本實(shí)用新型涉及傳感器技術(shù)領(lǐng)域，特別是涉及一種空氣顆粒物濃度傳感器信號(hào)采樣電路。

背景技術(shù)：

目前多數(shù)城市的空氣質(zhì)量差，空氣中顆粒物含量多長(zhǎng)期呼吸對(duì)人體器官損害嚴(yán)重。顆粒物的檢測(cè)方法主要有篩分法、顯微鏡測(cè)試法、沉降法、電感應(yīng)法和光散射法。其中光散射法測(cè)試時(shí)間短，可實(shí)現(xiàn)連續(xù)測(cè)量，避免了受氣候變化、濕度變化等因素影響而且維護(hù)方便因此適用范圍廣。

現(xiàn)有的采用光散射法測(cè)量空氣顆粒物濃度的傳感器，由于光散射接收信號(hào)中反應(yīng)其顆粒物的濃度變化是小信號(hào)，采樣信號(hào)處理難度大，采樣值受到外部溫度環(huán)境和風(fēng)速環(huán)境的干擾影響較大，使采樣值不能反應(yīng)實(shí)際的空氣顆粒物的濃度，致使測(cè)量值準(zhǔn)確度不高。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

本實(shí)用新型所要解決的技術(shù)問(wèn)題是提供一種空氣顆粒物濃度傳感器信號(hào)采樣電路，第一，通過(guò)三路模擬信號(hào)采樣，分別測(cè)量原始信號(hào)的直流分量、交流分量以及交流分量中載有信息的小信號(hào)交流分量經(jīng)過(guò)多級(jí)運(yùn)算放大之后的信號(hào)量，通過(guò)三路AD采樣信號(hào)相互比較，過(guò)濾掉環(huán)境因素的對(duì)空氣顆粒物濃度的影響。第二，在直流分量輸入處設(shè)置跟隨器，避免信號(hào)部分損耗在前級(jí)的輸出電阻中，起到緩沖和隔離的作用。第三，通過(guò)交流獲取顆粒物的初步濃度，在將交流分量與經(jīng)過(guò)多級(jí)運(yùn)算放大后的交流分量中的小信號(hào)波形進(jìn)行對(duì)比校正，除去干擾因素對(duì)波形的影響，得出準(zhǔn)確的采樣信號(hào)。

本實(shí)用新型解決其技術(shù)問(wèn)題所采用的技術(shù)方案是：

空氣顆粒物濃度傳感器信號(hào)采樣電路，包括發(fā)射器驅(qū)動(dòng)電路、接收器驅(qū)動(dòng)電路、單片機(jī)、電平轉(zhuǎn)換電路、電源供電電路，所述發(fā)射器驅(qū)動(dòng)電路和接收器驅(qū)動(dòng)電路均與單片機(jī)連接，所述電源供電電路連接至電平轉(zhuǎn)換電路，所述電平轉(zhuǎn)換電路連接至單片機(jī)，其特征在于，還包括信號(hào)采樣電路，所述信號(hào)采樣電路分別與接收器驅(qū)動(dòng)電路和單片機(jī)相連接，所述信號(hào)采樣電路包括三路模擬信號(hào)采樣輸出，三路模擬信號(hào)采樣分別測(cè)量原始信號(hào)的直流分量、交流分量以及交流分量中載有信息的小信號(hào)交流分量經(jīng)過(guò)多級(jí)運(yùn)算放大之后的信號(hào)量，所述三路模擬信號(hào)采樣輸出包括第一采樣輸出電路、第二采樣輸出電路、第三采樣輸出電路和接收器分壓電路。

進(jìn)一步地，所述第一采樣輸出電路包括跟隨器輸入電阻R3、跟隨器U1B、跟隨器輸出電阻R4、采樣保持電容C3，所述跟隨器輸入電阻R3的一端連接至接收器分壓電路，所述跟隨器輸入電阻R3的另一端連接至跟隨器U1B的正極輸入端，所述跟隨器輸出端分別連接至跟隨器的負(fù)極和跟隨器輸出電阻R4，所述跟隨器輸出電阻R4連接至第一采樣輸出端。

進(jìn)一步地，所述第二采樣輸出電路包括第一運(yùn)放器、第一運(yùn)放器負(fù)極輸入電阻R9、陰極濾波電容C4、第一反饋電阻R14、第一反饋電容C7、第一下拉電阻R21、第一耦合電容C9、第一RC濾波器、第一運(yùn)放器輸出電阻R19和第二采樣輸出端。

進(jìn)一步地，所述第三采樣輸出電路包括第二運(yùn)放器U1D、第二反饋電阻R15、第二反饋電容C7、陰極輸入電阻R22、下拉電阻R12、下拉電阻R13、第二耦合電容C5、第三運(yùn)放器輸入電阻R10、第三運(yùn)放器U1A、第三反饋電阻R16、第三反饋電容C10、第三陰極輸入電阻R23、第三運(yùn)放器輸出電阻R11、第三采樣保持電容C6和第三采樣輸出端。

進(jìn)一步地，所述接收器分壓電路包括分壓電阻R1、分壓電阻R2、分壓電阻R8、下拉電阻R5、接收器D1信號(hào)輸入點(diǎn)、電容C1和電容C2，所述分壓電阻R1、分壓電阻R2和分壓電阻R8串聯(lián)分壓，接收器D1與分壓電阻R2并聯(lián)，所述電容C2設(shè)于接收器D1和分壓電阻R2之間，所述電容C1并聯(lián)與分壓電阻R2和分壓電阻R8之間。

進(jìn)一步地，所述發(fā)射器驅(qū)動(dòng)電路包括發(fā)射器D2、開(kāi)關(guān)三極管Q1、限流電阻R27、分壓電阻R17。

進(jìn)一步地，所述單片機(jī)采用型號(hào)為STM32F030F4的芯片，其BOOT腳通過(guò)電阻R6接地，OSC輸入引腳連接晶振，NRST引腳連接復(fù)位信號(hào)輸入，串口輸入引腳中有三個(gè)引腳分別連接至第一采樣輸出端、第二采樣輸出端和第三采樣輸出端，所述單片機(jī)串口輸入引腳中有兩個(gè)引腳分別連接數(shù)據(jù)信號(hào)輸入端和時(shí)鐘信號(hào)輸入端。

有益效果

由于采用了上述的技術(shù)方案，本實(shí)用新型與現(xiàn)有技術(shù)相比，具有以下的優(yōu)點(diǎn)和積極效果：

第一，通過(guò)三路模擬信號(hào)采樣，分別測(cè)量原始信號(hào)的直流分量、交流分量以及交流分量中載有信息的小信號(hào)交流分量經(jīng)過(guò)多級(jí)運(yùn)算放大之后的信號(hào)量，通過(guò)三路AD采樣信號(hào)相互比較，過(guò)濾掉環(huán)境因素的對(duì)空氣顆粒物濃度的影響。第二，在直流分量輸入處設(shè)置跟隨器，避免信號(hào)部分損耗在前級(jí)的輸出電阻中，起到緩沖和隔離的作用。第三，通過(guò)交流獲取顆粒物的初步濃度，在將交流分量與經(jīng)過(guò)多級(jí)運(yùn)算放大后的交流分量中的小信號(hào)波形進(jìn)行對(duì)比校正，除去干擾因素對(duì)波形的影響，得出準(zhǔn)確的采樣信號(hào)。

附圖說(shuō)明

圖1是接收器的電路圖。

圖2是發(fā)射器的電路圖。

圖3是MCU的電路圖。

圖4是PWM調(diào)制信號(hào)的電路圖。

具體實(shí)施方式

下面結(jié)合具體實(shí)施例，進(jìn)一步闡述本實(shí)用新型。應(yīng)理解，這些實(shí)施例僅用于說(shuō)明本實(shí)用新型而不用于限制本實(shí)用新型的范圍。此外應(yīng)理解，在閱讀了本實(shí)用新型講授的內(nèi)容之后，本領(lǐng)域技術(shù)人員可以對(duì)本實(shí)用新型作各種改動(dòng)或修改，這些等價(jià)形式同樣落于本申請(qǐng)所附權(quán)利要求書(shū)所限定的范圍。

本實(shí)用新型的實(shí)施方式：

參見(jiàn)圖1～圖4，空氣顆粒物濃度傳感器信號(hào)采樣電路，包括發(fā)射器驅(qū)動(dòng)電路、接收器驅(qū)動(dòng)電路、單片機(jī)、電平轉(zhuǎn)換電路、電源供電電路，所述發(fā)射器驅(qū)動(dòng)電路和接收器驅(qū)動(dòng)電路均與單片機(jī)連接，所述電源供電電路連接至電平轉(zhuǎn)換電路，所述電平轉(zhuǎn)換電路連接至單片機(jī)，其特征在于，還包括信號(hào)采樣電路，所述信號(hào)采樣電路分別與接收器驅(qū)動(dòng)電路和單片機(jī)相連接，所述信號(hào)采樣電路包括三路模擬信號(hào)采樣輸出，三路模擬信號(hào)采樣分別測(cè)量原始信號(hào)的直流分量、交流分量以及交流分量中載有信息的小信號(hào)交流分量經(jīng)過(guò)多級(jí)運(yùn)算放大之后的信號(hào)量，所述三路模擬信號(hào)采樣輸出包括第一采樣輸出電路、第二采樣輸出電路、第三采樣輸出電路和接收器分壓電路。

作為優(yōu)選實(shí)施例，所述第一采樣輸出電路包括跟隨器輸入電阻R3、跟隨器U1B、跟隨器輸出電阻R4、采樣保持電容C3，所述跟隨器輸入電阻R3的一端連接至接收器分壓電路，所述跟隨器輸入電阻R3的另一端連接至跟隨器U1B的正極輸入端，所述跟隨器輸出端分別連接至跟隨器的負(fù)極和跟隨器輸出電阻R4，所述跟隨器輸出電阻R4連接至第一采樣輸出端。

作為優(yōu)選實(shí)施例，所述第二采樣輸出電路包括第一運(yùn)放器、第一運(yùn)放器負(fù)極輸入電阻R9、陰極濾波電容C4、第一反饋電阻R14、第一反饋電容C7、第一下拉電阻R21、第一耦合電容C9、第一RC濾波器、第一運(yùn)放器輸出電阻R19和第二采樣輸出端。

作為優(yōu)選實(shí)施例，所述第三采樣輸出電路包括第二運(yùn)放器U1D、第二反饋電阻R15、第二反饋電容C7、陰極輸入電阻R22、下拉電阻R12、下拉電阻R13、第二耦合電容C5、第三運(yùn)放器輸入電阻R10、第三運(yùn)放器U1A、第三反饋電阻R16、第三反饋電容C10、第三陰極輸入電阻R23、第三運(yùn)放器輸出電阻R11、第三采樣保持電容C6和第三采樣輸出端。

作為優(yōu)選實(shí)施例，所述接收器分壓電路包括分壓電阻R1、分壓電阻R2、分壓電阻R8、下拉電阻R5、接收器D1信號(hào)輸入點(diǎn)、電容C1和電容C2，所述分壓電阻R1、分壓電阻R2和分壓電阻R8串聯(lián)分壓，接收器D1與分壓電阻R2并聯(lián)，所述電容C2設(shè)于接收器D1和分壓電阻R2之間，所述電容C1并聯(lián)與分壓電阻R2和分壓電阻R8之間。

作為優(yōu)選實(shí)施例，所述發(fā)射器驅(qū)動(dòng)電路包括發(fā)射器D2、開(kāi)關(guān)三極管Q1、限流電阻R27、分壓電阻R17。

作為優(yōu)選實(shí)施例，所述單片機(jī)采用型號(hào)為STM32F030F4的芯片，其BOOT腳通過(guò)電阻R6接地，OSC輸入引腳連接PWM調(diào)制信號(hào)輸入，NRST引腳連接復(fù)位信號(hào)輸入，串口輸入引腳中有三個(gè)引腳分別連接至第一采樣輸出端、第二采樣輸出端和第三采樣輸出端，所述單片機(jī)串口輸入引腳中有兩個(gè)引腳分別連接數(shù)據(jù)信號(hào)輸入端和時(shí)鐘信號(hào)輸入端。