一种电化学式气体浓度传感器的制作方法

1.本实用新型涉及电子传感器领域，具体是一种电化学式气体浓度传感器。


背景技术：

2.电化学传感器通过与被测气体发生反应并产生与气体浓度成正比的电信号来工作。典型的电化学传感器由传感电极(或工作电极)和反电极组成，并由一个薄电解层隔开。
3.目前市场上的电化学传感器意外情况下影响供电电压不稳定，导致传感器误动作或失效；只提供简单的ttl/cmos电平输出，或者只用简单的led作为信号显示，大多情况下无法直接应用在工业环境中，需要改进。


技术实现要素：

4.本实用新型的目的在于提供一种电化学式气体浓度传感器，以解决上述背景技术中提出的问题。
5.为实现上述目的，本实用新型提供如下技术方案：
6.一种电化学式气体浓度传感器，包括：
7.电源模块，用于为单片机模块、ad采集模块、npn输出模块供电；
8.单片机模块，用于接收ad采集模块的处理电压，根据处理电压判断检测气体的浓度；
9.ad采集模块，用于通过气体探头检测和输出与检测气体浓度相关的电流，电流放大处理后生成处理电压，输出给单片机模块；
10.npn输出模块，用于控制单片机模块的输出与否，控制电路运行；
11.电源模块连接单片机模块、ad采集模块、npn输出模块，ad采集模块连接单片机模块，单片机模块连接npn输出模块。
12.作为本实用新型再进一步的方案：电源模块包括集成电路u1，集成电路u1的4号引脚连接电阻r5，电阻r5的另一端连接集成电路u1的5号引脚、电容c4、二极管d3的负极、二极管d1的负极，二极管d1的正极连接接口con4的第二端，二极管d3的正极接地，电容c4的另一端接地，集成电路u1的2号引脚接地，集成电路u1的3号引脚连接电阻r3、电阻r2，电阻r3的另一端接地，电阻r2的另一端连接电感l1、电容c3、单片机模块，电容c3的另一端接地，电感l1的另一端连接集成电路u1的6号引脚、电容c1，电容c1的另一端连接集成电路u1的1号引脚，集成电路u1的型号为ln5018。
13.作为本实用新型再进一步的方案：单片机模块包括集成电路u2，集成电路u2的vdd引脚连接电源模块，集成电路u2的out引脚、adc引脚连接npn输出模块，集成电路u2的adc1引脚连接ad采集模块，集成电路u2的型号为n76e003。
14.作为本实用新型再进一步的方案：ad采集模块包括气体探头x、电阻r9、放大器u3、电阻r10、电容c7、电阻r11、电容c5，气体探头x的一端接地，气体探头x的另一端连接电阻r9、放大器u3的反相端、电阻r10、电容c7，电阻r9的另一端接地，放大器u3的输出端连接电
阻r10的另一端、电容c7的另一端、电阻r11，电阻r11的另一端连接电容c5、集成电路u2的adc1引脚，电容c5的另一端接地，放大器u3的同相端接地。
15.作为本实用新型再进一步的方案：npn输出模块包括电阻r6、三极管q2、三极管q1、电阻r4、电阻r8、电阻r7，电阻r6的一端连接集成电路u2的out引脚，电阻r6的另一端连接三极管q2的基极，三极管q2的发射极接地，三极管q2的集电极连接三极管q1的基极、电阻r8，电阻r8的另一端连接电阻r7、电源模块，电阻r7的另一端连接三极管q1的集电极，三极管q1的发射极连接电阻r4、集成电路u2的adc引脚，电阻r4的另一端接地。
16.作为本实用新型再进一步的方案：所述电化学式气体浓度传感器包括底盖和主壳，底盖上除了出口外有一个气孔，主壳上设有多个气孔。
17.与现有技术相比，本实用新型的有益效果是：本实用新型电源模块加入dc-dc芯片，支持宽电压5-12v的电压输入，可以提高传感器在某些突发极端情况下的电压稳定性；增加npn输出模块，增强产品的独立性和稳定性，如面对一些功能性需求较少的应用场景，可以直接使用传感器带动后续的部件(如继电器、蜂鸣器、指示灯等等)，减低应用成本；使用独立的外壳和安装方式，两端不同档位气孔数使通道内形成一个微小的固定压差，可以让传感器的位置更加稳定，环境数据更加平稳，减少位置结构导致的误动作的发生概率。
附图说明
18.图1为电源模块的电路图。
19.图2为单片机模块的电路图。
20.图3为ad采集模块的电路图。
21.图4为npn输出模块的电路图。
22.图5为一种电化学式气体浓度传感器的结构示意图。
23.图中：1-端子、2-pvc导管、3-底盖、4-指示灯、5-pcb板、6-co感应组件、7-主壳、8-气孔、9-固定圈、10-定位孔。
具体实施方式
24.下面将结合本实用新型实施例中的附图，对本实用新型实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本实用新型一部分实施例，而不是全部的实施例，基于本实用新型中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本实用新型保护的范围。
25.请参阅图1至图4，一种电化学式气体浓度传感器，包括：
26.电源模块，用于为单片机模块、ad采集模块、npn输出模块供电；
27.单片机模块，用于接收ad采集模块的处理电压，根据处理电压判断检测气体的浓度；
28.ad采集模块，用于通过气体探头检测和输出与检测气体浓度相关的电流，电流放大处理后生成处理电压，输出给单片机模块；
29.npn输出模块，用于控制单片机模块的输出与否，控制电路运行；
30.电源模块连接单片机模块、ad采集模块、npn输出模块，ad采集模块连接单片机模块，单片机模块连接npn输出模块。
31.在本实施例中：请参阅图1，电源模块包括集成电路u1，集成电路u1的4号引脚连接电阻r5，电阻r5的另一端连接集成电路u1的5号引脚、电容c4、二极管d3的负极、二极管d1的负极，二极管d1的正极连接接口con4的第二端，二极管d3的正极接地，电容c4的另一端接地，集成电路u1的2号引脚接地，集成电路u1的3号引脚连接电阻r3、电阻r2，电阻r3的另一端接地，电阻r2的另一端连接电感l1、电容c3、单片机模块，电容c3的另一端接地，电感l1的另一端连接集成电路u1的6号引脚、电容c1，电容c1的另一端连接集成电路u1的1号引脚，集成电路u1的型号为ln5018。
32.接口con4的输入电压可为5-12v，集成电路u1为dc-dc芯片，通过修改集成电路u1的3号引脚(fb脚)处的电阻r2，修改输出电压。当电阻r2＝75kω时，输出电压为3.3v。
33.在本实施例中：请参阅图2，单片机模块包括集成电路u2，集成电路u2的vdd引脚连接电源模块，集成电路u2的out引脚、adc引脚连接npn输出模块，集成电路u2的adc1引脚连接ad采集模块，集成电路u2的型号为n76e003。
34.单片机选用新唐n76e003单片，内部为51架构，外设部分集成了12位ad转换模块。设计用于采集模拟信号转换为数字信号，单片机采集的到数字信号数据进行滤波校正，最后进行阈值判断，out脚输出电平信号，同时打开/关闭led1。adc1脚接收输入的电压信号，根据电压信号判断待测气体浓度。
35.在本实施例中：请参阅图3，ad采集模块包括气体探头x、电阻r9、放大器u3、电阻r10、电容c7、电阻r11、电容c5，气体探头x的一端接地，气体探头x的另一端连接电阻r9、放大器u3的反相端、电阻r10、电容c7，电阻r9的另一端接地，放大器u3的输出端连接电阻r10的另一端、电容c7的另一端、电阻r11，电阻r11的另一端连接电容c5、集成电路u2的adc1引脚，电容c5的另一端接地，放大器u3的同相端接地。
36.气体探头x直接输出与检测气体浓度相关的微小电流，该电流较小，通过放大器u3放大电流，输出电流流经电阻r11形成电压信号，该电压信号输出给集成电路u2的adc1引脚，电压信号大小反应检测气体浓度。
37.在本实施例中：请参阅图4，npn输出模块包括电阻r6、三极管q2、三极管q1、电阻r4、电阻r8、电阻r7，电阻r6的一端连接集成电路u2的out引脚，电阻r6的另一端连接三极管q2的基极，三极管q2的发射极接地，三极管q2的集电极连接三极管q1的基极、电阻r8，电阻r8的另一端连接电阻r7、电源模块，电阻r7的另一端连接三极管q1的集电极，三极管q1的发射极连接电阻r4、集成电路u2的adc引脚，电阻r4的另一端接地。
38.集成电路u2的out引脚输出时，三极管q2导通，进而三极管q1导通，集成电路u2的adc引脚获得高电平，adc引脚处可外接继电器、蜂鸣器、指示灯等等，以此构建输出。
39.在本实施例中：请参阅图5，所述电化学式气体浓度传感器包括底盖3和主壳7，底盖3上除了出口外只有一个气孔8，主壳7上设有多个气孔8。
40.所述电化学式气体浓度传感器包括端子1、pvc导管2、底盖3、指示灯4、pcb板5、co感应组件6、主壳7、气孔8、固定圈9、定位孔10，其结构组成为常规的结构组成，在此不在进行赘述(底盖3通过出口连接pvc导管2)，改进点为底盖3和主壳7上存在气孔8差，使得使通道内形成一个微小的固定压差，可以让传感器的位置更加稳定，环境数据更加平稳，减少位置移动形成的误差。
41.本实用新型的工作原理是：电源模块为单片机模块、ad采集模块、npn输出模块供
电，单片机模块接收ad采集模块的处理电压，根据处理电压判断检测气体的浓度，ad采集模块通过气体探头检测和输出与检测气体浓度相关的电流，电流放大处理后生成处理电压，输出给单片机模块，npn输出模块控制单片机模块的输出与否，控制电路运行。
42.对于本领域技术人员而言，显然本实用新型不限于上述示范性实施例的细节，而且在不背离本实用新型的精神或基本特征的情况下，能够以其他的具体形式实现本实用新型。因此，无论从哪一点来看，均应将实施例看作是示范性的，而且是非限制性的，本实用新型的范围由所附权利要求而不是上述说明限定，因此旨在将落在权利要求的等同要件的含义和范围内的所有变化囊括在本实用新型内。不应将权利要求中的任何附图标记视为限制所涉及的权利要求。
43.此外，应当理解，虽然本说明书按照实施方式加以描述，但并非每个实施方式仅包含一个独立的技术方案，说明书的这种叙述方式仅仅是为清楚起见，本领域技术人员应当将说明书作为一个整体，各实施例中的技术方案也可以经适当组合，形成本领域技术人员可以理解的其他实施方式。