基于CAN总线接口的红外检测系统的设计思路

　　1 引言

　　一氧化碳(CO)是剧毒性气体，人体吸人后造成人体组织和细胞缺氧，导致引起中毒窒息。在煤矿井下，CO也是引起瓦斯爆炸的主要气体之一。CO无论是对工业生产还是人类都造成巨大的损害，因此，CO检测尤为重要，特别在煤矿井下，《煤矿安全规程》规定，井下作业场所的CO浓度应控制在0．002 4％以下。因此，实时、准确地测出井下CO气体浓度，对保障煤矿工业安全生产具有重要意义。

　　目前检测CO的方法主要有化学法、电化学法、气相色谱法等。这些方法普遍存在价格高、普适性差等问题，且测量精度较低。这里设计一种新的检测系统，选用红外CO传感器和MSP430单片机作为核心信号处理电路，结合数字滤波、温度补偿运算．具有检测浓度范围宽、使用寿命长等优点。CAN总线通信距离长、可靠性高等特点，通过扩展CAN总线接口使检测仪具有远程通信能力，可方便地与监控中心进行对接联络，有效降低事故发生率，具有推广和应用价值。

　　2 系统组成及硬件设计

　　该系统由红外CO气体传感器、MSP430单片机、CAN总线接口及远程监控系统组成。该系统在检测现场通过单片机处理检测的数据、控制LCD显示、声光报警，同时还配备CAN总线控制器，可以轻松获取浓度、温度以及报警记录等相关信息，实现了智能化的工业现场、远程同时监控功能。系统的组成框图如图1所示。

　　2．1 传感器的原理及选择

　　每种物质都有特定的吸收光谱(如CO气体在光波波长4．5μm处有一个极强的吸收峰)，该特性可用于测量。可根据各种气体光谱曲线上某些特定波长处吸收峰值的变化判断气体的浓度。当红外光通过待测气体时，这些气体分子对特定波长红外光有吸收作用，吸收规律遵循朗泊-比尔定律

　　式中，I为透射光的能量，L/mol·cm；Io为红外辐射被气体吸收的能量，L／mol．cm；K为与气体及辐射波长有关的常数，L/mol·cm：C为被测气体的浓度．mol／L；L为辐射通过气体层的厚度，cm。

　　由式(1)可知，通过检测红外辐射经气体吸收后的辐射强度，就可计算出被测气体的浓度。采用SM-C0 H／M传感器，该系列模拟输出型CO采用双光束非分光红外线(NDIR)检测技术．具有抗其他气体干扰、保养维护简便、稳定性好、自带温度补偿、Modbus ASCII协议数字输出和模拟输出等优点。适用于泄漏报警、现场施工防护、简单气体分析气体、在线监测、工业过程分析等场合。