一种应用在烟机上的传感器电路及其烟机的制作方法

本实用新型属于烟机控制电路技术领域，具体涉及一种应用在烟机上的传感器电路及其烟机。

背景技术：

传统的调零电路通常是固定调零，这对受环境光和环境温度影响的红外接收管是不够的，不同的环境光和环境温度会影响红外接收管输出不同的电流，从而使固定调零的方法失去意义；当红外接收管受环境光和环境温度的影响时，会缩小红外接收管对油烟浓度的检测量程，使之达不到应有的检测范围，从而影响检测效果。

技术实现要素：

有鉴于此，本实用新型的主要目的在于提供应用在烟机上的传感器电路。

为达到上述目的，本实用新型的技术方案是这样实现的：

本实用新型实施例提供一种应用在烟机上的传感器电路，其包括调零红外接收模块、检测红外接收模块、差分放大模块、A/D采集模块、温度采集模块和处理器；

所述调零红外接收模块,与差分放大模块连接，用于采集当前环境的环境光和环境温度并且输出第一电信号至差分放大模块；

所述检测红外接收模块，与差分放大模块连接，用于采集当前环境的环境光和环境温度并且输出第二电信号至差分放大模块；

所述差分放大模块的输入端分别与调零红外接收模块、检测红外接收模块连接，以起到自动调零作用，输出端与A/D采集模块连接，用于分别接收调零红外接收模块、检测红外接收模块发送的第一电信号和第二电信号并且根据所述第一电信号和第二电信生成目标信号，输出所述目标信号至A/D采集模块；

所述A/D采集模块的输入端与差分放大模块连接，输出端与A/D采集模块连接，用于将所述目标信号转换后输出至处理器；

所述温度采集模块，与处理器连接，用于采集检测红外接收模块的环境温度并且输出至处理器；

所述处理器，分别与A/D采集模块、温度采集模块连接，用于根据所述转换后的目标信号和环境温度生成控制信号，对调零红外接收模块、检测红外接收模块进行自动调零；

上述方案中，所述调零红外接收模块包括调零红外接收管J2、第四电阻R4、第十五电阻R15，所述调零红外接收管J2的一端接入电源，另一端中的一路经过第四电阻R4连接差分放大模块，另一路经过第十五电阻R15接地。

上述方案中，所述检测红外接收模块包括检测红外接收管J1、第二电阻R2、第一电阻R1，所述检测红外接收管J1的一端接入电源，另一端其中的一路经过第二电阻R2连接差分放大模块，另一路经过第一电阻R1接地。

上述方案中，所述差分放大模块包括二级差分放大电路、第三电阻R3、第五电阻R5、第六电阻R6、第七电阻R7、第八电阻R8、第九电阻R9；

所述二级差分放大电路的第一负输入端与调零红外接收模块连接，第一正输入端与检测红外接收模块连接，第一输出端经过第六电阻R6与第二正输入端连接，所述第一负输入端与第一输出端之间还连接有第五电阻R5，所述第一正输入端还经过第三电阻R3接地；

所述二级差分放大电路的第二负输入端中的一路经过第七电阻R7连接于第二输出端，另一路经过第九电阻R9接地，第二输出端与第七电阻R7之间经过第八电阻R8连接处理器。

上述方案中，所述差分放大模块还包括连接于调零红外接收模块、二级差分放大电路之间的电压跟随器U3A，和连接于检测红外接收模块、二级差分放大电路之间的电压跟随器U3B；所述电压跟随器U3A经过第四电阻R4连接于差分放大模块，所述电压跟随器U3B经过第二电阻R2连接于差分放大模块。

上述方案中，所述差分放大模块包括二级常规放大电路、差分放大电路、第三电阻R3、第四电阻R4、第五电阻R5、第六电阻R6、第八电阻R8；

所述二级常规放大电路的第一负输入端经过电阻RG与第二负输入端连接，第一正输入端与检测红外接收模块连接，第一输出端经过第四电阻R4与差分放大电路的正输入端连接，所述第一输出端与第一负输入端之间还连接第三电阻R3；

所述二级常规放大电路的第二正输入端与调零红外接收模块连接，第二输出端经过第六电阻R6连接于差分放大电路的负输入端，所述第二负输入端与第二输出端之间连接于第五电阻R5；

所述差分放大电路的正输入端经过第八电阻R8接地，负输入端经过第七电阻R7与处理器连接，输出端与处理器连接。

上述方案中，所述温度采集模块包括热敏电阻RZ、第十电阻R10；

所述热敏电阻RZ一端连接电源，另一端经过第十电阻R10接地，热敏电阻RZ与第十电阻R10之间连接处理器。

上述方案中，所述处理器包括芯片U1、烧录模块、串口通信模块，所述烧录模块、串口通信模块均与芯片U1连接，所述芯片U1的第9端连接电源，第10端接地，第2端与温度采集模块连接，第20端与差分放大模块连接。

上述方案中，所述串口通信模块包括串口通信模块CN2、第十三电阻R13、第十四电阻R14、第一电容C1、第二电容C2；

所述串口通信模块CN2的第1端接电源，第2端经过第十三电阻R13输出RX信号，第3端经过第十四电阻R14输出TX信号，第4端接地，所述第2端与第4端之间并联第一电容C1，第3端与第4端之间并联第二电容C2。

一种烟机，其特征在于，包括烟机本体、烟机涡轮和如上述方案中的应用在烟机上的传感器电路，所述烟机本体上设置烟机涡轮，所述烟机涡轮的边缘进风处设置所述传感器电路中的检测红外接收模块。

与现有技术相比，本实用新型提供的应用在烟机上的传感器电路能够在环境光或温度发生变化时，实现电路本身自动调节零，降低电路输出信号的偏差，准确反应检测浓度。

附图说明

图1为本实用新型实施例提供的应用在烟机上的传感器电路的连接框图；

图2为本实用新型实施例1提供的应用在烟机上的传感器电路电路图；

图3为本实用新型实施例2提供的应用在烟机上的传感器电路电路图；

图4为本实用新型实施例3提供的应用在烟机上的传感器电路电路图；

图5为本实用新型实施例提供的应用在烟机上的传感器电路中检测红外接收模块在烟机上的位置结构示意图。

具体实施方式

为了使本实用新型的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本实用新型进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本实用新型，并不用于限定本实用新型。

本实用新型实施例提供一种应用在烟机上的传感器电路，如图1所示，其包括调零红外接收模块1、检测红外接收模块2、差分放大模块3、A/D采集模块4、温度采集模块5和处理器6；

所述调零红外接收模块1,与差分放大模块3连接，用于采集当前环境的环境光和环境温度并且输出第一电信号至差分放大模块3；

所述检测红外接收模块2，与差分放大模块3连接，用于采集当前环境的环境光和环境温度并且输出第二电信号至差分放大模块3；

所述差分放大模块3的输入端分别与调零红外接收模块1、检测红外接收模块2连接，输出端与A/D采集模块4连接，用于分别接收调零红外接收模块1、检测红外接收模块2发送的第一电信号和第二电信号并且根据所述第一电信号和第二电信生成目标信号，输出所述目标信号至A/D采集模块4；

所述A/D采集模块4的输入端与差分放大模块3连接，输出端与A/D采集模块4连接，用于将所述目标信号转换后输出至处理器6；

所述温度采集模块5，与处理器6连接，用于采集检测红外接收模块2的环境温度并且输出至处理器6；

所述处理器6，分别与A/D采集模块4、温度采集模块5连接，用于根据所述转换后的目标信号和环境温度生成控制信号，对调零红外接收模块1、检测红外接收模块2进行自动调零。

上述方案中，所述调零红外接收模块1包括调零红外接收管J2、第四电阻R4、第十五电阻R15，所述调零红外接收管J2的一端接入电源，另一端中的一路经过第四电阻R4连接差分放大模块3，另一路经过第十五电阻R15接地。

上述方案中，所述检测红外接收模块2包括检测红外接收管J1、第二电阻R2、第一电阻R1，所述检测红外接收管J1的一端接入电源，另一端其中的一路经过第二电阻R2连接差分放大模块3，另一路经过第一电阻R1接地。

上述方案中，所述差分放大模块3包括二级差分放大电路、第六电阻R6、第五电阻R5、第三电阻R3、第七电阻R7、第九电阻R9、第八电阻R8；

所述二级差分放大电路的第一负输入端与调零红外接收模块1连接，第一正输入端与检测红外接收模块2连接，第一输出端经过第六电阻R6与第二正输入端连接，所述第一负输入端与第一输出端之间还连接有第五电阻R5，所述第一正输入端还经过第三电阻R3接地；

所述二级差分放大电路的第二负输入端中的一路经过第七电阻R7连接于第二输出端，另一路经过第九电阻R9接地，第二输出端与第七电阻R7之间经过第八电阻R8连接处理器6。

上述方案中，所述差分放大模块3还包括连接于调零红外接收模块1、二级差分放大电路之间的电压跟随器U3A，和连接于检测红外接收模块2、二级差分放大电路之间的电压跟随器U3B；所述电压跟随器U3A经过第四电阻R4连接于差分放大模块3，所述电压跟随器U3B经过第二电阻R2连接于差分放大模块3。

上述方案中，所述差分放大模块3包括二级常规放大电路、差分放大电路、第四电阻R4、第三电阻R3、第六电阻R6、第五电阻R5、第八电阻R8；

所述二级常规放大电路的第一负输入端经过电阻RG与第二负输入端连接，第一正输入端与检测红外接收模块2连接，第一输出端经过第四电阻R4与差分放大电路的正输入端连接，所述第一输出端与第一负输入端之间还连接第三电阻R3；

所述二级常规放大电路的第二正输入端与调零红外接收模块1连接，第二输出端经过第六电阻R6连接于差分放大电路的负输入端，所述第二负输入端与第二输出端之间连接于第五电阻R5；

所述差分放大电路的正输入端经过第八电阻R8接地，负输入端经过第七电阻R7与处理器6连接，输出端与处理器6连接。

上述方案中，所述温度采集模块5包括热敏电阻RZ、第十电阻R10；

所述热敏电阻RZ一端连接电源，另一端经过第十电阻R10接地，热敏电阻RZ与第十电阻R10之间连接处理器6。

上述方案中，所述处理器6包括芯片U1、烧录模块、串口通信模块，所述烧录模块、串口通信模块均与芯片U1连接，所述芯片U1的第9端连接电源，第10端接地，第2端与温度采集模块5连接，第20端与差分放大模块3连接。

上述方案中，所述串口通信模块包括串口通信模块CN2、第十三电阻R13、第十四电阻R14、第一电容C1、第二电容C2；

所述串口通信模块CN2的第1端接电源，第2端经过第十三电阻R13输出RX信号，第3端经过第十四电阻R14输出TX信号，第4端接地，所述第2端与第4端之间并联第一电容C1，第3端与第4端之间并联第二电容C2。

一种烟机，其包括烟机本体7、烟机涡轮8和上述方案中应用在烟机上的传感器电路，所述烟机本体7上设置烟机涡轮8，所述烟机涡轮8的边缘进风处设置所述传感器电路中的检测红外接收模块2。如图5所示。

所述差分放大电路模块3采用运算差分放大或差分放大芯片，用于实现信号放大和调零。

所述A/D采集模块4为A/D采集芯片或处理器自身集成的A/D采集引脚；所述A/D采集芯片采集电压后通过通信协议传输给所述处理器6。

所述处理器6为单片机，所述单片机的品牌为瑞萨、STM32、PIC、AVR或飞思卡尔。

所述自动调零功能是利用性能相近或相同的红外接收管，两红外接收管同时接入差分放大模块3中，当环境光或温度发生变化时，由于两个红外接收管对环境的影响一样，所以两管由环境产生的电信号变化可以在差分放大模块3中相互抵消，使电路输出信号恢复到目标值，以达到调零的目的。

不同的环境温度下，红外线接收管的灵敏度曲线也会不同；通过红外接收管傍边的温度传感器采集红外接收管附近温度，然后处理器通过不同温度状态下红外线接收灵敏度曲线来识别此时信号对应的油烟浓度大小。

双红外管调零电路为温漂调零，调零红外接收模块是被具有屏蔽红外线的材料包裹或是将调零红外管放置在一个屏蔽红外线的隔腔内。

实施例1

本实施例1提供一种应用在烟机上的传感器电路，如图3所示，其包括包括调零红外接收管J2、第四电阻R4、第十五电阻R15，检测红外接收管J1、第二电阻R2、第一电阻R1，二级差分放大电路、第六电阻R6、第五电阻R5、第三电阻R3、第七电阻R7、第九电阻R9、第八电阻R8，热敏电阻RZ、第十电阻R10，芯片U1、烧录模块，串口通信模块CN2、第十三电阻R13、第十四电阻R14、第一电容C1、第二电容C2；

所述调零红外接收管J2的一端接入电源，另一端中的一路经过第四电阻R4连接二级差分放大电路，另一路经过第十五电阻R15接地；

所述检测红外接收管J1的一端接入电源，另一端其中的一路经过第二电阻R2连接二级差分放大电路，另一路经过第一电阻R1接地；

所述二级差分放大电路的第一负输入端与调零红外接收管J2连接，第一正输入端与检测红外接收管J1连接，第一输出端经过第六电阻R6与第二正输入端连接，所述第一负输入端与第一输出端之间还连接有第五电阻R5，所述第一正输入端还经过第三电阻R3接地；

所述二级差分放大电路的第二负输入端中的一路经过第七电阻R7连接于第二输出端，另一路经过第九电阻R9接地，第二输出端与第七电阻R7之间经过第八电阻R8连接芯片U1的第20端；

所述热敏电阻RZ一端连接电源，另一端经过第十电阻R10接地，热敏电阻RZ与第十电阻R10之间连接芯片U1的第2端；

所述烧录模块、串口通信模块CN2，均与芯片U1连接，所述芯片U1的第9端连接电源，第10端接地，第2端与热敏电阻RZ连接，第20端与二级差分放大电路的第二输出端连接，第11、12端连接串口通信模块CN2；

所述串口通信模块CN2的第1端接电源，第2端经过第十三电阻R13输出RX信号，第3端经过第十四电阻R14输出TX信号，第4端接地，所述第2端与第4端之间并联第一电容C1，第3端与第4端之间并联第二电容C2。

自动调零功能是依据差分放大电路实现的，差分放大电路公式：

无预留电阻R3

有预留电阻R3

其中，R4＝R2、R5＝R3、R15＝R1；

U0为输出电压、U1为检测红外管信号电压、U2为调零红外管调零电压；无预留电阻公式适用于不能忽略预留电阻的电流，有预留电阻公式适用于可忽略预留电阻的电流。

当环境光和环境温度发生变化时，红外管的U1、U2将会同时变大或变小，使初始值在0附近，最终使U0初值偏差不大，以达到自动调零的目的。

实施例2

本实施例2提供一种应用在烟机上的传感器电路，如图4所示，其包括包括调零红外接收管J2、第四电阻R4、第十五电阻R15，检测红外接收管J1、第二电阻R2、第一电阻R1，二级差分放大电路、第六电阻R6、第五电阻R5、第三电阻R3、第七电阻R7、第九电阻R9、第八电阻R8、电压跟随器U3A、电压跟随器U3B，热敏电阻RZ、第十电阻R10，芯片U1、烧录模块，串口通信模块CN2、第十三电阻R13、第十四电阻R14、第一电容C1、第二电容C2；

所述调零红外接收管J2的一端接入电源，另一端中的一路依次经过电压跟随器U3A、第四电阻R4连接于二级差分放大电路，另一路经过第十五电阻R15接地；

所述检测红外接收管J1的一端接入电源，另一端其中的一路依次经过电压跟随器U3B、第二电阻R2连接于二级差分放大电路，另一路经过第一电阻R1接地；

所述二级差分放大电路的第一负输入端与调零红外接收管J2连接，第一正输入端与检测红外接收管J1连接，第一输出端经过第六电阻R6与第二正输入端连接，所述第一负输入端与第一输出端之间还连接有第五电阻R5，所述第一正输入端还经过第三电阻R3接地；

所述二级差分放大电路的第二负输入端中的一路经过第七电阻R7连接于第二输出端，另一路经过第九电阻R9接地，第二输出端与第七电阻R7之间经过第八电阻R8连接芯片U1的第20端；

所述热敏电阻RZ一端连接电源，另一端经过第十电阻R10接地，热敏电阻RZ与第十电阻R10之间连接芯片U1的第2端；

所述烧录模块、串口通信模块CN2，均与芯片U1连接，所述芯片U1的第9端连接电源，第10端接地，第2端与热敏电阻RZ连接，第20端与二级差分放大电路的第二输出端连接，第11、12端连接串口通信模块CN2；

所述串口通信模块CN2的第1端接电源，第2端经过第十三电阻R13输出RX信号，第3端经过第十四电阻R14输出TX信号，第4端接地，所述第2端与第4端之间并联第一电容C1，第3端与第4端之间并联第二电容C2。

被测信号通过电压跟随器引入到两级放大电路中，第一级为差分放大，第二级为常规电压放大。

自动调零功能是依据差分放大电路实现的，差分放大电路公式：

其中，R4＝R2、R5＝R3、R15＝R1；

U0为输出电压、U1为检测红外管信号电压、U2为调零红外管调零电压；

当环境光和环境温度发生变化时，红外管的U1、U2将会同时变大或变小，使初始值在0附近，最终使U0初值偏差不大，以达到自动调零的目的。

实施例3

本实施例1提供一种应用在烟机上的传感器电路，如图5所示，其包括包括调零红外接收管J2、第四电阻R4、第十五电阻R15，检测红外接收管J1、第二电阻R2、第一电阻R1，二级常规放大电路、差分放大电路、第四电阻R4、第三电阻R3、第六电阻R6、第五电阻R5、第八电阻R8，热敏电阻RZ、第十电阻R10，芯片U1、烧录模块，串口通信模块CN2、第十三电阻R13、第十四电阻R14、第一电容C1、第二电容C2；

所述调零红外接收管J2的一端接入电源，另一端中的一路经过第四电阻R4连接二级差分放大电路，另一路经过第十五电阻R15接地；

所述检测红外接收管J1的一端接入电源，另一端其中的一路经过第二电阻R2连接二级差分放大电路，另一路经过第一电阻R1接地；

所述二级常规放大电路的第一负输入端经过电阻RG与第二负输入端连接，第一正输入端与检测红外接收管J1连接，第一输出端经过第四电阻R4与差分放大电路的正输入端连接，所述第一输出端与第一负输入端之间还连接第三电阻R3；

所述二级常规放大电路的第二正输入端与调零红外接收管J2连接，第二输出端经过第六电阻R6连接于差分放大电路的负输入端，所述第二负输入端与第二输出端之间连接于第五电阻R5；

所述差分放大电路的正输入端经过第八电阻R8接地，负输入端经过第七电阻R7与芯片U1的第20端连接，输出端与芯片U1的第20端连接；

所述热敏电阻RZ一端连接电源，另一端经过第十电阻R10接地，热敏电阻RZ与第十电阻R10之间连接芯片U1的第2端；

所述烧录模块、串口通信模块CN2，均与芯片U1连接，所述芯片U1的第9端连接电源，第10端接地，第2端与热敏电阻RZ连接，第20端与差分放大电路的输出端连接，第11、12端连接串口通信模块CN2；

所述串口通信模块CN2的第1端接电源，第2端经过第十三电阻R13输出RX信号，第3端经过第十四电阻R14输出TX信号与芯片U1对应端相连，第4端接地，所述第2端与第4端之间并联第一电容C1，第3端与第4端之间并联第二电容C2。

即本实施例3的放大电路采用三运放仪表放大电路。所述差分放大电路一端接电源，另一端接地；

自动调零功能依据三运放仪表电路实现的，三运放仪表放大电路公式：

其中，R3＝R5、R4＝R6、R8＝R7、R15＝R1；

U0为输出电压、U1为检测红外管信号电压、U2为调零红外管调零电压；环境光和环境温度发生变化时，红外管的U1、U2将会同时变大或变小，使(U1-U2)初始值在0附近，最终使U0初值在0附近，以达到自动调零的目的。

以上所述，仅为本实用新型的较佳实施例而已，并非用于限定本实用新型的保护范围。