一种用于高精度NDIR气体传感器的电路装置的制作方法

本实用新型是涉及气体浓度测量领域，具体的说是一种用于高精度NDIR气体传感器的电路装置。

背景技术：

环境污染已成为全球性关注的重大问题，其显著表现之一是有害气体浓度的不断升高。近几年来，随着科学技术的迅速发展，世界各国科学界都在积极研制微小结构下又能实现高精度探测的传感器。目前，NDIR检测技术因其独特的优越性受到了广泛的关注，光源出射的红外光进入光学腔体被待测气体充分吸收后进入探测器时，其光功率会发生衰减，根据朗伯- 比尔定律可得I＝I0e^-αcl，其中I0为没有气体吸收时红外光源的光强，I为有气体吸收时红外光源的光强，α为气体吸收系数，c为腔内气体浓度，l为红外光光程。在已知I0，I，α， l的情况下，很容易测出气体的浓度。但是现阶段光源的稳定性不高，设计精确的光源驱动电路势在必行，同时由于探测器接收的信号很小，因而也需要高精度的探测器模块电路。

技术实现要素：

本实用新型要解决的技术问题是提供一种用于高精度NDIR气体传感器的电路装置，该种装置通过引入恒流源光源驱动电路以及在探测器测量电路旁引入对比电路，通过信号的差分运算有效地消除了环境因素带来的影响。

为解决上述技术问题，本实用新型采用的技术方案为：

一种用于高精度NDIR气体传感器的电路装置，其特征是：包括光源驱动电路模块，探测器电路模块，单片机控制处理模块和无线蓝牙模块，所述的光源驱动电路模块内的光源辐射出红外光进入光学腔，进而被探测器电路模块内的探测器吸收，所述的探测器电路模块将光信号转换为电信号，所述的探测器电路模块与无线蓝牙模块信号连接，所述的无线蓝牙模块与移动智能终端信号连接；

所述的光源驱动电路模块与单片机控制处理模块的信号输出端信号连接，所述的光源驱动电路模块内的光源的工作状态由单片机控制处理模块控制，所述的探测器电路模块与单片机控制处理模块的信号输入端信号连接，所述的探测器电路模块通过单片机控制处理模块与无线蓝牙模块信号连接，所述的无线蓝牙模块与单片机控制处理模块的信号输出端信号连接。

为优化上述实用新型，采取的具体措施还包括：

所述的光学腔内置有待测气体，所述的光源驱动电路模块内的光源以及探测器电路模块内的探测器分别设置在光学腔的两侧，所述的光学腔采用透明材质制成。

所述的光源驱动电路模块包括运算放大电路和开关电路，所述的光源驱动电路模块中的电源为恒流电源。

所述的光源驱动电路模块包括运算放大器，和电阻R1、R2、R3、R4、R5，和电容C1、C2、 C4和N型MOS管，其中电阻R1的一端与单片机相连，另一端与R2并联与运算的同相输入端相连，所述的R2的另一端接地，所述的R3的一端接运算放大器的输出端，另一端接MOS管的G极，所述的R4一端连接R3，另一端接地，所述的R5的一端接运算放大器的反相输入端，另一端接地，所述的电容C1与C4并联一端接电源电压，另一端接地，所述的电容C2一端接 MOS管的S极，另一端接地。

所述的探测器电路模块包括测量电路，对比电路和测温电路。

所述的探测器电路模块内的探测器为双通道热电堆。

所述的探测器电路模块内的探测器内的双通道热电堆的两路信号分别通过运算放大器放大，所述的探测器电路模块内的探测器内的双通道热电堆的温度信号通过运算放大器放大，所述的双通道热电堆的两路信号以及温度信号放大后通过转换电路转换成数字信号发送给单片机控制处理模块。

所述的单片机控制处理模块采用STM32单片机。

该种用于高精度NDIR气体传感器的电路装置能够达到的有益效果为：

第一，采用恒流源工作，提高了对气体浓度测量的精确度。

第二，采用集成电路，减小了噪声的影响。

第三，探测器采用双通道热电堆探测信号，有效减小了环境温湿度变化的影响，双通道热电堆的两路信号以及温度信号三路信号通过单片机进行差分运算和温度补偿处理，保证了检测的精准度。

第四，检测数据通过蓝牙进行数据的无线传输，具有实时、方便的特点。

附图说明

图1为本实用新型一种用于高精度NDIR气体传感器的电路装置的结构原理图。

图2为本实用新型一种用于高精度NDIR气体传感器的电路装置光源驱动电路模块的电路结构原理图。

图3为本实用新型一种用于高精度NDIR气体传感器的电路装置探测器测量电路模块的电路结构原理图。

图4为本实用新型一种用于高精度NDIR气体传感器的电路装置无线蓝牙电路模块的电路结构原理图。

具体实施方式

以下结合说明书附图和具体优选的实施例对本实用新型作进一步描述。

一种用于高精度NDIR气体传感器的电路装置，其特征是：包括光源驱动电路模块，探测器电路模块，单片机控制处理模块和无线蓝牙模块，所述的光源驱动电路模块内的光源辐射出红外光进入光学腔，进而被探测器电路模块内的探测器吸收，所述的探测器电路模块将光信号转换为电信号，所述的探测器电路模块与无线蓝牙模块信号连接，所述的无线蓝牙模块与移动智能终端信号连接；

所述的光源驱动电路模块与单片机控制处理模块的信号输出端信号连接，所述的光源驱动电路模块内的光源的工作状态由单片机控制处理模块控制，所述的探测器电路模块与单片机控制处理模块的信号输入端信号连接，所述的探测器电路模块通过单片机控制处理模块与无线蓝牙模块信号连接，所述的无线蓝牙模块与单片机控制处理模块的信号输出端信号连接。

本实施例中，光学腔内置有待测气体，所述的光源驱动电路模块内的光源以及探测器电路模块内的探测器分别设置在光学腔的两侧，所述的光学腔采用透明材质制成。

本实施例中，光源驱动电路模块包括运算放大电路和开关电路，所述的光源驱动电路模块中的电源为恒流电源。

本实施例中，光源驱动电路模块包括运算放大器LM358，电阻R1、R2、R3、R4、R5，电容C1、C2、C4和N型MOS管2N7002，电阻R1的一端与单片机相连，另一端与R2并联接LM358 双运算器的同相输入端相连；R2的另一端接地；LM358供电电压为5V；R3的一端接LM358的输出端，一端2N7002MOS管的G极；R4一端连接R3，一端接地，起到了分流的作用；R5的一端接LM358反相输入端，一端接地；电容C1与C4并联一端接5V一端接地，电容C2一端接2N7002MOS管的S极，一端接地，电容C1、C2、C4作滤波用；单片机提供的电压经过LM358 进行放大，导通MOS管2N7002，此时5V的电压给光源供电。

本实施例中，探测器电路模块包括测量电路，对比电路和测温电路。

本实施例中，探测器电路模块内的探测器为双通道热电堆，每个通道都有一滤光片，只能容许特定波长的光通过，测量通道滤光片中心波长为待测气体吸收峰，对比通道滤光片中心波长偏离待测气体吸收峰。

本实施例中，探测器电路模块包括两个运算放大器ICL7650SCBA，一个AD7794芯片，一个双通道热电堆集成块，一个LM358双运算放大器。双通道热电推有四个引脚，一个引脚接地，一个引脚输出温度信号，温度信号经LM358放大送给AD7794转为数字信号，LM358供电电压为5V；另外两个引脚输出测量信号和对比信号，测量信号和对比信号经过ICL7650SCBA 得到电压信号，通过AD7794转化为数字信号，两个ICL7650SCBA供电电压均为5V，除输入信号不同外，其他外接均相同。AD7794的参考电压为4.096V，AVDD端接5V电压，DVDD端接 3.3V电压，AD7794再将三个数字信号输送给单片机进行差分运算和温度补偿处理。

本实施例中，单片机控制处理模块采用STM32单片机。

本实施例中，无线蓝牙模块包括滤波电路和复位电路，包括蓝牙芯片，复位键，电容C3 和电阻R10。蓝牙芯片为B-0004型，电容C3的一端接3.3V的电源电压，另一端接地，起到滤波的作用，电阻R10一端接3.3V电源电压，另一端与复位键并联组成复位电路。

本实施例中，测量电路具有测量和对比一体化检测功能，并且可以在零下50摄氏度至 50摄氏度工作。

本实施例中，移动智能终端包括但不限于手机、平板电脑。

以上仅是本实用新型的优选实施方式，本实用新型的保护范围并不仅局限于上述实施例，凡属于本实用新型思路下的技术方案均属于本实用新型的保护范围。应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本实用新型原理前提下的若干改进和润饰，应视为本实用新型的保护范围。