一种红外光谱气体传感器电路的制作方法

1.本实用新型属于气体检测技术领域，具体涉及一种红外光谱气体传感器电路。


背景技术：

2.现有的sf6 气体综合分析仪大多采用电化学传感器，其应用广泛，但在特定场合纯在很多的弊端。
3.首先，有限的温度范围，因为电化学传感器对温度非常敏感，在一些低温环境（
‑
20℃以下）工作不稳定；其次，寿命短，取决于使用环境和被检测的气体，电化学传感器通常具有六个月到一年的储存寿命，并且在目标气体中暴露的时间越长，寿命就越短，一般地，预期寿命是一到三年，低湿度和高温度会导致传感器的电解质变干，暴露于目标气体或干扰气体交叉也会耗尽传感器上的电解质；最后，电化学传感器与其他气体的交叉灵敏度大，虽然这是一个优点，但同时也是一个缺点，缺点是容易受到来自其他气体的干扰，所以很重要的一点就是需要清楚知道哪些气体可能会干扰传感器，及早发现潜在错误排出干扰，才能保证检测的准确性。
4.因此，需要设计一种工作稳定，使用寿命较长，避免其他气体干扰的红外光谱气体传感器电路。


技术实现要素：

5.针对现有技术中所存在的不足，本实用新型提供了一种工作稳定，使用寿命较长，避免其他气体干扰的红外光谱气体传感器电路来解决目前所面临的技术问题。
6.本实用新型的技术方案为：红外光谱气体传感器电路，包括供电模块、单片机最小系统、红外光源及与所述红外光源相配合的红外探测器；所述红外探测器连接有放大模块，所述放大模块连接有模数转换模块，所述模数转换模块与所述单片机最小系统连接；所述单片机最小系统连接有通讯模块及存储模块；所述供电模块用于向所述红外光谱气体传感器电路供电。
7.所述供电模块具有第一降压模块及第二降压模块；所述第一降压模块用于向所述红外光源供电，所述第二降压模块用于向所述红外探测器、放大模块、模数转换模块、单片机最小系统、存储模块及通讯模块供电。
8.所述第一降压模块具有 tps5430 开关电源芯片，所述第二降压模块具有
9.ams1117 稳压器。
10.所述红外探测器具有检测电压输出端及参考电压输出端；所述放大模块具有检测电压放大单元及参考电压放大单元；
11.所述检测电压输出端与所述检测电压放大单元连接，所述参考电压输出端与所述参考电压放大单元连接。
12.所述检测电压放大单元及参考电压放大单元均具有ad8572 放大器。所述模数转换模块具有 ads1115 模数转换器。
13.所述单片机最小系统为 stm32 单片机最小系统。所述通讯模块具有max3485 通讯芯片。
14.所述存储模块具有fm24c08 存储芯片。
15.所述红外光源为 emirs200 红外光源，所述红外探测器为 pyd
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g2
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dlb 红外探测器。
16.本实用新型的有益效果：本实用新型利用非分散性红外线技术对气体进行检测，温度敏感性较低，能够在较宽泛的温度范围内部均能够稳定工作，同时能够抗其他气体干扰，测量精准；检测气体不会对传感器寿命造成影响，使用寿命较长。
附图说明
17.图 1 为本实用新型中红外光谱气体传感器电路的原理框图。
18.图 2 为本实用新型中第一降压模块的电路图。
19.图 3 为本实用新型中第二降压模块的电路图。
20.图 4 为本实用新型中红外探测器的电路图。
21.图 5 为本实用新型中参考电压放大单元的电路图。
22.图 6 为本实用新型中检测电压放大单元电路图。
23.图 7 为本实用新型中模数转换模块的电路图。
24.图 8 为本实用新型中单片机最小系统的电路图。
25.图 9 为本实用新型中通讯模块的电路图。
26.图 10 为本实用新型中存储模块的电路图。
27.图 11 为本实用新型中红外光源的电路图。
具体实施方式
28.下面结合附图及实施例对本实用新型的具体实施方式做进一步的描述。
29.如图 1 所示，红外光谱气体传感器电路，包括供电模块、单片机最小系统 1、红外光源 5 及与所述红外光源 5 相配合的红外探测器 4；红外光源 5 与红外探测
30.器 4 分别设置在待测气体气室的两端，红外光源 5 发出红外光束，通过待测气
31.体，红外探测器 4 从另一侧接收被待测气体吸收后的红外光束，输出检测电压
32.及参考电压；所述红外探测器 4 连接有放大模块 3，通过放大模块 3 将红外探测
33.器 4 输出的检测电压及参考电压放大，所述放大模块 3 连接有模数转换模块 2，
34.数模转换模块 2 将放大后的检测电压及参考电压模拟量转换成数字量，所述模
35.数转换模块 2 与所述单片机最小系统 1 连接，转换成数字量的检测电压及参考电压信号，发送至单片机最小系统 1 处经其计算可得知检测气体浓度，根据检测电压及参考电压计算出待测气体浓度为本领域技术人员所熟知，故不再赘述；所述单片机最小系统 1 连接有通讯模块 7 及存储模块 6，存储模块 6 内部保存有
36.气体零点、温补系数、通讯地址等参数设定等信息，通讯模块 7 用于与外部设备通讯；所述供电模块用于向所述红外光谱气体传感器电路供电；本事实施例中，利用非分散
性红外线技术对气体进行检测，温度敏感性较低，能够在较宽泛的温度范围内部均能够稳定工作，同时能够抗其他气体干扰，测量精准；检测气体不会对传感器寿命造成影响，使用寿命较长。
37.作为供电模块具体的一种实施方式，所述供电模块具有第一降压模块 8 及第二降压模块 9；所述第一降压模块 8 用于向所述红外光源供电 5，所述第二降压模块 9 用于向所述红外探测器 4、放大模块 3、模数转换模块 2、单片机最小系统 1、存储模块 6 及通讯模块 7 供电，第一降压模块 8 用于将 24v 直流电转为5v 左右直流电，5v 左右直流电用于红外光源 5 供电，第二降压模块 9 用于将第一降压模块 8 输出的直流电进一步的转换为 3.3v 的直流电，3.3v 的直流电用于向红外探测器 4、放大模块 3、模数转换模块 2、单片机最小系统 1、存储模块 6 及通讯模块 7 供电。
38.更为具体的，如图 1 所述，所述第一降压模块具有 tps5430 开关电源芯片， tps5430 开关电源芯片的 vin 端与 24v 直流电连接，gnd 端接地，boot 端依次串联有电容 c1、电感线圈 l1，电容 c1 与电感线圈 l1 之间通过二极管 d2 接地，电感线圈 l1 上与电容 c1 相背离的一端并联有电容 c3 及电容c5，电容 c3 及电容 c5 的另一端接地，vsns 端连接有电阻 r1 及电阻 r2，电阻 r1 与电感线圈 l1 的一端连接输出 5v 直流电，电阻 r2 接地；如图 3 所示，所述第二降压模块具有 ams1117 稳压器，ams1117 稳压器的 vin 端连接 5v 直流电，vin端与 gnd 端之间并联有二极管 d3、电容 c8 及电容 c10，gnd 端接地，vout 端与gnd 端并联有电容 c7、电容c12、电容c11。
39.如图 4 至 6 所示，所述红外探测器 4 具有检测电压输出端vin_ad 及参考电压输出端 vin_ref；所述放大模块 3 具有检测电压放大单元及参考电压放大单元；所述检测电压输出端与所述检测电压放大单元连接，所述参考电压输出端与所述参考电压放大单元连接；所述检测电压放大单元及参考电压放大单元均具有 ad8572 放大器，具体的，检测电压放大单元具有 ad8572 放大器 u7b， ad8572 放大器 u7b 与检测电压输出端 vin_ad 连接，输出端连接有电阻 r26、dss103 穿心电容 u11 、dss103 穿心电容 u11 的一端与模数转换模块 2 连接，参考电压放大单元具有 ad8572 放大器 u7a，ad8572 放大器 u7a 与检测电压输出端vin_ref 连接，输出端连接有电阻 r15、dss103 穿心电容 u8 、dss103 穿心电容u8 的一端与模数转换模块 2 连接。
40.如图 7 所示，所述模数转换模块具有 ads1115 模数转换器，ads1115 模数转换器的 ain0 端与参考电压放大单元连接，ain1 端接地，ain2 端与检测电压放大单元连接，ain3 端接地，addr 端、a/r 端、scl 端、sda 端均与单片机最小系统连接。
41.如图 8 所示，所述单片机最小系统 1 为stm32 单片机最小系统 1，其具有晶振及复位电路等。
42.如图 9 所示，所述通讯模块 7 具有max3485 通讯芯片，max3485 通讯芯片的 ro 端、re 端、de 端、di 端均与单片机最小系统 1 连接进行数据传输，使得本电路可通过 rs485 接口进行 modbus 通讯。
43.如图 10 所示，所述存储模块 6 具有 fm24c08 存储芯片，fm24c08 存储芯片的a0 端、a1 端、a2 端、wp 端及gnd 端接地，scl 端、sda 端与单片机最小系统 1 连接。
44.如图 11 所示，所述红外光源为 emirs200 红外光源，如图 4 所示，所述红外探测器为pyd
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g2
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dlb 红外探测器。
45.以上所述实施例仅表达了本实用新型的部分实施方式，其描述较为具体和详细，但并不能因此而理解为对实用新型专利范围的限制。应当指出的是，对于本领域的普通技术人员来说，在不脱离本实用新型构思的前提下，还可以做出若干变形和改进，这些都属于本实用新型的保护范围。因此，本实用新型专利的保护范围应以所附权利要求为准。