專利名稱：一種嵌入式智能氣體傳感器的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
一種嵌入式智能氣體傳感器技術(shù)領(lǐng)域[0001]本實(shí)用新型涉及一種傳感器，具體涉及一種嵌入式智能氣體傳感器。
技術(shù)背景[0002]目前，嵌入式氣體傳感器廣泛應(yīng)用于檢測(cè)氣體的濃度，但現(xiàn)有技術(shù)中的嵌入式氣體傳感器輸出的信號(hào)都是模擬信號(hào)，并且所述的模擬信號(hào)非常微弱，都是納安級(jí)別的電流信號(hào)，需要采集裝置將模擬信號(hào)進(jìn)行放大和處理之后才能傳送給氣體檢測(cè)儀器儀表，這樣就會(huì)出現(xiàn)前后級(jí)的阻抗不匹配或者放大倍數(shù)過大的情況，令傳送給氣體檢測(cè)儀器儀表的信號(hào)出現(xiàn)非線性等技術(shù)問題，同時(shí)，現(xiàn)有技術(shù)中使用的嵌入式氣體傳感器還容易受使用環(huán)境中空氣溫濕度和電磁干擾的影響，因此輸出的信號(hào)電流有小范圍的變化時(shí)，將會(huì)導(dǎo)致氣體檢測(cè)儀器儀表得到的信號(hào)不穩(wěn)定，測(cè)量的數(shù)據(jù)不準(zhǔn)確，給后續(xù)的工作帶來(lái)極大的不便。實(shí)用新型內(nèi)容[0003]本實(shí)用新型的目的是提供一種能夠遠(yuǎn)距離穩(wěn)定傳輸，不受環(huán)境溫濕度干擾和電磁干擾，令氣體檢測(cè)儀器儀表測(cè)量到準(zhǔn)確數(shù)據(jù)的嵌入式智能氣體傳感器。[0004]為達(dá)到上述目的，本實(shí)用新型采用下述技術(shù)方案[0005]一種嵌入式智能氣體傳感器，包括中央控制單元、電源單元、用于感測(cè)氣體濃度的感測(cè)單元和信號(hào)放大和濾波單元，感測(cè)單元的信號(hào)輸出端連接信號(hào)放大和濾波單元的信號(hào)輸入端，信號(hào)放大和濾波單元的信號(hào)輸出端連接中央控制單元的信號(hào)輸入端，中央控制單元的信號(hào)輸出端用于連接氣體檢測(cè)儀器儀表，還包括RS232通信單元，所述中央控制單元的信號(hào)輸出端通過RS232通信單元用于與氣體檢測(cè)儀器儀表相連接。[0006]還包括電壓輸出單元，所述電壓輸出單元的信號(hào)輸入端連接中央控制單元的電壓信號(hào)輸出端，電壓輸出單元的信號(hào)輸出端用于連接氣體檢測(cè)儀器儀表信號(hào)輸入端。[0007]還包括系統(tǒng)信息存儲(chǔ)單元，所述系統(tǒng)信息存儲(chǔ)單元與中央控制單元互相通信。[0008]還包括用于檢測(cè)整個(gè)系統(tǒng)溫度的系統(tǒng)溫度采集單元，所述系統(tǒng)溫度采集單元的信號(hào)輸出端連接中央控制單元的溫度信號(hào)輸入端。[0009]所述電源單元包括穩(wěn)壓模塊和隔離模塊，所述穩(wěn)壓模塊的輸入端用于連接外部電源，穩(wěn)壓模塊的輸出端連接隔離模塊的輸入端。[0010]所述穩(wěn)壓模塊包括第一二極管、穩(wěn)壓二極管和穩(wěn)壓器，隔離模塊包括DC/DC隔離芯片，所述第一二極管通過第一電阻連接穩(wěn)壓器的輸入端，其中第一二極管的陽(yáng)極用于連接外部電源的正極輸出端，陰極通過第一電阻連接穩(wěn)壓器的輸入端，同時(shí)第一二極管還通過第一電阻連接穩(wěn)壓二極管的陰極，穩(wěn)壓二極管的陽(yáng)極接地，所述穩(wěn)壓二極管的兩端還并聯(lián)有第一電容器與第二電容器組成的并聯(lián)電路，所述第一電容器的正極連接穩(wěn)壓二極管的陰極，負(fù)極連接穩(wěn)壓二極管的陽(yáng)極；所述穩(wěn)壓器的輸出端連接DC/DC隔離芯片的輸入端，同時(shí)還通過第三電容器接地，所述第三電容器的正極連接穩(wěn)壓器的輸出端，負(fù)極接地，所述第三電容器的兩端并聯(lián)有第四電容器，所述DC/DC隔離芯片的輸出端為中央控制單元供電。[0011]采用以上技術(shù)手段，本實(shí)用新型可以達(dá)到如下的技術(shù)效果[0012]由于本實(shí)用新型的中央控制單元能夠?qū)⒉杉降臍怏w濃度的模擬信號(hào)轉(zhuǎn)換成數(shù)字信號(hào)，并通過RS232通信單元將轉(zhuǎn)換好的數(shù)字信號(hào)傳送給氣體檢測(cè)儀器儀表，令氣體濃度信號(hào)傳輸?shù)木嚯x更遠(yuǎn)，同時(shí)信號(hào)在傳輸過程中更加穩(wěn)定、可靠。本實(shí)用新型的電源單元采用3. 3V-24V電壓源隔離單元，能夠令中央控制單元適應(yīng)電壓的范圍加大，令中央控制單元工作更加穩(wěn)定。同時(shí)本實(shí)用新型設(shè)置有電壓輸出單元，能夠?yàn)椴荒芘cRS232通信單元通信的儀器儀表提供模擬電壓信號(hào)，與RS232配合使用達(dá)到中央控制單元數(shù)字信號(hào)輸出、模擬信號(hào)輸出的雙重功能。


[0013]圖1是本實(shí)用新型的組成框圖；[0014]圖2是本實(shí)用新型的電路原理圖。
具體實(shí)施方式
[0015]如圖1所示本實(shí)用新型包括中央控制單元、RS232通信單元、電源單元、系統(tǒng)信息儲(chǔ)存單元、用于感測(cè)氣體濃度的感測(cè)單元、信號(hào)放大和濾波單元、電壓輸出單元和用于檢測(cè)整個(gè)系統(tǒng)溫度的系統(tǒng)溫度采集單元，所述感測(cè)單元的信號(hào)輸出端連接信號(hào)放大和濾波單元的信號(hào)輸入端，信號(hào)放大和濾波單元的信號(hào)輸出端連接中央控制單元的信號(hào)輸入端，同時(shí)中央控制單元還通過信號(hào)放大和濾波單元為感測(cè)單元提供電源；所述電源單元的輸出端連接中央控制單元的電源輸入端，中央控制單元的信號(hào)輸出端通過RS232通信單元用于連接氣體檢測(cè)儀器儀表的信號(hào)輸入端，同時(shí)中央控制單元的氣體模擬電壓信號(hào)輸出端連接電壓輸出單元的信號(hào)輸入端，電壓輸出單元的信號(hào)輸出端用于連接氣體檢測(cè)儀器儀表的電壓信號(hào)輸入端；所述中央控制單元的信息存儲(chǔ)信號(hào)的輸出端連接系統(tǒng)信息存儲(chǔ)單元的信號(hào)輸入端，系統(tǒng)溫度采集單元的信號(hào)輸出端連接中央控制單元的系統(tǒng)溫度信號(hào)輸入端。[0016]本實(shí)用新型的中央控制單元采用C8051F350處理器，電源單元采用3. 3V-24V電壓源供電隔離單元，電壓信號(hào)輸出單元采用0. 4V-2. OV電壓信號(hào)輸出單元。[0017]如圖2所示所述3. 3V-24V電壓源隔離單元包括穩(wěn)壓模塊和隔離模塊，所述穩(wěn)壓模塊的輸入端用于連接外部電源，穩(wěn)壓模塊的輸出端連接隔離模塊的輸入端。所述穩(wěn)壓模塊包括第一二極管D1、穩(wěn)壓二極管DW和穩(wěn)壓器Ul (采用Ii^950-3. 3穩(wěn)壓芯片)，隔離模塊包括DC/DC隔離芯片U2 所述外部電源的正極輸出端通過第一二極管Dl與第一電阻Rl的串聯(lián)電路連接穩(wěn)壓器Ul的輸入端，所述第一二極管Dl的陽(yáng)極用于連接外部電源的正極輸出端，陰極通過第一電阻Rl連接穩(wěn)壓器Ul的輸入端，同時(shí)第一二極管Dl的陰極還通過第一電阻Rl連接穩(wěn)壓二極管DW的陰極，所述穩(wěn)壓二極管DW的陽(yáng)極接地，在穩(wěn)壓二極管DW的兩端還并聯(lián)有第一電容器Cl與第二電容器C2構(gòu)成的并聯(lián)電路，其中第一電容器Cl的正極連接穩(wěn)壓二極管DW的陰極，負(fù)極連接穩(wěn)壓二極管DW的正極；所述穩(wěn)壓器Ul的輸出端連接 DC/DC隔離芯片U2的輸入端，同時(shí)穩(wěn)壓器Ul的輸出端還通過第三電容器C3接地，所述第三電容器C3的正極連接穩(wěn)壓器Ul的輸出端，負(fù)極接地，在第三電容器C3的兩端并聯(lián)第四電容器C4，所述DC/DC隔離芯片的輸出端給中央控制單元供電。[0018]本實(shí)用新型使用時(shí)由感測(cè)單元感測(cè)氣體信號(hào)，所述的信號(hào)經(jīng)過信號(hào)放大和濾波單元的處理后傳送給中央控制單元，中央控制單元將信號(hào)轉(zhuǎn)換后生成的數(shù)字信號(hào)由RS232通信單元傳送給氣體檢測(cè)儀器儀表對(duì)所述氣體信號(hào)進(jìn)行顯示，中央控制單元也可以將信號(hào)轉(zhuǎn)換成模擬電壓信號(hào)通過電壓輸出單元傳送給氣體檢測(cè)儀器儀表進(jìn)行顯示，完成對(duì)氣體的檢測(cè)。[0019]由于本實(shí)用新型采用3.3V-24V電壓源供電隔離單元，因此外部電壓源在 3. 3V-24V之間波動(dòng)時(shí)，由于穩(wěn)壓器Ul的作用不會(huì)對(duì)中央控制單元產(chǎn)生太大的影響，同時(shí) DC/DC隔離芯片U2能夠隔離電源，令輸入中央控制單元的電源更加穩(wěn)定。所述中央控制單元可以將感測(cè)單元檢測(cè)到的氣體指標(biāo)的模擬信號(hào)轉(zhuǎn)換成數(shù)字信號(hào)，并通過RS232通信單元傳送給氣體檢測(cè)儀器儀表，實(shí)現(xiàn)了信號(hào)的遠(yuǎn)距離傳輸，而且信號(hào)放大和濾波單元令信號(hào)更加穩(wěn)定、更可靠。同時(shí)，由于RS232通信單元與氣體檢測(cè)儀器儀表之間是通過串口輸出管腳 RXD與T)(D進(jìn)行通信的，因此，如果氣體檢測(cè)儀器儀表不具備RXD和T)(D這兩個(gè)管腳的話，可以直接將氣體檢測(cè)儀器儀表與電壓輸出單元相連接，這樣氣體檢測(cè)儀器儀表可以直接采集電壓輸出單元輸出的電壓信號(hào)來(lái)讀取檢測(cè)到的氣體濃度值，并根據(jù)初始化設(shè)置的參數(shù)計(jì)算相應(yīng)的轉(zhuǎn)換關(guān)系，獲得相應(yīng)的氣體濃度值，因此本實(shí)用新型具備了數(shù)字通信和模擬通信的雙重功能。[0020]此外，本實(shí)用新型還設(shè)置有系統(tǒng)溫度采集單元和系統(tǒng)信息存儲(chǔ)單元，所述系統(tǒng)溫度采集單元可以隨時(shí)檢測(cè)系統(tǒng)自身采集的溫度，為傳感器輸出的信號(hào)做非線性溫度補(bǔ)償， 使氣體檢測(cè)儀器儀表檢測(cè)到的氣體信號(hào)不受周圍環(huán)境溫度變化的影響。所述系統(tǒng)信息存儲(chǔ)單元存儲(chǔ)了和氣體傳感器相關(guān)的一些技術(shù)數(shù)據(jù)，如傳感器的量程值、低報(bào)警值、高報(bào)警值、 傳感器需要的放大增益、傳感器的出場(chǎng)日期、傳感器標(biāo)定時(shí)間等技術(shù)參數(shù)，并且這些技術(shù)參數(shù)可以通過與中央控制單元相連接的氣體檢測(cè)儀器儀表進(jìn)行設(shè)置，設(shè)置后斷電時(shí)這些參數(shù)能夠長(zhǎng)時(shí)間保存在系統(tǒng)存儲(chǔ)單元中，當(dāng)傳感器與其他儀器儀表相連接時(shí)，我們同樣可以將里面的數(shù)據(jù)參數(shù)讀出來(lái)，根據(jù)讀取的數(shù)據(jù)進(jìn)行相應(yīng)的數(shù)據(jù)處理和顯示。這些信息科學(xué)地、準(zhǔn)確地反映了所述傳感器的技術(shù)特征，為以后更加合理地使用傳感器提供了技術(shù)參數(shù)和科學(xué)依據(jù)。[0021]本實(shí)用新型結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，中央控制單元可以分別通過RS232通信單元和電壓輸出單元輸出感測(cè)單元檢測(cè)到的氣體濃度信號(hào)，具有模擬信號(hào)和數(shù)字信號(hào)雙輸出的功能，令信號(hào)傳輸距離更遠(yuǎn)，傳輸?shù)男盘?hào)更加穩(wěn)定、更加可靠。設(shè)置的中央處理單元增加了傳感器的智能化，令采集到信號(hào)的精度更高，能夠廣泛應(yīng)用于工業(yè)生產(chǎn)中。
權(quán)利要求1.一種嵌入式智能氣體傳感器，包括中央控制單元、電源單元、用于感測(cè)氣體濃度的感測(cè)單元和信號(hào)放大和濾波單元，感測(cè)單元的信號(hào)輸出端連接信號(hào)放大和濾波單元的信號(hào)輸入端，信號(hào)放大和濾波單元的信號(hào)輸出端連接中央控制單元的信號(hào)輸入端，中央控制單元的信號(hào)輸出端用于連接氣體檢測(cè)儀器儀表，其特征在于還包括RS232通信單元，所述中央控制單元的信號(hào)輸出端通過RS232通信單元用于與氣體檢測(cè)儀器儀表相連接。
2.如權(quán)利要求1所述的嵌入式智能氣體傳感器，其特征在于還包括電壓輸出單元，所述電壓輸出單元的信號(hào)輸入端連接中央控制單元的電壓信號(hào)輸出端，電壓輸出單元的信號(hào)輸出端用于連接氣體檢測(cè)儀器儀表信號(hào)輸入端。
3.如權(quán)利要求1或2所述的嵌入式智能氣體傳感器，其特征在于還包括系統(tǒng)信息存儲(chǔ)單元，所述系統(tǒng)信息存儲(chǔ)單元與中央控制單元互相通信。
4.如權(quán)利要求3所述的嵌入式智能氣體傳感器，其特征在于還包括用于檢測(cè)整個(gè)系統(tǒng)溫度的系統(tǒng)溫度采集單元，所述系統(tǒng)溫度采集單元的信號(hào)輸出端連接中央控制單元的溫度信號(hào)輸入端。
5.如權(quán)利要求4所述的嵌入式智能氣體傳感器，其特征在于所述電源單元包括穩(wěn)壓模塊和隔離模塊，所述穩(wěn)壓模塊的輸入端用于連接外部電源，穩(wěn)壓模塊的輸出端連接隔離模塊的輸入端。
6.如權(quán)利要求5所述的嵌入式智能氣體傳感器，其特征在于所述穩(wěn)壓模塊包括第一二極管、穩(wěn)壓二極管和穩(wěn)壓器，隔離模塊包括DC/DC隔離芯片，所述第一二極管通過第一電阻連接穩(wěn)壓器的輸入端，其中第一二極管的陽(yáng)極用于連接外部電源的正極輸出端，陰極通過第一電阻連接穩(wěn)壓器的輸入端，同時(shí)第一二極管還通過第一電阻連接穩(wěn)壓二極管的陰極，穩(wěn)壓二極管的陽(yáng)極接地，所述穩(wěn)壓二極管的兩端還并聯(lián)有第一電容器與第二電容器組成的并聯(lián)電路，所述第一電容器的正極連接穩(wěn)壓二極管的陰極，負(fù)極連接穩(wěn)壓二極管的陽(yáng)極；所述穩(wěn)壓器的輸出端連接DC/DC隔離芯片的輸入端，同時(shí)還通過第三電容器接地，所述第三電容器的正極連接穩(wěn)壓器的輸出端，負(fù)極接地，所述第三電容器的兩端并聯(lián)有第四電容器，所述DC/DC隔離芯片的輸出端為中央控制單元供電。
專利摘要本實(shí)用新型涉及一種傳感器，具體涉及一種嵌入式智能氣體傳感器。包括中央控制單元、電源單元、用于感測(cè)氣體濃度的感測(cè)單元和信號(hào)放大和濾波單元和RS232通信單元，感測(cè)單元的信號(hào)輸出端連接信號(hào)放大和濾波單元的信號(hào)輸入端，信號(hào)放大和濾波單元的信號(hào)輸出端連接中央控制單元的信號(hào)輸入端，中央控制單元的信號(hào)輸出端用于連接氣體檢測(cè)儀器儀表，所述中央控制單元的信號(hào)輸出端通過RS232通信單元用于與氣體檢測(cè)儀器儀表相連接。本實(shí)用新型結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，信號(hào)傳輸距離更遠(yuǎn)，傳輸?shù)男盘?hào)更加穩(wěn)定、更加可靠。
文檔編號(hào)G01N27/00GK202330331SQ201120430680
公開日2012年7月11日 申請(qǐng)日期2011年11月3日 優(yōu)先權(quán)日2011年11月3日
發(fā)明者張磊 申請(qǐng)人:河南馳誠(chéng)電氣有限公司