[实用新型]空气颗粒物浓度传感器信号采样电路

说明书

技术领域

本实用新型涉及传感器技术领域，特别是涉及一种空气颗粒物浓度传感器信号采样电路。

背景技术

目前多数城市的空气质量差，空气中颗粒物含量多长期呼吸对人体器官损害严重。颗粒物的检测方法主要有筛分法、显微镜测试法、沉降法、电感应法和光散射法。其中光散射法测试时间短，可实现连续测量，避免了受气候变化、湿度变化等因素影响而且维护方便因此适用范围广。

现有的采用光散射法测量空气颗粒物浓度的传感器，由于光散射接收信号中反应其颗粒物的浓度变化是小信号，采样信号处理难度大，采样值受到外部温度环境和风速环境的干扰影响较大，使采样值不能反应实际的空气颗粒物的浓度，致使测量值准确度不高。

实用新型内容

本实用新型所要解决的技术问题是提供一种空气颗粒物浓度传感器信号采样电路，第一，通过三路模拟信号采样，分别测量原始信号的直流分量、交流分量以及交流分量中载有信息的小信号交流分量经过多级运算放大之后的信号量，通过三路AD采样信号相互比较，过滤掉环境因素的对空气颗粒物浓度的影响。第二，在直流分量输入处设置跟随器，避免信号部分损耗在前级的输出电阻中，起到缓冲和隔离的作用。第三，通过交流获取颗粒物的初步浓度，在将交流分量与经过多级运算放大后的交流分量中的小信号波形进行对比校正，除去干扰因素对波形的影响，得出准确的采样信号。

本实用新型解决其技术问题所采用的技术方案是：

空气颗粒物浓度传感器信号采样电路，包括发射器驱动电路、接收器驱动电路、单片机、电平转换电路、电源供电电路，所述发射器驱动电路和接收器驱动电路均与单片机连接，所述电源供电电路连接至电平转换电路，所述电平转换电路连接至单片机，其特征在于，还包括信号采样电路，所述信号采样电路分别与接收器驱动电路和单片机相连接，所述信号采样电路包括三路模拟信号采样输出，三路模拟信号采样分别测量原始信号的直流分量、交流分量以及交流分量中载有信息的小信号交流分量经过多级运算放大之后的信号量，所述三路模拟信号采样输出包括第一采样输出电路、第二采样输出电路、第三采样输出电路和接收器分压电路。

进一步地，所述第一采样输出电路包括跟随器输入电阻R3、跟随器U1B、跟随器输出电阻R4、采样保持电容C3，所述跟随器输入电阻R3的一端连接至接收器分压电路，所述跟随器输入电阻R3的另一端连接至跟随器U1B的正极输入端，所述跟随器输出端分别连接至跟随器的负极和跟随器输出电阻R4，所述跟随器输出电阻R4连接至第一采样输出端。

进一步地，所述第二采样输出电路包括第一运放器、第一运放器负极输入电阻R9、阴极滤波电容C4、第一反馈电阻R14、第一反馈电容C7、第一下拉电阻R21、第一耦合电容C9、第一RC滤波器、第一运放器输出电阻R19和第二采样输出端。

进一步地，所述第三采样输出电路包括第二运放器U1D、第二反馈电阻R15、第二反馈电容C7、阴极输入电阻R22、下拉电阻R12、下拉电阻R13、第二耦合电容C5、第三运放器输入电阻R10、第三运放器U1A、第三反馈电阻R16、第三反馈电容C10、第三阴极输入电阻R23、第三运放器输出电阻R11、第三采样保持电容C6和第三采样输出端。

进一步地，所述接收器分压电路包括分压电阻R1、分压电阻R2、分压电阻R8、下拉电阻R5、接收器D1信号输入点、电容C1和电容C2，所述分压电阻R1、分压电阻R2和分压电阻R8串联分压，接收器D1与分压电阻R2并联，所述电容C2设于接收器D1和分压电阻R2之间，所述电容C1并联与分压电阻R2和分压电阻R8之间。

进一步地，所述发射器驱动电路包括发射器D2、开关三极管Q1、限流电阻R27、分压电阻R17。

进一步地，所述单片机采用型号为STM32F030F4的芯片，其BOOT脚通过电阻R6接地，OSC输入引脚连接晶振，NRST引脚连接复位信号输入，串口输入引脚中有三个引脚分别连接至第一采样输出端、第二采样输出端和第三采样输出端，所述单片机串口输入引脚中有两个引脚分别连接数据信号输入端和时钟信号输入端。

有益效果

由于采用了上述的技术方案，本实用新型与现有技术相比，具有以下的优点和积极效果：