电化学传感器实验板的制作方法
【专利摘要】本实用新型提供了一种电化学传感器实验板，所述实验板包含：处理模块、传感器模块、显示模块、通信模块和调试模块；所述传感器模块、所述显示模块、所述通信模块和所述调试模块分别与所述处理模块相连；所述传感器模块用于采集环境数据；所述处理模块用于处理所述环境数据以及所述实验板运行状态数据；所述显示模块用于显示所述实验板运行状态数据以及所述处理模块处理后的环境数据；所述通信模块用于提供所述实验板与外部设备的通信连接；所述调试模块用于调试所述传感器模块及所述处理模块。
【专利说明】
电化学传感器实验板
技术领域
[0001]本实用新型涉及教学实验仪器设备设计与开发，特指一种将电化学传感器智能化并进行联网信息传输的电化学传感器实验板。
【背景技术】
[0002]电化学传感器广泛用于各类气体检测。电化学传感器既能满足一般检测中对灵敏度和准确性的要求，又具有体积小、携带方便、可用于现场监测且价格低廉的优点。正因为如此，物联网应用中，越来越多的电化学传感器被用作前端感知元件。随着全球技术的不断进步，现在已经可以购买和使用几十种技术成熟的电化学传感器。
[0003]当检测环境中的温度、湿度、光照度，甚至振动发生变化时，电化学传感器的检测特性会受到干扰，发生变化，从而影响测量的准确性。解决这一问题的常规的做法是进行补偿。电化学传感器智能化，即将电化学传感器测量输出信号使用微处理器进行软件补偿、计算结果存储、传输，是目前最常用的方法。
[0004]然而，目前市场上缺少直接应用于物联网相关课程，且功能完备的智能电化学传感器教学实验设备，这给开设电化学传感器智能信息处理相关实验带来了困难。
【实用新型内容】
[0005]针对上述问题，本实用新型目的在于提出了一种电化学传感器教学实验板，用于物联网相关课程中微型电化学传感器实验教学。利用该实验板能够完成电化学传感器智能化实验、电化学传感器感知信息联网传输实验，电化学传感器感知信息USB传输实验等。
[0006]为达到上述目的，本实用新型具体提供一种电化学传感器实验板，所述实验板包含:处理模块、传感器模块、显示模块、通信模块和调试模块;所述传感器模块、所述显示模块、所述通信模块和所述调试模块分别与所述处理模块相连;所述传感器模块用于采集环境数据;所述处理模块用于处理所述环境数据以及所述实验板运行状态数据;所述显示模块用于显示所述实验板运行状态数据以及所述处理模块处理后的环境数据;所述通信模块用于提供所述实验板与外部设备的通信连接;所述调试模块用于调试所述传感器模块及所述处理模块。
[0007]在上述电化学传感器实验板中，优选的，所述传感器模块包含温湿度传感器、光照度传感器、运动传感器、氧量传感器和PMlO传感器;所述温湿度传感器用于采集环境中的温度及湿度;所述光照度传感器用于采集环境光照度信息;所述运动传感器采集所述实验板运动信息；所述氧量传感器用于采集环境中的氧量浓度信息；所述PMlO传感器用于采集环境中的细小粉尘浓度信息。
[0008]在上述电化学传感器实验板中，优选的，所述传感器模块还包含电化学传感器调理电路，所述电化学传感器调理电路用于提供氧量传感器、PMlO传感器与所述微处理器的接口电路。
[0009]在上述电化学传感器实验板中，优选的，所述处理模块包含微处理器、FLASH存储器、实时钟模块和供电模块;所述微处理器用于控制所述实验板各模块以及处理所述环境数据;所述FLASH存储器连接于所述微处理器，用于存储所述环境数据和所述微处理器处理所述环境数据后获得的处理结果;所述实时钟模块连接于所述微处理器，用于为所述实验板提供基准实时时钟;所述供电模块与外部电源相接，用于为所述实验板供电。
[0010]在上述电化学传感器实验板中，优选的，所述实验板还包含电源指示灯，所述电源指示灯与所述供电模块相连。
[0011]在上述电化学传感器实验板中，优选的，所述显示模块包含LCD显示单元，所述LCD显示单元为液晶显示屏，所述IXD显示单元与所述微处理器电连接，用于显示所述实验板运行状态数据以及所述处理模块处理后的环境数据。
[0012]在上述电化学传感器实验板中，优选的，所述通信模块包含以太网接口和USB接口；所述以太网接口用于提供所述实验板与外部设备的通信连接;所述USB接口与所述处理单元电连接，用于提供实验板与外部设备的USB串行数据传输的接口。
[0013]在上述电化学传感器实验板中，优选的，所述通信模块还包含指示灯，所述指示灯包含复数个LED指示灯，所述LED指示灯用于显示所述实验板的以太网连接状态。
[0014]在上述电化学传感器实验板中，优选的，所述调试模块包括:自锁开关组和JTAG接口 ；所述自锁开关组包含复数个自锁开关，所述自锁开关用于调试所述传感器模块时，设定所述处理模块存储的模型补偿系数;所述JTAG接口用于提供所述处理模块的程序调试接
□ O
[0015]在上述电化学传感器实验板中，优选的，所述实验板还包含固定模块，所述固定模块用于将实验板固定在外部物件上。
[0016]本实用新型的有益技术效果在于:通过本实用新型所提供的智能电化学传感器教学实验板的实施，为物联网相关课程中微型电化学传感器实验教学提供了一种架构清晰和易于使用的教学仪器设备。利用该实验板能够完成电化学传感器智能化实验、电化学传感器感知信息联网传输实验，电化学传感器感知信息USB传输实验等。本实用新型的实施为开设电化学传感器智能信息处理相关实验提供技术手段可以有效提高电化学传感器教学质量。
【附图说明】
[0017]此处所说明的附图用来提供对本实用新型的进一步理解，构成本申请的一部分，并不构成对本实用新型的限定。在附图中:
[0018]图1为本实用新型一实施例的智能电化学传感器教学实验板的组件构成示意图。
[0019]图2为本实用新型一实施例的智能电化学传感器教学实验板的组成结构示意图。
[0020]图3为本实用新型一实施例的智能电化学传感器教学实验板的PCB板布局示意图。
【具体实施方式】
[0021]为使本实用新型实施例的目的、技术方案和优点更加清楚明白，下面结合实施例和附图，对本实用新型做进一步详细说明。在此，本实用新型的示意性实施例及其说明用于解释本实用新型，但并不作为对本实用新型的限定。
[0022]如图1所示，本实用新型提出的智能电化学传感器教学实验板是一块载有5大组件的PCB电路板，5大组件包括:处理模块Ol、传感器模块02、显示模块03、通信模块04和调试模块05;处理模块01与其它组件之间均采用电连接;具体的，所述实验板包含:处理模块01、传感器模块02、显示模块03、通信模块04和调试模块05;所述传感器模块02、所述显示模块
03、所述通信模块04和所述调试模块05分别与所述处理模块01相连;所述传感器模块02用于采集环境数据;所述处理模块01用于处理所述环境数据以及所述实验板运行状态数据；所述显示模块03用于显示所述实验板运行状态数据以及所述处理模块01处理后的环境数据;所述通信模块04用于提供所述实验板与外部设备的通信连接;所述调试模块05用于调试所述传感器模块及所述处理模块01。
[0023]再参考图1和图2所示，图2为本实用新型所提供的智能电化学传感器教学实验板的组成结构示意图，在上述实施例中，所述传感器模块02包含温湿度传感器15、光照度传感器16、运动传感器17、氧量传感器181和PMlO传感器182;所述温湿度传感器15用于采集环境中的温度及湿度;所述光照度传感器16用于采集环境光照度信息;所述运动传感器17采集所述实验板运动信息;所述氧量传感器181用于采集环境中的氧量浓度信息;所述PMlO传感器182用于采集环境中的细小粉尘浓度信息。
[0024]进一步的，所述传感器模块还可包含电化学传感器调理电路18，所述电化学传感器调理电路18用于提供氧量传感器181、PM10传感器182与所述微处理器11的接口电路。
[0025]在本实用新型一优选的实施例中，所述处理模块01包含微处理器IUFLASH存储器
12、实时钟模块13和供电模块14;所述微处理器11用于控制所述实验板各模块以及处理所述环境数据;所述FLASH存储器12连接于所述微处理器，用于存储所述环境数据和所述微处理器11处理所述环境数据后获得的处理结果;所述实时钟模块13连接于所述微处理器，用于为所述实验板提供基准实时时钟;所述供电模块14与外部电源相接，用于为所述实验板供电。
[0026]在上述实施例中，所述实验板还可包含电源指示灯，所述电源指示灯(未图示)与所述供电模块相连。通过电源指示灯工作人员可即时获知该实验板的电源状态，防止实验板无电开关等情况。
[0027]在本实用新型一优选的实施例中，所述显示模块03包含LCD显示单元19，所述LCD显示单元19为液晶显示屏，所述LCD显示单元19与所述微处理器11电连接，用于显示所述实验板运行状态数据以及所述处理模块01处理后的环境数据。
[0028]在本实用新型一优选的实施例中，所述通信模块04包含以太网接口和USB接口21;所述以太网接口用于提供所述实验板与外部设备的通信连接;所述USB接口 21与所述处理单元电连接，用于提供实验板与外部设备的USB串行数据传输的接口。其中，所述以太网接口可由以太网控制器20、RJ45接口 201构成，鉴于该以太网接口为常用技术，本实用新型在此并不做限制。
[0029]在上述实施例中，所述通信模块还可包含指示灯202，所述指示灯202包含复数个LED指示灯，所述LED指示灯用于显示所述实验板的以太网连接状态。
[0030]在本实用新型一优选的实施例中，所述调试模块05包括:自锁开关组22和JTAG接口 23;所述自锁开关组包含复数个自锁开关，所述自锁开关用于调试所述传感器模块时，设定所述处理模块存储的模型补偿系数;所述JTAG接口 23用于提供所述处理模块01的程序调试接口。
[0031]在参考图3所示，图3为对应于图2的组成元素在PCB板上的布局示意图，在本实用新型一优选的实施例中，所述实验板还包含固定模块，所述固定模块用于将实验板固定在外部物件上;实际工作中，所述固定模块可为多个定位螺孔25，通过所定位螺孔25将所述实验板与外部物件，例如桌子，试验台等相接并固定。
[0032]为更清楚的说明本实用新型所提供的电化学教学实验板，以下以图1至图3所示作进一步说明，处理模块01包括:微处理器11、FLASH存储器12、实时钟模块13和供电模块14;其中，微处理器11是实验板的核心，完成信息计算、存储、传输和对其它组件的控制;FLASH存储器12连接于所述微处理器11，用于存储各种采集信息、计算结果等;实时钟模块13连接于所述微处理器11，用于为实验板提供基准实时时钟;供电模块14接受外部输入的直流5V电源，作升压或减压转换，为实验板提供各组成元器件所需的各电压等级电源。
[0033]传感器模块02包括:温湿度传感器15、光照度传感器16、运动传感器17、氧量传感器181、PM10传感器182以及电化学传感器调理电路18。其中，温湿度传感器15用于采集环境中的温度及湿度，生成温度与湿度信息存储至FLASH存储器12;光照度传感器16用于感知环境光照度信息，生成光照度信息存储至FLASH存储器12;运动传感器17感知实验板运动信息，生成振动、晃动等运动信息存储至FLASH存储器12;氧量传感器181是电化学传感器，用于采集环境中的氧量浓度信息，生成氧量浓度信息存储至FLASH存储器12;PM10传感器182是电化学传感器，用于采集环境中的细小粉尘浓度信息，生成粉尘浓度信息存储至FLASH存储器12;电化学传感器调理电路18具有信号放大、整形、滤波等功能，用作氧量传感器181、PMlO传感器182与所述微处理器11的接口电路。
[0034]显示模块03包括:1XD显示模块ILIXD显示模块19是一块低功耗液晶显示屏，直接与所述微处理器11电连接，用于采集信息显示，计算结果显示以及实验板运行状态等其它信息显示。
[0035]通信模块04包括:以太网控制器20、RJ45接口 201、以太网状态指示灯202和USB接口 21。其中，以太网控制器20、RJ45接口 201、以太网状态指示灯202可共同构成实验板与其它智能设备的以太网联网接口，以太网状态指示灯202至少包括以太网就绪状态和以太网通信状态两个LED指示灯;USB接口 21直接与所述微处理器11电连接，用于实验板与其它智能设备进行USB串行数据传输的接口。
[0036]调试模块05包括:自锁开关组22和JTAG接口23。其中，自锁开关组22至少由8个自锁开关组成，用于氧量传感器181、PM10传感器182软件模型校正时，设定存储在FLASH存储器12中的模型补偿系数;JTAG接口 23用于所述微处理器11程序调试接口。
[0037]为便于操作，所述实验板可设置有电源指示灯24，用于指示实验板供电状态。
[0038]同样的，所述实验板还可设置有4个定位螺孔25，用于将实验板固定在其它物件上。
[0039]通过本实用新型一种智能电化学传感器教学实验板的实施，为物联网相关课程中微型电化学传感器实验教学提供了一种架构清晰和易于使用的教学仪器设备。利用该实验板能够完成电化学传感器智能化实验、电化学传感器感知信息联网传输实验，电化学传感器感知信息USB传输实验等。本实用新型的实施为开设电化学传感器智能信息处理相关实验提供技术手段可以有效提高电化学传感器教学质量。
[0040]以上所述的具体实施例，对本实用新型的目的、技术方案和有益效果进行了进一步详细说明，所应理解的是，以上所述仅为本实用新型的具体实施例而已，并不用于限定本实用新型的保护范围，凡在本实用新型的精神和原则之内，所做的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本实用新型的保护范围之内。
【主权项】
1.一种电化学传感器实验板，其特征在于，所述实验板包含:处理模块、传感器模块、显不模块、通?目模块和调试模块； 所述传感器模块、所述显示模块、所述通信模块和所述调试模块分别与所述处理模块相连； 所述传感器模块用于采集环境数据； 所述处理模块用于处理所述环境数据以及所述实验板运行状态数据； 所述显示模块用于显示所述实验板运行状态数据以及所述处理模块处理后的环境数据； 所述通信模块用于提供所述实验板与外部设备的通信连接； 所述调试模块用于调试所述传感器模块及所述处理模块。2.根据权利要求1所述的电化学传感器实验板，其特征在于，所述传感器模块包含温湿度传感器、光照度传感器、运动传感器、氧量传感器和PMl O传感器； 所述温湿度传感器用于采集环境中的温度及湿度； 所述光照度传感器用于采集环境光照度信息； 所述运动传感器采集所述实验板运动信息； 所述氧量传感器用于采集环境中的氧量浓度信息； 所述PMlO传感器用于采集环境中的细小粉尘浓度信息。3.根据权利要求2所述的电化学传感器实验板，其特征在于，所述传感器模块还包含电化学传感器调理电路，所述电化学传感器调理电路用于提供氧量传感器、PMlO传感器与微处理器的接口电路。4.根据权利要求1所述的电化学传感器实验板，其特征在于，所述处理模块包含微处理器、FLASH存储器、实时钟模块和供电模块； 所述微处理器用于控制所述实验板各模块以及处理所述环境数据； 所述FLASH存储器连接于所述微处理器，用于存储所述环境数据和所述微处理器处理所述环境数据后获得的处理结果； 所述实时钟模块连接于所述微处理器，用于为所述实验板提供基准实时时钟； 所述供电模块与外部电源相接，用于为所述实验板供电。5.根据权利要求4所述的电化学传感器实验板，其特征在于，所述实验板还包含电源指示灯，所述电源指示灯与所述供电模块相连。6.根据权利要求3所述的电化学传感器实验板，其特征在于，所述显示模块包含LCD显示单元，所述IXD显示单元为液晶显示屏，所述LCD显示单元与所述微处理器电连接，用于显示所述实验板运行状态数据以及所述处理模块处理后的环境数据。7.根据权利要求1所述的电化学传感器实验板，其特征在于，所述通信模块包含以太网接口和USB接口； 所述以太网接口用于提供所述实验板与外部设备的通信连接； 所述USB接口与所述处理单元电连接，用于提供实验板与外部设备的USB串行数据传输的接口。8.根据权利要求7所述的电化学传感器实验板，其特征在于，所述通信模块还包含指示灯，所述指示灯包含复数个LED指示灯，所述LED指示灯用于显示所述实验板的以太网连接状态。9.根据权利要求1所述的电化学传感器实验板，其特征在于，所述调试模块包括:自锁开关组和JTAG接口 ； 所述自锁开关组包含复数个自锁开关，所述自锁开关用于调试所述传感器模块时，设定所述处理模块存储的模型补偿系数； 所述JTAG接口用于提供所述处理模块的程序调试接口。10.根据权利要求1所述的电化学传感器实验板，其特征在于，所述实验板还包含固定模块，所述固定模块用于将实验板固定在外部物件上。
【文档编号】G09B19/00GK205541546SQ201620096662
【公开日】2016年8月31日
【申请日】2016年1月29日
【发明人】刘军, 阎芳, 徐燕, 赵东杰
【申请人】北京物资学院