一种基于信号缓冲的信号跟随高精度二氧化碳检测电路的制作方法

本发明涉及一种检测系统，具体是指一种基于信号缓冲的信号跟随高精度二氧化碳检测电路。

背景技术：

随着人类社会的进步和科学技术的发展，人们的生活水平得到了迅速提高，工业生产规模也迅速扩大，但同时导致了二氧化碳的排放成倍增长，如温室效应，土地荒漠化程度加速等，严重影响并破坏着人类的生存环境。近年来，随着人们环保意识的增强，人们开始对环境进行治理，在治理的过程中需要对二氧化碳进行检测，目前检测二氧化碳的方法主要有化学法、气相色谱法、容量滴定法等，这些方法普遍存在着价格贵、且测量精度低的缺陷。因此研究并设计一种高精度的二氧化碳检测电路则具有十分重要的意义。

技术实现要素：

本发明的目的在于解决目前检测二氧化碳的方法价格贵、且测量精度低的缺陷，提供一种基于信号缓冲的信号跟随高精度二氧化碳检测电路。

本发明的目的通过下述技术方案现实：一种基于信号缓冲的信号跟随高精度二氧化碳检测电路，主要由二氧化碳传感器h，放大器p1，放大器p2，三极管vt1，三极管vt2，显示器，正极与三极管vt1的集电极相连接、负极接地的电容c1，串接在三极管vt1的集电极和基极之间的电阻r1，p极与三极管vt1的基极相连接、n极经电阻r2后接地的二极管d1，一端与三极管vt1的发射极相连接、另一端接地的电阻r3，一端与三极管vt1的集电极相连接、另一端经电阻r5后与三极管vt2的基极相连接的电阻r4，正极与电阻r4和电阻r5的连接点相连接、负极与三极管vt2的发射极相连接的电容c2，正极与三极管vt2的基极相连接、负极接地的电容c3，串接在三极管vt2的基极和发射极之间的电阻r6，一端与三极管vt2的发射极相连接、另一端接地的电阻r7，正极与三极管vt2的发射极相连接、负极与放大器p1的负极相连接的电容c4，一端与放大器p1的正极相连接、另一端接地的电阻r8，正极与放大器p的正极相连接、负极与放大器p的输出端相连接的电容c5，与电容c5相并联的电阻r9，一端与放大器p1的输出端相连接、另一端接地的电阻r10，一端与放大器p2的正极相连接、另一端接地的电阻r11，负极与放大器p2的正极相连接、正极经二极管d2后与放大器p2的输出端相连接的电容c6，与电容c6相并联的电阻r12，正极与放大器p2的正极相连接、负极与放大器p2的输出端相连接的电容c7，一端与三极管vt3的集电极相连接、另一端接电源的电阻r13，一端与三极管vt3的发射极相连接、另一端接地的电阻r14，一端与三极管vt3的发射极相连接、另一端顺次经电阻r16和电阻r17后与三极管vt4的基极相连接的电阻r15，正极与电阻r15和电阻r16的连接点相连接、负极经电感l后接地的电容c8，正极与电阻r16和电阻r17的连接点相连接、负极与电容c8的负极相连接的电容c9，一端与三极管vt4的集电极相连接、另一端接地的电阻r18，以及输入端与三极管vt4的发射极相连接、输出端与显示器相连接的缓冲电路组成；所述放大器p1的输出端与放大器p2的负极相连接；所述放大器p2的输出端与三极管vt3的基极相连接；所述三极管vt2的集电极接电源；所述三极管vt1的基极与二氧化碳传感器h的信号输出端相连接，其基极接电源。

所述缓冲电路包括三极管vt101，三极管vt102，三极管vt103，三极管vt104，一端与三极管vt4的发射极相连接、另一端与三极管vt102的基极相连接的电阻r101，串接在三极管vt101的基极和三极管vt102的发射极之间的电阻r102，串接在三极管vt101的基极和集电极之间的电阻r106，串接在三极管vt101的射极和三极管vt104的集电极之间的电阻r105，正极经电阻r107后与三极管vt104的集电极之间的电容c102，正极与三极管vt104的射极相连接、负极接地的电容c101，与电容c101相并联的电阻r104，以及串接在三极管vt103的发射极和电容c101的负极之间的电阻r103；所述三极管vt103的集电极与三极管vt102的集电极相连接，其基极与三极管vt104的基极相连接；所述三极管vt101的基极接电源；所述电容c102的正极与显示器相连接。

所述二氧化碳传感器h为红外二氧化碳传感器。

本发明与现有技术相比具有以下优点及有益效果：

(1)本发明可以采集环境中的二氧化碳浓度信号，并对信号中的干扰信号进行过滤，使检测信号更干净，同时本发明还可以对检测信号进行放大，提高检测信号的幅度，如此则可以精确的检测环境中二氧化碳的浓度。

(2)本发明具有温度补偿功能，其可以补偿环境温度变化而产生的误差，从而使本发明可以更精确的检测二氧化碳的浓度。

(3)本发明可以对内部产生的噪声干扰信号进行消除，从而使检测信号更容易辨别，提高本发明对二氧化碳检测的精度。

(4)本发明的缓冲电路可以对信号进行缓冲，防止显示器受到瞬时冲击而损坏。

附图说明

图1为本发明的整体结构示意图。

图2为本发明的缓冲电路的结构图。

具体实施方式

下面结合实施例对本发明作进一步地详细说明，但本发明的实施方式并不限于此。

实施例

如图1所示，本发明主要由二氧化碳传感器h，放大器p1，放大器p2，显示器，三极管vt1，三极管vt2，三极管vt3，三极管vt4，电阻r1，电阻r2，电阻r3，电阻r4，电阻r5，电阻r6，电阻r7，电阻r8，电阻r9，电阻r10，电阻r11，电阻r12，电阻r13，电阻r14，电阻r15，电阻r16，电阻r17，电阻r18，电容c1，电容c2，电容c3，电容c4，电容c5，电容c6，电容c7，电容c8，电容c9，二极管d1，缓冲电路以及二极管d2组成。

其中，电容c1的正极与三极管vt1的集电极相连接，负极接地。电阻r1串接在三极管vt1的集电极和基极之间。二极管d1的p极与三极管vt1的基极相连接，n极经电阻r2后接地。电阻r3的一端与三极管vt1的发射极相连接，另一端接地。电阻r4的一端与三极管vt1的集电极相连接，另一端经电阻r5后与三极管vt2的基极相连接。电容c2的正极与电阻r4和电阻r5的连接点相连接，负极与三极管vt2的发射极相连接。电容c3的正极与三极管vt2的基极相连接，负极接地。电阻r6串接在三极管vt2的基极和发射极之间。电阻r7的一端与三极管vt2的发射极相连接，另一端接地。电容c4的正极与三极管vt2的发射极相连接，负极与放大器p1的负极相连接。电阻r8的一端与放大器p1的正极相连接，另一端接地。电容c5的正极与放大器p的正极相连接，负极与放大器p的输出端相连接。电阻r9与电容c5相并联。

该电阻r10的一端与放大器p1的输出端相连接，另一端接地。电阻r11的一端与放大器p2的正极相连接，另一端接地。电容c6的负极与放大器p2的正极相连接，正极经二极管d2后与放大器p2的输出端相连接。电阻r12与电容c6相并联。电容c7的正极与放大器p2的正极相连接，负极与放大器p2的输出端相连接。电阻r13的一端与三极管vt3的集电极相连接，另一端接12v电源。电阻r14的一端与三极管vt3的发射极相连接，另一端接地。电阻r15的一端与三极管vt3的发射极相连接，另一端顺次经电阻r16和电阻r17后与三极管vt4的基极相连接。电容c8的正极与电阻r15和电阻r16的连接点相连接，负极经电感l后接地。电容c9的正极与电阻r16和电阻r17的连接点相连接，负极与电容c8的负极相连接。电阻r18的一端与三极管vt4的集电极相连接，另一端接地。所述放大器p1的输出端与放大器p2的负极相连接。所述放大器p2的输出端与三极管vt3的基极相连接。所述三极管vt2的集电极接12v电源。所述三极管vt1的基极与二氧化碳传感器h的信号输出端相连接，其集电极接12v电源。所述三极管vt4的发射极与缓冲电路的输入端相连接，该缓冲电路的输出端则与显示器的信号输入端。

三极管vt3和三极管vt4的型号均为3dd15a；电阻r13起分压作用，其阻值为10kω；电阻r14和电阻r18为对地电阻，其阻值均为10kω；电阻r15～r17的阻值均为1kω，电容c8和电容c9的容值均为1μf，电感l的感量为100mh。该电阻r15，电阻r16，电阻r17，电容c8以及电容c9共同组成一个陷波器；该陷波器可以将检测信号中的噪声干扰信号进行隔离，从而使检测信号更容易辨别，提高本发明对二氧化碳检测的精度。

三极管vt1的型号为3cg3，二极管d1的型号为1n4004，电阻r1和电阻r2的阻值为5kω，电阻r3的阻值为10kω，电容c1的容值为0.47μf。当温度升高时，由于三极管的温度特性，其基极的电流会增大，而二极管d1的管压降则会下降，二极管d1的管压降的下降会导致三极管vt1的基极电压下降，从而使三极管vt1的基极电流下降，从而起到温度补偿的作用。相反，温度下降时三极管vt1的基极电流会减小，此时二极管d1的压降会升高，使三极管vt1的基极电压升高，从而使三极管vt1的基极电流增大。如此则可以补偿环境温度变化而产生的误差，从而使本发明可以更精确的检测二氧化碳的浓度。

为了更好的实施本发明，该二氧化碳传感器h采用武汉中科能慧科技发展有限公司生产的nh162型红外二氧化碳传感器。电阻r4和电阻r5的阻值均为680ω，电阻r6的阻值为12kω，电阻r7和电阻r8的阻值均为10kω，电阻r9的阻值为20kω，电阻r10的阻值均为100kω，电阻r12的阻值为5kω，电阻r11的阻值则为1kω，二极管d2的型号为1n4001，电容c2的容值为4.7μf，电容c3的容值为22μf，电容c4的容值为0.1μf，电容c5的容值为47μf，电容c6的容值为10μf，电容c7的容值均为0.1μf，放大器p1的型号为opa603，放大器p2的型号为op364，三极管vt2的型号为3dg17。

如图2所示，所述缓冲电路包括三极管vt101，三极管vt102，三极管vt103，三极管vt104，一端与三极管vt4的发射极相连接、另一端与三极管vt102的基极相连接的电阻r101，串接在三极管vt101的基极和三极管vt102的发射极之间的电阻r102，串接在三极管vt101的基极和集电极之间的电阻r106，串接在三极管vt101的射极和三极管vt104的集电极之间的电阻r105，正极经电阻r107后与三极管vt104的集电极之间的电容c102，正极与三极管vt104的射极相连接、负极接地的电容c101，与电容c101相并联的电阻r104，以及串接在三极管vt103的发射极和电容c101的负极之间的电阻r103。所述三极管vt103的集电极与三极管vt102的集电极相连接，其基极与三极管vt104的基极相连接；所述三极管vt101的基极接15v电源；所述电容c102的正极与显示器相连接。

该三极管vt101，三极管vt102，三极管vt103以及三极管vt104共同形成一个缓冲器，该缓冲器可以对信号进行缓冲。在本实施例中，该三极管vt102的型号为2sa733，三极管vt101、三极管vt103以及三极管vt104的型号均为2sc945，电阻r101的阻值为100ω，电阻r102的阻值为50ω，电阻r106的阻值为1kω，电阻r105和电阻r107的阻值均为47ω，电阻r103和电阻r104的阻值均为4.7kω，电容c101的容值为0.1μf，电容c102的容值为4.7μf。该缓冲电路可以对信号进行缓冲，防止显示器受到瞬时冲击而损坏。

工作时，二氧化碳传感器h采集环境中的二氧化碳浓度信号并输出相应的电信号，该电信号加到三极管vt1，由三极管vt1输出经电阻r4后加到由电阻r5和电容c3所组成的rc滤波电路进行滤波，从而将电信号中的干扰信号进行过滤，排除干扰信号的影响使电信号的精度更高。经过滤后的电信号输入到由三极管vt2和电阻r6以及电阻r7所组成的射极跟随器；该射极跟随器的输入阻抗高，输出阻抗低，因此从前端索取的电流较小。由射极跟随器输出的电信号经电容c4后输入到放大器p1，该放大器p1为前置放大器，其对电信号进行放大后输出给放大器p2；该电容c5可以限制放大器p1的带宽，从而滤除电信号中的高频噪声和尖峰毛刺，使电信号更加稳定，而更容易识别。电信号由放大器p2再次进行放大，该电阻r12为反馈电阻，可以限制放大倍数；该电容c6和电容c7可以减少高频增益。最后再由放大器p2输出给显示器，由显示器进行显示二氧化碳的浓度。经放大器p2放大后的电信号经三极管vt3后输入到陷波器中，由陷波器将电信号中的噪声干扰信号进行隔离后输出，经过消噪处理的电信号再经三极管vt4后输出给缓冲电路，由缓冲电路缓冲后输出给显示器，由显示器进行显示二氧化碳的浓度。

如上所述，便可很好的实现本发明。