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防化实验通风柜

简要描述:为解决在线监测室内多种有害气体存在成本高,不具有实时性,灵活性差等问题,依据GB/T18883-2002室内空气质量标准,采用单主机和多分机结构,文章通过电化学传感器采集CH2O、CH4、NH3、CO、可吸入颗粒物和温湿度等多项参数,以微控处理器为核心对调理后的数据进行处理,该监测仪针对市面上的环境监测装置参数单一,不能满足多点以及实时监测等问题而设计。防化实验通风柜

  • 产品型号:
  • 厂商性质:生产厂家
  • 更新时间:2024-05-24
  • 访  问  量:1415

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详细介绍

装修而导致的空气污染已经成为现代危害身体健康的杀手之一,现有的空气质量检测大部分都是单气体检测,对于现在已经演变为社会问题的空气质量,目前的测量方式还达不到理想标准。一种仪表只能检测一种气体,无法满足大型建筑物的室内空气质量的要求。文章介绍的监测仪,布线简单,受环境的干扰小,能够同时监测多种有害气体,并且显示速度快,实时性好。可以多点,全面的对居住场所的空气质量监测[1]

1 总体设计方案


总体设计结构如图1所示。

文章将介绍系统的硬件电路,这里以氨气传感器的调理电路为例,以及电源电路的设计和硬件抗干扰技术。文章以STC12C5A60S2处理器为核心控制器件,系统上电后开机自检,然后会对甲烷、氨气、CO、甲醛、温湿度进行多点实时的检测并显示。如果发现检测的某项气体值超标,系统会自动启动报警装置,通过声音提示用户。利用串口发出控制指令,提醒用户采取相应的措施。该设计预留的通讯串口可以与其他高级设备连接实现远程控制。

2 室内空气质量监测仪的硬件设计

2.1 电化学传感器的信号调理电路

文章以氨气传感器为主进行介绍。由于传感器输出的信号非常微弱,电化学传感器采集氨气,并输出信号,需要对输出的微弱mV级的信号放大,文章选择的运算放大器是OPA333,最终将信号放大到V[2]。由于传感器有启动时间,为了减少预热时间,通过J177进行电路调整[3],信号的调理电路如图2所示。当甲醛传感器感应到甲醛气体时,由电极生成的电流信号得到电压信号,传感器输出电流和电路输出的电压关系为:

U=IxR14+R15//RT2

其中R14R15的阻值为20k,经过I/V转换后,传感器输出的电流信号从μ 变为伏级的电压。

由于电化学型传感器的特殊性,对应的调理电路的设计,需要考虑以下几个方面:

1)传感器的灵敏度数量级极低,在一级电路引入电流-电压转换。

2)消除其他气体的干扰,电化学型气体传感器偏压是否稳定会影响到噪声和灵敏度,所以提高被测量气体的选择性,减少噪声,保证传感器工作在最佳点,采用恒电位控制电路。

3)加入调零电路校正。

4)为了减少传感器本身导致的噪声或者I/V转换器输出的噪声,引入滤波电路。

2.2 电源电路设计

文章采用MCP1700进行了电压的转换,为了实现一氧化碳、甲醛等电化学型传感器的±3V供电,需要把+5V电源电压转换成+3V,选用芯片MAX660,把+3V的电源电压转换成-3V,便得到了±3V的供电电压[5]。采用芯片MAX660将输入电压范围为+1.5V+5.5V,转换后变成输出电压是-1.5V-5.5V,而且性能十分稳定。

2.3 硬件抗干扰技术

系统运行时,会受到内部或外部的各种干扰,比如噪声干扰、放电干扰或者电磁干扰等,所以除了遵守相应设计规则外,必须采取可行的抗干扰措施,来提高和保证系统的安全性以及可靠性,所以对硬件电路进行布局布线时,还需考虑影响电路电磁兼容性、测量和控制精度和空气监测仪工作稳定性的因素[6]

文章采用的硬件抗干扰措施有:

(1)增大电源线宽度;

(2)芯片电源端连接去耦电容;

(3)模拟地与数字地分开布局;

(4)用电压跟随器隔离进入A/D之前的信号;

(5)在电源和地线之间加入去耦电容,防止抗干扰能力弱的芯片或关闭电源时变化大的芯片;

(6)电源输入端接100μF的电解电容;

(7)设置专门的硬件复位电路。

3 结束语

该仪器是集环境污染,安全和温湿度为一体的多点监测的便携式测量仪。适合居家环境测量以及安全报警,该设计的创新在于,把室内空气和安全报警集合为一体,采用多种电化学传感器的组合,解决了目前室内气体测量种类单一的问题。

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