基于ZigBee的煤礦綜合監(jiān)控系統(tǒng)節(jié)點(diǎn)設(shè)計(jì)

2．3 一氧化碳和硫化氫測(cè)量電路設(shè)計(jì)
一氧化碳和硫化氫濃度測(cè)量均選用了國產(chǎn)的電化學(xué)氣體傳感器，電化學(xué)元件根據(jù)電化學(xué)的原理工作，利用待測(cè)氣體在電解池中工作電極上的電化學(xué)氧化過程，通過電子線路將電解池的工作電極和參比電極恒定在一個(gè)適當(dāng)?shù)碾娢?，在該電位下可以發(fā)生待測(cè)氣體的電化學(xué)氧化，由于氧在氧化和還原反應(yīng)時(shí)所產(chǎn)生的法拉第電流很小，可以忽略不計(jì)，于是待測(cè)氣體電化學(xué)反應(yīng)所產(chǎn)生的電流與其濃度成正比并遵循法拉第定律。這樣，通過測(cè)定電流的大小就可以確定待測(cè)氣體的濃度。其測(cè)量電路如圖3所示。

2．4 其他主要元件選擇
負(fù)壓測(cè)量選用Motorola的氣壓傳感器MPX5100，溫度測(cè)量選用集成數(shù)字溫度傳感器DSl8B20。
2．5 電源設(shè)計(jì)
節(jié)點(diǎn)供電對(duì)于固定節(jié)點(diǎn)采用蓄電池供電，對(duì)于佩戴型則直接從礦燈去電，由于使用蓄電池供電，因此電源設(shè)計(jì)時(shí)要考慮其轉(zhuǎn)換效率。該系統(tǒng)中電源設(shè)計(jì)選用了CS51412，CS51411，MAX660三種元件，其中CS51411，CS51412芯片為ON半導(dǎo)．體推出的新型補(bǔ)償穩(wěn)壓器系列產(chǎn)品，精度高，開關(guān)頻率性能優(yōu)異，功能完備，專用于蜂窩基站和無線通信基礎(chǔ)設(shè)施，其輸入電壓范圍在4．5～40 V之間。MAX660芯片為MAXIM推出的電源轉(zhuǎn)換芯片，可以實(shí)現(xiàn)+3 V到-3 V電源的轉(zhuǎn)換。12 V轉(zhuǎn)5 V電路如圖4所示。

3 節(jié)點(diǎn)軟件設(shè)計(jì)
3．1 通信協(xié)議的制定
設(shè)計(jì)通訊協(xié)議應(yīng)充分降低通訊雙方之間的耦合性，使得節(jié)點(diǎn)增加與減少并不影響監(jiān)測(cè)計(jì)算機(jī)軟件的正常運(yùn)行(即不會(huì)因?yàn)閭鞲衅鱾€(gè)數(shù)、類型的改變而需修改上位機(jī)軟件)。同時(shí)，上位機(jī)監(jiān)控軟件可以通過與節(jié)點(diǎn)的通信，按照協(xié)議規(guī)定自動(dòng)解析傳感器節(jié)點(diǎn)相關(guān)信息。結(jié)合系統(tǒng)特點(diǎn)，制定了監(jiān)控系統(tǒng)專用的一套應(yīng)用層通信協(xié)議，該協(xié)議是運(yùn)行于ZigBee之上，用于規(guī)范應(yīng)用層的數(shù)據(jù)交換而制定的協(xié)議。