一種基于NDIR原理的甲烷濃度采集電路制造技術

本實用新型專利技術涉及氣體濃度測量技術領域，解決了現有技術中基于NDIR原理的甲烷濃度采集電路中存在設計缺陷從而導致甲烷濃度測量精度降低的問題。一種基于NDIR原理的甲烷濃度采集電路，包括依次連接的測量熱電堆U5、測量調理電路、單片機U14、模擬開關U7、光源以及向模擬開關U7供電的第一電壓基準電路、向單片機U14供電的第二電壓基準電路、向測量調理電路供電的第三電壓基準電路、向第一電壓基準電路、第二電壓基準電路、第三電壓基準電路供電的供電電路；測量調理電路、單片機U14、光源分別由不同的電壓基準電路供電，避免了光源啟停對測量調理電路、單片機U14的影響，通過模擬開關U7控制光源的啟停，避免了光照強度變化對測量熱電堆U5測量結果的影響。量熱電堆U5測量結果的影響。量熱電堆U5測量結果的影響。

【技術實現步驟摘要】
一種基于NDIR原理的甲烷濃度采集電路


[0001]本技術涉及氣體濃度測量
，尤其涉及一種基于NDIR原理的甲烷濃度采集電路。

技術介紹

[0002]非分散性紅外技術（NDIR，Non
?
DispersiveInfraRed）是一種基于氣體吸收理論的方法。根據朗伯
?
比爾定律，光源發出的紅外輻射經過一定濃度待測的氣體吸收之后，光譜強度會發生與氣體濃度成正比的變化，因此求出光譜光強的變化量就可以計算出待測氣體的濃度。氣體吸收導致的紅外光光照強度變化量較小，導致紅外傳感器輸出的電信號弱，而現有的基于NDIR原理的甲烷濃度采集電路中往往存在設計缺陷，導致甲烷濃度測量精度降低。具體地，光源的通斷會在電路中產生噪聲；為調理電路供電的電壓基準電路采用電阻分壓的方法產生所需電壓，實際產生的電壓受電阻精度影響；通過MOS管控制光源的通斷，而MOS管上會有能量損耗，輸出的電壓不恒定，光源發光的功率不恒定。

技術實現思路

[0003]本技術提供一種基于NDIR原理的甲烷濃度采集電路，解決了現有技術中基于NDIR原理的甲烷濃度采集電路中存在設計缺陷從而導致甲烷濃度測量精度降低的問題。
[0004]一種基于NDIR原理的甲烷濃度采集電路，包括依次連接的測量熱電堆U5、測量調理電路、單片機U14、模擬開關U7、光源以及向模擬開關U7供電的第一電壓基準電路、向單片機U14供電的第二電壓基準電路、向測量調理電路供電的第三電壓基準電路、向第一電壓基準電路、第二電壓基準電路、第三電壓基準電路供電的供電電路；
[0005]測量調理電路包括依次連接的第一同相放大電路、二階切比雪夫帶通濾波電路、第二同相放大電路，測量熱電堆U5的第二端與第一同相放大電路連接，第二同相放大電路與單片機U14連接。本技術使用時，第一電壓基準電路通過模擬開關U7向光源供電，單片機U14由第二電壓基準電路供電，測量調理電路由第三電壓基準電路供電，因此模擬開關U7的通斷產生的噪聲不會進入測量調理電路和單片機U14，避免了對二者的干擾；采用模擬開關U7控制光源的工作，模擬開關U7無能量損耗，在輸入電壓恒定的情況下輸出電壓恒定，從而光源發光功率恒定，測量熱電堆U5的輸出電壓變化的影響因素只有甲烷濃度。通過對電路的合理設計，使得測量調理電路、單片機U14、光源分別由不同的電壓基準電路供電，避免了光源啟停對測量調理電路、單片機U14的影響，通過模擬開關U7控制光源的啟停，確保了光源的工作功率穩定，避免了光照強度變化對測量熱電堆U5測量結果的影響。
[0006]進一步，所述二階切比雪夫帶通濾波電路包括電阻R30、電阻R1、電容器C24、電容器C32、電阻R31、運放器U1.2，電阻R30的第一端與所述第一同相放大電路連接，電阻R30的第二端與電容器C32的第一端連接，電容器C32的第二端與運放器U1.2的反相輸入端連接，電阻R1的第一端與電容器C32的第一端連接，電阻R1的第二端與所述第三電壓基準電路連接，電容器C24的第一端與電容器C32的第一端連接，電容器C24的第二端與電阻R31的第一
端連接，電阻R31的第二端與電容器C32的第二端連接，運放器U1.2的同相輸入端與第三電壓基準電路連接，運放器U1.2的輸出端與所述第二同相放大電路連接。
[0007]進一步，所述模擬開關U7的選擇端S1與所述第一電壓基準電路連接，模擬開關U7的選擇端S2接地，模擬開關U7的控制端與所述單片機U14連接，模擬開關U7的公共端與所述光源連接。
[0008]進一步，所述第三電壓基準電路包括電阻R6、電容器C9、電阻R14、電壓基準芯片Q1、電容器C14、電容器C18、電容器C19，電阻R6的第一端與所述第二電壓基準電路連接，電阻R6的第二端與電容器C9的第一端連接，電容器C9的第二端與電阻R14的第一端連接，電阻R14的第一端接地，電阻R14的第二端接地；
[0009]電壓基準芯片Q1的電壓輸入端與電阻R6的第二端連接，電容器C14的第一端與電壓基準芯片Q1的電壓輸入端連接，電容器C14的第二端接地，電壓基準芯片Q1的電壓輸出端與電容器C18的第一端連接，電容器C18的第二端接地，電容器C19的第一端與電容器C18的第一端連接，電容器C19的第二端接地，電壓基準芯片Q1的電壓輸出端分別與所述測量調理電路、測量熱電堆U5連接。電壓基準芯片Q1的電壓輸出端直接與測量調理電路、測量熱電堆U5連接，避免了電阻分壓電路輸出的電壓值由于電阻阻值誤差而與設計值不一致，導致測量調理電路輸出的電壓值不準確。
[0010]進一步，所述第一同相放大電路包括電阻R10、運放器U4.1、電阻R9、電容器C12，運放器U4.1的同相輸入端與所述測量熱電堆U5的第二端連接，運放器U4.1的反相輸入端與電阻R10的第一端連接，電阻R10的第二端與所述第三電壓基準電路連接，運放器U4.1的輸出端與所述電阻R30的第一端連接，電阻R9的第一端與運放器U4.1的反相輸入端連接，電阻R9的第二端與運放器U4.1的輸出端連接，電容器C12的第一端與運放器U4.1的反相輸入端連接，電容器C12的第二端與運放器U4.1的輸出端連接；
[0011]所述第二同相放大電路包括電阻R8、運放器U1.1、電阻R7、電容器C10，運放器U1.1的同相輸入端與所述運放器U1.2的輸出端連接，運放器U1.1的反相輸入端與電阻R8的第一端連接，電阻R8的第二端與所述第三電壓基準電路連接，電阻R7的第一端與運放器U1.1的反相輸入端連接，電阻R7的第二端與運放器U1.1的輸出端連接，電容器C10的第一端與運放器U1.1的反相輸入端連接，電容器C10的第二端與運放器U1.1的輸出端連接。
[0012]進一步，所述第一同相放大電路通過第一濾波電路與所述測量熱電堆U5連接，第一濾波電路包括電容器C1、電阻R2，電容器C1的第一端與測量熱電堆U5的第二端連接，電容器C1的第二端與所述運放器U4.1的同相輸入端連接，電阻R2的第一端與電容器C1的第二端連接，電阻R2的第二端接地；
[0013]所述第二同相放大電路通過第二濾波電路與所述單片機U14連接，第二濾波電路包括電阻R11、電容器C22，電阻R11的第一端與所述運放器U1.1的輸出端連接，電阻R11的第二端與所述單片機U14連接，電容器C22的第一端與電阻R11的第二端連接，電容器C22的第二端接地。
[0014]進一步，所述第一電壓基準電路包括電容器C2、電阻R5、電壓基準芯片U6、電容器C7、電感L1、電阻R3、電阻R4、電容器C5、電容器C6、電容器C4、瞬態抑制二極管TVS5，電壓基準芯片U6的電壓輸入腳與所述供電電路連接，電容器C2的第一端與電壓基準芯片U6的電壓輸入腳連接，電容器C2的第二端接地，電阻R5的第一端與電容器C2的第一端連接，電阻R5的
第二端與電壓基準芯片U6的使能腳連接，電壓基準芯片U6的開關控制腳與電容器C7的第一端連接，電容器C7的第二端與電壓基準芯片U本文檔來自技高網...

【技術保護點】

【技術特征摘要】
1.一種基于NDIR原理的甲烷濃度采集電路，其特征在于，包括依次連接的測量熱電堆U5、測量調理電路、單片機U14、模擬開關U7、光源以及向模擬開關U7供電的第一電壓基準電路、向單片機U14供電的第二電壓基準電路、向測量調理電路、測量熱電堆U5供電的第三電壓基準電路、向第一電壓基準電路、第二電壓基準電路、第三電壓基準電路供電的供電電路；測量調理電路包括依次連接的第一同相放大電路、二階切比雪夫帶通濾波電路、第二同相放大電路，測量熱電堆U5的第二端與第一同相放大電路連接，第二同相放大電路與單片機U14連接。2.根據權利要求1所述的基于NDIR原理的甲烷濃度采集電路，其特征在于，所述二階切比雪夫帶通濾波電路包括電阻R30、電阻R1、電容器C24、電容器C32、電阻R31、運放器U1.2，電阻R30的第一端與所述第一同相放大電路連接，電阻R30的第二端與電容器C32的第一端連接，電容器C32的第二端與運放器U1.2的反相輸入端連接，電阻R1的第一端與電容器C32的第一端連接，電阻R1的第二端與所述第三電壓基準電路連接，電容器C24的第一端與電容器C32的第一端連接，電容器C24的第二端與電阻R31的第一端連接，電阻R31的第二端與電容器C32的第二端連接，運放器U1.2的同相輸入端與第三電壓基準電路連接，運放器U1.2的輸出端與所述第二同相放大電路連接。3.根據權利要求1所述的基于NDIR原理的甲烷濃度采集電路，其特征在于，所述模擬開關U7的選擇端S1與所述第一電壓基準電路連接，模擬開關U7的選擇端S2接地，模擬開關U7的控制端與所述單片機U14連接，模擬開關U7的公共端與所述光源連接。4.根據權利要求1所述的基于NDIR原理的甲烷濃度采集電路，其特征在于，所述第三電壓基準電路包括電阻R6、電容器C9、電阻R14、電壓基準芯片Q1、電容器C14、電容器C18、電容器C19，電阻R6的第一端與所述第二電壓基準電路連接，電阻R6的第二端與電容器C9的第一端連接，電容器C9的第二端與電阻R14的第一端連接，電阻R14的第一端接地，電阻R14的第二端接地；電壓基準芯片Q1的電壓輸入端與電阻R6的第二端連接，電容器C14的第一端與電壓基準芯片Q1的電壓輸入端連接，電容器C14的第二端接地，電壓基準芯片Q1的電壓輸出端與電容器C18的第一端連接，電容器C18的第二端接地，電容器C19的第一端與電容器C18的第一端連接，電容器C19的第二端接地，電壓基準芯片Q1的電壓輸出端分別與所述測量調理電路、測量熱電堆U5連接。5.根據權利要求2所述的基于NDIR原理的甲烷濃度采集電路，其特征在于，所述第一同相放大電路包括電阻R10、運放器U4.1、電阻R9、電容器C12，運放器U4.1的同相輸入端與所述測量熱電堆U5的第二端連接，運放器U4.1的反相輸入端與電阻R10的第一端連接，電阻R10的第二端與所述第三電壓基準電路連接，運放器U4.1的輸出端與所述電阻R30的第一端連接，電阻R9的第一端與運放器U4.1的反相輸入端連接，電阻R9的第二端與運放器U4.1的輸出端連接，電容器C12的第一端與運放器U4.1的反相輸入端連接，電容器C12的第二端與運放器U4.1的輸出端連接；所述第二同相放大電路包括電阻R8、運放器U1.1、電阻R7、電容器C10，運放器U1.1的同相輸入端與所述運放器U1.2的輸出端連接，運放器U1.1的反相輸入端與電阻R8的第一端連接，電阻R8的第二端與所述第三電壓基準電路連接，電阻R7的第一端與運放器U1.1的反相
輸入端連接，電阻R7的第二端與運放器U1.1的輸出端連接，...

【專利技術屬性】
技術研發人員：高捷，張朝，馬嫣，周在偉，閆妍，楊壘，
申請(專利權)人：山東仁科測控技術有限公司，
類型：新型
國別省市：