外發(fā)光管SE放電，使發(fā)光管SE發(fā)出脈沖紅外光線，接收管RE用于接收發(fā)光管SE發(fā)出的紅外光線并產(chǎn)生光電流。在接收管RE接收到紅外光線后，在偏置電壓的作用下，產(chǎn)生光電流。光電流經(jīng)過第一級運放IC1_A，輸出第一級輸出電壓信號。第一級輸出電壓信號進入第二極運放IC1_B的同相端，經(jīng)放大器放大并濾波后在第二極運放IC1_B的第7腳輸出有效電壓信號，這是首次放大的有效電壓信號，首次放大的有效電壓信號經(jīng)電容C4耦合到第三級運放IC1_C的同相端，進行第二次放大，并進行低通濾波，在第三級運放IC1_C的第8腳輸出第二次放大的有效電壓信號。第二次放大的有效電壓信號經(jīng)電容C5耦合到第四級運放的同相端，進行第三次放大，并進行低通濾波，在第四級運放IC1_D的14腳輸出至A/D端，輸出供單片機使用的第三次放大的有效電壓信號。
[0026]參見圖2的數(shù)字電路部分:數(shù)字電路部分具有一個單片機，單片機通過第3腳輸出一個脈沖PWM信號，驅(qū)動三極管Ql發(fā)光。光電管接收到信號后，經(jīng)過運放放大，輸入到單片機的A/D端進行采樣，單片機對采樣的電壓信號進行處理，經(jīng)過一系列的常規(guī)運算，通過UART串口，以標準串口的格式向外發(fā)送檢測信號。同時，單片機還可接收來自UART串口的外部命令，實現(xiàn)低功耗待機功能，可將閑置功能降低到工作狀態(tài)的30%。一方面節(jié)省電能，另一方面大幅提高電子元器件的壽命。
[0027]本實用新型的模擬電路部分運放增益非常大，超過3000倍，很容易受到外界信號的干擾，干擾信號會影響有效信號的峰值，導致檢測值不準，精度低，因此，將模擬地AGND與數(shù)字地GND分開走線，最后再匯集到電源地，防止干擾，有效降低了內(nèi)部電路之間的串擾問題。在電路上充分減少干擾的情況下，單片機內(nèi)部軟件對檢測到的信號進行處理，進一步提尚檢測精度及數(shù)據(jù)的穩(wěn)定性。
[0028]本實用新型的整個檢測電路可通過一個4PIN連接器與外部應用進行連接，該4PIN連接器中的2PIN提供電源供整個電路使用，同時將檢測到的信號通過另外2PIN輸出到外部應用電路。
[0029]本實用新型在布線時，采用雙面板單面走線，最大程度地減少底層的走線，底層整體覆銅，有效屏蔽來自底面的干擾，配合結(jié)構(gòu)上的金屬屏蔽蓋，可將整個檢測電路封閉在一個相對干凈的電磁環(huán)境內(nèi)，最大程度地減少外部電磁信號的干擾。保證檢測信號的純凈，充分提尚檢測精度。
[0030]本實用新型工作時，單片機發(fā)送PffM驅(qū)動信號點亮紅外發(fā)光管SE，紅外發(fā)光管SE發(fā)光后，在光路結(jié)構(gòu)中形成發(fā)射光軸，經(jīng)過檢測孔，在檢測孔內(nèi)沒有粉塵的情況下，該發(fā)射光軸會沿直線傳播到末端。當檢測孔內(nèi)有粉塵時，粉塵對光線具有散射作用，會將發(fā)射光軸通過檢測孔的光線向四周散射，其中部分光線會沿檢測光軸匯聚到紅外接收管RE上，紅外接收管RE進行光電轉(zhuǎn)換后，將信號輸出到第一級運放IC1_A，輸出第一級輸出電壓信號。然后，第一級輸出電壓信號再經(jīng)依次第二極運放IC1_B、第三級運放IC1_C、第四級運放IC1_D的逐級放大后，輸出到單片機的A/D檢測接口。單片機采集到該信號后進行一系列的運算，根據(jù)光電轉(zhuǎn)換的對應關(guān)系，得出當前的粉塵濃度值，最后，粉塵濃度值通過單片機的UART串口輸出，完成粉塵濃度的檢測。
【主權(quán)項】
1.一種脈沖式紅外粉塵濃度檢測電路，由模擬電路和數(shù)字電路組成，其特征是:模擬電路包括依次相連接的四級運放，第一級運放的同相端和反相端之間連接光電管、輸出端依次連接第二級運放、第三級運放和第四級運放，第四級運放的輸出端連接數(shù)字電路；光電管由紅外發(fā)光管和紅外接收管組成，紅外發(fā)光管連接于三極管的集電極到數(shù)字地之間，紅外接收管連接于第一級運放的同相端和反相端之間，在第一級運放的反相端和輸出端之間連接電阻R4 ;電容Cl連接電源與數(shù)字地之間，電阻Rl連接電源與所述三極管的發(fā)射極之間，電容C2連接于所述三極管的發(fā)射極與數(shù)字地之間，電阻R2連接所述三極管的發(fā)射極和基極，電阻R3連接數(shù)字電路的PffM端口到所述三極管的基極；數(shù)字電路具有一個單片機，單片機發(fā)出PffM脈沖經(jīng)電阻R3驅(qū)動所述三極管，紅外發(fā)光管發(fā)出脈沖紅外光線。2.根據(jù)權(quán)利要求1所述脈沖式紅外粉塵濃度檢測電路，其特征是:第一級運放的輸出端與第二級運放同相端之間連接電容C3，第二級運放的同相端和基準電壓之間連接電阻R8，第二級運放的同相端到模擬地之間連接電阻R9，第二級運放的反相端和輸出端之間連接電阻R5，第二級運放的反相端到模擬地之間連接電阻R10。3.根據(jù)權(quán)利要求2所述脈沖式紅外粉塵濃度檢測電路，其特征是:第二極運放的輸出端到第三級運放的同相端之間連接電容C4，第三級運放的同相端和基準電壓之間連接電阻R11，第三級運放的同相端到模擬地之間連接電阻，第三級運放的反相端到輸出端之間連接電阻R6，第三級運放的反相端到模擬地之間連接電阻R13。4.根據(jù)權(quán)利要求3所述脈沖式紅外粉塵濃度檢測電路，其特征是:第三級運放的輸出端到第四級運放的同相端之間連接電容C5，第四級運放的同相端至基準電壓之間連接電阻R14，第四級運放的同相端到模擬地之間連接電阻R15，第四級運放的反相端到輸出端之間連接電阻R7，第四級運放的反相端到模擬地之間連接電阻R16，第四級運放的輸出端連接單片機的A/D端口。5.根據(jù)權(quán)利要求4所述脈沖式紅外粉塵濃度檢測電路，其特征是:單片機采集第四級運放輸出的信號，經(jīng)運算得出當前的粉塵濃度值。6.根據(jù)權(quán)利要求1所述脈沖式紅外粉塵濃度檢測電路，其特征是:紅外接收管在偏置電壓的作用下產(chǎn)生光電流，光電流經(jīng)過第一級運放輸出第一級輸出電壓信號，第一級輸出電壓信號進入第二極運放放大并濾波后在第二極運放輸出有效電壓信號。
【專利摘要】本實用新型公開脈沖式紅外粉塵濃度檢測電路，由模擬電路和數(shù)字電路組成，模擬電路包括依次相連接的四級運放，第一級運放的同相端和反相端之間連接光電管；光電管的紅外發(fā)光管連接于三極管的集電極到數(shù)字地之間，紅外接收管連接于第一級運放的同相端和反相端之間；電容C1連接電源與數(shù)字地之間，電阻R1連接電源與三極管的發(fā)射極之間，電容C2連接于三極管的發(fā)射極與數(shù)字地之間，電阻R3連接數(shù)字電路的PWM端口到三極管的基極；單片機發(fā)出PWM脈沖經(jīng)電阻R3驅(qū)動所述三極管；采用逐級放大進行信號處理，精確控制有效信號的幅值，最大程度降低噪聲干擾，電路內(nèi)部增加了電荷存儲及驅(qū)動部分電路，能自主驅(qū)動，不需要外部提供額外電源。
【IPC分類】G01N15/06
【公開號】CN204882312
【申請?zhí)枴緾N201520601135
【發(fā)明人】朱凌云
【申請人】朱凌云
【公開日】2015年12月16日
【申請日】2015年8月12日