专利名称：一种嵌入式智能气体传感器的制作方法
技术领域：
一种嵌入式智能气体传感器技术领域[0001]本实用新型涉及一种传感器，具体涉及一种嵌入式智能气体传感器。
技术背景[0002]目前，嵌入式气体传感器广泛应用于检测气体的浓度，但现有技术中的嵌入式气体传感器输出的信号都是模拟信号，并且所述的模拟信号非常微弱，都是纳安级别的电流信号，需要采集装置将模拟信号进行放大和处理之后才能传送给气体检测仪器仪表，这样就会出现前后级的阻抗不匹配或者放大倍数过大的情况，令传送给气体检测仪器仪表的信号出现非线性等技术问题，同时，现有技术中使用的嵌入式气体传感器还容易受使用环境中空气温湿度和电磁干扰的影响，因此输出的信号电流有小范围的变化时，将会导致气体检测仪器仪表得到的信号不稳定，测量的数据不准确，给后续的工作带来极大的不便。实用新型内容[0003]本实用新型的目的是提供一种能够远距离稳定传输，不受环境温湿度干扰和电磁干扰，令气体检测仪器仪表测量到准确数据的嵌入式智能气体传感器。[0004]为达到上述目的，本实用新型采用下述技术方案[0005]一种嵌入式智能气体传感器，包括中央控制单元、电源单元、用于感测气体浓度的感测单元和信号放大和滤波单元，感测单元的信号输出端连接信号放大和滤波单元的信号输入端，信号放大和滤波单元的信号输出端连接中央控制单元的信号输入端，中央控制单元的信号输出端用于连接气体检测仪器仪表，还包括RS232通信单元，所述中央控制单元的信号输出端通过RS232通信单元用于与气体检测仪器仪表相连接。[0006]还包括电压输出单元，所述电压输出单元的信号输入端连接中央控制单元的电压信号输出端，电压输出单元的信号输出端用于连接气体检测仪器仪表信号输入端。[0007]还包括系统信息存储单元，所述系统信息存储单元与中央控制单元互相通信。[0008]还包括用于检测整个系统温度的系统温度采集单元，所述系统温度采集单元的信号输出端连接中央控制单元的温度信号输入端。[0009]所述电源单元包括稳压模块和隔离模块，所述稳压模块的输入端用于连接外部电源，稳压模块的输出端连接隔离模块的输入端。[0010]所述稳压模块包括第一二极管、稳压二极管和稳压器，隔离模块包括DC/DC隔离芯片，所述第一二极管通过第一电阻连接稳压器的输入端，其中第一二极管的阳极用于连接外部电源的正极输出端，阴极通过第一电阻连接稳压器的输入端，同时第一二极管还通过第一电阻连接稳压二极管的阴极，稳压二极管的阳极接地，所述稳压二极管的两端还并联有第一电容器与第二电容器组成的并联电路，所述第一电容器的正极连接稳压二极管的阴极，负极连接稳压二极管的阳极；所述稳压器的输出端连接DC/DC隔离芯片的输入端，同时还通过第三电容器接地，所述第三电容器的正极连接稳压器的输出端，负极接地，所述第三电容器的两端并联有第四电容器，所述DC/DC隔离芯片的输出端为中央控制单元供电。[0011]采用以上技术手段，本实用新型可以达到如下的技术效果[0012]由于本实用新型的中央控制单元能够将采集到的气体浓度的模拟信号转换成数字信号，并通过RS232通信单元将转换好的数字信号传送给气体检测仪器仪表，令气体浓度信号传输的距离更远，同时信号在传输过程中更加稳定、可靠。本实用新型的电源单元采用3. 3V-24V电压源隔离单元，能够令中央控制单元适应电压的范围加大，令中央控制单元工作更加稳定。同时本实用新型设置有电压输出单元，能够为不能与RS232通信单元通信的仪器仪表提供模拟电压信号，与RS232配合使用达到中央控制单元数字信号输出、模拟信号输出的双重功能。
[0013]图1是本实用新型的组成框图；[0014]图2是本实用新型的电路原理图。
具体实施方式
[0015]如图1所示本实用新型包括中央控制单元、RS232通信单元、电源单元、系统信息储存单元、用于感测气体浓度的感测单元、信号放大和滤波单元、电压输出单元和用于检测整个系统温度的系统温度采集单元，所述感测单元的信号输出端连接信号放大和滤波单元的信号输入端，信号放大和滤波单元的信号输出端连接中央控制单元的信号输入端，同时中央控制单元还通过信号放大和滤波单元为感测单元提供电源；所述电源单元的输出端连接中央控制单元的电源输入端，中央控制单元的信号输出端通过RS232通信单元用于连接气体检测仪器仪表的信号输入端，同时中央控制单元的气体模拟电压信号输出端连接电压输出单元的信号输入端，电压输出单元的信号输出端用于连接气体检测仪器仪表的电压信号输入端；所述中央控制单元的信息存储信号的输出端连接系统信息存储单元的信号输入端，系统温度采集单元的信号输出端连接中央控制单元的系统温度信号输入端。[0016]本实用新型的中央控制单元采用C8051F350处理器，电源单元采用3. 3V-24V电压源供电隔离单元，电压信号输出单元采用0. 4V-2. OV电压信号输出单元。[0017]如图2所示所述3. 3V-24V电压源隔离单元包括稳压模块和隔离模块，所述稳压模块的输入端用于连接外部电源，稳压模块的输出端连接隔离模块的输入端。所述稳压模块包括第一二极管D1、稳压二极管DW和稳压器Ul (采用Ii^950-3. 3稳压芯片)，隔离模块包括DC/DC隔离芯片U2 所述外部电源的正极输出端通过第一二极管Dl与第一电阻Rl的串联电路连接稳压器Ul的输入端，所述第一二极管Dl的阳极用于连接外部电源的正极输出端，阴极通过第一电阻Rl连接稳压器Ul的输入端，同时第一二极管Dl的阴极还通过第一电阻Rl连接稳压二极管DW的阴极，所述稳压二极管DW的阳极接地，在稳压二极管DW的两端还并联有第一电容器Cl与第二电容器C2构成的并联电路，其中第一电容器Cl的正极连接稳压二极管DW的阴极，负极连接稳压二极管DW的正极；所述稳压器Ul的输出端连接 DC/DC隔离芯片U2的输入端，同时稳压器Ul的输出端还通过第三电容器C3接地，所述第三电容器C3的正极连接稳压器Ul的输出端，负极接地，在第三电容器C3的两端并联第四电容器C4，所述DC/DC隔离芯片的输出端给中央控制单元供电。[0018]本实用新型使用时由感测单元感测气体信号，所述的信号经过信号放大和滤波单元的处理后传送给中央控制单元，中央控制单元将信号转换后生成的数字信号由RS232通信单元传送给气体检测仪器仪表对所述气体信号进行显示，中央控制单元也可以将信号转换成模拟电压信号通过电压输出单元传送给气体检测仪器仪表进行显示，完成对气体的检测。[0019]由于本实用新型采用3.3V-24V电压源供电隔离单元，因此外部电压源在 3. 3V-24V之间波动时，由于稳压器Ul的作用不会对中央控制单元产生太大的影响，同时 DC/DC隔离芯片U2能够隔离电源，令输入中央控制单元的电源更加稳定。所述中央控制单元可以将感测单元检测到的气体指标的模拟信号转换成数字信号，并通过RS232通信单元传送给气体检测仪器仪表，实现了信号的远距离传输，而且信号放大和滤波单元令信号更加稳定、更可靠。同时，由于RS232通信单元与气体检测仪器仪表之间是通过串口输出管脚 RXD与T)(D进行通信的，因此，如果气体检测仪器仪表不具备RXD和T)(D这两个管脚的话，可以直接将气体检测仪器仪表与电压输出单元相连接，这样气体检测仪器仪表可以直接采集电压输出单元输出的电压信号来读取检测到的气体浓度值，并根据初始化设置的参数计算相应的转换关系，获得相应的气体浓度值，因此本实用新型具备了数字通信和模拟通信的双重功能。[0020]此外，本实用新型还设置有系统温度采集单元和系统信息存储单元，所述系统温度采集单元可以随时检测系统自身采集的温度，为传感器输出的信号做非线性温度补偿， 使气体检测仪器仪表检测到的气体信号不受周围环境温度变化的影响。所述系统信息存储单元存储了和气体传感器相关的一些技术数据，如传感器的量程值、低报警值、高报警值、 传感器需要的放大增益、传感器的出场日期、传感器标定时间等技术参数，并且这些技术参数可以通过与中央控制单元相连接的气体检测仪器仪表进行设置，设置后断电时这些参数能够长时间保存在系统存储单元中，当传感器与其他仪器仪表相连接时，我们同样可以将里面的数据参数读出来，根据读取的数据进行相应的数据处理和显示。这些信息科学地、准确地反映了所述传感器的技术特征，为以后更加合理地使用传感器提供了技术参数和科学依据。[0021]本实用新型结构简单，中央控制单元可以分别通过RS232通信单元和电压输出单元输出感测单元检测到的气体浓度信号，具有模拟信号和数字信号双输出的功能，令信号传输距离更远，传输的信号更加稳定、更加可靠。设置的中央处理单元增加了传感器的智能化，令采集到信号的精度更高，能够广泛应用于工业生产中。
权利要求1.一种嵌入式智能气体传感器，包括中央控制单元、电源单元、用于感测气体浓度的感测单元和信号放大和滤波单元，感测单元的信号输出端连接信号放大和滤波单元的信号输入端，信号放大和滤波单元的信号输出端连接中央控制单元的信号输入端，中央控制单元的信号输出端用于连接气体检测仪器仪表，其特征在于还包括RS232通信单元，所述中央控制单元的信号输出端通过RS232通信单元用于与气体检测仪器仪表相连接。
2.如权利要求1所述的嵌入式智能气体传感器，其特征在于还包括电压输出单元，所述电压输出单元的信号输入端连接中央控制单元的电压信号输出端，电压输出单元的信号输出端用于连接气体检测仪器仪表信号输入端。
3.如权利要求1或2所述的嵌入式智能气体传感器，其特征在于还包括系统信息存储单元，所述系统信息存储单元与中央控制单元互相通信。
4.如权利要求3所述的嵌入式智能气体传感器，其特征在于还包括用于检测整个系统温度的系统温度采集单元，所述系统温度采集单元的信号输出端连接中央控制单元的温度信号输入端。
5.如权利要求4所述的嵌入式智能气体传感器，其特征在于所述电源单元包括稳压模块和隔离模块，所述稳压模块的输入端用于连接外部电源，稳压模块的输出端连接隔离模块的输入端。
6.如权利要求5所述的嵌入式智能气体传感器，其特征在于所述稳压模块包括第一二极管、稳压二极管和稳压器，隔离模块包括DC/DC隔离芯片，所述第一二极管通过第一电阻连接稳压器的输入端，其中第一二极管的阳极用于连接外部电源的正极输出端，阴极通过第一电阻连接稳压器的输入端，同时第一二极管还通过第一电阻连接稳压二极管的阴极，稳压二极管的阳极接地，所述稳压二极管的两端还并联有第一电容器与第二电容器组成的并联电路，所述第一电容器的正极连接稳压二极管的阴极，负极连接稳压二极管的阳极；所述稳压器的输出端连接DC/DC隔离芯片的输入端，同时还通过第三电容器接地，所述第三电容器的正极连接稳压器的输出端，负极接地，所述第三电容器的两端并联有第四电容器，所述DC/DC隔离芯片的输出端为中央控制单元供电。
专利摘要本实用新型涉及一种传感器，具体涉及一种嵌入式智能气体传感器。包括中央控制单元、电源单元、用于感测气体浓度的感测单元和信号放大和滤波单元和RS232通信单元，感测单元的信号输出端连接信号放大和滤波单元的信号输入端，信号放大和滤波单元的信号输出端连接中央控制单元的信号输入端，中央控制单元的信号输出端用于连接气体检测仪器仪表，所述中央控制单元的信号输出端通过RS232通信单元用于与气体检测仪器仪表相连接。本实用新型结构简单，信号传输距离更远，传输的信号更加稳定、更加可靠。
文档编号G01N27/00GK202330331SQ201120430680
公开日2012年7月11日 申请日期2011年11月3日 优先权日2011年11月3日
发明者张磊 申请人:河南驰诚电气有限公司