一種VOCs傳感器的制造方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明屬于傳感器領(lǐng)域，尤其涉及一種VOCs傳感器。
【背景技術(shù)】
[0002]在我國，VOCs (volatile organic compounds)揮發(fā)性有機(jī)物，是指常溫下飽和蒸汽壓大于70Pa、常壓下沸點(diǎn)在260°C以下的有機(jī)化合物，或在20°C條件下蒸汽壓大于或者等于10Pa具有相應(yīng)揮發(fā)性的全部有機(jī)化合物。隨著社會(huì)的發(fā)展，大氣的污染越來越嚴(yán)重，而企業(yè)排放的揮發(fā)性有機(jī)物是造成環(huán)境大氣污染的重要原因之一，尤其在化工園區(qū)，顯得更為突出。為實(shí)現(xiàn)可持續(xù)發(fā)展戰(zhàn)略，加強(qiáng)環(huán)境保護(hù)已成為我國的一項(xiàng)基本國策，因此需要對VOCs進(jìn)行實(shí)時(shí)監(jiān)測，目前最常見的VOCs傳感器為了提高系統(tǒng)穩(wěn)定性，一般是采用鋰電池供電方案，但價(jià)格高而且要經(jīng)常更換電池，使用不方便。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0003]發(fā)明目的:本發(fā)明的目的是為了解決現(xiàn)有技術(shù)的不足，提供一種VOCs傳感器。
[0004]技術(shù)方案:本發(fā)明所述的一種VOCs傳感器，包括主控制器、電源、采樣供電模塊、顯不器、傳感器信號(hào)輸入與放大模塊、RS485模塊、鍵盤、4?20mA模擬量輸出模塊，
[0005]所述電源為獨(dú)立結(jié)構(gòu)，分別向所述主控制器、顯示器、4?20mA模擬量輸出模塊、RS485模塊、鍵盤供電，對于所述傳感器信號(hào)輸入與放大模塊設(shè)有專用的采樣供電模塊，
[0006]所述采樣供電模塊的充放電控制信號(hào)接入所述主控制器的P1.0 口，
[0007]所述顯示器的8位數(shù)據(jù)線接入所述主控制器的P4 口，所述顯示器的控制信號(hào)接入P2.2 口，所述顯示器的CS1和CS2信號(hào)分別接入P2.1和P2.0 口，所述顯示器的R/W信號(hào)接入 P2.7 口，
[0008]所述鍵盤設(shè)有四個(gè)控制按鍵Kl、K2、K3和K4，所述四個(gè)控制按鍵Kl、K2、K3和K4的信號(hào)分別接入所述主控制器的P5.0、P5.1、P5.2和P5.3 口，
[0009]所述主控制器內(nèi)置D/A轉(zhuǎn)換器通過P1.6 口向4?20mA模擬量輸出模塊提供模擬電壓，
[0010]所述傳感器信號(hào)輸入與放大模塊提供差分輸入信號(hào)A-和A+，所述差分輸入信號(hào)A-和A+分別接入所述主控制器的P6.1和P6.0 口，所述主控制器的P6.1和P6.0 口為所述主控制器內(nèi)置A/D轉(zhuǎn)換器的兩個(gè)差分模擬信號(hào)輸入端，所述傳感器信號(hào)輸入與放大模塊包括傳感器電路模塊和程控信號(hào)放大電路，所述傳感器信號(hào)輸入與放大模塊的程控信號(hào)放大電路的信號(hào)CLK、SD0和DIN分別接入所述主控制器的P3.3、P3.2和P3.1 口，
[0011]所述RS485模塊發(fā)送的控制信號(hào)，數(shù)據(jù)檢測信號(hào)和數(shù)據(jù)信號(hào)分別接入所述主控制器的 P2.3、Ρ2.4 和 Ρ2.5 口。
[0012]其中，所述主控制器采用MSP430F477芯片。
[0013]其中，所述電源包括數(shù)字電源和模擬電源，所述數(shù)字電源為3.3V，采用AMS1117-3.3芯片，所述模擬電源為3.3V，采用AMS1117-3.3芯片。
[0014]其中，所述模擬電源為2.5V，采用ADR4525芯片。
[0015]其中，所述4?20mA模擬量輸出模塊采用LMP7702芯片。
[0016]其中，所述RS485模塊采用SN65LBC184通信芯片。
[0017]其中，所述采樣供電模塊包括電容和M0S開關(guān)管。
[0018]其中，所述電容為470uF。
[0019]其中，所述M0S開關(guān)管為060N03L。
[0020]其中，所述顯示器為12864B2液晶顯示器。
[0021]其中，所述傳感器電路模塊采用ADA4505芯片。
[0022]其中，所述程控放大電路采用ADA4505芯片和AD5270芯片。
[0023]有益效果:本發(fā)明所述的一種VOCs傳感器，結(jié)構(gòu)簡單、成本低，便捷、靈敏的檢測手段，對于那些濃度非常低的氣體泄漏(leak)有著其他類型傳感器不可比擬的優(yōu)勢，實(shí)用性強(qiáng)。
【附圖說明】
[0024]圖1是本發(fā)明的結(jié)構(gòu)示意圖。
【具體實(shí)施方式】
[0025]為了加深對本發(fā)明的理解，下面將結(jié)合實(shí)施例和附圖對本發(fā)明作進(jìn)一步詳述，該實(shí)施例僅用于解釋本發(fā)明，并不構(gòu)成對本發(fā)明保護(hù)范圍的限定。
[0026]如圖1所示的一種VOCs傳感器，包括主控制器、電源、采樣供電模塊、顯示器、傳感器信號(hào)輸入與放大模塊、RS485模塊、鍵盤、4?20mA模擬量輸出模塊，
[0027]所述電源為獨(dú)立結(jié)構(gòu)，分別向所述主控制器、顯示器、4?20mA模擬量輸出模塊、RS485模塊、鍵盤供電，對于所述傳感器信號(hào)輸入與放大模塊設(shè)有專用的采樣供電模塊，
[0028]所述采樣供電模塊的充放電控制信號(hào)接入所述主控制器的P1.0 口，
[0029]所述顯示器的8位數(shù)據(jù)線接入所述主控制器的P4 口，所述顯示器的控制信號(hào)接入P2.2 口，所述顯示器的CS1和CS2信號(hào)分別接入P2.1和P2.0 口，所述顯示器的R/W信號(hào)接入 P2.7 口，
[0030]所述鍵盤設(shè)有四個(gè)控制按鍵Kl、K2、K3和K4，所述四個(gè)控制按鍵Kl、K2、K3和K4的信號(hào)分別接入所述主控制器的P5.0、P5.1、P5.2和P5.3 口，
[0031]所述主控制器內(nèi)置D/A轉(zhuǎn)換器通過P1.6 口向4?20mA模擬量輸出模塊提供模擬電壓，
[0032]所述傳感器信號(hào)輸入與放大模塊提供差分輸入信號(hào)A-和A+，所述差分輸入信號(hào)A-和A+分別接入所述主控制器的P6.1和P6.0 口，所述主控制器的P6.1和P6.0 口為所述主控制器內(nèi)置A/D轉(zhuǎn)換器的兩個(gè)差分模擬信號(hào)輸入端，所述傳感器信號(hào)輸入與放大模塊包括傳感器電路模塊和程控信號(hào)放大電路，所述傳感器信號(hào)輸入與放大模塊的程控信號(hào)放大電路的信號(hào)CLK、SD0和DIN分別接入所述主控制器的P3.3、P3.2和P3.1 口，
[0033]所述RS485模塊發(fā)送的控制信號(hào)，數(shù)據(jù)檢測信號(hào)和數(shù)據(jù)信號(hào)分別接入所述主控制器的 P2.3、Ρ2.4 和 Ρ2.5 口。
[0034]所述主控制器采用MSP430F477芯片。
[0035]所述電源包括數(shù)字電源和模擬電源，所述數(shù)字電源為3.3V，采用AMS1117-3.3芯片，所述模擬電源為3.3V，采用AMS1117-3.3芯片。
[0036]所述模擬電源為2.5V，采用ADR4525芯片。
[0037]所述4?20mA模擬量輸出模塊采用LMP7702芯片。
[0038]所述RS485模塊采用SN65LBC184通信芯片。
[0039]所述米樣供電模塊包括電容和M0S開關(guān)管。
[0040]所述電容為470uF。
[0041 ] 所述M0S開關(guān)管為060N03L。
[0042]所述顯示器為12864B2液晶顯示器。
[0043]所述傳感器電路模塊采用ADA4505芯片。
[0044]所述程控放大電路采用ADA4505芯片和AD5270芯片。
[0045]主控制器需要A/D、D/A、顯示等功能。能夠?qū)崿F(xiàn)上述功能的單片機(jī)品種有51系列、ARM系列、MSP430F477芯片等。從技術(shù)參數(shù)上看，由于本設(shè)備要實(shí)現(xiàn)16位的高精度A/D轉(zhuǎn)換，以及較強(qiáng)的數(shù)據(jù)處理能力，51系列本身不能完成，ARM系列的雖然可以完成，功能過于強(qiáng)大且價(jià)格高，因此選用MSP430F477芯片。
[0046]電源包括數(shù)字電源和模擬電源，為了保證模擬部分的精度，兩部分的電源要分開。根據(jù)MSP430F477芯片的需要，電源要使用3.3V直流電壓。外部提供給主板的總電源只要能滿足穩(wěn)定住3.3V直流電壓即可，擬定采用5V直流輸入。
[0047]A/D、D/A部分需要基準(zhǔn)電源，選擇ADR4525作為基準(zhǔn)電源。其最大誤差電壓僅為
0.02%。
[0048]數(shù)字電源采用AMS1117-3.3芯片將5V電壓轉(zhuǎn)換為3.3V。
[0049]模擬電源采用AMS1117-3.3芯片將5V電壓轉(zhuǎn)換為3.3V。
[0050]模擬電源采用ADR4525芯片將5V電壓轉(zhuǎn)換為2.5V。
[0051 ] 利用微控制器芯片MSP430F477提供的內(nèi)部集成的A/D轉(zhuǎn)換器，將傳感器采集的模擬信號(hào)轉(zhuǎn)換成數(shù)字信號(hào)供MCU處理。
[0052]為防止MCU部分對傳輸?shù)哪M信號(hào)造成干擾。擬定選擇ADA4505線性放大器作為跟隨器對輸入的模擬信號(hào)進(jìn)行隔離。
[0053]為了便于在不改變硬件電路的情況下適應(yīng)各種類型傳感器的采樣，能對不同的傳感器信號(hào)進(jìn)行放大，在傳感放大部分采用程控反饋電阻。通過程序控制調(diào)整放大倍數(shù)，采用AD5270數(shù)字電位器。
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