框图所示,单片机初始化包括:堆栈、I/O口、定时/计数器、寄存器等的设置;CPU按主程序框图所示的顺序查询输入口(箭头指向单片机的口,如:7、8、9、10、11脚)的状态,对瓦斯传感器是否缺损、是否需脱附进行检测,使其工作在正确的状态,对瓦斯浓度超标进行准确的判断,对发光体组数和报警形式选择实时地准确识别。经输出口和脱附电路等部分的正常工作。

　　表1将试制的光机电一体化多功能煤矿矿工安全帽样品按给定表中的“测试条件”,在实验中心进行测试得出如的特性参数,有些参数(如光源寿命等)由元件生产厂家提供的。

表1　多功能安全帽特性参数表

　　作者简介:郑开陆(1948-),男,武汉人,工学硕士,副教授,江汉大学

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