无线瓦斯巡检仪电源智能监控设计

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1、无线瓦斯巡检仪电源智能监控设计　　摘要：煤矿井下便携式设备使用环境要求苛刻，需保证电池电源的有效性和安全性，引入电池监测芯片DS2438，实现了无线瓦斯巡检仪的电源智能监控。在介绍无线瓦斯巡检仪的硬件结构基础上，结合DS2438芯片，设计了电源监控电路。论述了电源电压、电流及剩余电量的计算原理，考虑系统软件的实时性，详细设计了电池电源的监控流程，并给出了部分关键程序流程。实验表明，该电源监控设计能有效实现无线瓦斯巡检仪的电源智能监控，为井下便携式设备的电源监控提供有效方法。Abstract：Consideringtheeffectivenessandsaf

2、etyofbatterypowerusedinportableequipmentofcoalmine，theDS2438chipwasusedtorealizethepowerintelligentmonitoringofwirelessgasdetector.BasedontheintroductionofhardwarestructureofwirelessgasdetectorandcombinedwiththeDS2438chip，thepowercontrolcircuitwasdesigned.Thecalculationprincipleof

3、supplyvoltage，currentandtheremainingcapacitywasstudied.Consideringthereal-timeofsystemsoftware，themonitoringprocessofthebatterypowerwasdetaileddesigned，andsome8keyprocedureswereshowed.Experimentsshowthatthedesignofthepowermonitoringcaneffectivelyrealizeintelligentpowermonitoringof

4、wirelessgasdetecdor，andwillprovideaneffectivewayforpowermonitoringofundergroundportableequipment.关键词：瓦斯监测；无线瓦斯巡检仪；电源监控；DS2438；单片机Keywords：gasmonitoring；wirelessgasdetector；powermonitoring；DS2438；singlechip中图分类号：TD76文献标识码：A文章编号：1006-4311（2013）35-0071-020引言8随着矿山物联网技术的发展，未来应用于煤矿井下的各种

5、便携式设备将会越来越多[1]。煤矿井下便携式设备使用环境要求苛刻，需保证电池电源的有效性和安全性，当前井下应用的矿灯、便携式瓦斯检测仪等设备均未具备电源状态的提示功能，亟需改进。笔者在前期的研究中一直致力于井下无线瓦斯监测设备的研制，如无线瓦斯报警矿灯[2]、无线瓦斯巡检仪[3]等，该类设备因增加了无线功能，使得能量消耗增大，这就需要实时提示用户当前的电池能量状况，为实现上述要求，本文采用电池监测芯片DS2438，结合STC89C52RD单片机，针对无线瓦斯巡检仪，设计了一种智能电池电量监测系统，实现了对电池温度、剩余电量等参数的实时监测。1无线瓦斯巡检仪

6、介绍[3]无线瓦斯巡检仪是笔者前期研究的矿井移动瓦斯监测设备，通过无线射频技术将瓦斯检测数据无线接入到安全监控系统中。其硬件结构由红外瓦斯传感器、控制单元、LCD显示器、声光报警电路、功能键盘电路、时钟电路、无线通信模块和电源模块等部分组成，如图1。无线瓦斯巡检仪能实时检测显示作业点瓦斯浓度、超限自动报警、浓度数据存储等功能。电池状态的实时监测是该瓦检仪应用的必要辅助功能，主要采用DS2438智能电池监测芯片来实现。2电源监控电路及工作原理2.1DS2438芯片及电路结构DS2438芯片具有监测电池电压、电流、剩余电量和电池温度等功能[4]。具有独特的1-

7、Wire接口，仅需一个端口引脚即可进行通信；能为电池组提供唯一的64位序列号；具备片上电池温度检测，省去了热敏电阻；能采用片上A/D转换器监视电池电压，以作为终止充电和终止放电的判据；集成电流累积器用于记录进入和流出电池的电流总量；具有40字节的非易失EEPROM存储器，可用于存储重要的电池参数；工作温度范围-40°C至+85°C。该芯片和微处理器组成的电路结构如图2所示。8GND为接地；VCC电压接5.0V；NC悬空；DQ为数据输入输出端，接MCU微处理器的P2.X端口；VSENS+为电池测量电流输入（+），VSENS-为电池测量电流输入（-），两者之间

8、接外部检测电阻R1；VAD为通用电压A/D采样输入端，接待测电压。