专利名称：一种便携式氧分仪的制作方法
技术领域：
本实用新型一种便携式氧分仪，属于测氧仪技术领域。
背景技术：
测氧仪主要用于测量空气中的氧气纯度和分子筛制氧设备制取氧气纯度等设备中，也可以用于其它领域测量氧气的纯度，随着我国国民经济的发展，越来越多 的领域需要应用测氧仪，尤其是一些野外的工作中，例如高原工作等环境中，但是现用的氧分仪主要应用于医院的制氧设备现场氧浓度的测量，而且需要外接电源，不适合于野外等无电源的特殊测量环境，体积和重量过大也不适合远距离携带。
实用新型内容本实用新型克服现有技术存在的不足，所要解决的技术问题是提供一种低功耗的便携式测氧仪。为解决上述技术问题，本实用新型所采用的技术方案是一种便携式氧分仪，包括电池、微功耗直流变换器、单片机、微功耗放大器、氧气传感器和显示屏，所述电池的输出端与微功耗直流变换器的输入端相连，所述微功耗直流变换器包括多个不同电压等级的电源输出端口，所述单片机和微功耗放大器的电源端口均与微功耗直流变换器的电源输出端口相连，所述氧气传感器与微功耗放大器的输入端口相连，微功耗放大器的输出端口与单片机的输入端口相连，所述显示屏与单片机的I/o输出端口相连。所述微功耗直流变换器采用NCP1402芯片。所述单片机采用MSP430系列单片机，所述微功耗放大器采用型号为0P90的微功耗运算放大器，显示屏采用型号为ESD8805的显示屏。所述单片机的封装模式为LQFP，所述微功耗直流变换器和微功耗放大器的封装模式为S0T,所述电池米用五号干电池。本实用新型与现有技术相比具有的有益效果是一、本实用新型采用MSP430系列单片机作为核心控制元件，NCP1402芯片作为电源模块，型号为0P90的微功耗运算放大器作为信号采集和处理模块，型号为ESD8805的显示屏作为显示模块，通过在单片机软件程序上选择的低工作频率和显示屏的低帧频率，使整个系统工作在低功耗模式下，最大限度的降低了仪器测量时的功耗，使系统脱离了外接电源，仅使用干电池就可以满足系统工作，实现了减低功耗和减小体积的效果，达到了携带方便的要求；二、本实用新型中单片机的封装模式为LQFP，微功耗直流变换器和微功耗放大器的封装模式为S0T，减小了整个电路板的体积，电池采用五号干电池，极大地节省空间，使整个装置小巧便携；三、本实用新型中单片机设定了海拔高度修正程序，保证了测量结果的准确性，软件中的密码功能设置能够有效地防止非工作人员的误操作。以下结合附图
对本实用新型的具体实施方式
作进一步详细的说明图I是本实用新型的电路结构示意图；图中1为电池、2为微功耗直流变换器、3为单片机、4为微功耗放大器、5为氧气传感器、6为显不屏。
具体实施方式
如图I所示，本实用新型一种便携式氧分仪，包括电池I、微功耗直流变换器2、单片机3、微功耗放大器4、氧气传感器5和显不屏6,所述电池I的输出端与微功耗直流变换器2的输入端相连，所述微功耗直流变换器2包括多个不同电压等级的电源输出端口，所述单片机3和微功耗放大器4的电源端口均与微功耗直流变换器2的电源输出端口相连，氧气传感器5与微功耗放大器4的输入端口相连,微功耗放大器4的输出端口与单片机3的输入端口相连，所述显示屏6与单片机3的I/O输出口相连。所述微功耗直流变换器2采用NCP1402芯片，所述单片机3采用MSP430系列单片机，所述微功耗放大器4采用型号为0P90的微功耗运算放大器，显示屏6采用型号为ESD8805的显示屏。具体实施过程中，上述单片机3可以采用型号为MSP430F449的单片机，上述MSP430系列单片机的电源电压范围是I. 8 3. 6V电压，可使其在IMHz的时钟条件下运行时，芯片的电流最低会在165 μ A左右，RAM保持模式下的最低功耗只有O. Iy A ;其次，采用独特的时钟系统设计，在MSP430系列中设置有二个不同的时钟系统基本时钟系统、锁频环时钟系统和DCO数字振荡器时钟系统，可以只使用一个晶体振荡器，也可以使用两个晶体振荡器；由系统时钟系统产生CPU和各功能所需的时钟，并且这些时钟可以在指令的控制下，打开和关闭，从而实现对总体功耗的控制，便携式氧分仪设计方案中程序控制芯片MSP430F449单片机，封装模式为LQFP，极大地减少了 MCU在集成电路板上的体积；供电电源选用3. 3V电压，时钟只用一个低速晶体振荡器最大限度的降低系统的工作频率，尽可能的降低功耗。系统运行时MSP430F449单片机采用不同的工作模式，数据处理时用活动模式，处理结束系统进入低功耗模式LPM3，尽可能的使系统处于低功耗模式。上述微功耗放大器4米用型号为0Ρ90的运算放大器,0Ρ90是一款高性能、微功耗精密低电压微功耗运算放大器，采用+1.6 V至+36 V单电源或±0.8 V至±18 V双电源供电，输入电压范围包括负供电轨，因而在单电源系统中，该器件可以处理低至地电压的输入信号，采用单电源供电时，其输出摆幅也包括地电压，因此可以实现零输入零输出式操作，在实时时钟模式下，可达2. 5μ A，在RAM保持模式下，最低可达O. 1μ A，本方案选用贴片式0Ρ90芯片进行输入模拟信号采集和放大，电源电压选单电源3. 3V，0Ρ90芯片的高性能、微功耗也大大节约了能耗，0Ρ90贴片式的封装模式SOT占用的空间相当的小。上述微功耗直流变换器2采用型号为NCP1402SN33T1的NCP1402芯片，所述NCP1402系列的单片微功率升压直流一直流转换器，这是专为通过一节电池或两节电池为便携式设备供电的应用而设计的，O. 8V极低的电池电压启动，可在低于O. 3V的电压下工作，具有较高的转换效率，在本方案中，此芯片主要用来将两节干电池的3V电压转化为系统工作所需的3. 3V电压，NCP1402SN33T1芯片的封装形式也选用贴片式的SOT模式，进一步减小系统的体积。上述显示屏6选用的型号为ESD8805的显示屏，基于MSP430F449单片机自带的160段LCD液晶驱动功能，本显示屏可以由单片机I/O 口直接驱动，其功耗可以满足系统的设计要求，这些硬件上的选择和设计都最大限度的降低了整个系统的功耗，达到最佳的节能效果，使得系统工作不再需要外部电源，只需两节5号干电池供电，极大地节省空间；芯片全部选用贴片式封装大大地减少了系统集成电路板的体积，整体设计功耗低、体积小以及选用质轻的外壳使整个装置小巧便携。所述单片机3可以通过程序控制选择适合的满足系统工作的 最佳频率，频率越低微处理器处理的指令和数据量越小，进而功耗也会大大降低；还有液晶显示器的帧频率也应选择小一点的，也可以降低功耗，利用单片机3的中断功能尽量让系统处于低功耗状态，MSP430F449单片机有极低的中断唤醒时间，可以满足使用者的要求。在具体应用过程中，随着海拔高度的变化空气稀薄程度会发生变化，单片机3设定了海拔高度修正程序，达到操作简便，参数随时可调的目的；单片机3的软件中还做了一定的密码功能设置来防止非操作人员的误操作，保证测量的准确性；参数随时可由工作人员根据现场环境调整，不用经由专门的设备维护人员操作也极大地方便了工作人员外出携带，密码设置又防止了非操作人员的误操作。
权利要求1.一种便携式氧分仪，包括电池(I)、微功耗直流变换器(2)、单片机(3)、微功耗放大器(4)、氧气传感器(5)和显示屏(6)，其特征在于所述电池(I)的输出端与微功耗直流变换器(2)的输入端相连，所述微功耗直流变换器(2)包括多个不同电压等级的电源输出端口，所述单片机(3)和微功耗放大器(4)的电源端口均与微功耗直流变换器(2)的电源输出端口相连，所述氧气传感器(5)与微功耗放大器(4)的输入端口相连,微功耗放大器(4)的输出端口与单片机(3)的输入端口相连，所述显示屏(6)与单片机(3)的I/O输出端口相连。
2.根据权利要求I所述的一种便携式氧分仪，其特征在于所述微功耗直流变换器(2)采用NCP1402芯片。
3.根据权利要求2所述的一种便携式氧分仪，其特征在于所述单片机(3)采用MSP430系列单片机，所述微功耗放大器(4)采用型号为0P90的微功耗运算放大器，显示屏(6)采用型号为ESD8805的显示屏。
4.根据权利要求I至3任意一项所述的一种便携式氧分仪，其特征在于所述单片机(3 )的封装模式为LQFP，所述微功耗直流变换器(2 )和微功耗放大器(4 )的封装模式为SOT，所述电池(I)米用五号干电池。
专利摘要本实用新型一种便携式氧分仪，属于测氧仪技术领域；所要解决的技术问题是提供一种低功耗的便携式测氧仪；采用的技术方案是电池的输出端与微功耗直流变换器的输入端相连，微功耗直流变换器包括多个不同电压等级的电源输出端口，单片机和微功耗放大器的电源端口均与微功耗直流变换器的电源输出端口相连，氧气传感器与微功耗放大器的输入端口相连，微功耗放大器的输出端口与单片机的输入端口相连，显示屏与单片机的I/O输出端口相连。本实用新型可以广泛应用于野外、山区等需要测氧浓度的场合。
文档编号G01N35/00GK202583223SQ20122017941
公开日2012年12月5日 申请日期2012年4月25日 优先权日2012年4月25日
发明者杨帆, 王晋远, 刘力钘, 吕来吉, 贺瑞林, 许贻林 申请人:山西埃尔气体系统工程有限公司