一种空气质量检测仪的电路设计的制作方法

本发明属于一种集成电路设计，尤其属于一种基于GP2Y1010灰尘传感器的空气质量检测仪的电路设计。

背景技术：

随着空气质量检测仪的应用，各种各样的空气质量检测仪出现，同时，各类空气质量检测传感器也得到了深入应用，空气质量检测仪的造价也随着内部电子器件的复杂程度升高而升高，各种智能器件也在空气质量检测仪中得到广泛应用，智能器件的应用造成了空气质量检测仪价格进一步升高，而一些不需要和不一定的需要智能器件的地方也采用了智能器件，这无疑使得空气质量检测仪的价格居高不下，所以需要一种设计巧妙，与传感器高度融合的电路设计来满足高性价比的空气质量检测仪的应用需求。

技术实现要素：

一种空气质量检测仪的电路设计，期望设计一种电路与GP2Y1010高度融合，对于GP2Y1010灰尘传感器需要一套PWM波生成电路结合反向电路生成电路生成一个周期为10ms，占空比3.2%的振荡电路激励GPZY1010灰尘传感器工作，传感器在高电压激励后的0.28ms在V0管脚会达到电压峰值，该电压峰值是空气中颗粒物浓度的测量结果，为了将结果用LED灯显示给用户，需要在电压达到峰值时检测出电压，检测出结果后用LED灯显示给用户并锁存LED灯状态直到下一个检测结果的得出，根据需求，一种空气质量检测仪的电路设计由PWM波生成电路，反向电路，分压电路，比较电路，边沿触发电路，LED灯电路组成，这里省略了供电电路，因为供电电路不是本发明关注的重点，所以在此省略。PWM波生成电路由一个555时基芯片为核心组成，555时基芯片的4脚、8脚接高电压，1脚接地，7脚、8脚之间通过R8相连，7脚6脚之间通过R9相连，2脚接6脚，同时2脚通过电容C9接地，5脚通过电容C10接地，3脚对外输出PWM波；电路的周期由电路中的电容C9，电阻R8，电阻R9三个器件决定，由公式T=(R1+2R2)C9ln2计算出需要的周期，由于过小的占空比不利用电阻电容选取，所以先由PWM波生成一个与目标占空比互补的PWM电路后再由反向电路进行翻转，由q=（R8+R9）/(R8+2R9)，选出需要的电阻阻值，PWM电路设计好以后，PWM波输出到反向电路，反向电路由一个三极管为核心的电路，反向后的PWM波输出给GP2Y1010灰尘传感器的PWM接口；GP2Y1010要求PWM波周期为10ms，GP2Y1010传感器在PWM波的高电压维持到0.28ms后产生空气质量测量的结果，并由V0口以电压的方式输出；分压电路由多个电阻串联进行分压，分压后的各电压节点分别接入电压比较器，电压比较器由集成运算放大器为核心组成，电压比较器将各电压节点与GP2Y1010的V0管脚进行电压的比较，比较后的结果输出给边沿触发电路的输入端；边沿触发电路在PWM波电路的电压上升沿将电压比较电路的结果传输到边沿触发电路输出端，当PWM波的电压不在上升沿时，边沿触发电路处于锁存状态；输出端控制LED灯电路中的各LED灯的亮灭，LED灯将GP2Y1010传感器的检测结果展示给用户。

采用上述电路后实现了将传感器信号直接通过LED灯显示给用户的功能，由于采用了基础的模拟数字电路，所以压缩了智能器件耗用的成本，电路抗干扰能力更强，电路更稳定，工作反应速度更快。

附图说明

图1是本发明一种空气质量检测仪的电路设计的电路原理框图。

图2是本发明一种空气质量检测仪的电路设计的GP2Y1010传感器的接口电路。

图3是本发明一种空气质量检测仪的电路设计的PWM波生成电路。

图4是本发明一种空气质量检测仪的电路设计的反向电路。

图5是本发明一种空气质量检测仪的电路设计的分压电路。

图6是本发明一种空气质量检测仪的电路设计的比较电路。

图7是本发明一种空气质量检测仪的电路设计的边沿触发电路。

图8是本发明一种空气质量检测仪的电路设计的LED灯电路。

附图标记说明：各图之间使用网络标号标记连接。

具体实施方式

下面结合附图对本发明做进一步说明。

如图1和图2所示，是本发明一种空气质量检测仪的电路设计的电路原理框图。一种空气质量检测仪的电路设计由PWM波生成电路，反向电路，分压电路，比较电路，边沿触发电路，LED灯电路组成。对于GP2Y1010灰尘传感器需要一套PWM波生成电路结合反向电路生成一个周期为10ms，占空比3.2%的振荡电路激励GPZY1010灰尘传感器工作，传感器在高电压激励后的0.28ms在V0管脚会达到电压峰值，该电压峰值是空气中颗粒物浓度的测量结果，为了将结果用LED灯显示给用户，需要在电压达到峰值时检测出电压，检测出结果后用LED灯显示给用户并锁存LED灯状态直到下一个检测结果的得出。

如图3所示，是本发明一种空气质量检测仪的电路设计的PWM波生成电路。PWM波生成电路由一个555时基芯片为核心组成，555时基芯片的4脚、8脚接高电压，1脚接地，7脚、8脚之间通过R8相连，7脚6脚之间通过R9相连，2脚接6脚，同时2脚通过电容C9接地，5脚通过电容C10接地，3脚对外输出PWM波；电路的周期由电路中的电容C9，电阻R8，电阻R9三个器件决定，由公式T=(R1+2R2)C9ln2计算出需要的周期，由于过小的占空比不利用电阻电容选取，所以先由PWM波生成一个与目标占空比互补的PWM电路后再由反向电路进行翻转，由q=（R8+R9）/(R8+2R9)，选出需要的电阻阻值，PWM电路设计好以后，PWM波输出到反向电路。

如图4所示，是本发明一种空气质量检测仪的电路设计的反向电路。反向电路由一个三极管为核心的电路，反向后的PWM波输出给GP2Y1010灰尘传感器的PWM接口。

如图5所示，是本发明一种空气质量检测仪的电路设计的分压电路。分压电路由多个电阻串联进行分压，分压后的各电压节点分别接入电压比较器。

如图6所示，是本发明一种空气质量检测仪的电路设计的比较电路。电压比较器由集成运算放大器为核心组成，电压比较器将各电压节点与GP2Y1010的V0管脚进行电压的比较，比较后的结果输出给边沿触发电路的输入端。这里只给出了一个比较器的电路设计，实际中分压电路划分了几档电压值就要相应的设计多少个电压比较电路。

如图7所示，是本发明一种空气质量检测仪的电路设计的边沿触发电路。边沿触发电路在PWM波电路的电压上升沿将电压比较电路的结果传输到边沿触发电路输出端，当PWM波的电压不在上升沿时，边沿触发电路处于锁存状态；

如图8所示，是本发明一种空气质量检测仪的电路设计的LED灯电路。输出端控制LED灯电路中的各LED灯的亮灭，LED灯将GP2Y1010传感器的检测结果展示给用户。

以上所述，仅是本发明综合和成本，可靠性，稳定性，抗干扰能力的前提下的较佳实施例，并非对本发明做任何限制，凡是根据本发明的技术实质对以上实施例所做的任何简单修改、变更以及等效结构变化，均仍属于本发明技术方案的保护范围内。