目錄:上海天道儀器有限公司>>各種監(jiān)測系統(tǒng)>> 防化實驗通風(fēng)柜
應(yīng)用領(lǐng)域 | 化工 |
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裝修而導(dǎo)致的空氣污染已經(jīng)成為現(xiàn)代危害身體健康的殺手之一,現(xiàn)有的空氣質(zhì)量檢測大部分都是單氣體檢測,,對于現(xiàn)在已經(jīng)演變?yōu)樯鐣栴}的空氣質(zhì)量,,目前的測量方式還達(dá)不到理想標(biāo)準(zhǔn)。一種儀表只能檢測一種氣體,,無法滿足大型建筑物的室內(nèi)空氣質(zhì)量的要求,。文章介紹的監(jiān)測儀,布線簡單,,受環(huán)境的干擾小,,能夠同時監(jiān)測多種有害氣體,并且顯示速度快,,實時性好,。可以多點(diǎn),,全面的對居住場所的空氣質(zhì)量監(jiān)測[1],。
1 總體設(shè)計方案
總體設(shè)計結(jié)構(gòu)如圖1所示。
文章將介紹系統(tǒng)的硬件電路,,這里以氨氣傳感器的調(diào)理電路為例,,以及電源電路的設(shè)計和硬件抗干擾技術(shù)。文章以STC12C5A60S2處理器為核心控制器件,,系統(tǒng)上電后開機(jī)自檢,,然后會對甲烷、氨氣,、CO,、甲醛、溫濕度進(jìn)行多點(diǎn)實時的檢測并顯示,。如果發(fā)現(xiàn)檢測的某項氣體值超標(biāo),,系統(tǒng)會自動啟動報警裝置,,通過聲音提示用戶。利用串口發(fā)出控制指令,,提醒用戶采取相應(yīng)的措施,。該設(shè)計預(yù)留的通訊串口可以與其他高級設(shè)備連接實現(xiàn)遠(yuǎn)程控制。
2 室內(nèi)空氣質(zhì)量監(jiān)測儀的硬件設(shè)計
2.1 電化學(xué)傳感器的信號調(diào)理電路
文章以氨氣傳感器為主進(jìn)行介紹,。由于傳感器輸出的信號非常微弱,,電化學(xué)傳感器采集氨氣,并輸出信號,,需要對輸出的微弱mV級的信號放大,,文章選擇的運(yùn)算放大器是OPA333,最終將信號放大到V級[2],。由于傳感器有啟動時間,,為了減少預(yù)熱時間,通過J177進(jìn)行電路調(diào)整[3],,信號的調(diào)理電路如圖2所示,。當(dāng)甲醛傳感器感應(yīng)到甲醛氣體時,由電極生成的電流信號得到電壓信號,,傳感器輸出電流和電路輸出的電壓關(guān)系為:
U=Ix(R14+R15//RT2)
其中R14和R15的阻值為20k,,經(jīng)過I/V轉(zhuǎn)換后,傳感器輸出的電流信號從μ 變?yōu)榉壍碾妷骸?/span>
由于電化學(xué)型傳感器的特殊性,,對應(yīng)的調(diào)理電路的設(shè)計,需要考慮以下幾個方面:
(1)傳感器的靈敏度數(shù)量級極低,,在一級電路引入電流-電壓轉(zhuǎn)換,。
(2)消除其他氣體的干擾,電化學(xué)型氣體傳感器偏壓是否穩(wěn)定會影響到噪聲和靈敏度,,所以提高被測量氣體的選擇性,,減少噪聲,保證傳感器工作在最佳點(diǎn),,采用恒電位控制電路,。
(3)加入調(diào)零電路校正。
(4)為了減少傳感器本身導(dǎo)致的噪聲或者I/V轉(zhuǎn)換器輸出的噪聲,,引入濾波電路,。
2.2 電源電路設(shè)計
文章采用MCP1700進(jìn)行了電壓的轉(zhuǎn)換,為了實現(xiàn)一氧化碳,、甲醛等電化學(xué)型傳感器的±3V供電,,需要把+5V電源電壓轉(zhuǎn)換成+3V,選用芯片MAX660,,把+3V的電源電壓轉(zhuǎn)換成-3V,,便得到了±3V的供電電壓[5],。采用芯片MAX660將輸入電壓范圍為+1.5V到+5.5V,轉(zhuǎn)換后變成輸出電壓是-1.5V到-5.5V,,而且性能十分穩(wěn)定,。
2.3 硬件抗干擾技術(shù)
系統(tǒng)運(yùn)行時,會受到內(nèi)部或外部的各種干擾,,比如噪聲干擾,、放電干擾或者電磁干擾等,所以除了遵守相應(yīng)設(shè)計規(guī)則外,,必須采取可行的抗干擾措施,,來提高和保證系統(tǒng)的安全性以及可靠性,所以對硬件電路進(jìn)行布局布線時,,還需考慮影響電路電磁兼容性,、測量和控制精度和空氣監(jiān)測儀工作穩(wěn)定性的因素[6]。
文章采用的硬件抗干擾措施有:
(1)增大電源線寬度,;
(2)芯片電源端連接去耦電容,;
(3)模擬地與數(shù)字地分開布局;
(4)用電壓跟隨器隔離進(jìn)入A/D之前的信號,;
(5)在電源和地線之間加入去耦電容,,防止抗干擾能力弱的芯片或關(guān)閉電源時變化大的芯片;
(6)電源輸入端接100μF的電解電容,;
(7)設(shè)置專門的硬件復(fù)位電路,。
3 結(jié)束語
該儀器是集環(huán)境污染,安全和溫濕度為一體的多點(diǎn)監(jiān)測的便攜式測量儀,。適合居家環(huán)境測量以及安全報警,,該設(shè)計的創(chuàng)新在于,把室內(nèi)空氣和安全報警集合為一體,,采用多種電化學(xué)傳感器的組合,,解決了目前室內(nèi)氣體測量種類單一的問題。
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