CN107993552A - 一种物理教学用尾气排减模拟装置 - Google Patents

一种物理教学用尾气排减模拟装置 Download PDF

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Abstract

本发明公开了一种物理教学用尾气排减模拟装置，包括发动机、过滤组件和监测主机，发动机一侧连接进油管，另一侧连通排气管一端，排气管另一端连通过滤组件，过滤组件连接排放管，排气管内壁上设置第一尾气监测传感器，排放管内壁上设置第二尾气监测传感器，第一尾气监测传感器和第二尾气监测传感器分别信号连接监测主机，本发明结构原理简单，能够实时采集发动机尾气直接排放和过滤后排放后的有毒物质含量，能够使学生认识到尾气的危害性并加以解决，提高了物理教学的质量。

Description

一种物理教学用尾气排减模拟装置
技术领域
本发明涉及节能减排装置技术领域，具体为一种物理教学用尾气排减模拟装置。
背景技术
发动机是汽车配件中的重要组成部件之一，与此同时，发动机在使用时需要外界的助燃，同时排放废气。目前，大多数的汽车发动机燃烧均采用空气助燃，众所周知，空气中的氧含量一般在 20％左右，大量的氮气存在，造成了燃烧不够充分，一氧化碳、碳氢化合物和氮氧化物的大量排放，严重污染了空气，进而造成了环境的破坏。为了解决上述问题，市面上有很多种减排装置，设置了多种传感器进行控制，虽然有一定效果，但结构不灵活；而且不能对尾气进行实时监测，现有技术中，也出现了教学用尾气减排实验装置，但是其结构复杂，不能使学生实时了解过滤前和过滤后的有害物质含量。
发明内容
本发明的目的在于提供一种物理教学用尾气排减模拟装置，以解决上述背景技术中提出的问题。
为实现上述目的，本发明提供如下技术方案：一种物理教学用尾气排减模拟装置，包括发动机、过滤组件和监测主机，所述发动机一侧连接进油管，另一侧连通排气管一端，所述排气管另一端连通过滤组件，所述过滤组件连接排放管，所述排气管内壁上设置第一尾气监测传感器，所述排放管内壁上设置第二尾气监测传感器，所述第一尾气监测传感器和第二尾气监测传感器分别信号连接监测主机；
所述过滤组件内设置初过滤单元和净化单元，所述初过滤单元设置在排气管一侧，所述净化单元设置在排放管一侧，所述初过滤单元包括第一PP网层、第二PP网层、过滤棉层以及吸附颗粒层，所述过滤棉层设置在第一PP网层和第二PP网层之间，所述吸附颗粒层设置在第二PP网层一侧；
所述净化单元包括负离子过滤膜、Heap滤膜与活性炭滤膜，所述Heap滤膜设置在负离子过滤膜与活性炭滤膜之间。
优选的，所述监测主机包括外壳体，所述外壳体前端面设置LCD显示屏，所述外壳体顶部设置报警器，所述外壳体内腔设置核心电路板，所述核心电路板上设置型号为89S51的单片机、传感信号采集放大单元，所述传感信号采集放大单元输入端分别连接第一尾气监测传感器、第二尾气监测传感器，输出端连接单片机，所述单片机分别连接LCD显示屏和报警器。
优选的，所述传感信号采集放大单元包括运算放大器、两级场效应宽带放大器，所述运算放大器的一个输入端分别连接电阻B一端和电容B一端，电容B另一端接地，电阻B另一端分别连接电阻A一端和电容A一端，电容A另一端连接运算放大器的输出端，运算放大器的另一输入端分别连接电阻C一端和电阻D一端，电阻C另一端连接电容D一端并接地，电阻D另一端和电容D另一端连接运算放大器的输出端；所述两级场效应宽带放大器的输出端连接电容E一端，电容E另一端连接电阻F一端，电阻F另一端连接两级场效应宽带放大器的负极输入端，两级场效应宽带放大器的负极输入端还连接电阻G并接地，两级场效应宽带放大器的正极输入端连接电阻E一端，电阻E另一端连接运算放大器输出端，还包括电容F、电容G、电容H，电容F一端、电容G一端、电容H一端分别接电源端，电容F另一端、电容G另一端、电容H另一端均接地。
与现有技术相比，本发明的有益效果是：
（1）本发明结构原理简单，能够实时采集发动机尾气直接排放和过滤后排放后的有毒物质含量，能够使学生认识到尾气的危害性并加以解决，提高了物理教学的质量。
（2）本发明中，采用的传感信号采集放大单元反应灵敏，实现对微弱信号进行放大、且失真度低，进一步提高了尾气含量采集精度。
（3）本发明中，采用的过滤组件能够有效的过滤尾气中大颗粒杂质，还能够有效的去除尾气中的有害物质和臭味。
附图说明
图1为本发明整体结构示意图；
图2为本发明监测主机控制原理图；
图3为本发明传感信号采集放大单元原理图。
具体实施方式
下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
请参阅图1-3，本发明提供一种技术方案：一种物理教学用尾气排减模拟装置，包括发动机1、过滤组件2和监测主机3，所述发动机1一侧连接进油管4，另一侧连通排气管5一端，所述排气管5另一端连通过滤组件2，所述过滤组件2连接排放管6，所述排气管5内壁上设置第一尾气监测传感器7，所述排放管6内壁上设置第二尾气监测传感器8，所述第一尾气监测传感器7和第二尾气监测传感器8分别信号连接监测主机3；
所述过滤组件2内设置初过滤单元和净化单元，所述初过滤单元设置在排气管5一侧，所述净化单元设置在排放管6一侧，所述初过滤单元包括第一PP网层22、第二PP网层23、过滤棉层9以及吸附颗粒层10，所述过滤棉层9设置在第一PP网层22和第二PP网层23之间，所述吸附颗粒层10设置在第二PP网层23一侧；
所述净化单元包括负离子过滤膜11、Heap滤膜12与活性炭滤膜13，所述Heap滤膜12设置在负离子过滤膜11与活性炭滤膜13之间。本发明中，采用的过滤组件能够有效的过滤尾气中大颗粒杂质，还能够有效的去除尾气中的有害物质和臭味。
本发明中，监测主机3包括外壳体14，所述外壳体14前端面设置LCD显示屏15，所述外壳体14顶部设置报警器16，所述外壳体14内腔设置核心电路板17，所述核心电路板17上设置型号为89S51的单片机18、传感信号采集放大单元19，所述传感信号采集放大单元19输入端分别连接第一尾气监测传感器7、第二尾气监测传感器8，输出端连接单片机18，所述单片机18分别连接LCD显示屏15和报警器16；传感信号采集放大单元19包括运算放大器20、两级场效应宽带放大器21，所述运算放大器20的一个输入端分别连接电阻B 2a一端和电容B2b一端，电容B 2b另一端接地，电阻B 2a另一端分别连接电阻A 1a一端和电容A 1b一端，电容A 1b另一端连接运算放大器20的输出端，运算放大器20的另一输入端分别连接电阻C 3a一端和电阻D 4a一端，电阻C 3a另一端连接电容D4b一端并接地，电阻D 4a另一端和电容D4b另一端连接运算放大器20的输出端；所述两级场效应宽带放大器9的输出端连接电容E5b一端，电容E 5b另一端连接电阻F 6a一端，电阻F 6a另一端连接两级场效应宽带放大器21的负极输入端，两级场效应宽带放大器21的负极输入端还连接电阻G7a并接地，两级场效应宽带放大器21的正极输入端连接电阻E5a一端，电阻E5a另一端连接运算放大器20输出端，还包括电容F 6b、电容G 7b、电容H 8b，电容F 6b一端、电容G 7b一端、电容H 8b一端分别接电源端，电容F 6b另一端、电容G 7b另一端、电容H 8b另一端均接地。运算放大器20对信号进行处理，保证传输信号的质量，并通过反馈原理将信号信息放大2倍，然后再传递给后面的两级场效应宽带放大器21再次对信号进行二次放大，最后再将信号输出。本发明中，采用的传感信号采集放大单元反应灵敏，实现对微弱信号进行放大、且失真度低，进一步提高了尾气含量采集精度。
工作原理：发动机启动时，排出的尾气通过排气管进入过滤组件中，同时排气管内壁上的第一尾气排放监测传感器将采集的尾气含量信号传输至传感信号采集放大单元，传感信号采集放大单元将信号放大后经过单片机处理后在LCD显示屏上直接显示；排放后的尾气通过过滤组件过滤后从排放管排出，排放管内的第二尾气排放监测传感器将采集的尾气含量信号传输至传感信号采集放大单元，传感信号采集放大单元将信号放大后经过单片机处理后在LCD显示屏上直接显示，学生能够直观的看出尾气处理前和尾气处理后的含量。
综上所述，本发明结构原理简单，能够实时采集发动机尾气直接排放和过滤后排放后的有毒物质含量，能够使学生认识到尾气的危害性并加以解决，提高了物理教学的质量。
尽管已经示出和描述了本发明的实施例，对于本领域的普通技术人员而言，可以理解在不脱离本发明的原理和精神的情况下可以对这些实施例进行多种变化、修改、替换和变型，本发明的范围由所附权利要求及其等同物限定。

Claims (3)

1.一种物理教学用尾气排减模拟装置，包括发动机（1）、过滤组件（2）和监测主机（3），其特征在于：所述发动机（1）一侧连接进油管（4），另一侧连通排气管（5）一端，所述排气管（5）另一端连通过滤组件（2），所述过滤组件（2）连接排放管（6），所述排气管（5）内壁上设置第一尾气监测传感器（7），所述排放管（6）内壁上设置第二尾气监测传感器（8），所述第一尾气监测传感器（7）和第二尾气监测传感器（8）分别信号连接监测主机（3）；
所述过滤组件（2）内设置初过滤单元和净化单元，所述初过滤单元设置在排气管（5）一侧，所述净化单元设置在排放管（6）一侧，所述初过滤单元包括第一PP网层（22）、第二PP网层（23）、过滤棉层（9）以及吸附颗粒层（10），所述过滤棉层（9）设置在第一PP网层（22）和第二PP网层（23）之间，所述吸附颗粒层（10）设置在第二PP网层（23）一侧；
所述净化单元包括负离子过滤膜（11）、Heap滤膜（12）与活性炭滤膜（13），所述Heap滤膜（12）设置在负离子过滤膜（11）与活性炭滤膜（13）之间。
2.根据权利要求1所述的一种物理教学用尾气排减模拟装置，其特征在于：所述监测主机（3）包括外壳体（14），所述外壳体（14）前端面设置LCD显示屏（15），所述外壳体（14）顶部设置报警器（16），所述外壳体（14）内腔设置核心电路板（17），所述核心电路板（17）上设置型号为89S51的单片机（18）、传感信号采集放大单元（19），所述传感信号采集放大单元（19）输入端分别连接第一尾气监测传感器（7）、第二尾气监测传感器（8），输出端连接单片机（18），所述单片机（18）分别连接LCD显示屏（15）和报警器（16）。
3.根据权利要求2所述的一种物理教学用尾气排减模拟装置，其特征在于：所述传感信号采集放大单元（19）包括运算放大器（20）、两级场效应宽带放大器（21），所述运算放大器（20）的一个输入端分别连接电阻B（2a）一端和电容B(2b)一端，电容B(2b)另一端接地，电阻B(2a)另一端分别连接电阻A(1a)一端和电容A(1b)一端，电容A(1b)另一端连接运算放大器(20)的输出端，运算放大器(20)的另一输入端分别连接电阻C(3a)一端和电阻D(4a)一端，电阻C(3a)另一端连接电容D(4b)一端并接地，电阻D(4a)另一端和电容D(4b)另一端连接运算放大器(20)的输出端；所述两级场效应宽带放大器(21)的输出端连接电容E(5b)一端，电容E(5b)另一端连接电阻F(6a)一端，电阻F(6a)另一端连接两级场效应宽带放大器(21)的负极输入端，两级场效应宽带放大器(21)的负极输入端还连接电阻G(7a)并接地，两级场效应宽带放大器(21)的正极输入端连接电阻E(5a)一端，电阻E(5a)另一端连接运算放大器(20)输出端，还包括电容F(6b)、电容G(7b)、电容H(8b)，电容F(6b)一端、电容G(7b)一端、电容H(8b)一端分别接电源端，电容F(6b)另一端、电容G(7b)另一端、电容H(8b)另一端均接地。
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