一種基于模擬開(kāi)關(guān)實(shí)現(xiàn)靈敏度可選的灰塵檢測(cè)電路的制作方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本實(shí)用新型涉及一種灰塵檢測(cè)電路，具體是一種采用模擬電子開(kāi)關(guān)實(shí)現(xiàn)DSM501灰塵檢測(cè)傳感器靈敏度切換的灰塵檢測(cè)電路，屬于測(cè)控技術(shù)領(lǐng)域。
【背景技術(shù)】
[0002]城市灰塵是指粒徑小于20目，分散于城市不同區(qū)域(位置、功能區(qū))的表面固體顆粒物。城市灰塵是城市環(huán)境學(xué)研宄的對(duì)象之一，城市灰塵污染和城市大氣污染、水污染、噪聲污染、城市熱島、光化學(xué)煙霧等構(gòu)成了不同類型的城市環(huán)境災(zāi)害，城市灰塵對(duì)生態(tài)系統(tǒng)的破壞是隱蔽的、潛在的、長(zhǎng)期的，而城市灰塵中的顆粒物對(duì)人體的危害則是直接的，有時(shí)甚至是致命的。除城市灰塵顆粒物本身外，其攜帶的有毒有害重金屬，更增強(qiáng)了城市灰塵的危害性。
[0003]在灰塵污染度檢測(cè)方面，灰塵污染檢測(cè)還不能像溫度、濕度、氣壓、風(fēng)速、風(fēng)向等氣象參數(shù)的監(jiān)測(cè)那樣普遍和引起重視，現(xiàn)在天氣預(yù)報(bào)即使會(huì)對(duì)灰塵污染程度進(jìn)行提示，但其灰塵污染程度數(shù)據(jù)所代表的是較大范圍的污染程度(采用大型氣象監(jiān)測(cè)系統(tǒng)進(jìn)行大范圍監(jiān)測(cè))，無(wú)法精確到小區(qū)域的污染程度測(cè)量，因此設(shè)計(jì)一種小型化，便攜式的灰塵檢測(cè)裝置就顯得十分必要。
[0004]更進(jìn)一步的，在現(xiàn)有技術(shù)中大多的灰塵檢測(cè)裝置都不具備多種靈敏度輸出選擇，測(cè)量精度(靈敏度)的單一不適應(yīng)各種精度要求不同的測(cè)量需求，比如常見(jiàn)基于GP2Y1010AU0F模塊實(shí)現(xiàn)的灰塵檢測(cè)裝置就不能不具備精度調(diào)整手段。因此現(xiàn)有技術(shù)中急需一種電路設(shè)計(jì)簡(jiǎn)化，性能穩(wěn)定，又能實(shí)現(xiàn)多測(cè)量靈敏度輸出的灰塵檢測(cè)電路。
【實(shí)用新型內(nèi)容】
[0005]針對(duì)現(xiàn)有技術(shù)存在的上述不足，本實(shí)用新型的目的是怎樣提供一種電路設(shè)計(jì)簡(jiǎn)化，性能穩(wěn)定，能實(shí)現(xiàn)靈敏度可選的灰塵檢測(cè)電路。
[0006]為了實(shí)現(xiàn)上述目的，本實(shí)用新型采用了以下的技術(shù)方案。
[0007]一種基于模擬開(kāi)關(guān)實(shí)現(xiàn)靈敏度可選的灰塵檢測(cè)電路，其特征在于:包括單片機(jī)、灰塵檢測(cè)傳感器和數(shù)控模擬電子開(kāi)關(guān)，所述灰塵檢測(cè)傳感器為DSM501模塊；
[0008]所述灰塵檢測(cè)傳感器的測(cè)量精度控制端與數(shù)控模擬電子開(kāi)關(guān)的公共端COM相連接；所述數(shù)控模擬電子開(kāi)關(guān)的第一輸入輸出口 1l與第一測(cè)量精度調(diào)整電阻Rl的一端相連接，第一測(cè)量精度調(diào)整電阻Rl的另一端接地；所述數(shù)控模擬電子開(kāi)關(guān)的第二輸入輸出口102與第二測(cè)量精度調(diào)整電阻R2的一端相連接，第二測(cè)量精度調(diào)整電阻R2的另一端接地；所述數(shù)控模擬電子開(kāi)關(guān)的第三輸入輸出口 103接地；所述數(shù)控模擬電子開(kāi)關(guān)的數(shù)控選通端與單片機(jī)的輸出口相連接；所述第一測(cè)量精度調(diào)整電阻Rl的阻值為100ΚΩ，所述第二測(cè)量精度調(diào)整電阻R2的阻值為27ΚΩ ;所述灰塵檢測(cè)傳感器的輸出口與單片機(jī)的輸入口相連接；所述單片機(jī)與LCD顯示器相連接；所述單片機(jī)與數(shù)據(jù)存儲(chǔ)模塊相連接。
[0009]進(jìn)一步的，所述單片機(jī)采用MSP430G2553芯片。
[0010]相比現(xiàn)有技術(shù)，本實(shí)用新型具有如下優(yōu)點(diǎn):
[0011]本實(shí)用新型中采用DSM501灰塵檢測(cè)傳感器模塊和單片機(jī)MSP430G2553芯片實(shí)現(xiàn)灰塵檢測(cè)電路，DSM501灰塵檢測(cè)傳感器只需要在其測(cè)量精度控制端和地之間設(shè)置一個(gè)恰當(dāng)?shù)木日{(diào)節(jié)電阻，該精度調(diào)節(jié)電阻可以是100ΚΩ或者27ΚΩ，也可以為空(接地)，本實(shí)用新型通過(guò)一個(gè)受單片機(jī)控制的模擬電子開(kāi)關(guān)來(lái)選通100KΩ電阻、27ΚΩ電阻或者直接接地三條支路從而實(shí)現(xiàn)不同的靈敏度選擇。因此相比現(xiàn)有技術(shù)中所采用的大型氣象監(jiān)測(cè)系統(tǒng)對(duì)灰塵濃度進(jìn)行監(jiān)測(cè)并且不具備靈敏度檔位自動(dòng)化選擇的狀況，本實(shí)用新型具有電路設(shè)計(jì)簡(jiǎn)化，性能穩(wěn)定，能實(shí)現(xiàn)靈敏度可選的優(yōu)點(diǎn)，適合于小范圍區(qū)域的灰塵濃度多測(cè)量精度輸出顯示需求。
【附圖說(shuō)明】
[0012]圖1為本實(shí)用新型的電路結(jié)構(gòu)圖；
[0013]圖2為本實(shí)用新型中灰塵檢測(cè)傳感器輸出信號(hào)波形圖；
[0014]圖3為本實(shí)用新型中灰塵檢測(cè)傳感器輸出信號(hào)低脈沖率與灰塵濃度粒子數(shù)量關(guān)系圖；
【具體實(shí)施方式】
[0015]下面結(jié)合附圖和【具體實(shí)施方式】對(duì)本實(shí)用新型作進(jìn)一步詳細(xì)說(shuō)明。
[0016]如圖1所示，一種基于模擬開(kāi)關(guān)實(shí)現(xiàn)靈敏度可選的灰塵檢測(cè)電路，電路主體部分包括單片機(jī)和灰塵檢測(cè)傳感器，所述灰塵檢測(cè)傳感器為DSM501模塊；DSM501模塊一共有5個(gè)腳:第I腳為測(cè)量精度控制腳，第2腳為普通輸出腳，第3腳為正電源腳，第4腳為精度可調(diào)輸出腳，第5腳為電源地腳。其中，第2腳和第4腳都是輸出腳，第2腳輸出靈敏度已預(yù)設(shè)定，最小粒子檢出能力為Iym;第4腳靈敏度可通過(guò)控制腳(即是第I腳)來(lái)調(diào)整，默認(rèn)為第2腳的2.5倍，即最小粒子檢出能力為2.5 μπι;具體的，通過(guò)在第I腳與地之間加一個(gè)電阻可調(diào)整第4腳的最小粒子檢出水平，調(diào)整電阻值可調(diào)整第4腳的靈敏度。通常有三個(gè)靈敏度調(diào)整范圍:
[0017](I)灰塵檢測(cè)傳感器的測(cè)量精度控制端(即是第I腳)與地相連接，此時(shí)輸出靈敏度為默認(rèn)靈敏度-最小粒子檢出能力為2.5 ym以上。
[0018](2)灰塵檢測(cè)傳感器的測(cè)量精度控制端(即是第I腳)與地之間設(shè)置一個(gè)精度調(diào)整電阻，精度調(diào)整電阻的阻值為100KΩ，輸出靈敏度為半敏感-最小粒子檢出能力為2 ym以上。
[0019](3)灰塵檢測(cè)傳感器的測(cè)量精度控制端(即是第I腳)與地之間設(shè)置一個(gè)精度調(diào)整電阻，精度調(diào)整電阻的阻值為27ΚΩ，輸出靈敏度與第2腳輸出靈敏度相同最小粒子檢出能力為I ym。
[0020]為了獲得靈活的靈敏度選擇功能本實(shí)用新型采用數(shù)控模擬電子開(kāi)關(guān)來(lái)進(jìn)行選通控制，數(shù)控模擬電子開(kāi)關(guān)采用CD4051芯片。CD4051是單8通道數(shù)字控制模擬電子開(kāi)關(guān)，有A、B和C三個(gè)二進(jìn)制數(shù)控選通端，⑶4051具有低導(dǎo)通阻抗和很低的截止漏電流。幅值為4.5?20V的數(shù)字信號(hào)可控制峰峰值至20V的模擬信號(hào)三位二進(jìn)制信號(hào)可以選通8通道中的一個(gè)通道，連接該輸入端至公共端。
[0021]具體電路連接關(guān)系如下:
[0022]基于DSM501模塊的以上功能特點(diǎn)，單片機(jī)的兩位輸入口分別與DSM501模塊的第2腳和第4腳相連接。
[0023]灰塵檢測(cè)傳感器的測(cè)量精度控制端(即是第I腳)與數(shù)控模擬電子開(kāi)關(guān)的公共端COM相連接；
[0024]數(shù)控模擬電子開(kāi)關(guān)的第一輸入輸出口 1l與第一測(cè)量精度調(diào)整電阻Rl的一端相連接，第一測(cè)量精度調(diào)整電阻Rl的另一端接地；
[0025]數(shù)控模擬電子開(kāi)關(guān)的第二輸入輸出口 102與第二測(cè)量精度調(diào)整電阻R2的一端相連接，第二測(cè)量精度調(diào)整電阻R2的另一端接地；數(shù)控模擬電子開(kāi)關(guān)的第三輸入輸出口 103接地；數(shù)控模擬電子開(kāi)關(guān)的數(shù)控選通端(A、B和C三個(gè)二進(jìn)制數(shù)控選通端)與單片機(jī)的輸出口相連接，第一測(cè)量精度調(diào)節(jié)電阻Rl的阻值為100ΚΩ，第二測(cè)量精度調(diào)節(jié)電阻R2的阻值為27ΚΩ ；
[0026]單片機(jī)與LCD顯示器相連接；單片機(jī)與數(shù)據(jù)存儲(chǔ)模塊相連接，數(shù)據(jù)存儲(chǔ)模塊可以選擇常規(guī)的EEPROM存儲(chǔ)器。其中，單片機(jī)采用MSP430G2553芯片。
[0027]本實(shí)用新型工作原理如下:
[0028]DSM501模塊采用光感應(yīng)原理進(jìn)行灰塵濃度檢測(cè)，其內(nèi)部設(shè)有發(fā)光二極管和光檢測(cè)單元等構(gòu)件，灰塵在內(nèi)置加熱器的作用下被吸入傳感器后，反射發(fā)光二極管發(fā)出的光線，被反射的光線照射在光檢測(cè)單元的感光器件上，光檢測(cè)單元采用粒子計(jì)數(shù)的原理進(jìn)行計(jì)數(shù)，傳感器模塊輸出信號(hào)為PWM脈寬調(diào)制波，PWM脈寬調(diào)制波的低脈沖率便與粒子數(shù)量相對(duì)應(yīng)。傳感器模塊輸出信號(hào)從DSM501模塊的第2腳和第4腳輸出。(詳細(xì)見(jiàn)前敘述)
[0029]具體的，如圖2所示，如果當(dāng)空氣為潔凈空氣時(shí)，輸出信號(hào)為持續(xù)高電平4.5V，如果空氣中存在灰塵粒子，則輸出信號(hào)PWM脈寬調(diào)制波。在計(jì)量總時(shí)長(zhǎng)UT(30S)內(nèi)，PWM脈寬調(diào)制波中低電平脈沖的總時(shí)長(zhǎng)為L(zhǎng)T，那么低脈沖率則可以表示為RT = LT/UTX100%。圖3為粒子數(shù)與低脈沖率的曲線關(guān)系，單片機(jī)根據(jù)低脈沖率所對(duì)應(yīng)的粒子數(shù)就可以得到灰塵濃度數(shù)據(jù)，具體的所得出的粒子數(shù)對(duì)應(yīng)的空間大小為283ml，也即是灰塵濃度為根據(jù)低脈沖率求出的粒子數(shù)量與283ml的比值(傳感器模塊靈敏度為15000個(gè)/283ml)。
[0030]測(cè)量靈敏度是通過(guò)如下辦法調(diào)整的:單片機(jī)通過(guò)其輸出口向數(shù)控模擬電子開(kāi)關(guān)的數(shù)控選通端(A、B和C三個(gè)二進(jìn)制數(shù)控選通端)發(fā)送選通信號(hào)可以分別選中第一輸入輸出口 101、第二輸入輸出口 102和第三輸入輸出口 103，被選中的輸入輸出口被連接到公共端C0M，例如當(dāng)A、B和C信號(hào)為000時(shí)，第一輸入輸出口 1l被選中，連接到公共端C0M，當(dāng)A、B和C信號(hào)為001時(shí)，第二輸入輸出口 102被選中，連接到公共端COM。而第一輸入輸出口101、第二輸入輸出口 102和第三輸入輸出口 103是分別與100K Ω電阻，27ΚΩ電阻和地相連接的，因此單片機(jī)通過(guò)控制三路通道的選通，可以使得DSM501模塊可以工作在三個(gè)測(cè)量靈敏度之下，從第4腳輸出不同靈敏度的測(cè)量輸出信號(hào)供單片機(jī)處理得出相應(yīng)的灰塵濃度值?；覊m濃度值可以通過(guò)LCD屏幕進(jìn)行顯示，也可以存儲(chǔ)在數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器中供調(diào)用回溯。
[0031]最后說(shuō)明的是，以上實(shí)施例僅用以說(shuō)明本實(shí)用新型的技術(shù)方案而非限制，盡管參照較佳實(shí)施例對(duì)本實(shí)用新型進(jìn)行了詳細(xì)說(shuō)明，本領(lǐng)域的普通技術(shù)人員應(yīng)當(dāng)理解，可以對(duì)本實(shí)用新型的技術(shù)方案進(jìn)行修改或者等同替換，而不脫離本實(shí)用新型技術(shù)方案的宗旨和范圍，其均應(yīng)涵蓋在本實(shí)用新型的權(quán)利要求范圍當(dāng)中。
【主權(quán)項(xiàng)】
1.一種基于模擬開(kāi)關(guān)實(shí)現(xiàn)靈敏度可選的灰塵檢測(cè)電路，其特征在于:包括單片機(jī)、灰塵檢測(cè)傳感器和數(shù)控模擬電子開(kāi)關(guān)，所述灰塵檢測(cè)傳感器為DSM501模塊； 所述灰塵檢測(cè)傳感器的測(cè)量精度控制端與數(shù)控模擬電子開(kāi)關(guān)的公共端COM相連接；所述數(shù)控模擬電子開(kāi)關(guān)的第一輸入輸出口 1l與第一測(cè)量精度調(diào)整電阻Rl的一端相連接，第一測(cè)量精度調(diào)整電阻Rl的另一端接地；所述數(shù)控模擬電子開(kāi)關(guān)的第二輸入輸出口 102與第二測(cè)量精度調(diào)整電阻R2的一端相連接，第二測(cè)量精度調(diào)整電阻R2的另一端接地；所述數(shù)控模擬電子開(kāi)關(guān)的第三輸入輸出口 103接地；所述數(shù)控模擬電子開(kāi)關(guān)的數(shù)控選通端與單片機(jī)的輸出口相連接；所述第一測(cè)量精度調(diào)整電阻Rl的阻值為100KΩ，所述第二測(cè)量精度調(diào)整電阻R2的阻值為27ΚΩ ； 所述灰塵檢測(cè)傳感器的輸出口與單片機(jī)的輸入口相連接； 所述單片機(jī)與LCD顯示器相連接；所述單片機(jī)與數(shù)據(jù)存儲(chǔ)模塊相連接。2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種基于模擬開(kāi)關(guān)實(shí)現(xiàn)靈敏度可選的灰塵檢測(cè)電路，其特征在于，所述單片機(jī)采用MSP430G2553芯片。
【專利摘要】本實(shí)用新型公開(kāi)了一種基于模擬開(kāi)關(guān)實(shí)現(xiàn)靈敏度可選的灰塵檢測(cè)電路，其特征在于：包括單片機(jī)、灰塵檢測(cè)傳感器和數(shù)控模擬電子開(kāi)關(guān)，灰塵檢測(cè)傳感器為DSM501模塊；灰塵檢測(cè)傳感器的測(cè)量精度控制端與數(shù)控模擬電子開(kāi)關(guān)的公共端COM相連接；數(shù)控模擬電子開(kāi)關(guān)的三個(gè)輸入輸出通道分別與100KΩ電阻，27KΩ電阻和地相連接，所述灰塵檢測(cè)傳感器的輸出口與單片機(jī)的輸入口相連接。本實(shí)用新型具有電路設(shè)計(jì)簡(jiǎn)化，性能穩(wěn)定，又能實(shí)現(xiàn)多測(cè)量靈敏度輸出的優(yōu)點(diǎn)。
【IPC分類】G05B19/042, G01N15/06
【公開(kāi)號(hào)】CN204649577
【申請(qǐng)?zhí)枴緾N201420796135
【發(fā)明人】鄭 和, 梁衛(wèi)華, 唐敏, 宋遠(yuǎn)峰, 林穩(wěn)章
【申請(qǐng)人】重慶電訊職業(yè)學(xué)院
【公開(kāi)日】2015年9月16日
【申請(qǐng)日】2014年12月6日