CN105424753A - 基于射频识别稳压电路的室内甲醛浓度检测系统 - Google Patents

Abstract

本发明公开了基于射频识别稳压电路的室内甲醛浓度检测系统，包含甲醛浓度传感器、温度传感器、模数转换模块、微控制器模块、显示模块、数据传输模块，所述甲醛浓度传感器和温度传感器分别通过模数转换模块连接微控制器模块，所述显示模块和数据传输模块连接在微控制器模块的相应端口上。

Description

基于射频识别稳压电路的室内甲醛浓度检测系统

技术领域

本发明涉及一种甲醛浓度检测系统，尤其涉及基于射频识别稳压电路的室内甲醛浓度检测系统，属于浓度检测控制领域。

背景技术

甲醛是一种有毒气体，它广泛存在于家居装饰材料中，危害着人们的身体健康，因此对于甲醛的监测显得尤为重要。随着技术的发展，甲醛的监测主要朝着实时响应、操作简化、低功耗、低成本方向发展。目前，国内也有一些人做了关于甲醛监测的仪器，他们都采用国外电化学传感器，但成本较高。

甲醛（HCHO）在常温下是一种无色，有刺激性气味的气体，易溶于水、醇和醚。甲醛对人的眼睛、呼吸系统、神经系统等均有强烈危害，长时间接触会导致组织畸变并引起癌变，因此它是一种潜在的危险致癌物和重要的环境污染物，对人体严重有害。

目前甲醛的国标检测方法主要有化学法和仪器法两大类。化学方法主要有酚试剂法、乙酰丙酮法、变色酸法、盐酸副玫瑰苯胺法等。仪器法主要包括气相色谱法、离子色谱法、示波极谱测定法等。这些方法拥有各自的优点，总体上都满足确定度高，测量范围广的要求。但是这些方法均是属于离线检测，也就是将气体样品采集回实验室后进行分析；所以按照上述方法进行检测周期长、成本高、步骤繁琐，不能在待检测的现场直接进行，无法实时地反映室内空气甲醛的污染程度及满足现场大批测点的监测需要。

现有的空气甲醛自测盒价格便宜，操作简单，但是误差大，由于肉眼判断颜色的差异较大，因此不能完全真实的反应出实际的甲醛含量；便携检测仪检测精度高，但价格昂贵，不适合大众消费市场。

例如申请号为“201310055716.7”的一种便携式甲醛浓度检测装置，包括吸气风扇，用于吸收待检测的空气；透明容器，用于盛放酚试剂溶液，空气中的甲醛和酚试剂溶液反应生成嗪；光传感器，所述光传感器为两枚；LED，为所述光传感器检测溶液颜色提供光照；微处理器，处理所述光传感器传递的电压信号；显示器，用于显示甲醛浓度的数值。另外还提供了一种使用上述装置的甲醛浓度检测方法。该发明的有益效果在于：能够精确快速的推算出一定体积空气中的甲醛浓度，且比较便携。

又如申请号为“201410443047.5”的一种适用于空气净化器的在线甲醛浓度检测装置，包括：用于检测空气中甲醛浓度的传感器；用于电流电压转换的转换组件，所述转换组件与所述传感器连接；通过双闭环放大电路与所述转换组件连接的ADC采样组件，所述ADC采样组件后续设置有A/D模数转换器；MCU处理系统，所述MCU处理系统与所述A/D模数转换器信号连接，所述MCU处理系统包括有处理器，所述处理器通过RS485通信协议与显示器连接。该发明的有益效果为：在线甲醛浓度检测装置，可装于空气净化器机体内所需要的任意位置，在线实时检测空气净化器处理洁净空气中甲醛的浓度含量，检测精度高，稳定性强，并将检测到的数据传输到显示设备实时显示，可直观的查看甲醛实时含量。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是针对背景技术的不足提供了基于射频识别稳压电路的室内甲醛浓度检测系统。

本发明为解决上述技术问题采用以下技术方案：

基于射频识别稳压电路的室内甲醛浓度检测系统，包含监控终端以及与其连接的甲醛浓度检测终端，所述监控终端包含主控制器模块以及与其连接的显示模块和射频识别模块，所述甲醛浓度检测终端包含甲醛浓度传感器、温度传感器、模数转换模块、微控制器模块、数据传输模块，所述甲醛浓度传感器和温度传感器分别通过模数转换模块连接微控制器模块，所述数据传输模块连接在微控制器模块的相应端口上；

所述射频识别模块包括一整流稳压电路，所述整流稳压电路包含依次连接的耦合电路、限幅检测电路、限幅泄流、电路稳压电路；所述耦合电路用于将输入信号耦合到射频识别模块上；所述限幅检测电路用于检测整流后的电压幅度；所述限幅泄流电路用于泄放多余的电流泄放；所述稳压电路用于进行稳压处理、输出稳定的电源电压供其它电路模块使用；

所述稳压电路包含第六NMOS晶体管、第七NMOS晶体管和第八NMOS晶体管，第一比较器，第二电阻、第三电阻和第四电阻，第二电容；第六NMOS晶体管的栅极和漏极与所述耦合电路的第二电感的一端相连接，第七NMOS晶体管的栅极和漏极与所述耦合电路的第二电感的另一端相连接，第六NMOS晶体管的源极与第七NMOS晶体管的源极相连接，其连接的节点设为C；第二电阻的一端与所述C点相连接，第二电阻的另一端作为电源电压VDD端；第三电阻的一端连接电源电压VDD端，另一端与第一比较器的正向输入端相连接；第四电阻的一端与第一比较器的正向输入端相连接，另一端接地；第一比较器的反向输入端输入参考电压VREF；第一比较器的输出端与第八NMOS晶体管的栅极相连接；第八NMOS晶体管的漏极连接电源电压VDD端，其源极接地；第二电容连接在第一比较器的输出端侧的电源电压VDD与地之间；

其中，甲醛浓度传感器，用于实时采集室内甲醛浓度参数；

温度传感器，用于实时采集甲醛浓度传感器表面温度；

模数转换模块，用于将甲醛浓度传感器和温度传感器采集的模拟信号转换成电信号；

微控制器模块，用于根据甲醛浓度传感器采集的室内甲醛浓度参数结合温度传感器采集的温度参数分析得出室内甲醛浓度；

数据传输模块，用于将微控制器模块分析得出的室内甲醛浓度传输至监控终端；

射频识别模块，用于识别和接收微控制器模块发送的室内甲醛浓度；

显示模块，用于显示射频识别模块识别和接收的室内甲醛浓度。

作为本发明基于射频识别稳压电路的室内甲醛浓度检测系统的进一步优选方案，所述甲醛浓度传感器采用八阵列金属氧化物半导体。

作为本发明基于射频识别稳压电路的室内甲醛浓度检测系统的进一步优选方案，所述温度传感器的芯片型号为DS18B20。

作为本发明基于射频识别稳压电路的室内甲醛浓度检测系统的进一步优选方案，所述微控制器模块采用AVR系列单片机。

作为本发明基于射频识别稳压电路的室内甲醛浓度检测系统的进一步优选方案，所述显示模块采用LCD显示屏。

本发明采用以上技术方案与现有技术相比，具有以下技术效果：

1、本发明体积小、质量轻、功耗低、成本低；

2、本发明采用八阵列金属氧化物半导体实时采集室内甲醛浓度，同时实时检测半导体自自身温度变化，有效的避免温度对检测精度带来的影响。

具体实施方式

下面对本发明的技术方案做进一步的详细说明：

基于射频识别稳压电路的室内甲醛浓度检测系统，包含监控终端以及与其连接的甲醛浓度检测终端，所述监控终端包含主控制器模块以及与其连接的显示模块和射频识别模块，所述甲醛浓度检测终端包含甲醛浓度传感器、温度传感器、模数转换模块、微控制器模块、数据传输模块，所述甲醛浓度传感器和温度传感器分别通过模数转换模块连接微控制器模块，所述数据传输模块连接在微控制器模块的相应端口上；

所述射频识别模块包括一整流稳压电路，所述整流稳压电路包含依次连接的耦合电路、限幅检测电路、限幅泄流、电路稳压电路；所述耦合电路用于将输入信号耦合到射频识别模块上；所述限幅检测电路用于检测整流后的电压幅度；所述限幅泄流电路用于泄放多余的电流泄放；所述稳压电路用于进行稳压处理、输出稳定的电源电压供其它电路模块使用；

所述稳压电路包含第六NMOS晶体管、第七NMOS晶体管和第八NMOS晶体管，第一比较器，第二电阻、第三电阻和第四电阻，第二电容；第六NMOS晶体管的栅极和漏极与所述耦合电路的第二电感的一端相连接，第七NMOS晶体管的栅极和漏极与所述耦合电路的第二电感的另一端相连接，第六NMOS晶体管的源极与第七NMOS晶体管的源极相连接，其连接的节点设为C；第二电阻的一端与所述C点相连接，第二电阻的另一端作为电源电压VDD端；第三电阻的一端连接电源电压VDD端，另一端与第一比较器的正向输入端相连接；第四电阻的一端与第一比较器的正向输入端相连接，另一端接地；第一比较器的反向输入端输入参考电压VREF；第一比较器的输出端与第八NMOS晶体管的栅极相连接；第八NMOS晶体管的漏极连接电源电压VDD端，其源极接地；第二电容连接在第一比较器的输出端侧的电源电压VDD与地之间；

其中，甲醛浓度传感器，用于实时采集室内甲醛浓度参数；

温度传感器，用于实时采集甲醛浓度传感器表面温度；

模数转换模块，用于将甲醛浓度传感器和温度传感器采集的模拟信号转换成电信号；

微控制器模块，用于根据甲醛浓度传感器采集的室内甲醛浓度参数结合温度传感器采集的温度参数分析得出室内甲醛浓度；

数据传输模块，用于将微控制器模块分析得出的室内甲醛浓度传输至监控终端；

射频识别模块，用于识别和接收微控制器模块发送的室内甲醛浓度；

显示模块，用于显示射频识别模块识别和接收的室内甲醛浓度。

其中，所述甲醛浓度传感器采用八阵列金属氧化物半导体，所述温度传感器的芯片型号为DS18B20，所述微控制器模块采用AVR系列单片机，所述显示模块采用LCD显示屏。

传感器器件是甲醛监测器的核心，它直接决定甲醛监测器的性能。本系统采用金属氧化物半导体作为传感器件的材料。金属氧化物半导体传感器具有对有机气体灵敏度高、响应时间快、易大批量生产、价格便宜等特点。我们的传感器件设计成八阵列的形式，它具有八个材料点，每个材料点可以获取一种气体信息，八个材料点就可以获取八种信号，八种信号再构成一个特征图谱，把这个特征图谱与数据库中的图谱对比就能对未知气体进行识别。

AVR单片机具有预取指令功能，即在执行一条指令时，预先把下一条指令取进来，使得指令可以在一个时钟周期内执行；多累加器型，数据处理速度快；AVR单片机具有32个通用工作寄存器，相当于有32条立交桥，可以快速通行；中断响应速度快。AVR单片机有多个固定中断向量入口地址，可快速响应中断；AVR单片机耗能低。对于典型功耗情况，WDT关闭时为100nA，更适用于电池供电的应用设备；有的器件最低1.8V即可工作；AVR单片机保密性能好。

本发明采用八阵列金属氧化物半导体实时采集室内甲醛浓度，同时实时检测半导体自自身温度变化，有效的避免温度对检测精度带来的影响。同时可以采用加热装置对传感器进行加热，有效地保证传感器工作在最佳状态。

本技术领域技术人员可以理解的是，除非另外定义，这里使用的所有术语具有与本发明所属领域中的普通技术人员的一般理解相同的意义。还应该理解的是，诸如通用字典中定义的那些术语应该被理解为具有与现有技术的上下文中的意义一致的意义，并且除非像这里一样定义，不会用理想化或过于正式的含义来解释。

以上实施例仅为说明本发明的技术思想，不能以此限定本发明的保护范围，凡是按照本发明提出的技术思想，在技术方案基础上所做的任何改动，均落入本发明保护范围之内。上面对本发明的实施方式作了详细说明，但是本发明并不限于上述实施方式，在本领域普通技术人员所具备的知识范围内，还可以再不脱离本发明宗旨的前提下做出各种变化。

Claims (5)

1.基于射频识别稳压电路的室内甲醛浓度检测系统，其特征在于：包含监控终端以及与其连接的甲醛浓度检测终端，所述监控终端包含主控制器模块以及与其连接的显示模块和射频识别模块，所述甲醛浓度检测终端包含甲醛浓度传感器、温度传感器、模数转换模块、微控制器模块、数据传输模块，所述甲醛浓度传感器和温度传感器分别通过模数转换模块连接微控制器模块，所述数据传输模块连接在微控制器模块的相应端口上；

所述射频识别模块包括一整流稳压电路，所述整流稳压电路包含耦合电路、限幅检测电路、限幅泄流电路、电路稳压电路；所述耦合电路、限幅检测电路、限幅泄流电路依次连接，所述电路稳压电路分别与限幅泄流电路、电路稳压电路连接，所述耦合电路用于将输入信号耦合到射频识别模块上；所述限幅检测电路用于检测整流后的电压幅度；所述限幅泄流电路用于泄放多余的电流泄放；所述稳压电路用于进行稳压处理、输出稳定的电源电压供其它电路模块使用；

所述稳压电路包含第六NMOS晶体管、第七NMOS晶体管和第八NMOS晶体管，第一比较器，第二电阻、第三电阻和第四电阻，第二电容；第六NMOS晶体管的栅极和漏极与所述耦合电路的第二电感的一端相连接，第七NMOS晶体管的栅极和漏极与所述耦合电路的第二电感的另一端相连接，第六NMOS晶体管的源极与第七NMOS晶体管的源极相连接，其连接的节点设为C；第二电阻的一端与所述C点相连接，第二电阻的另一端作为电源电压VDD端；第三电阻的一端连接电源电压VDD端，另一端与第一比较器的正向输入端相连接；第四电阻的一端与第一比较器的正向输入端相连接，另一端接地；第一比较器的反向输入端输入参考电压VREF；第一比较器的输出端与第八NMOS晶体管的栅极相连接；第八NMOS晶体管的漏极连接电源电压VDD端，其源极接地；第二电容连接在第一比较器的输出端侧的电源电压VDD与地之间；

其中，甲醛浓度传感器，用于实时采集室内甲醛浓度参数；

温度传感器，用于实时采集甲醛浓度传感器表面温度；

模数转换模块，用于将甲醛浓度传感器和温度传感器采集的模拟信号转换成电信号；

微控制器模块，用于根据甲醛浓度传感器采集的室内甲醛浓度参数结合温度传感器采集的温度参数分析得出室内甲醛浓度；

数据传输模块，用于将微控制器模块分析得出的室内甲醛浓度传输至监控终端；

射频识别模块，用于识别和接收微控制器模块发送的室内甲醛浓度；

显示模块，用于显示射频识别模块识别和接收的室内甲醛浓度。

2.根据权利要求1所述的基于射频识别稳压电路的室内甲醛浓度检测系统，其特征在于：所述甲醛浓度传感器采用八阵列金属氧化物半导体。

3.根据权利要求1所述的基于射频识别稳压电路的室内甲醛浓度检测系统，其特征在于：所述温度传感器的芯片型号为DS18B20。

4.根据权利要求1所述的基于射频识别稳压电路的室内甲醛浓度检测系统，其特征在于：所述微控制器模块采用AVR系列单片机。

5.根据权利要求1所述的基于射频识别稳压电路的室内甲醛浓度检测系统，其特征在于：所述显示模块采用LCD显示屏。