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防化實驗通風柜

簡要描述:為解決在線監(jiān)測室內(nèi)多種有害氣體存在成本高,不具有實時性,靈活性差等問題,依據(jù)GB/T18883-2002室內(nèi)空氣質(zhì)量標準,采用單主機和多分機結(jié)構(gòu),文章通過電化學傳感器采集CH2O、CH4、NH3、CO、可吸入顆粒物和溫濕度等多項參數(shù),以微控處理器為核心對調(diào)理后的數(shù)據(jù)進行處理,該監(jiān)測儀針對市面上的環(huán)境監(jiān)測裝置參數(shù)單一,不能滿足多點以及實時監(jiān)測等問題而設(shè)計。防化實驗通風柜

  • 產(chǎn)品型號:
  • 廠商性質(zhì):生產(chǎn)廠家
  • 更新時間:2024-08-19
  • 訪  問  量:2116

詳細介紹

裝修而導致的空氣污染已經(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不到理想標準。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??梢远帱c,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)上電后開機自檢,然后會對甲烷、氨氣、CO、甲醛、溫濕度進行多點實時的檢測并顯示。如果發(fā)現(xiàn)檢測的某項氣體值超標,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,提醒用戶采取相應的措施。該設(shè)計預留的通訊串口可以與其他高級設(shè)備連接實現(xiàn)遠程控制。

2 室內(nèi)空氣質(zhì)量監(jiān)測儀的硬件設(shè)計

2.1 電化學傳感器的信號調(diào)理電路

文章以氨氣傳感器為主進行介紹。由于傳感器輸出的信號非常微弱,電化學傳感器采集氨氣,并輸出信號,需要對輸出的微弱mV級的信號放大,文章選擇的運算放大器是OPA333,最終將信號放大到V[2]。由于傳感器有啟動時間,為了減少預熱時間,通過J177進行電路調(diào)整[3],信號的調(diào)理電路如圖2所示。當甲醛傳感器感應到甲醛氣體時,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=IxR14+R15//RT2

其中R14R15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>

由于電化學型傳感器的特殊性,對應的調(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,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進行了電壓的轉(zhuǎn)換,為了實現(xiàn)一氧化碳、甲醛等電化學型傳感器的±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+5.5V,轉(zhuǎn)換后變成輸出電壓是-1.5V-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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