[发明专利]一种PID传感器SOC芯片

说明书

本发明公开了一种PID传感器SOC芯片，包括集成设置的驱动电路、无线传输空口、MCU处理器、电源管理单元与终端，驱动电路、无线传输空口、电源管理单元与终端均连接于MCU处理器；还包括集成设置的放大器、数模转换器、模数转换器、物理层接口与转接器，所述转接器通过物理层接口连接于MCU处理器。本发明公开的PID传感器SOC芯片集成度高，可以压缩VOCs在线监测的供应链，将终端设备的设计简化到只需要一个芯片加灯珠，结构，天线，电池，以及可再生能源设备；利于终端设备小型化；目前没有传感器本身集成低功耗无线传输空口单元的先例。本专利提供了一种直接无线传输的方式，可以支撑未来VOCs在线监测加入万物互联的世界。

技术领域

本发明属于传感器SOC芯片技术领域，具体涉及一种PID传感器SOC芯片。

背景技术

VOC(易挥发性有机物)监测再大气环境监测中有重要作用，再一些生产场合有毒VOC的污染会对人体造成严重伤害，VOC含量是对空气质量评估的重要指标，特别是当前臭氧污染严重的现状下，控制VOCs对臭氧治理的意义突出，传统的大型检测机器价格昂贵，布置不够灵活，搜集数据不够方便。而PID(光离子气体传感器)在VOCs测量中体现了高精度，低成本的优势；现在市面上的PID传感器只是将空气中的VOC总量监测信号以模拟信号的方式输出到传感器以外，其本身不能完成信号处理，信号数字转换，无线通信等功能，其设计思路还停留在20世纪60年代。

PID传感器的基本原理是，利用真空紫外灯珠在交流或者直流电场的激发下，发射出光子能量大于10.6eV的真空紫外光，其照射于含有VOCs的空气中，使得VOCs分子发生电离，带电离子在直流电场的作用下，被双极板吸收，从而改变极板上的电势并流出电流，利用电路技术中的小信号放大技术，将该信号转化为较大的电信号，给高精度的ADC进行模拟信号到数字信号的转换，将其VOCs含量成正相关的电势或者电流信号，转换成时间序列的数字信号。这个信号被传输给微型处理器，处理器对数据进行存储，滤波等处理。再将处理后对数据打包通过通信接口传输出去。

PID为光离子气体传感器，随着集成电路的发展，以及国内集成电路技术这些年的突飞猛进，国内已经具备了将PID传感器的核心电路设计成为功能强大的SOC的能力；然而现有技术以往的系统SOC部分的电路都是功能分立的，需要分立器件进行系统搭建。有的甚至需要不同设备协作，造成系统设计复杂，供应链过长，且不利于终端设备小型化，为此我们提出一种PID传感器SOC芯片来解决现有技术中存在的问题。

发明内容

本发明的目的在于提供一种PID传感器SOC芯片，以解决上述背景技术中提出现有技术中的问题。

为实现上述目的，本发明采用了如下技术方案：一种PID传感器SOC芯片，包括集成设置的驱动电路、无线传输空口、MCU处理器、电源管理单元与终端，所述驱动电路、无线传输空口、电源管理单元与终端均连接于MCU处理器；

还包括集成设置的放大器、数模转换器、模数转换器、物理层接口与转接器，所述转接器通过物理层接口连接于MCU处理器，所述放大器通过模数转换器连接于MCU处理器，所述驱动电路通过数模转换器连接于MCU处理器；

所述终端包括真空紫外灯珠、激发极板、采集极板、可再生能源接口与可充电电池，所述驱动电路包括灯珠驱动电路与极板驱动电路，所述真空紫外灯珠连接于灯珠驱动电路，所述激发极板、采集极板连接于极板驱动电路；

还包括PID传感器SOC芯片的工作步骤：首先利用真空紫外灯珠在交流或者直流电场的激发下，发射出光子能量大于10.6eV的真空紫外光，其照射于含有VOCs的空气中，使得VOCs分子发生电离，带电离子在直流电场的作用下，被激发极板与采集极板双极板吸收，从而改变极板上的电势并流出电流，利用放大器将信号转化为较大的电信号，给高精度的模数转换器进行模拟信号到数字信号的转换，将其VOCs含量成正相关的电势或者电流信号，转换成时间序列的数字信号；时间序列的数字信号被传输给微型处理器，处理器对数据进行处理，再将处理后对数据打包通过无线传输空口传输出去。