甲烷传感器 是为满足我国煤矿监测井下沼气的需要而研制的.它可以连续自动地将井下沼气浓度转换成标准号输送给关联设备,并具有就地显示沼气浓度值,超限声光及断电功能.经检验进行联机检验后,可与国内各类型监测系统及断电仪、风电瓦斯闭锁装置配套,适宜在煤矿采掘工作面、机电硐室、回风巷道等地点固定使用。
GJG100J煤矿用激光甲烷传感器是由单片机控制的激光遥控智能型检测仪表。该传感器采用本安电路设计，适用于煤矿井下采掘工作面、回风巷道、机电硐室等有瓦斯气体环境中，能够对瓦斯浓度进行连续检测。本传感器采用近激光光谱测量技术，特别适用于高硫矿井含有腐蚀性气体环境的甲烷浓度检测。该仪器具有检测灵敏度高、稳定性好、测量范围宽、兼容性强以及开机自检、非线性补偿、灵敏度校正、参数显示及免开盖调校等优点。
主要技术参数:
工作电压: DC 12-24V
工作电流：<100mA
测量范围：0-100%CH4
测量分辨率：<10% CH4时为0.01% CH4; ≥10% CH4时为0.1% CH4
测量误差：0～1% CH4时，≤±0.05 CH4%；≤1% CH4时，≤测值的±5%
范围：0.1～99.9％CH4
声光：声级>85dB 红色LED闪光
红外遥控距离：>6m
响应时间：< 30s
工作条件：温度0-40℃ 相对湿度≤98％ 大气压力86-106KPa；风速≤8m/s
信号输出方式：RS485、串行码、200-1000Hz频率、4-20 mA或1-5 mA电流
接线距离：>3km（1.5mm2电缆）
型式：矿用本质安全型
标志：Exib I Mb
甲烷传感器是统称，所有可以检测甲烷或瓦斯浓度的传感器都可以称为甲烷传感器，甲烷传感器按原理可分为
1，红外甲烷传感器（红外光原理）量程可达0-100%
2，激光甲烷传感器（二极管激光原理）量程可达0-100%
3，光干涉式甲烷传感器（差不多也是光学原理）
4，催化燃烧式甲烷传感器（化学原理）量程0-4%
5，电催化式甲烷传感器（化学原理）0-40%
其中，催化燃烧式甲烷传感器由于量程较小，而电催化式甲烷传感器量程适中，一般会将这两种传感器的敏感元件配合到一起使用，使用时高低浓度相互转换，便称为高低浓度甲烷传感器或高低浓度瓦斯传感器
1 概述

GJC4(A)型煤矿用甲烷传感器（以下简称传感器），主要用于检测煤矿井下空气中甲烷含量的矿用产品，具有结构新颖、精度高、稳定可靠、使用方便等特点，是KJ218N型煤矿安全监控系统的配套设备之一。
规格型号


2 结构

2.1 外型结构
2.2 标志：“Exibd I”
2.3 尺寸：235×106×58（mm）
2.4 重量：1.0 kg

3 使用环境条件

3.1 温度：0 ℃~40 ℃
3.2 相对湿度：≤98 %（+25 ℃）
3.3 大气压力：86 kPa~116 kPa
3.4 风速：0 m/s ~8 m/s

4 主要技术参数

4.1 额定工作电压：DC 18V，额定工作电流： ≤80 mA
4.2 工作电压范围：DC 9V~24V
4.3 测量范围：0.00％~4.00 %（CH4)
4.4 基本误差δ：
测量范围（% CH4） 基本误差δ（% CH4）
0.00~1.00 ±0.10
1.00~3.00 真值的±10 ％
3.00~4.00 ±0.30

4.5 点：0.00％~4.00 %CH4范围内任意设置(出厂设定1.00 %CH4)
方式：红色灯光闪烁，蜂鸣器振响。
4.6 断电点: 0.50 %~3.00 % CH4范围内任意设置 (出厂设定1.50 %CH4)
断电输出：0/5 mA开关量输出。
注：断电功能根据用户选择。
4.7 信号输出：200 Hz~1000 Hz频率，脉宽＞0.3ms。
4.8 传输距离：2 km （采用MHYVR 1×4×7∕0.52型矿用信号电缆）
4.9 响应时间：＜20 s
4.10遥控距离：≥6 m

5 工作原理

原理示意框图如图1。
主要由供电电源电路，信号检测、处理电路，
控制电路，显示、声光电路，信号输出、控制电
路，遥控接收电路等组成。 图 1
5.1 供电电源
DC9V～24V本安电源经“DC/DC变换器”变换成DC 3.3V，再经稳压积分电路输出3V电源，给检测电桥和单片机供电。
5.2 传感头及检测电桥
传感头由载体催化元件（黑元件、白元件）、气室和通气口等组成。
检测电桥由载体催化元件及电阻等构成惠斯登电桥，载体催化元件为电桥的两个臂。“黑元件”是一种对甲烷气体很敏感的载体催化元件，“白元件”是补偿元件，对甲烷气体不起反应。将黑、白元件置于同一气室内，施加工作电压，无甲烷气体时，电桥处于平衡状态；当甲烷气体进入传感头气室，在黑元件表面无焰燃烧，元件温度升高，阻值增大，电桥失去平衡，有信号电压输出。在一定的甲烷浓度范围内，产生正比于甲烷浓度的直流电压信号。
5.3 信号检测、处理
当传感器检测到空气中甲烷含量，检测电桥输出“mv”级信号，经二级放大处理后送至单片机内置的“A/D 转换器”转换成数字信号。
5.4 红外遥控器及接收
红外遥控器将各种按键指令转换成串行红外光编码信号发出，传感器内的接收器将此编码信号转换成串行号，送单片机处理，完成各种相应功能。
5.5 单片机
采用新的高性能、高运行速度、低功耗的8位AVR微控制器（ATMEGA16L），作为核心控制处理部件。
5.6 显示电路
采用3 1∕2位LED数码显示，数码管由单片机直接驱动，显示相应甲烷浓度值。
5.7 声光电路
采用压电式蜂鸣器作为声器；采用六只低电压、高亮度LED发光二极管（红色）组合作为光显示器。
当检测甲烷浓度达到或超过设定值时，单片机相应的“I∕O”口输出高电平，经三极管BG2、BG1放大后驱动声器和光器，同时发出声、光警报。
5.8 控制输出电路（供用户选择）
由三极管BG4、BG5等组成恒流输出电路（5mA）。
当检测甲烷浓度达到或超过断电设定值，单片机相应“I/O”口控制输出恒流。
常态下“I/O”口为低电平，无恒流输出，断电执行器不工作；断电时恒流输出5mA，断电执行器工作，从而实现断电闭锁控制。
注：目前此功能不能实现“故障闭锁”，建议用户采用分站进行控制！
5.9 频率输出电路
由集成电路IC6、三极管BG7、BG8、BG9等组成恒流源驱动电路。
检测信号处理后由单片机相应“I/O”口输出200 Hz~1000 Hz频率信号，经恒流源驱动电路远传输出。200 Hz~1000 Hz的频率信号对应于检测甲烷含量（0.00 %~4.00 %）CH4 。
5.10 载体催化元件保护措施
当检测甲烷含量大于4.00 % CH4时，单片机相应“I/O”口输出高电平，三极管BG10导通，切断电桥供电电源，检测元件不工作，此时显示值和输出信号均维持在超限状态（4.00%CH4 和1000Hz）。每隔3min，单片机控制电桥电路复送电一次，若检测甲烷浓度仍超过4.00 % CH4，则继续切断电桥供电电源，只有当检测甲烷含量低于4.00%CH4时，则自动恢复正常检测。

6 使用方法

6.1 传感器接线
6.1.1印制板标识和接线（印制板示意图如图2）
图中标识：
① 3 1/2 位数码显示器：DS1、DS2、DS3。
② 功能位数码显示器：DS4
③ 遥控接收管：JS1
④ 插接座：J1蜂鸣器，J4灯。
⑤ 接线端：J2检测元件，J5插座。
⑥ 调节电位器：RT1电桥调零，RT2精度调节
⑦ 功能微键：S1功能“+”， S2功能“－”，
S3数值增量，S4数值减量，S5复位。 图 2
6.1.2 插头配接线
采用MHYVR 1×4×7∕0.23型矿用信号电缆与插接头焊接。
插脚 线色 标 识
1 白色 电源 DC （－）
2 红色 电源 DC （＋）
3 绿色 断电输出（＋）
4 兰色 频率输出（＋）
6.1.3 印制板配接线
按正确配线工艺操作，并按以下顺序进行配接线。
① 传感头接入印制板J2接线端。
红色引线接入“3V”线端；兰色引线接入“SIG”线端；引线接入“GND”线端。
② 插座1、2、3、4引线（对应白、红、绿、兰线色）接入印制板J5接线端。
红色线接入“电源输入+”线端；白色线接入“电源输入–”线端；兰色线接入“频率输出+”线端；绿色线接入“断电输出+”线端。
③ 蜂鸣器插接头与线路板J1插接座对接。
④ 灯插接头与线路板J4插接座对接。
6.2 使用与调试
传感器使用条件应符合技术指标中规定的要求，检查接线无误后给传感器通电，待传感器零点在清洁空气中稳定后方可进行各项调试。（注：直流供电电源和频率计由插头线引入。）
6.2.1 传感器校准
① 零点：用清洁空气按200 ml∕min流量通入传感头气室约3min，调节印制板RT1电位器，使传感器显示“0.00”，此时频率输出应显示“200”Hz值。
② 精度：用2.00%CH4标气按200 ml∕min流量通入传感头气室约3min，调节印制板RT2电位器，使传感器显示“2.00”，此时频率输出应显示“600”Hz值。
6.2.2 功能调节
印制板上设置有五个按键，标识为S1、S2、S3、S4、S5，作为传感器功能调节用。
① S1，S2为功能模式“＋/−”键，连续按动S1，则小LED数码管显示“1～9，A”；连续按动S2，则小LED数码管显示“A，9～1”，表示进入不同功能模式。
② S3，S4为功能模式状态下的调节“增量∕减量”键。（S3为增量调节键，S4为减量调节键。）
③ S5为复位钮，按动一次进入程序初始化。
④ 小LED数码管显示值“1～9，A”表示以下功能模式：
1——零点“＋/−”调节模式
2——显示零点值（即两级运放后的电压值）模式
3——非线性补偿“＋/−”调节模式
4——显示非线性系数值(0~+99) 模式
5——放大倍数“＋/−”调节模式
6——显示放大倍数值模式
7——点“＋/−”调节模式
8——断电点“＋/−”调节模式
9——测试功能输出状态模式
A——存储模式
注：进入功能“1、3、5、7、8”模式状态，需配合S3，S4按键进行调节。
进入功能“2、4、6”模式状态，为专业维修人员提供传感器调试参数。
传感器调节完毕，若10s不按键操作，则自动退出设置显示并存储调节设置，或进入“A”功能模式，对调节设置进行存储。
6.2.3 遥控器使用
遥控器面板示意如图3。









图 3

6.2.3.1 遥控复位
按压〔复位〕钮，单片机产生一次硬件复位，程序从头开始执行。此操作须在单片机正常工作且能接受遥控编码状态下，遥控复位方能实现，如不起作用，则应采用断电——上电复位。
6.2.3.2 遥控设置
按压〔设置〕钮，传感器小LED数码管显示“P”，进入功能模式状态，再按压〔设置〕钮，则退出功能模式状态。
6.2.3.3 零点调节
按压〔设置〕钮—→按动〔零点设置＋〕或〔零点设置－〕钮至小LED数码管显示“1”—→反复按动〔零点设置＋〕或〔零点设置－〕钮，使传感器显示“0.00”值—→按压〔设置〕钮，存储调节设置并退出。
使用遥控器进行零
一、用途
矿用低浓度甲烷传感器(以下简称传感器)是为满足我国煤矿监测井下甲烷浓度的需要而研制的。它可以连续自动地将井下甲烷浓度转换成标准号输送给配接设备，并具有就地显示沼气浓度值，超限声光等功能。传感器经检验进行联机检验后, 可与国内各类型监测系统及断电仪、风电瓦斯闭锁装置配套，适宜在煤矿采掘工作面、机电硐室，回风巷道等地点固定使用。
二、主要特点
1．采用新型单片微机和高集成数字化电路，使电路结构简单，性能可靠，便于维修与调试。•
2．实现了红外遥控调校零点、标校点、点等功能,使调校方便简单。
3．增加了传感器断电控制功能,并可任意设定断电点,实现了一机多用。
4．采用新型开关电源,降低了整机功耗,增加了仪器传输距离。
5．增加了故障自检功能,便于使用与维护。
6．设计了新型高强度外壳结构,增强了仪器抗冲击能力。
三、主要技术参数
环境温度：0℃～40℃
相对湿度：≤98%RH
大气压力：80kPa～116kPa
风速：0m/s～8m/s
矿用低浓度甲烷传感器适用于含有瓦斯或煤尘危险的煤矿井下。
四、外形尺寸、质量及材质
a) 外形尺寸：270 × 155 × 55mm
b) 重量：≤1.3kg；
c) 外壳材质：不锈钢。
GJG100J矿用激光甲烷传感器
GJG100J矿用激光甲烷传感器
三 技术特性 3.1 工作电压 9～24V
3.2 工作电流≤100mA ／ 18V DC 3.3 测量范围及基本误差
测量范围 基本误差 0.00～1.00%CH4 ±0.06%CH4 1.00～100%CH4
真值的±6%CH4
3.4 输出制式
a)频率：200～1000Hz (对应0～4%CH4和0-100% CH4)、200～1000，1200～2000Hz（对应0～4～40% CH4)、200～1000～2000Hz Hz（对应0～10～100% CH4)，脉冲宽度大于0.3ms
b)RS485数字信号：2400bps 3.5 传输距离
当使用如下参数的电缆时,频率信号传输距离≥2000m，数字信号传输距离≥6000m。
电缆参数：R≤12.5Ω/千米，L：0.8mH/km，C：0.06µF/km。 3.6 本安参数：
Ui：19.2V；Ii：0.85A；Ci：1.1μF；Li：35μH。 3.7 稳定性： 不小于180天



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