一种基于模拟量的浊度在线分析仪的制作方法

本实用新型涉及一种VOC气体在线分析仪，特别涉及一种基于模拟量的浊度在线分析仪。

背景技术：

VOC气体为挥发性有机化合物，VOC气体浊度在线分析仪通常被用在博物馆展厅等场合，对VOC气体进行监控，能够有效保护文物和现场。

现有的VOC气体浊度在线分析仪容易受到外界环境的干扰，从而导致测量结果不准确，而且成本高，稳定性不好，因此迫切需要提供一种结构简单、成本低廉、稳定性好的VOC气体浊度在线分析仪。

技术实现要素：

本实用新型为了克服上述现有技术的不足，提供了一种结构简单、成本低廉、稳定性好的基于模拟量的VOC气体浊度在线分析仪。

要解决以上所述的技术问题，本实用新型采取的技术方案为：

一种基于模拟量的浊度在线分析仪包括单片机控制电路，所述单片机控制电路的信号输入端通过继电器电路与第一供电电路的电源输出端相连接，单片机控制电路的信号输入端与传感器信号放大电路的信号输出端相连接，所述传感器信号放大电路的信号输入端与信号采集电路的信号输出端相连接，传感器信号放大电路的电源输入端与第二供电电路的电源输出端相连接，所述单片机控制电路的信号输出端分别与打印机通信电路、显示电路、报警电路、电压电流转换电路的信号输入端相连接。

优选的，所述单片机控制电路包括控制芯片，所述控制芯片的型号为STM32F103RCT6芯片，所述STM32F103RCT6芯片的引脚38、引脚37均连接传感器信号放大电路的信号输出端，STM32F103RCT6芯片的引脚51、引脚42、引脚52、引脚43均连接打印机通信电路的信号输入端，STM32F103RCT6芯片的引脚20连接电压电流转换电路的信号输入端。

优选的，所述传感器信号放大电路包括第一信号放大器A1，所述第一信号放大器A1的正极信号输入端分别连接第五电阻R5的一端、第十一电容C11的一端，所述第十一电容C11的另一端接地，所述第五电阻R5的另一端分别连接第一二极管D1的负极以及外部接口，所述第一二极管D1的正极接地，所述第一信号放大器A1的负极信号输入端分别连接第一信号放大器A1的信号输出端以及第六电阻R6的一端，所述第六电阻R6的另一端分别连接第十二电容C12的一端以及第二信号放大器A2的正极信号输入端，所述第十二电容C12的另一端接地，所述第二信号放大器A2的负极信号输入端分别连接第二信号放大器A2的信号输出端以及型号为ADS1100A0IDBVR芯片的引脚1，ADS1100A0IDBVR芯片的引脚3分别连接第七电阻R7的一端以及STM32F103RCT6芯片的引脚38，所述第七电阻R7的另一端分别连接第八电阻R8的一端以及电源，所述第八电阻R8的另一端分别连接ADS1100A0IDBVR芯片的引脚6以及STM32F103RCT6芯片的引脚37，所述ADS1100A0IDBVR芯片的引脚5分别连接第十三电容C13的一端以及电源，所述第十三电容C13的另一端接地。

优选的，所述打印机通信电路包括SP3232EEY-L/TR芯片，所述SP3232EEY-L/TR芯片的引脚1连接第十四电容C14的一端，所述第十四电容C14的另一端连接SP3232EEY-L/TR芯片的引脚3，所述SP3232EEY-L/TR芯片的引脚4连接第十五电容C15的一端，所述第十五电容C15的另一端连接SP3232EEY-L/TR芯片的引脚5，SP3232EEY-L/TR芯片的引脚11、引脚10、引脚12、引脚9分别连接第九电阻R9的一端、第十电阻R10的一端、第十一电阻R11的一端、第十二电阻R12的一端，所述第九电阻R9的另一端、第十电阻R10的另一端、第十一电阻R11的另一端、第十二电阻R12的另一端分别连接STM32F103RCT6芯片的引脚51、引脚42、引脚52、引脚43，SP3232EEY-L/TR芯片的引脚16分别连接第十六电容C16的一端以及电源，所述第十六电容C16的另一端接地，SP3232EEY-L/TR芯片的引脚2通过第十七电容C17接地，SP3232EEY-L/TR芯片的引脚14、引脚13均连接打印机，SP3232EEY-L/TR芯片的引脚7、引脚8均连接显示器，SP3232EEY-L/TR芯片的引脚6通过第十八电容C18接地。

优选的，所述第一供电电路包括电源转换芯片，所述电源转换芯片的型号为XC6206芯片。

进一步的，所述第一信号放大器A1和第二信号放大器A2的型号均为LM358。

进一步的，所述显示电路为液晶显示屏。

进一步的，所述报警电路为闪灯和/或蜂鸣器。

进一步的，本VOC气体浊度在线分析仪还包括存储电路，所述存储电路的信号输入端与单片机控制电路的信号输出端相连接。

本实用新型的有益效果为：

(1)、本实用新型包括单片机控制电路、继电器电路、传感器信号放大电路、打印机通信电路、显示电路、报警电路、信号采集电路、电压电流转换电路、第一供电电路、第二供电电路，本实用新型能够准确测量VOC气体的含量，而且能够对微弱的VOC气体进行现场检测，并且能够将检测到的VOC气体进行显示和报警，同时能够打印出VOC气体的检测结果，而且本实用新型可靠性高、灵敏度高、成本低廉、稳定性好。

(2)、所述单片机控制电路包括控制芯片，所述控制芯片的型号为STM32F103RCT6芯片，STM32F103RCT6芯片处理信号速度快，成本低，STM32F103RCT6芯片以及其外围电路的结构简单，易于搭建。

(3)、所述电压电流转换电路的信号输出端与外部设备相连接，能够将检测到的VOC气体信息通过短信的方式通知用户，起到了双重报警的作用。

附图说明

下面对本实用新型说明书中每幅附图表达的内容及图中的标记作简要说明：

图1为本实用新型的结构原理图；

图2为本实用新型的单片机控制电路的原理图；

图3为本实用新型的传感器信号放大电路的原理图；

图4为本实用新型的打印机通信电路的原理图。

图中的附图标记含义如下：

10—单片机控制电路 20—继电器电路

30—传感器信号放大电路 40—打印机通信电路

50—显示电路 60—报警电路

70—信号采集电路 80—电压电流转换电路

90—第一供电电路 100—第二供电电路

具体实施方式

下面对照附图，对本实用新型的具体实施方式如所涉及的各构件的形状、构造、各部分之间的相互位置及连接关系、各部分的作用及工作原理等作进一步的详细说明：

如图1所示，一种基于模拟量的浊度在线分析仪包括单片机控制电路10，所述单片机控制电路10的信号输入端通过继电器电路20与第一供电电路90的电源输出端相连接，单片机控制电路10的信号输入端与传感器信号放大电路30的信号输出端相连接，所述传感器信号放大电路30的信号输入端与信号采集电路70的信号输出端相连接，传感器信号放大电路30的电源输入端与第二供电电路100的电源输出端相连接，所述单片机控制电路10的信号输出端分别与打印机通信电路40、显示电路50、报警电路60、电压电流转换电路80的信号输入端相连接，本VOC气体浊度在线分析仪还包括存储电路，所述存储电路的信号输入端与单片机控制电路10的信号输出端相连接。

进一步的，所述显示电路50为液晶显示屏，所述报警电路60为闪灯，存储电路为EEPROM存储器。

所述继电器电路20包括磁铁和开关，起到控制本VOC气体浊度在线分析仪通断的作用，所述继电器电路20的信号输入端接入电源后，开关接通，单片机控制电路10上电，本VOC气体浊度在线分析仪开始工作。

具体的，所述信号采集电路为气敏传感器，用于采集VOC气体，并将采集到的VOC气体发送至传感器信号放大电路30进行放大。

如图2所示，所述单片机控制电路10包括控制芯片，所述控制芯片的型号为STM32F103RCT6芯片，所述STM32F103RCT6芯片的引脚38、引脚37均连接传感器信号放大电路30的信号输出端，STM32F103RCT6芯片的引脚51、引脚42、引脚52、引脚43均连接打印机通信电路40的信号输入端，STM32F103RCT6芯片的引脚20连接电压电流转换电路80的信号输入端。

如图3所示，所述传感器信号放大电路30包括第一信号放大器A1，所述第一信号放大器A1的正极信号输入端分别连接第五电阻R5的一端、第十一电容C11的一端，所述第十一电容C11的另一端接地，所述第五电阻R5的另一端分别连接第一二极管D1的负极以及外部接口，所述第一二极管D1的正极接地，所述第一信号放大器A1的负极信号输入端分别连接第一信号放大器A1的信号输出端以及第六电阻R6的一端，所述第六电阻R6的另一端分别连接第十二电容C12的一端以及第二信号放大器A2的正极信号输入端，所述第十二电容C12的另一端接地，所述第二信号放大器A2的负极信号输入端分别连接第二信号放大器A2的信号输出端以及型号为ADS1100A0IDBVR芯片的引脚1，ADS1100A0IDBVR芯片的引脚3分别连接第七电阻R7的一端以及STM32F103RCT6芯片的引脚38，所述第七电阻R7的另一端分别连接第八电阻R8的一端以及电源，所述第八电阻R8的另一端分别连接ADS1100A0IDBVR芯片的引脚6以及STM32F103RCT6芯片的引脚37，所述ADS1100A0IDBVR芯片的引脚5分别连接第十三电容C13的一端以及电源，所述第十三电容C13的另一端接地。

如图4所示，所述打印机通信电路40包括SP3232EEY-L/TR芯片，所述SP3232EEY-L/TR芯片的引脚1连接第十四电容C14的一端，所述第十四电容C14的另一端连接SP3232EEY-L/TR芯片的引脚3，所述SP3232EEY-L/TR芯片的引脚4连接第十五电容C15的一端，所述第十五电容C15的另一端连接SP3232EEY-L/TR芯片的引脚5，SP3232EEY-L/TR芯片的引脚11、引脚10、引脚12、引脚9分别连接第九电阻R9的一端、第十电阻R10的一端、第十一电阻R11的一端、第十二电阻R12的一端，所述第九电阻R9的另一端、第十电阻R10的另一端、第十一电阻R11的另一端、第十二电阻R12的另一端分别连接STM32F103RCT6芯片的引脚51、引脚42、引脚52、引脚43，SP3232EEY-L/TR芯片的引脚16分别连接第十六电容C16的一端以及电源，所述第十六电容C16的另一端接地，SP3232EEY-L/TR芯片的引脚2通过第十七电容C17接地，SP3232EEY-L/TR芯片的引脚14、引脚13均连接打印机，SP3232EEY-L/TR芯片的引脚7、引脚8均连接显示器，SP3232EEY-L/TR芯片的引脚6通过第十八电容C18接地。

具体的，所述第一信号放大器A1和第二信号放大器A2的型号均为LM358。

所述电压电流转换电路80包括型号为LM324的信号放大器、三极管、二极管、电容、电阻等元器件，电压电流转换电路80将电压转换后输出4mA～20mA的电流信号，以便将检测到的VOC气体的警示信息传输至用户手机。

所述第二供电电路100用于为传感器信号放大电路30和单片机控制电路10提供3V电源。

所述第一供电电路90用于提供+24V的电源。

为使本实用新型技术方案更加清楚明了，以下通过一具体实施例对本实用新型的工作过程进行说明。

如图1所示，所述继电器电路20的信号输入端接入电源后，开关接通，单片机控制电路10上电，本VOC气体浊度在线分析仪开始工作，所述信号采集电路实时采集VOC气体，首先将采集到的VOC气体进行放大，再进行转换，转换成数字信号后发送至传感器信号放大电路30进行放大，所述传感器信号放大电路30用于对信号进行放大，所述单片机控制电路10判断数字信号是否大于内部预先设置的阈值，如果超过阈值，控制闪灯或蜂鸣器报警，从而提醒工作人员当前VOC气体超过阈值，以及实时控制液晶显示屏显示VOC气体信息，单片机控制电路10控制电压电流转换电路80将电压转换后输出电流信号，例如，当电压为0V时对应输出4mA电流，当电压为3V时对应输出20mA电流，电压电流转换电路80通过信号转换设备将电流信号进行转换，最终将转换的信息通过短信传输至用户手机。同时，EEPROM存储器起到了存储数据的作用。

综上所述，本实用新型能够准确测量VOC气体的含量，而且能够对微弱的VOC气体进行现场检测，并且能够将检测到的VOC气体进行显示和报警，同时能够打印出VOC气体的检测结果，而且本实用新型可靠性高、灵敏度高、成本低廉、稳定性好。

以上内容是结合具体的优选实施方式对本实用新型作的进一步详细说明，不能认定本实用新型的具体实施方式只局限于这些说明。对于本实用新型所属技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本实用新型的技术方案下得出的其他实施方式，均应包含在本实用新型的保护范围内。