CN212780627U - 一种极限电流型氧传感器信号采集系统 - Google Patents
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Abstract
本申请提供一种极限电流型氧传感器信号采集系统，包括氧传感器、加热电压供电模块、泵电压供电模块、模数转换器、单片机、LED显示模块；所述氧传感器设有信号输出正极、信号输出负极、加热正极、加热负极；本申请无须设置上位机即可计算出传感器系数K进行标定；而且通过单片机、存储器EEPROM、模数转换器形成系统的自动标定，结构简单，操作方便；同时可以通过单片机、LED驱动模块、LED显示模块形成系统的显示回路，可实时检测传感器的动态数据；在本申请中氧传感器信号采集系统将信号采集、处理、显示融为一体，整体成本低而且结构简单。
Description
技术领域
本实用新型涉及传感器信号采集系统领域，尤指一种极限电流型氧传感器信号采集系统。
背景技术
氧传感器与人的生活息息相关，广泛应用到医疗，交通，工业等各个方面。其中，由于极限电流型氧传感器具有较好的线性曲线和精确的测量精度，目前越发广泛的应用于制氧机，家用电烤箱等方面。且大都需要在大气环境中，将传感器的输出信号标定为20.9％氧浓度或者其它标定值，并于使用中持续监控。
目前极限电流型氧传感器的标定需结合上位机人为计算出传感器系数K进行标定，而且还需要另外显示器显示，整个过程较为麻烦。在产品的使用过程中，为了提高标定效率，且为了更好的监控产品工作状态，提高产品稳定性。对极限电流型氧传感器的自动标定和实时监控很有必要。
发明内容
本实用新型为实现自动标定和实时监控作用，提供了一种结构简单、将信号采集、处理、显示融为一体的极限电流型氧传感器信号采集系统。
为实现上述目的，本实用新型采用的技术方案是：一种极限电流型氧传感器信号采集系统，包括氧传感器、加热电压供电模块、泵电压供电模块、模数转换器、单片机、LED显示模块；所述氧传感器设有信号输出正极、信号输出负极、加热正极、加热负极，其中所述加热电压供电模块分别与氧传感器的加热正极以及加热负极电性连接，所述泵电压供电模分别与氧传感器的信号输出正极以及信号输出负极电性连接块，且所述氧传感器的信号输出正极、信号输出负极均与模数转换器的输入端连接，所述模数转换器的输出端与单片机的输入端连接，所述单片机的输出端与LED显示模块的输入端连接；其中所述模数转换器检测氧传感器信号输出正极、信号输出负极的电信号，并将其电信号输出至单片机分析处理，所述单片机将处理后的数据输出至LED显示模块显示。
进一步，所述单片机的I/O口连接有标定按键，通过按下标定按键并使得单片机的I/O为低电平，单片机接收由模数转换器输送的电信号，并根据该电信号计算出传感器系数以及标定值。
进一步，所述单片机内设置有存储器EEPROM，且所述存储器EEPROM与单片机实现双向通信连接。
进一步，LED显示模块包括LED驱动模块、LED显示数码管模块，所述单片机的与LED驱动模块实现双向通信连接，所述LED驱动模块的输出端与LED显示数码管模块的输入端连接。
进一步，所述LED显示模块还包括显示按键，所述显示按键与单片机的输入端连接。
进一步，还包括PC机，所述单片机、PC机之间采用RS-232串行通讯。
进一步，所述氧传感器为极限电流型氧化锆氧气传感器。
本实用新型的有益效果在于：模数转换器直接测氧传感器的信号值，单片机直接通过对测量信号进行分析处理，无须设置上位机即可计算出传感器系数K进行标定；而且通过单片机、存储器EEPROM、模数转换器形成系统的自动标定，结构简单，操作方便；同时可以通过单片机、LED驱动模块、LED显示模块形成系统的显示回路，可实时检测传感器的动态数据；在本申请中氧传感器信号采集系统将信号采集、处理、显示融为一体，整体成本低而且结构简单。
附图说明
图1是本实用新型中氧传感器信号采集系统的模块框图。
图2是本实用新型中氧传感器信号采集系统工作流程图。
附图标号说明：1.加热电压供电模块；2.泵电压供电模块；3.氧传感器；4.模数转换器；5.存储器EEPROM；6.单片机；7.LED显示数码管模块；8.LED驱动模块；9.PC机；10.标定按键；11.显示按键。
具体实施方式
请参阅图1-2所示，本实用新型关于一种极限电流型氧传感器信号采集系统，包括氧传感器3、加热电压供电模块1、泵电压供电模块2、模数转换器4、单片机6、LED显示模块；所述氧传感器3设有信号输出正极、信号输出负极、加热正极、加热负极，其中所述加热电压供电模1块分别与氧传感器3的加热正极以及加热负极电性连接，所述泵电压供电模2分别与氧传感器3的信号输出正极以及信号输出负极电性连接块，且所述氧传感器3的信号输出正极、信号输出负极均与模数转换器4的输入端连接，所述模数转换器4的输出端与单片机6的输入端连接，所述单片机6的输出端与LED显示模块的输入端连接；其中所述模数转换器4检测氧传感器3信号输出正极、信号输出负极的电信号，并将其电信号输出至单片机6分析处理，所述单片机6将处理后的数据输出至LED显示模块显示。
进一步，所述单片机6的I/O口连接有标定按键10，通过按下标定按键10并使得单片机6的I/O为低电平，单片机6接收由模数转换器4输送的电信号，并根据该电信号计算出传感器系数以及标定值。
进一步，所述单片机6内设置存储器EEPROM5，且所述存储器EEPROM 5与单片机6实现双向通信连接。在本具体实施例中，由单片机6计算出的传感器系数会存储在存储器EEPROM 5中，方便后续的数据调用。
进一步，LED显示模块包括LED驱动模块8、LED显示数码管模块7，所述单片机6的与LED驱动模块8实现双向通信连接，所述LED驱动模块8的输出端与LED显示数码管模块7的输入端连接，且所述单片机6、LED驱动模块8、LED显示数码管模块7构成系统显示回路。
进一步，所述LED显示模块还包括显示按键11，所述显示按键11与单片机6的输入端连接。
进一步，还包括PC机9，所述单片机6、PC机9之间采用RS-232串行通讯。
进一步，所述氧传感器3为极限电流型氧化锆氧气传感器。
基于上述内容，以下具体论述限电流型氧传感器3信号采集系统的工作原理：加热电压供电模块直接接于极限电流型氧传感器3加热正极、加热负极。泵电压接于氧传感器3信号输出正极、信号输出负极。当加热正极、加热负极达到一定温度后，氧传感器3中氧在氧化锆和铂电极的催化下迁移并产生了电动势；
由模数转换器4直接测量氧传感器3信号输出正极、信号输出负极的电流值，当用户按下标定按键10，即单片机6相应I/O口检测出电平为低，单片机6即读取单片机6直接对测量信号进行分析处理，并自动计算出传感器系数，同时单片机6可以根据其传感器系数计算出标定值，而且标定值通过单片机6、LED驱动模块8、LED显示数码管模块7构成的系统显示回路显示标定值。单片机6检测标定值准确并将其对应传感器系数写入单片机6自带的存储器EEPROM 5中。
当系统重新上电后，如果没有检测到按键(显示按键11以及标定按键10)输入，即进入正常监控模式；当用户按下显示按键11，单片机6会调用存储在存储器EEPROM 5中的传感器系数，同时单片机6读取由模数转换器4实时测量氧传感器3信号输出正极、信号输出负极的实时电流值，并根据传感器系数以及传感器信号输出正极、信号输出负极的实时电流值，计算出实时氧浓度，并通过单片机6、LED驱动模块8、LED显示数码管模块7组成的显示回路，在4位LED数码管中显示实时氧浓度。
此外，也可通过单片机6串口在PC端进行通讯及显示。
综上所述，本实用新型通过模数转换器4直接测氧传感器3的信号值，单片机6直接通过对测量信号进行分析处理，结构简单，检测方便。而且单片机6、存储器EEPROM 5、模数转换器4形成系统的自动标定，结构简单，操作方便。单片机6、LED驱动模块8、LED显示数码管模块7形成系统的显示回路，可实时检测传感器的动态数据。
以上实施方式仅仅是对本实用新型的优选实施方式进行描述，并非对本实用新型的范围进行限定，在不脱离本实用新型设计精神的前提下，本领域普通工程技术人员对本实用新型的技术方案作出的各种变形和改进，均应落入本实用新型的权利要求书确定的保护范围内。
Claims (7)
1.一种极限电流型氧传感器信号采集系统，其特征在于：包括氧传感器、加热电压供电模块、泵电压供电模块、模数转换器、单片机、LED显示模块；所述氧传感器设有信号输出正极、信号输出负极、加热正极、加热负极，其中所述加热电压供电模块分别与氧传感器的加热正极以及加热负极电性连接，所述泵电压供电模块分别与氧传感器的信号输出正极以及信号输出负极电性连接块，且所述氧传感器的信号输出正极、信号输出负极均与模数转换器的输入端连接，所述模数转换器的输出端与单片机的输入端连接，所述单片机的输出端与LED显示模块的输入端连接；其中所述模数转换器检测氧传感器信号输出正极以及信号输出负极的电信号，并将其电信号输出至单片机分析处理，所述单片机将处理后的数据输出至LED显示模块显示。
2.根据权利要求1所述的一种极限电流型氧传感器信号采集系统，其特征在于：所述单片机的I/O口连接有标定按键，通过按下标定按键并使得单片机的I/O为低电平，单片机接收由模数转换器输送的电信号，并根据该电信号计算出传感器系数以及标定值。
3.根据权利要求1所述的一种极限电流型氧传感器信号采集系统，其特征在于：所述单片机内设置有存储器EEPROM，且所述存储器EEPROM与单片机实现双向通信连接。
4.根据权利要求1所述的一种极限电流型氧传感器信号采集系统，其特征在于：LED显示模块包括LED驱动模块、LED显示数码管模块，所述单片机的与LED驱动模块实现双向通信连接，所述LED驱动模块的输出端与LED显示数码管模块的输入端连接。
5.根据权利要求4所述的一种极限电流型氧传感器信号采集系统，其特征在于：所述LED显示模块还包括显示按键，所述显示按键与单片机的输入端连接。
6.根据权利要求1所述的一种极限电流型氧传感器信号采集系统，其特征在于：还包括PC机，所述单片机、PC机之间采用RS-232串行通讯。
7.根据权利要求1所述的一种极限电流型氧传感器信号采集系统，其特征在于：所述氧传感器为极限电流型氧化锆氧气传感器。
Applications Claiming Priority (2)
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| CN202021654491.9U Active CN212780627U (zh) | 2019-10-14 | 2020-08-11 | 一种极限电流型氧传感器信号采集系统 |
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2020
- 2020-08-11 CN CN202021654491.9U patent/CN212780627U/zh active Active
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