Устройство и функционирование

2.1 Конструктивно анализатор представляет собой портативный прибор в сборном полимерном корпусе, состоящем из фронтального 1 и тыльного 2 полукорпусов и верхней торцевой защитной крышки блока датчиков 3. Все элементы корпуса снабжены защитными резиновыми уплотнениями и соединяются между собой с помощью винтов. По одному из четырех винтов корпуса и крышки блока датчиков пломбируются

 

 

Изображение______ Общий вид анализатора

На фронтальной панели расположены дисплей 4 и выходное отверстие звукового излучателя 5.

На тыльной панели расположен датчик температуры 6. На ее верхней части имеется маркировка.

На боковой стенке корпуса расположена клавиатура 7 с четырьмя кнопками.

Внутри корпуса расположены блок датчиков, электронная плата и аккумуляторная батарея, залитая диэлектрическим компаундом.

2.2 Принцип действия и работа

2.2.1 Принцип действия датчика низких концентраций метана основан на измерении количества тепла, выделяемого при термокаталитическом низкотемпературном окислении измеряемого компонента.

Чувствительные элементы представляют собой спирали из платинового микропровода, на которые нанесен слой носителя катализатора. На измерительном чувствительном элементе носитель катализатора дополнительно пропитан каталитически активным веществом.

Чувствительные элементы включены в измерительную мостовую схему. При этом измерение концентрации сводится к измерению разбаланса моста чувствительных элементов, вызванного изменением их температуры.

Чувствительные элементы помещены в реакционную камеру из газопроницаемой керамики. Реакционная камера обеспечивает защиту чувствительных элементов от воздействия угольной пыли и вентиляционной струи.

Принцип действия датчика высоких концентраций метана основан на зависимости температуры нагретого тела от коэффициента теплопроводности окружающей его газо-воздушной среды. В качестве чувствительного элемента используется компенсационный элемент датчика низких концентраций.

2.2.2 Принцип действия датчика углекислого газа основан на явлении избирательного поглощения инфракрасного излучения в узкой спектральной области, характерной только для углекислого газа. Поэтому этот датчик является высокоизбирательным и сохраняет работоспособность при высоких концентрациях неизмеряемых компонентов.

Конструктивно он состоит из широкоспектрального инфракрасного излучателя (специальной миниатюрной лампы накаливания) и двух узкоспектральных приемников излучения, расположенных в газопроницаемой камере с отражающими внутренними поверхностями. Один приемник излучения реагирует на длину волны, поглощаемой углекислым газом, а другой, – на длину волны, на которой не происходит поглощение излучения ни одним из неизмеряемых компонентов.

Таким образом формируются измерительный и опорный сигналы, обрабатываемые микроконтроллером. Этим обеспечивается компенсация мешающих измерению факторов.

2.2.3 Принцип действия датчика кислорода основан на электрохимическом эффекте.

Электрохимический метод измерения кислорода основан на явлении протекания специфичной химической реакции (электрохимической реакции) в электрохимической ячейке, представляющей собой газопроницаемый резервуар с раствором электролита и электродами (анодом и катодом).

Кислород вступает в химическую реакцию с электролитом, заполняющим ячейку. В результате в растворе образуются заряженные ионы, и между электродами начинает протекать электрический ток, пропорциональный концентрации кислорода. Микропроцессор обрабатывает возникающий электрический сигнал. 3.3 Функциональная схема анализатора представлена на изображение.8.

 

Изображение 8 Функциональная схема анализатора

Устройство звуковой сигнализации

Устройство визуализации

Устройство ввода данных

Датчик СН4

Усилитель

АЦП

Микроконтроллер

Интерфейс USB

Датчик СО2

Датчик О2

Датчик давления

Датчик температуры

H AB8s1ZwLETQiJGozfDIejQMdqwSn/tK7WbNc5MKgFfEqC78di0duRl1LGsBqRuhsZzvCBdjIhS45 w6FvgmGfrWEUI8FgsLzV0xPSZ4TKgfDO6oX27mR4MpvMJskgGR3NBsmwKAbP5nkyOJrHx+PisMjz In7vycdJWnNKmfT870UfJ38nqt349XLdy37fqOgxeugokL3/D6SDCPy79wpaKLq5ML46rwfQeXDe zaQfpF/3wevhyzH9CQAA//8DAFBLAwQUAAYACAAAACEApHMFFOAAAAALAQAADwAAAGRycy9kb3du cmV2LnhtbEyPwU6DQBCG7ya+w2ZMvJh2KUJLkKExau3JNGK9b2EEUnaWsNsW3t41HvQ4M1/++f5s PepOnGmwrWGExTwAQVyaquUaYf+xmSUgrFNcqc4wIUxkYZ1fX2UqrcyF3+lcuFr4ELapQmic61Mp bdmQVnZuemJ/+zKDVs6PQy2rQV18uO5kGARLqVXL/kOjenpqqDwWJ43wXOzizefdfgyncvtWvCbH HU8viLc34+MDCEej+4PhR9+rQ+6dDubElRUdwmoVLzyKcB9GEQhP/G4OCFGcxCDzTP7vkH8DAAD/ /wMAUEsBAi0AFAAGAAgAAAAhALaDOJL+AAAA4QEAABMAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAFtDb250ZW50 X1R5cGVzXS54bWxQSwECLQAUAAYACAAAACEAOP0h/9YAAACUAQAACwAAAAAAAAAAAAAAAAAvAQAA X3JlbHMvLnJlbHNQSwECLQAUAAYACAAAACEA1v5McGYCAACBBAAADgAAAAAAAAAAAAAAAAAuAgAA ZHJzL2Uyb0RvYy54bWxQSwECLQAUAAYACAAAACEApHMFFOAAAAALAQAADwAAAAAAAAAAAAAAAADA BAAAZHJzL2Rvd25yZXYueG1sUEsFBgAAAAAEAAQA8wAAAM0FAAAAAA== ">

FLASH-память «черного ящика»

Усилитель

Сигналы аналоговых датчиков метана и кислорода усиливаются до необходимого уровня инструментальными усилителями и подаются на аналогово-цифровой преобразователь микроконтроллера.

Цифровые сигналы датчиков углекислого газа, температуры и давления подаются непосредственно на входы микроконтроллера.

Датчик давления необходим для компенсации влияния изменений атмосферного давления на результаты измерений.

Аккумуляторная батарея в целях обеспечения искробезопасности снабжена ограничителем тока короткого замыкания – блоком искрозащиты.

Блок стабилизаторов напряжения обеспечивает стабилизированными напряжениями питания необходимых уровней и опорными напряжениями все узлы анализатора.

Приемник индукционный с контролером заряда обеспечивают бесконтактный заряд аккумуляторной батареи.

Микроконтроллер выполняет следующие функции:

- анализ информации датчиков;

- управление (включение и отключение) аварийной сигнализацией об опасных значениях концентраций метана, углекислого газа и кислорода и сигнализацией о разряде аккумуляторной батареи;

- выдачу основной информации (об измеряемых величинах) и, при необходимости, служебной информации (о состоянии аккумуляторной батареи, порогах срабатывания аварийной сигнализации) на устройство визуализации;

- калибровку анализатора посредством устройства ввода данных по воздуху и ПГС;

- выбор значений порогов срабатывания аварийной сигнализации посредством устройства ввода данных;

- управление работой FLASH-памяти «черного ящика» и обмен информацией с ней.

Интерфейс USB обеспечивает обмен данными с внешними устройствами, а также диагностику и программирование анализатора.

Устройство визуализации представляет собой цветное знако-синтезирующее излучающее табло.

Устройство ввода данных представляет собой мембранную клавиатуру, состоящую из четырёх кнопок.

2.4 Настройка и работа с анализатором3.4.1. Включение и выключение анализатора осуществляются путем нажатия и удержания кнопки «».

2.4.2 Настройка анализатора осуществляется посредством циклического разветвленного меню. Вход в меню осуществляется путем нажатия и удержания кнопки «↑» не менее 3 сек. После появления надписи т она

Меню имеет следующие пункты:

- Настроить яркость,

- Копировать «черный ящик»,

- Настроить канал CH4,

- Настроить канал O2,

- Настроить канал CO2,

- Выйти из настроек.

Навигация по меню осуществляется кнопками «↓» «↑».

Выбор пункта меню либо подтверждение действия осуществляются кнопкой «Ok».

Выход из пункта меню и отказ от действия осуществляются кнопкой «».

Для комфортной работы с анализатором предусмотрена настройка яркости дисплея в пункте меню «Настроить яркость».

Для уменьшения либо увеличения яркости используются кнопки «↓» «↑», соответственно.

2.4.3 Извлечение информации из «черного ящика».

Для извлечения информации из «черного ящика» необходимо USB-шнуром, входящим в комплект, соединить компьютер и анализатор. Затем следует выбрать пункт меню «Копировать черный ящик».

Дальнейшая работа ведется на компьютере, в программе «MEXT». В статусной строке вверху окна программы отображается надпись, содержащая серийный номер анализатора. Нажатием на кнопку «Открыть», выбирается файл “mgas.rep” на появившемся в Проводнике диске, отмеченном надписью “REPORT”. Спустя некоторое время, в зависимости от объема накопленных данных, таблица на мониторе компьютера заполнится считанной информацией. Таблица содержит следующие поля:

- дата и время,

- температура,

- концентрация CH4,

- концентрация CO2,

- концентрация O2,

- аварийная сигнализация с указанием порогов (для СН4),

- напряжение аккумуляторной батареи,

- срабатывание сигнализации о разряде аккумуляторной батареи.

2.4.4 Настройка параметров канала измерения объемной доли метана, осуществляемая в пункте меню «Настроить канал CH4»

2.4.4.1 Пункт подменю «Задать первый порог CH4»

Режим задания первого порога используется при необходимости изменения установки первого порога (второй автоматически устанавливается на 0,50 % выше первого).

Ввод значения осуществляется поразрядно. С помощью кнопок «↓» «↑» выбирается нужное числовое значение от 0 до 9 и знак «.», находящийся между значениями 9 и 0, после чего выбор подтверждается кнопкой «Ok». Далее аналогичным способом вводится цифра следующего разряда. По завершении процедуры ввода значения первого порога появляется сообщение «Выполнено», сопровождающееся коротким звуковым сигналом.

2.4.4.2 Пункт подменю «Проверить пороги CH4»

Режим проверки порогов используется для возможности проверки истинных значений порогов срабатывания и отключения аварийной сигнализации без использования ПГС. При выборе данного пункта на дисплее циклически изменяются показания объемной доли CH4 с дискретностью 0,01%. В процессе роста и снижения показаний визуально и на слух контролируются значения порогов срабатывания и отключения аварийной сигнализации.

2.4.4.3 Пункт подменю «Настроить питание датчика CH4»

При установке в анализатор нового датчика необходимо настроить параметры его питания. Процесс настройки осуществляется автоматически при выборе данного пункта меню. По завершении настройки появляется сообщение «Выполнено».

2.4.4.4 Пункт подменю «Установить “0” датчика CH4»

Калибровка по воздуху производится в случае, если показания на воздухе отличаются от нулевых более чем на ±0,15 % объемной доли. По завершении калибровки появляется сообщение «Выполнено».

2.4.4.5 Пункт подменю «Калибровать датчик CH4 (НК)»

Калибровка по ПГС датчика метана низких концентраций необходима в случае, когда основная погрешность измерений превышает нормированное значение.

В начале калибровки необходимо ввести паспортные данные ПГС (значение объемной доли СН4). Ввод значения осуществляется поразрядно. С помощью кнопок «↓» «↑» выбирается нужное числовое значение от 0 до 9 и знак «.», находящийся между значениями 9 и 0, после чего выбор подтверждается кнопкой «Ok». Далее аналогичным способом вводится цифра следующего разряда.

После приглашения «Подайте ПГС CH4…» необходимо обеспечить подачу ПГС в анализатор, после чего появляется сообщение «Подождите». В случае успешного завершения калибровки появляется сообщение «Выполнено».

2.4.4.6. Пункт подменю «Калибровать датчик CH4 (ВК)»

Калибровка по ПГС или метано-воздушной смеси (МВС) датчика метана высоких концентраций необходима в случае, когда основная погрешность измерений превышает нормированное значение.

Процесс калибровки полностью аналогичен описанному в пункте 2.4.4.5.

2.4.5 Настройка параметров канала измерения объемной доли кислорода, осуществляемая в пункте меню «Настроить канал O2»

2.4.5.1 Пункт подменю «Задать порог O2»

Режим задания порога используется при необходимости изменения установки порога. Изменение установки порога осуществляется аналогично описанному в п. 3.4.4.1.

2.4.5.2 Пункт подменю «Проверить порог O2»

Режим проверки порога используется для возможности проверки истинного значения порога срабатывания и отключения аварийной сигнализации без использования ПГС.

При выборе данного пункта на дисплее анализатора циклически изменяются показания объемной доли O2 с дискретностью 0,1%. В процессе роста и снижения показаний визуально и на слух контролируются значения порогов срабатывания и отключения аварийной сигнализации.

2.4.5.3 Пункт подменю «Калибровать датчик O2»

Калибровка по воздуху производится в случае, если показания на воздухе отличаются от 20,9% более чем на ±0,5%. По завершении калибровки появляется сообщение «Выполнено».

2.4.5.4 Пункт подменю «Установить «0» датчика O2»

Калибровка по нулевому азоту необходима в случае, когда значение нулевых показаний отличается от нуля более чем на ±0,5% объемной доли.

После входа в подменю и приглашения «Подайте ПГС …» необходимо обеспечить подачу нулевого азота в анализатор, после чего появится сообщение «Подождите». В случае успешного завершения установки нулевых показаний появится сообщение «Выполнено».

2.4.6 Настройка параметров канала измерения диоксида углерода, осуществляемая в пункте меню «Настроить канал CO2»

2.4.6.1 Пункт подменю «Задать порог CO2»

Режим задания порога используется при необходимости изменения установки порога. Изменение установки порога осуществляется аналогично описанному в п.2.4.4.1.

2.4.6.2 Пункт подменю «Проверить порог CO2»

Режим проверки порога используется для возможности проверки истинного значения порога срабатывания и отключения аварийной сигнализации без использования ПГС.

При выборе данного пункта на дисплее анализатора циклически изменяются показания объемной доли CO2 с дискретностью 0,01%. В процессе роста и снижения показаний визуально и на слух контролируются значения порогов срабатывания и отключения аварийной сигнализации.

2.4.6.3 Пункт подменю «Установить “0” датчика CO2»

Калибровка по воздуху производится в случае, если показания на воздухе отличаются от нулевых более чем на ±0,2 %. По завершении калибровки появляется сообщение «Выполнено».

2.4.6.4 Пункт подменю «Калибровать датчик CO2»

Калибровка по ПГС датчика углекислого газа необходима в случае, когда основная погрешность измерений превышает нормированное значение.

В начале калибровки необходимо ввести паспортные данные ПГС (значение объемной доли СО2). Ввод значения паспортных данных ПГС описан в п. 2.4.4.5.

После приглашения «Подайте ПГС CO2…» необходимо обеспечить подачу ПГС в анализатор, после чего появляется сообщение «Подождите». В случае успешного завершения калибровки появляется сообщение «Выполнено».

2.4.7. Завершение работы с настройками и перевод анализатора в рабочий режим осуществляются выбором пункта меню «Выйти из настроек».