環(huán)境監(jiān)測(cè)系統(tǒng)監(jiān)測(cè)模塊包括氣體傳感器、測(cè)量電路以及單片機(jī),如圖所示。測(cè)量電路將氣體傳感器的電信號(hào)放大為適合單片機(jī)處理的電壓信號(hào),由單片機(jī)進(jìn)行A/D轉(zhuǎn)換、數(shù)據(jù)處理、溫度補(bǔ)償,再通過(guò)異步串口發(fā)送給主板。該環(huán)境監(jiān)測(cè)系統(tǒng)采用模塊化設(shè)計(jì)方法設(shè)計(jì)監(jiān)測(cè)模塊,各個(gè)監(jiān)測(cè)模塊間除敏感元件和測(cè)量電路不同外,其他部分完全一樣,因此各個(gè)模塊的設(shè)計(jì)基本思路相同。本文僅介紹一氧化碳監(jiān)測(cè)模塊的設(shè)計(jì),其它模塊不再一一介紹。
1.傳感器選型
環(huán)境監(jiān)測(cè)系統(tǒng)采用CO-AF傳感器測(cè)量一氧化碳,該傳感器為電化學(xué)式氣體傳感器。其靈敏度為50mA,量程為0~2×10-3,采用三引腳封裝。工作過(guò)程為:一氧化碳?xì)怏w透過(guò)過(guò)濾膜與工作電極進(jìn)行氧化反應(yīng),產(chǎn)生與氣體濃度成正比的電流信號(hào)。
2.測(cè)量電路設(shè)計(jì)
一氧化碳測(cè)量放大電路原理圖如圖所示。當(dāng)一氧化碳的濃度每變化1×10-6時(shí),工作電極WE的引腳電流變化量小于90nA,因此對(duì)于處理該信號(hào)的放大器有著較高的要求。環(huán)境監(jiān)測(cè)系統(tǒng)采用了CMOS型具有超低偏置電流的跨阻放大器ADA4505-2,其典型的輸入偏置電流為0.5pA,失調(diào)電壓漂移2.5μV/℃,輸入輸出完全軌對(duì)軌,因此該運(yùn)放完全滿足此弱信號(hào)放大要求。
3.單片機(jī)電路設(shè)計(jì)
監(jiān)測(cè)模塊單片機(jī)作為控制中樞,需要對(duì)放大后的模擬信號(hào)進(jìn)行數(shù)據(jù)采集、處理等,計(jì)算完成后將得到的測(cè)量參數(shù)值與主板采用串口進(jìn)行通訊實(shí)現(xiàn)信息傳送。電路原理圖如圖所示。
本文以圖文結(jié)合的形式為大家介紹了環(huán)境監(jiān)測(cè)系統(tǒng)一氧化碳監(jiān)測(cè)模塊的設(shè)計(jì),大家可以簡(jiǎn)單了解一下,從傳感器的選型到測(cè)量電路設(shè)計(jì),再到單片機(jī)電路設(shè)計(jì),這整個(gè)流程需要大家慢慢去理解。