CN214408776U - 一种负离子浓度检测电路 - Google Patents

Abstract

本申请涉及一种负离子浓度检测电路，属于负离子浓度检测技术的领域，包括离子收集器、微电流测量电路和控制模块，所述微电流测量电路包括电流‑电压转换放大电路、模数转换电路；还包括数字滤波电路，所述数字滤波电路的数字信号输入端连接于模数转换电路的数字信号输出端，所述数字滤波电路的数字信号输出端与控制模块的数字信号输入端连接；所述数字滤波电路包括数字滤波芯片U3，所述数字滤波芯片U3的第一数字信号输入端PA6连接于所述数字滤波电路的数字信号输入端，所述数字滤波芯片U3的第二数字信号输出端PA2连接于所述数字滤波电路的数字信号输出端。本申请具有提高测量时数据的稳定性的效果。

Description

一种负离子浓度检测电路

技术领域

本申请涉及负离子浓度检测技术的领域，尤其是涉及一种负离子浓度检测电路。

背景技术

目前，空气负离子又称负氧离子，是指带负电荷的单个气体分子和氢离子团的总称。在生态环境方面，由于空气负离子能够维持大气中适当的正负离子平衡，因此其浓度水平是城市空气质量评价的指标之一。

为了对空气中的负离子浓度进行检测，首先需要利用风机将空气送入离子收集器内，离子收集器对空气中负离子所携带的电荷进行收集并形成微弱电流，然后通过微电流测量电路检测该电流的大小，再利用控制模块将微电流测量电路测得的电流大小转化为单位体积空气中所含负离子的个数，进而即可得出空气中的负离子浓度。

针对上述中的相关技术，发明人认为由于待测电流极其微弱，周围环境又存在大量的噪声和干扰，导致测量时电路容易受到影响而降低稳定性，进而使得测量结果的准确率较低。

实用新型内容

为了提高测量时数据的稳定性，本申请提供了一种负离子浓度检测电路。

本申请提供的一种负离子浓度检测电路采用如下的技术方案：

一种负离子浓度检测电路，包括离子收集器、微电流测量电路和控制模块，所述微电流测量电路包括电流-电压转换放大电路和模数转换电路；

还包括数字滤波电路，所述数字滤波电路的数字信号输入端连接于模数转换电路的数字信号输出端，所述数字滤波电路的数字信号输出端与控制模块的数字信号输入端连接；所述数字滤波电路包括数字滤波芯片U3，所述数字滤波芯片U3的第一数字信号输入端PA6连接于所述数字滤波电路的数字信号输入端，所述数字滤波芯片U3的第二数字信号输出端PA2连接于所述数字滤波电路的数字信号输出端。

通过采用上述技术方案，在对空气中的负离子浓度进行检测时，先利用离子收集器对空气中负离子所携带的电荷进行收集并形成微弱电流，再通过电流-电压转换放大电路将微弱电流转换为电压并进行放大处理，然后输入到模数转换电路中，模数转换电路将接收到的电压信号转换为数字信号与数字滤波芯片U3进行SPI通信，利用数字滤波芯片U3对接收到的数字信号进行滤波处理，通过改变信号频谱，得到期望的响应特征，再将滤波处理后的数字信号与控制模块进行串口通信，利用控制模块进行进一步的计算处理，即可测量出空气中的负离子浓度，从而提高了测量时数据的稳定性，降低了环境的噪声和干扰。

可选的，所述数字滤波芯片U3采用型号为GD32F350的芯片。

通过采用上述技术方案，利用GD32F350芯片作为数字滤波芯片U3,GD32F350芯片采用了ARM Cortex-M4内核，存储器结构采用了哈佛结构，预先定义的存储器映射和高达4GB的存储空间，充分保证了系统的灵活性和可扩展性，相比于STM32系列的芯片，GD32F350芯片体积小且成本低，有着全面兼容的开发环境和软件生态，性价比高且开发较容易。

可选的，所述电流-电压转换放大电路包括电流输入端、电压输出端N1、第一电阻器R1和第一运算放大器U1；

所述电流输入端连接于离子收集器的电流输出端，所述电压输出端N1连接于模数转换电路的电压输入端N2；

所述第一电阻器R1，一端分别连接于电流-电压转换放大电路的电流输入端和第一运算放大器U1的同相输入端，另一端连接于模拟地；所述第一运算放大器U1，反相输入端分别连接于模拟地和电流-电压转换放大电路的电压输出端N1，输出端连接于电流-电压转换放大电路的电压输出端N1。

通过采用上述技术方案，由于第一运算放大器U1的输入阻抗远高于第一电阻器R1，待测电流先流入第一电阻器R1进行电流-电压转换，转换后的电压再经过第一运算放大器U1进行电压放大，即可将微弱的电流信号经过转换放大后得到满足模数转换要求的电压信号，从而便于对微弱电流进行测量，提高了测量精度。

可选的，所述模数转换电路包括模数转换器U2，所述模数转换器U2的模拟信号输入端AIN_P连接于所述模数转换电路的电压输入端N2，所述模数转换器U2的数字信号输出端SDO-0连接于所述模数转换电路的数字信号输出端。

通过采用上述技术方案，经过电流-电压转换放大电路转换放大后的电压信号进入模数转换器U2中，利用模数转换器U2进行数据转换处理，从而即可将模拟电压信号转换为数字信号。

可选的，所述模数转换器U2采用型号为ADS8699的芯片。

通过采用上述技术方案，ADS8699芯片作为具有集成模拟前端的18位高精度ADC，具有低漂移的片上4.096V基准电压，具有精度高、速度快、输入范围广以及操作简单等优良特性。

可选的，还包括供电电路，所述供电电路包括电压输入端、第一电压输出端VOUT1、第二电压输出输VOUT2和第三电压输出端VOUT3；

所述电压输入端用于与第一供电电源VCC1连接，所述第一电压输出端VOUT1与第一运算放大器U1的正电压输入端连接，所述第二电压输出输VOUT2与第一运算放大器U1的负电压输入端连接。

通过采用上述技术方案，第一供电电源VCC1通过供电电路的电压输入端为供电电路提供电源电压，供电电路通过第一电压输出端VOUT1为第一运算放大器U1提供正电压，通过第二电压输出输VOUT2为第一运算放大器U1提供负电压，从而便于对第一运算放大器U1进行供电，保证了电流-电压转换放大电路的正常工作。

可选的，所述供电电路包括电压转换电路、第一稳压电路和第二稳压电路；

所述电压转换电路，电压输入端与供电电路的电压输入端连接，电压输出端与供电电路的第三电压输出端VOUT3连接；

所述第一稳压电路，电压输入端与供电电路的电压输入端连接，电压输出端与供电电路的第一电压输出端VOUT1连接；

所述第二稳压电路，电压输入端与供电电路的第三电压输出端VOUT3连接，电压输出端与供电电路的第二电压输出端VOUT2连接。

通过采用上述技术方案，利用转换电路对第一供电电源VCC1接入的电压进行正负极性转换，进而为第二稳压电路提供电压，第二稳压电路将接入的电压进行稳压后提供负电压，再利用第一稳压电路将第一供电电源VCC1接入的电压进行稳压后提供正电压，从而对电路的各个模块进行供电，提高了电路的稳定性。

可选的，还包括模拟滤波电路，所述模拟滤波电路的电压输入端与电流-电压转换放大电路的电压输出端N1连接，所述模拟滤波电路的电压输出端连接于模数转换电路的电压输入端N2。

通过采用上述技术方案，经过电流-电压转换放大电路转换放大后的电压信号进入模拟滤波电路中，利用模拟滤波电路对接收到的模拟电压信号进行滤波，对无用的频率信号进行抑制或衰减以减小对有用信号的干扰，从而即可达到提高稳定性，减少噪声的效果。

可选的，所述模拟滤波电路包括第二运算放大器U7、第三运算放大器U8、第一电容器C1、第二电容器C2、第三电容器C3、第四电阻器R4、第五电阻器R5、第六电阻器R6、第七电阻器R7和第八电阻器R8；

所述第一电容器C1，一端分别连接于所述模拟滤波电路的电压输入端和第五电阻器R5的一端，另一端分别连接于第四电阻器R4的一端和第二电容器C2的一端；

所述第四电阻器R4，另一端分别连接于第三电容器C3的一端和第三运算放大器U8的输出端；

所述第五电阻器R5，另一端分别连接于第三电容器C3的另一端和第六电阻器R6的一端；

所述第二电容器C2，另一端分别连接于第六电阻器R6的另一端和第二运算放大器U7的同相输入端；

所述第二运算放大器U7，反相输入端分别连接于输出端和第八电阻器R8的一端，正电压输入端与供电电路的第一电压输出端VOUT1连接，负电压输入端与供电电路的第二电压输出端VOUT2连接；

所述第七电阻器R7，一端分别与第三运算放大器U8的同相输入端和第八电阻器R8的一端连接，另一端接地；

所述第三运算放大器U8，输出端与反相输入端连接，正电压输入端与第一电压输出端VOUT1连接，负电压输入端与第二电压输出端VOUT2连接。

通过采用上述技术方案，第五电阻器R5、第六电阻器R6以及第三电容器C3组成T型RC低通滤波器，第一电容器C1、第二电容器C2和第四电阻器R4组成T型RC高通滤波器，第二运算放大器U7为电压跟随器，将双T型电路的输出信号等比输出，第三运算放大器U8、第七电阻器R7以及第八电阻器R8组成反馈支路；通过预先设定一个特定频率，当该特定频率的噪声或干扰信号与有用信号叠加在一起时，利用双T型有源陷波器的滤波原理，对该特定频率的噪声进行迅速衰减，即可达到对噪声或干扰信号的抑制和滤除，将有用信号保留，从而实现对模拟电压信号的滤波效果。

可选的，还包括显示模块，所述显示模块的显示信号输入端与控制模块的显示信号输出端连接。

通过采用上述技术方案，利用控制模块将接收到的数字信号进行进一步的计算处理后，再通过显示模块将控制模块得出的空气负离子浓度进行显示，从而便于对负离子浓度的数值或波形等进行直观展示。

综上所述，本申请包括以下至少一种有益技术效果：在对空气中的负离子浓度进行检测时，先利用离子收集器对空气中负离子所携带的电荷进行收集并形成微弱电流，再通过电流-电压转换放大电路将微弱电流转换为电压并进行放大处理，然后输入到模数转换电路中，模数转换电路将接收到的电压信号转换为数字信号与数字滤波芯片U3进行SPI通信，利用数字滤波芯片U3对接收到的数字信号进行滤波处理，通过改变信号频谱，得到期望的响应特征，再将滤波处理后的数字信号与控制模块进行串口通信，利用控制模块进行进一步的计算处理，即可测量出空气中的负离子浓度，从而提高了测量时数据的稳定性，降低了环境的噪声和干扰。

附图说明

图1是本申请其中一个实施例的结构框图。

图2是本申请其中一个实施例的供电电路连接结构示意图。

图3是本申请其中一个实施例的电流-电压转换放大电路连接结构示意图。

图4是本申请其中一个实施例的模数转换电路连接结构示意图。

图5是本申请其中一个实施例的数字滤波电路连接结构示意图。

图6是本申请其中一个实施例的结构框图。

图7是本申请其中一个实施例的模拟滤波电路连接结构示意图。

附图标记说明：101、离子收集器；102、微电流测量电路；1021、电流-电压转换放大电路；1022、模数转换电路；103、数字滤波电路；104、控制模块；105、显示模块；106、供电电路；1061、电压转换电路；1062、第一稳压电路；1063、第二稳压电路；107、模拟滤波电路。

具体实施方式

为了使本申请的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图1-7及实施例，对本申请进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅用以解释本申请，并不用于限定本申请。

本申请实施例公开一种负离子浓度检测电路。参照图1、图2，一种负离子浓度检测电路包括供电电路106、离子收集器101、微电流测量电路102、控制模块104和显示模块105。

参照图2，作为供电电路106的一种实施方式，供电电路106的电压输入端用于与第一供电电源VCC1连接，供电电路106包括电压转换电路1061、第一稳压电路1062和第二稳压电路1063；

电压转换电路1061，电压输入端与供电电路106的电压输入端连接，电压输出端与供电电路106的第三电压输出端VOUT3连接；

第一稳压电路1062，电压输入端与供电电路106的电压输入端连接，电压输出端与供电电路106的第一电压输出端VOUT1连接；

第二稳压电路1063，电压输入端与供电电路106的第三电压输出端VOUT3连接，电压输出端与供电电路106的第二电压输出端VOUT2连接。

参照图2，作为电压转换电路1061、第一稳压电路1062和第二稳压电路1063的一种实施方式，电压转换电路1061包括隔离电源模块U4，第一稳压电路1062包括第一稳压模块U5，第二稳压电路1063包括第二稳压模块U6；利用第一稳压模块U5将第一供电电源VCC1接入的电压进行稳压后提供直流正电压，再利用隔离电源模块U4对第一供电电源VCC1接入的电压进行正负极性转换，进而为第二稳压模块U6提供电压，第二稳压模块U6将接入的电压进行稳压后产生直流负电压，从而对电路中的各个模块进行供电；隔离电源模块U4采用B1212S芯片，第一稳压模块U5采用LM7805芯片，第二稳压模块U6采用LM7905芯片。

作为离子收集器101的一种实施方式，离子收集器101为双重圆筒轴式离子收集器，由两个同心圆筒组成，分别为外筒和内筒，外筒为空心圆筒，内筒为实心圆柱体，外筒的一端固定安装有风机；启动风机时，空气被吸入外筒内，供电电路106的第三电压输出端VOUT3为外筒施加负电压，形成一个负电场，使负离子发生偏转而被收集，从而即可形成微弱电流通过离子收集器101的电流输出端进行输出；采用双重圆筒轴式离子收集器，能够保持气流通过的平顺性，提高了离子数量及大小的检测精确性，适合于中、小粒径负离子的检测。

参照图1、图3和图4，作为微电流测量电路102的一种实施方式，微电流测量电路102包括电流-电压转换放大电路1021以及模数转换电路1022，电流-电压转换放大电路1021的电流输入端连接于离子收集器101的电流输出端，电流-电压转换放大电路1021的电压输出端N1连接于模数转换电路1022的电压输入端N2。

作为一种实施方式，在电路布置时，由于待测电流极其微弱，微电流测量电路102部分可利用金属屏蔽盒进行屏蔽，且电路接口及接线都应采用极低漏电流的材料，从而能够达到有效减少工频干扰的作用，提高测量时数据的稳定性。

参照图2、图3，作为电流-电压转换放大电路1021的一种实施方式，电流-电压转换放大电路1021包括第一电阻器R1、第二电阻器R2、第三电阻器R3以及第一运算放大器U1；

其中，第一电阻器R1，一端分别连接于电流-电压转换放大电路1021的电流输入端和第一运算放大器U1的同相输入端，另一端连接于模拟地；第一运算放大器U1，反相输入端分别连接于第二电阻器R2的一端和第三电阻器R3的一端，输出端连接于电流-电压转换放大电路1021的电压输出端N1，正电压输入端连接于供电电路106的第一电压输出端VOUT1，负电压输入端连接于供电电路106的第二电压输出输VOUT2；第二电阻器R2的另一端连接于模拟地，第三电阻器R3的另一端连接于电流-电压转换放大电路1021的电压输出端N1。

由于第一运算放大器U1的输入阻抗远高于第一电阻器R1，待测电流先流入第一电阻器R1进行电流-电压转换，转换后的电压再经过第一运算放大器U1进行电压放大，即可将微弱的电流信号经过转换放大后得到满足模数转换要求的电压信号，从而便于对微弱电流进行测量，提高了测量精度；采用电流-电压转换法中的高阻抗转换法，原理简单，性能稳定，灵敏度高，线性度好，且适用于测量更加微弱的直流信号。

作为一种实施方式，第一电阻器R1选用阻值为10G的大电阻，第一运算放大器U1选用LMC6042芯片，该芯片为双路微功耗运算放大器，具有低输入偏置电流、低电压噪声以及低输入失调电压的特性，在测量时将其中一路作为电流-电压转换放大电路1021的运算放大电路，待测电流转换为电压信号后再经过电压放大后输入到模数转换电路1022中；另外，作为第一运算放大器U1的一种替代实施方式，第一运算放大器U1也可选用LMP7721芯片进行替换，但电源部分也应做出适应性地调整和改变。

参照图4，作为模数转换电路1022的一种实施方式，模数转换电路1022包括模数转换器U2，模数转换器U2的模拟信号输入端AIN_P连接于模数转换电路1022的电压输入端N2，模数转换器U2的数字信号输出端SDO-0连接于模数转换电路1022的数字信号输出端；模数转换器U2采用具有集成模拟前端的18位高精度ADS8699芯片，经过电流-电压转换放大电路1021转换放大后的电压信号进入模数转换器U2后，利用模数转换器U2进行数据转换处理，从而将模拟电压信号转换为数字信号。

参照图1、图4和图5，还包括数字滤波电路103，数字滤波电路103的数字信号输入端连接于模数转换电路1022的数字信号输出端，数字滤波电路103的数字信号输出端连接于控制模块104的数字信号输入端；作为数字滤波电路103的一种实施方式，数字滤波电路103包括数字滤波芯片U3，数字滤波芯片U3选用GD32F350芯片，数字滤波芯片U3内设置有数字滤波算法，数字滤波芯片U3的第一数字信号输入端PA6连接于数字滤波电路103的数字信号输入端，数字滤波芯片U3的第一数字信号输出端PA7连接于模数转换器U2的数字信号输入端SDI，数字滤波芯片U3的第二数字信号输出端PA2连接于数字滤波电路103的数字信号输出端，数字滤波芯片U3的第二数字信号输入端PA3与控制模块104的数字信号输出端连接，数字滤波芯片U3的VSS端连接于数字地，数字滤波芯片U3的VDD端和VDDA端均与第二供电电源的正极连接。

选用GD32F350芯片作为数字滤波芯片U3,GD32F350芯片采用了ARM Cortex-M4内核，存储器结构采用了哈佛结构，预先定义的存储器映射和高达4GB的存储空间，充分保证了系统的灵活性和可扩展性，相比于STM32系列的芯片，GD32F350芯片体积小且成本低，有着全面兼容的开发环境和软件生态，性价比高且开发较容易。

数字滤波芯片U3采用FIR滤波处理算法，FIR数字滤波器也称为有限长单位冲激响应滤波器，在保证任意幅频特性的同时具有严格的线性相频特性，同时其单位抽样响应是有限长的，从而使得该滤波器为稳定的离散时间系统，在有效频率范围内所有信号相位上不失真；FIR数字滤波器的系统函数对应的差分方程如下式所示：

其中x(n)为输入信号，h(n)为FIR滤波系数，y(n)为经过滤波后的信号；N表示FIR滤波器的抽头数，滤波器阶数为N-1。

由于FIR设计时其系数计算及其量化比较复杂，常采用MATLAB软件作为辅助设计，计算出FIR的系数，然后通过代码设计实现。

作为本实用新型的技术方案，所提供的硬件设置仅仅是为了便于在硬件设施的基础上实现数字滤波，具体如何实现数字滤波的方法，并不作为本实用新型要解决的技术问题和保护的对象，同时数字滤波芯片U3上设置的软件方法均采用现有的软件方法，并不是本申请的发明点。

在对空气中的负离子浓度进行检测时，先利用离子收集器101对空气中负离子所携带的电荷进行收集并形成微弱电流，再通过电流-电压转换放大电路1021将微弱电流转换为电压并进行放大处理，然后输入到模数转换电路1022中，模数转换电路1022将接收到的电压信号转换为数字信号与数字滤波芯片U3进行SPI通信，数字滤波芯片U3对接收到的数字信号进行运算和处理，通过改变信号频谱，得到期望的响应特征，再将滤波处理后的数字信号与控制模块104进行串口通信，利用控制模块104进行进一步的计算处理，即可测量出空气中的负离子浓度，从而提高了测量时数据的稳定性，降低了环境的噪声和干扰。

将数字滤波芯片U3作为MCU加入负离子浓度检测电路中，不仅能够将电压信号进行采集和滤波，还提高了数据的稳定性，减少了与外部的糅杂关系，简化系统，从而灵活地通过多种方式将滤波处理后的数据输出到外部，可利用性大大增加，便于二次开发和使用。

参照图1，作为控制模块104和显示模块105的一种实施方式，显示模块105的显示信号输入端与控制模块104的显示信号输出端连接；控制模块104可具体为单片机，也可为其他的嵌入式控制器，利用控制模块104将接收到的数字信号进行进一步的计算处理，再通过显示模块105将控制模块104得出的空气负离子浓度进行显示；其中，控制模块104可选用STM32F407芯片，显示模块105可采用LCD显示波形，也可使用LED显示具体数值。

参照图2、图6和图7，作为提高测量时数据稳定性的另一种实施方式，还包括模拟滤波电路107，模拟滤波电路107的电压输入端与电流-电压转换放大电路1021的电压输出端N1连接，模拟滤波电路107的电压输出端连接于模数转换电路1022的电压输入端N2；

其中，模拟滤波电路107包括第二运算放大器U7、第三运算放大器U8、第一电容器C1、第二电容器C2、第三电容器C3、第四电阻器R4、第五电阻器R5、第六电阻器R6、第七电阻器R7和第八电阻器R8；

第一电容器C1，一端分别连接于模拟滤波电路107的电压输入端和第五电阻器R5的一端，另一端分别连接于第四电阻器R4的一端和第二电容器C2的一端；

第四电阻器R4，另一端分别连接于第三电容器C3的一端和第三运算放大器U8的输出端；

第五电阻器R5，另一端分别连接于第三电容器C3的另一端和第六电阻器R6的一端；

第二电容器C2，另一端分别连接于第六电阻器R6的另一端和第二运算放大器U7的同相输入端；

第二运算放大器U7，反相输入端分别连接于输出端和第八电阻器R8的一端，正电压输入端与供电电路106的第一电压输出端VOUT1连接，负电压输入端与供电电路106的第二电压输出端VOUT2连接；

第七电阻器R7，一端分别与第三运算放大器U8的同相输入端和第八电阻器R8的一端连接，另一端接地；

第三运算放大器U8，输出端与反相输入端连接，正电压输入端与第一电压输出端VOUT1连接，负电压输入端与第二电压输出端VOUT2连接。

作为一种实施方式，第二运算放大器U7和第三运算放大器U8可以为两个单路运算放大器，也可用一个双路运算放大器对二者进行替代。

模拟滤波电路107采用双T型有源陷波器滤波电路，第五电阻器R5、第六电阻器R6以及第三电容器C3组成T型RC低通滤波器，第一电容器C1、第二电容器C2和第四电阻器R4组成T型RC高通滤波器，第二运算放大器U7为电压跟随器，将双T型电路的输出信号等比输出，第三运算放大器U8、第七电阻器R7以及第八电阻器R8组成反馈支路。

当输入信号频率f=0或极低频时，输入信号从第五电阻器R5和第六电阻器R6所在支路流过，通过第二运算放大器U7进行射随输出，因此对低频信号几乎无衰减；同理，当频率f=∞或极高频时，信号从第一电容器C1和第二电容器C2所在支路流过，再通过第二运算放大器U7进行射随输出，对高频信号几乎无衰减；当频率f处于从0增加到一个特定频率f0的阶段时，低通衰减变大，高通衰减变小，当频率达到f0时，低通与高通对信号的衰减相等，信号衰减达到最大值，进而起到陷波作用，当频率继续增加，低通衰减达到饱和，高通衰减继续减小，此时总体衰减开始不断变小，直至达到无衰减。

因此，通过预先设定一个特定频率，当达到该特定频率的噪声或干扰信号与有用信号叠加在一起时，利用双T型有源陷波器的滤波原理，对该特定频率的噪声或干扰进行迅速衰减，即可达到对噪声或干扰信号的抑制和滤除，将有用信号保留，从而实现对模拟电压信号的滤波，达到提高稳定性，减少噪声和干扰的效果。

参照图6，在单独使用模拟滤波电路107进行滤波时，离子收集器101对空气中负离子所携带的电荷进行收集并形成微弱电流，微弱电流再经过电流-电压转换放大电路1021进行转换放大，转换放大后的电压信号进入模拟滤波电路107中，利用模拟滤波电路107对接收到的模拟电压信号进行滤波，将无用的频率信号进行抑制或衰减以减小对有用信号的干扰，再将滤波后的模拟电压信号输入到模数转换电路1022中，模数转换电路1022将接收到的电压信号转换为数字信号与控制模块104进行通信，利用控制模块104进行数据处理，即可得到负离子浓度，从而提高了测量时数据的稳定性，降低了环境的噪声和干扰。

需要说明的是，利用模拟滤波电路107也能够达到减少周围噪声和干扰的作用，但与数字滤波电路103相比，数字滤波电路103通过软件算法即可实现，不需增加复杂的硬件电路，可靠性较好，成本和硬件复杂度较低，且能够在不改变硬件系统的情况下，方便灵活地根据实际情况调整滤波方法和滤波参数，能够达到更好的滤波效果，因此采用数字滤波电路103的实施方式较优于模拟滤波电路107。

另外，数字滤波电路103和模拟滤波电路107不仅可以单独使用，也可同时使用；当二者同时使用时，通过电流-电压转换放大电路1021将微弱电流转换为电压并进行放大处理后，可利用模拟滤波电路107对接收到的模拟电压信号进行前置滤波处理，然后将滤波处理后的模拟电压信号输入到模数转换电路1022中，模数转换电路1022将接收到的模拟信号转换为数字信号传输给数字滤波电路103，利用数字滤波电路103对接收到的数字信号再进行后置滤波处理，从而进一步提高了滤波效果，但相比于单独使用数字滤波电路103或模拟滤波电路107的实施方式，二者同时使用时，电路结构更加复杂并且成本更高。

以上均为本申请的较佳实施例，并非依此限制本申请的保护范围，本说明书（包括摘要和附图）中公开的任一特征，除非特别叙述，均可被其他等效或者具有类似目的的替代特征加以替换。即，除非特别叙述，每个特征只是一系列等效或类似特征中的一个例子而已。

Claims (10)

1.一种负离子浓度检测电路，包括离子收集器(101)、微电流测量电路(102)和控制模块(104)，所述微电流测量电路(102)包括电流-电压转换放大电路(1021)和模数转换电路(1022)，其特征在于：

还包括数字滤波电路(103)，所述数字滤波电路(103)的数字信号输入端连接于模数转换电路(1022)的数字信号输出端，所述数字滤波电路(103)的数字信号输出端与控制模块(104)的数字信号输入端连接；所述数字滤波电路(103)包括数字滤波芯片U3，所述数字滤波芯片U3的第一数字信号输入端PA6连接于所述数字滤波电路(103)的数字信号输入端，所述数字滤波芯片U3的第二数字信号输出端PA2连接于所述数字滤波电路(103)的数字信号输出端。

2.根据权利要求1所述的一种负离子浓度检测电路，其特征在于：所述数字滤波芯片U3采用型号为GD32F350的芯片。

3.根据权利要求1所述的一种负离子浓度检测电路，其特征在于：所述电流-电压转换放大电路(1021)包括电流输入端、电压输出端N1、第一电阻器R1和第一运算放大器U1；

所述电流输入端连接于离子收集器(101)的电流输出端，所述电压输出端N1连接于模数转换电路(1022)的电压输入端N2；

所述第一电阻器R1，一端分别连接于电流-电压转换放大电路(1021)的电流输入端和第一运算放大器U1的同相输入端，另一端连接于模拟地；所述第一运算放大器U1，反相输入端分别连接于模拟地和电流-电压转换放大电路(1021)的电压输出端N1，输出端连接于电流-电压转换放大电路(1021)的电压输出端N1。

4.根据权利要求3所述的一种负离子浓度检测电路，其特征在于：所述模数转换电路(1022)包括模数转换器U2，所述模数转换器U2的模拟信号输入端AIN_P连接于所述模数转换电路(1022)的电压输入端N2，所述模数转换器U2的数字信号输出端SDO-0连接于所述模数转换电路(1022)的数字信号输出端。

5.根据权利要求4所述的一种负离子浓度检测电路，其特征在于：所述模数转换器U2采用型号为ADS8699的芯片。

6.根据权利要求4所述的一种负离子浓度检测电路，其特征在于：还包括供电电路(106)，所述供电电路(106)包括电压输入端、第一电压输出端VOUT1、第二电压输出输VOUT2和第三电压输出端VOUT3；

所述电压输入端用于与第一供电电源VCC1连接，所述第一电压输出端VOUT1与第一运算放大器U1的正电压输入端连接，所述第二电压输出输VOUT2与第一运算放大器U1的负电压输入端连接。

7.根据权利要求6所述的一种负离子浓度检测电路，其特征在于：所述供电电路(106)包括电压转换电路(1061)、第一稳压电路(1062)和第二稳压电路(1063)；

所述电压转换电路(1061)，电压输入端与供电电路(106)的电压输入端连接，电压输出端与供电电路(106)的第三电压输出端VOUT3连接；

所述第一稳压电路(1062)，电压输入端与供电电路(106)的电压输入端连接，电压输出端与供电电路(106)的第一电压输出端VOUT1连接；

所述第二稳压电路(1063)，电压输入端与供电电路(106)的第三电压输出端VOUT3连接，电压输出端与供电电路(106)的第二电压输出端VOUT2连接。

8.根据权利要求6所述的一种负离子浓度检测电路，其特征在于：还包括模拟滤波电路(107)，所述模拟滤波电路(107)的电压输入端与电流-电压转换放大电路(1021)的电压输出端N1连接，所述模拟滤波电路(107)的电压输出端连接于模数转换电路(1022)的电压输入端N2。

9.根据权利要求8所述的一种负离子浓度检测电路，其特征在于：所述模拟滤波电路(107)包括第二运算放大器U7、第三运算放大器U8、第一电容器C1、第二电容器C2、第三电容器C3、第四电阻器R4、第五电阻器R5、第六电阻器R6、第七电阻器R7和第八电阻器R8；

所述第一电容器C1，一端分别连接于所述模拟滤波电路(107)的电压输入端和第五电阻器R5的一端，另一端分别连接于第四电阻器R4的一端和第二电容器C2的一端；

所述第四电阻器R4，另一端分别连接于第三电容器C3的一端和第三运算放大器U8的输出端；

所述第五电阻器R5，另一端分别连接于第三电容器C3的另一端和第六电阻器R6的一端；

所述第二电容器C2，另一端分别连接于第六电阻器R6的另一端和第二运算放大器U7的同相输入端；

所述第二运算放大器U7，反相输入端分别连接于输出端和第八电阻器R8的一端，正电压输入端与供电电路(106)的第一电压输出端VOUT1连接，负电压输入端与供电电路(106)的第二电压输出端VOUT2连接；

所述第七电阻器R7，一端分别与第三运算放大器U8的同相输入端和第八电阻器R8的一端连接，另一端接地；

所述第三运算放大器U8，输出端与反相输入端连接，正电压输入端与第一电压输出端VOUT1连接，负电压输入端与第二电压输出端VOUT2连接。

10.根据权利要求1到9任意一项所述的一种负离子浓度检测电路，其特征在于：还包括显示模块（105），所述显示模块（105）的显示信号输入端与控制模块（104）的显示信号输出端连接。

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