CN216082664U - 一种数据处理电路及手持式甲醛检测仪 - Google Patents

Abstract

本实用新型实施例公开了一种数据处理电路及手持式甲醛检测仪，手持式甲醛检测仪包括一壳体，壳体内安装有主控板、采集检测组件和电池，主控板上集成了数据处理电路，采集检测组件和电池与数据处理电路连接采集检测组件和电池电连接；采集检测组件将外部的气体泵吸入壳体内，进行甲醛浓度的采集并进行偏移调整，输出对应的浓度信号给数据处理电路；所述数据处理电路根据浓度信号判断是否报警并储存对应的浓度数据，输出气泵驱动电压控制采集检测组件的泵吸状态；电池对数据处理电路和采集检测组件供电。采用泵吸式来吸入气体，能快速检测环境中的甲醛含量；对采集的浓度进行偏移处理，提高了数据的准确性，测量精度更高。

Description

一种数据处理电路及手持式甲醛检测仪

技术领域

本实用新型涉及甲醛检测技术领域，尤其涉及一种数据处理电路及手持式甲醛检测仪。

背景技术

甲醛是一种化学式为HCHO的有机化学物质，一种无色有刺激性气体，对人眼、鼻等有刺激作用。快速有效的监测空气中的甲醛含量，可以对空气治理提供最有效的参考依据；因此，甲醛测试仪可以对各种物体和场合进行甲醛的定量测定，如家俱、地板、壁纸、涂料、园艺、室内装饰与整修、染料、造纸、制药、医疗、食品、防腐、消毒、化肥、树脂、粘合剂和农药、原料、样品、工艺过程及养殖厂、垃圾处理厂、烫发场所、生产车间和生活场所；能帮助人们快速判断甲醛含量是否超标。

现有的甲醛检测办法是通过甲醛检测盒和酚试剂分光光度法检测；甲醛检测盒使用简单，测量方便快键，但是检测的精准度很差，获得的数据只能作为参考使用；酚试剂分光光度法虽然测量准确，抗干扰性强，但是测量时间长，不能快速获得甲醛数据。

实用新型内容

针对上述技术问题，本实用新型实施例提供了一种数据处理电路及手持式甲醛检测仪，以解决现有灯具输出效果无频闪但PF值低的问题。

本实用新型实施例提供一种数据处理电路，连接显示屏、甲醛传感器和气泵，其包括主控模块、电源模块、接口模块、存储模块和泵驱动模块；所述主控模块连接电源模块、接口模块、存储模块和泵驱动模块；主控模块外接甲醛传感器和气泵；

所述电源模块在电池充电时输出对应的电压来供电；

所述接口模块将控制面板传输的按键信号传输给主控模块，将主控模块输出的数据传输至显示屏显示；

所述主控模块将甲醛传感器传输的浓度数据传输至存储模块存储，主控模块还输出气泵控制信号使能泵驱动模块，泵驱动模块输出气泵驱动电压控制气泵的工作状态。

可选地，所述的数据处理电路中，所述电源模块包括充电单元、开机单元、电源输入单元和电池监控单元；所述充电单元、开机单元、电源输入单元和电池监控单元均连接电池；电源输入单元连接电池监控单元；开机单元、电源输入单元和电池监控单元均连接主控模块；

所述充电单元在电池充电的同时输出对应的电池电压来供电；

所述开机单元根据开关机信号控制开关状态；

所述电源输入单元将电池电压转换为第三电压和第一电压来供电；

所述电池监控单元监控电池的接入状态和电量并输出对应的电池监控信号给主控模块。

可选地，所述的数据处理电路中，所述数据处理电路还包括与主控模块连接的报警模块，主控模块根据浓度信号判断甲醛浓度超标时输出报警信号，所述报警模块根据报警信号发声报警。

可选地，所述的数据处理电路中，所述数据处理电路还包括与主控模块连接的时钟模块，主控模块将时钟模块产生的系统时钟实时存储至存储模块中。

可选地，所述的数据处理电路中，所述数据处理电路还包括与主控模块连接的背光驱动模块，背光驱动模块根据主控模块输出的背光控制信号调整显示屏的背光亮度。

本实用新型实施例第二方面提供了一种手持式甲醛检测仪，包括一壳体，所述壳体内安装有主控板、采集检测组件和电池，所述主控板上集成了所述的数据处理电路，采集检测组件和电池与数据处理电路连接采集检测组件和电池电连接；

所述采集检测组件将外部的气体泵吸入壳体内，进行甲醛浓度的采集并进行偏移调整，输出对应的浓度信号给数据处理电路；所述数据处理电路根据浓度信号判断是否报警并储存对应的浓度数据，输出气泵驱动电压控制采集检测组件的泵吸状态；所述电池对数据处理电路和采集检测组件供电。

可选地，所述的手持式甲醛检测仪中，所述壳体包括控制面板、上壳、显示屏、下壳和电池盖；

所述控制面板安装在上壳的外侧，显示屏固定在主控板的反面并与数据处理电路电连接，显示屏的屏幕卡在上壳上部的显示窗口中，所述上壳与下壳卡合固定；显示屏、主控板、采集检测组件和电池均放置在下壳的容置腔内；电池盖卡扣固定在下壳的下部并盖住电池，所述下壳的顶部设有进气口，底部开设有若干个通槽来进行出气，所述采集检测组件固定在主控板与容置腔的腔底之间。

可选地，所述的手持式甲醛检测仪中，所述采集检测组件包括传感器模组和气泵，所述传感器模组固定在下壳的顶部，传感器模组的进气孔与进气口连通，传感器模组的出气孔与气泵的进气口连通，气泵的出气口对着下壳底部的通槽；传感器模组和气泵均与数据处理电路电连接；

所述数据处理电路控制气泵工作，将壳体外部的气体从进气口吸入，由传感器模组对气体中的甲醛浓度进行采集，采集后的气体从下壳底部的通槽排出。

可选地，所述的手持式甲醛检测仪中，所述传感器模组包括一电路板，所述电路板上设有采集罩，所述采集罩的内部设有甲醛传感器，所述甲醛传感器连接数据处理电路，位于采集罩上部的进气孔插入进气口的底部，位于采集罩下部的出气孔连接气泵的进气口，进气孔和出气孔均与采集罩的内部连通。

可选地，所述的手持式甲醛检测仪中，所述甲醛传感器内部集成了模数转换模块、偏移控制模块和供电模块；

所述模数转换模块对检测到的甲醛的浓度进行转换、放大后输出对应的电压信号给偏移控制模块；

所述偏移控制模块根据电压信号生成对应的浓度信号并传输给数据处理电路，所述偏移控制模块检测电压信号中有漂移量时，输出漂移控制信号控制模数转换模块进行短路放电处理来消除漂移量；

所述供电模块将数据处理电路输入的第一电压转换为第二电压给偏移控制模块供电，还将第二电压转换为正负电压给模数转换模块供电。

本实用新型实施例提供的技术方案中，手持式甲醛检测仪包括一壳体，所述壳体内安装有主控板、采集检测组件和电池，所述主控板上集成了数据处理电路，采集检测组件和电池与数据处理电路连接采集检测组件和电池电连接；所述采集检测组件将外部的气体泵吸入壳体内，进行甲醛浓度的采集并进行偏移调整，输出对应的浓度信号给数据处理电路；所述数据处理电路根据浓度信号判断是否报警并储存对应的浓度数据，输出气泵驱动电压控制采集检测组件的泵吸状态；所述电池对数据处理电路和采集检测组件供电。采用泵吸式来控制气体的吸入和排除，能快速检测环境中的甲醛含量；对采集的浓度进行偏移处理，提高了数据的准确性，测量精度更高；将气体采集和数据处理分开设计，采集部分不会与主控部分形成资源的频繁交互，独立完整提高了可靠性，可以达到更高效数据处理。

附图说明

图1为本实用新型实施例中手持式甲醛检测仪的结构示意图。

图2为本实用新型实施例中手持式甲醛检测仪的爆炸图。

图3为本实用新型实施例中传感器模组的结构示意图。

图4为本实用新型实施例中模数转换模块的电路图。

图5为本实用新型实施例中偏移控制模块的电路图。

图6为本实用新型实施例中供电模块的电路图。

图7为本实用新型实施例中主控模块的电路图。

图8为本实用新型实施例中充电单元的电路图。

图9为本实用新型实施例中开机单元的电路图。

图10为本实用新型实施例中电源输入单元的电路图。

图11为本实用新型实施例中电池监控单元的电路图。

图12为本实用新型实施例中接口模块的电路图。

图13为本实用新型实施例中485通信单元的电路图。

图14为本实用新型实施例中USB通信单元的电路图。

图15为本实用新型实施例中存储模块的电路图。

图16为本实用新型实施例中泵驱动模块的电路图。

图17为本实用新型实施例中时钟模块的电路图。

图18为本实用新型实施例中报警模块的电路图。

图19为本实用新型实施例中背光驱动模块的电路图。

具体实施方式

下面将结合本实用新型实施例中的附图，对本实用新型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实用新型一部分实施例，而不是全部的实施例。本实用新型中的实施例，本领域技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本实用新型保护的范围。

请同时参阅图1和图2，本实用新型实施例提供的手持式甲醛检测仪包括一壳体，所述壳体内安装有主控板4、采集检测组件和电池10；所述主控板4 上集成了数据处理电路100，采集检测组件和电池10与数据处理电路100连接采集检测组件和电池10电连接。所述采集检测组件将外部的气体泵吸入壳体内，进行甲醛浓度的采集并进行偏移调整，输出对应的浓度信号给数据处理电路；所述数据处理电路100根据浓度信号判断是否报警，与外设通信传输检测的浓度数据；所述电池10对数据处理电路100和采集检测组件供电。

采用泵吸式来控制气体的吸入和排除，能快速检测环境中的甲醛含量；对采集的浓度进行偏移处理，提高了数据的准确性，测量精度更高；将气体采集和数据处理分开设计，采集部分不会与主控部分形成资源的频繁交互，独立完整提高了可靠性，可以达到更高效数据处理。

本实施例中，所述壳体包括控制面板1、上壳2、显示屏3、下壳9和电池盖11，所述控制面板1安装在上壳2的外侧，控制面板1是一种由PVC (Polyvinyl chloride)材料制成的软性面板，内置设6个轻触按键，安装时，紧贴于上壳2表面的卡槽中，用手按压即可粘合牢固。显示屏3固定(螺钉固定，主控板上有螺孔)在主控板4的反面并与数据处理电路100电连接，显示屏3的屏幕卡在上壳2上部的显示窗口(即图2中上壳2上部的方形窗口)中，所述上壳2与下壳9卡合固定；显示屏3、主控板4、采集检测组件和电池10均放置在下壳9的容置腔内；电池盖11卡扣固定在下壳9的下部并盖住电池10，所述下壳9的顶部设有进气口8，底部开设有若干个通槽来进行出气，所述采集检测组件固定在主控板4与容置腔的腔底之间。

请一并参阅图3，所述采集检测组件包括传感器模组5和气泵6，所述传感器模组5固定在下壳9的顶部，传感器模组5的进气孔51与进气口8连通，传感器模组5的出气孔52与气泵6的进气口连通，气泵6的出气口对着下壳底部的通槽；传感器模组5和气泵6均与数据处理电路100电连接。数据处理电路100控制气泵6工作，将壳体外部的气体从进气口8吸入，由传感器模组5对气体中的甲醛浓度进行采集，采集后的气体从下壳9底部的通槽排出。

其中，如图2和图3所示，所述传感器模组5包括一电路板55，所述电路板55上设有采集罩53，所述采集罩53的内部设有甲醛传感器54(可采用两电极电化学式传感器甲醛探头)，所甲醛传感器54连接数据处理电路，位于采集罩53上部的进气孔51插入进气口8的底部，位于采集罩53下部的出气孔52连接气泵6的进气口，进气孔51和出气孔52均与采集罩53的内部连通。

气泵6工作时开始泵吸，壳体外部的气体从进气口8吸入、通过进气孔 51进入采集罩53的内部；甲醛传感器54对气体中的甲醛浓度进行采集、模数转换、放大后输出数字的浓度信号给数据处理电路；通过泵吸的吸力，采集后的气体从出气孔52被吸出，最后从下壳9底部的通槽排出至空中。

优选地，所述采集检测组件还包括温湿度探头7，其探头部从下壳9顶部的通孔中伸出，温湿度探头7的底部固定在通孔中，温湿度探头7与数据处理电路电连接。所述温湿度探头7对外部环境中的温度和湿度进行检测，输出对应的温湿度信号给数据处理电路，通过显示屏实时显示温湿度变化。由于甲醛含量的变化与温湿度相关，如果在检测中温湿度变化太大，会增加一定偏差。因此，温湿度的变化可以让用户在检测中判定0点是否有一定漂移。温湿度波动大的情况下不建议检测甲醛含量，等待环境相对稳定，检测一个相对恒定的值，即可判定是否存在漂移，也可以用正常的温湿度检测做参考。

优选地，为了方便手持式甲醛检测仪能直立摆放，所述下壳9的外侧还设有支撑架12，支撑架12的两个直立杆的顶部设有朝外的凸起，所述凸起插入与下壳9的外侧上对应的槽孔中进行铰接，这样支撑架12的底部即可撑开，与下壳9之间形成一定角度的支撑，使手持式甲醛检测仪直立摆放时更加稳固。无需摆放时，支撑架12的底部也可合拢靠在下壳9的外侧，方便用户手持。

所述甲醛传感器54能对模拟量进行采集和漂移处理，转换成数字化输出，通过气泵6的泵吸使所测气体经过甲醛传感器54内部，进行采集、转换、放大后输出。请一并参阅图4至图6，所述甲醛传感器54内部集成了模数转换模块541、偏移控制模块542和供电模块543，均设置在下壳9内部；所述模数转换模块541对检测到甲醛的浓度进行转换、放大；所述模数转换模块541 对检测到的甲醛的浓度进行转换、放大后输出对应的电压信号HCHO给偏移控制模块542；所述偏移控制模块542根据电压信号HCHO生成对应的浓度信号并传输给数据处理电路100，所述偏移控制模块542检测电压信号HCHO 中有漂移量时，输出漂移控制信号nRELAY/EN控制模数转换模块541进行短路放电处理，即可消除漂移量。所述供电模块543将数据处理电路100输入的第一电压+5V转换为第二电压+3.3V1给偏移控制模块542供电，还将第二电压+3.3V1转换为正负电压(±VCCS)给模数转换模块541供电。

如图4所示，所述模数转换模块541包括探头J1、放大器U1、继电器 K1、第一开关管Q1(本实施例为NPN三极管)、第一二极管D1、第一电阻 R1、第二电阻R2、第三电阻R3、第四电阻R4、第五电阻R5和第一电容C1；所述探头J1的第1脚连接第一电阻R1的一端、继电器K1的第3脚(常闭触点)和模拟地；探头J1的第2脚连接放大器U1的第1脚(反相输入端)、第一电阻R1的另一端、继电器K1的第1脚(动触点)、第二电阻R2的一端和第一电容C1的一端；放大器U1的第1脚通过第四电阻R4连接供电模块543的正电源端(提供正电压+VCCS)，放大器U1的第8脚通过第五电阻 R5连接正电源端，放大器U1的第7脚连接正电源端；放大器U1的第6脚连接第二电阻R2的另一端、第一电容C1的另一端和偏移控制模块542；放大器U1的第3脚(同相输入端)连接模拟地，放大器U1的第4脚连接供电模块543的负电源端(提供负电压-VCCS)，继电器K1的第5脚连接第一二极管D1的负极和第一供电端(提供第一电压+5V)，继电器K1的第4脚连接第一二极管D1的正极和第一开关管Q1的第2脚(NPN三极管的集电极C)，第一开关管Q1的第1脚(NPN三极管的基极B)连接第三电阻R3的一端和偏移控制模块542，开关管的第1脚(NPN三极管的发射极E)连接第三电阻 R3的另一端和数字地。

如图5所示，所述偏移控制模块542包括第一开关S1、微型控制芯片U2 (型号优选为HK32F030F4P6)、第一接口J2(型号优选为SIP4B-1.25)、第二接口J3(型号优选为SIP2-2.54)、串口J4(SIP4B-1.25)、、第一晶振Y1、第六电阻R6、第七电阻R7、第八电阻R8、第二电容C2、第三电容C3和第四电容C4；所述微型控制芯片U2的BOOT0脚连接第二接口J3的第2脚和第六电阻R6的一端，第二接口J3的第1脚连接第二供电端(提供第二电压+3.3V1)，第六电阻R6的另一端接数字地，微型控制芯片U2的PF0OSC_IN脚连接第一晶振Y1的一端和第三电容C3的一端，微型控制芯片U2的PF1/OSC_OUT 脚连接第一晶振Y1的另一端和第四电容C4的一端，第三电容C3的另一端连接第四电容C4的另一端和数字地；微型控制芯片U2的NRST脚连接第二电容C2的一端、第一开关S1的一端和第七电阻R7的一端；第二电容C2的另一端连接第一开关S1的另一端和数字地，第七电阻R7的另一端和微型控制芯片U2的VDDA脚均连接第二供电端，微型控制芯片U2的 PA0/ADC_IN0RTC_TAMP2WKUP1脚连接第一开关管Q1的第1脚，微型控制芯片U2的PA1/ADC_IN1脚连接放大器U1的第6脚，微型控制芯片U2 的SWCLK/PA14脚连接第一接口J2的第1脚和第八电阻R8的一端，第八电阻R8的另一端连接数字地，微型控制芯片U2的SWDIOPA13脚连接第一接口J2的第2脚，微型控制芯片U2的 USART1_RX/TIM1_CH3/TIM17_BKIN/12C1_SDA/PA10脚连接串口J4的第3 脚，微型控制芯片U2USART1_TX/TIM1_CH2/TIM15_BKIN/12C1_SCL/PA9 脚连接串口J4的第4脚，微型控制芯片U2的VDD脚和第一接口J2的第4 脚均连接第二供电端，串口J4的第1脚连接第一供电端；微型控制芯片U2 的VSS脚、第一接口J2的第3脚和串口J4的第2脚均连接数字地。

如图6所示，所述供电模块543包括电压稳压器U3(型号优选为 LY2506C33M)、负压芯片U4(型号优选为OPA177GS)、第一电感L1、第二电感L2、第五电容C5、第六电容C6、第七电容C7和第八电容C8；所述电压稳压器U3的Vin脚连接电压稳压器U3的CE脚、第五电容C5的一端和第一供电端；电压稳压器U3的Vss脚连接第五电容C5的另一端和X地；电压稳压器U3的Vout脚是第二供电端，连接第一电感L1的一端、第八电容 C8的一端和负压芯片U4的IN脚；第一电感L1的另一端是正电源端(提供正电压+VCCS)，负压芯片U4的FSEL脚和GND脚均连接数字地，负压芯片U4的CAP+脚通过第六电容C6连接负压芯片U4的CAP-脚；负压芯片U4 的SHDN脚连接负压芯片U4的LV脚、第八电容C8的另一端、第七电容C7 的另一端和数字地；负压芯片U4的OUT脚连接第七电容C7的一端和第二电感L2的一端，第二点感L2的另一端是负电源端(提供负电压-VCCS)。

请继续参阅图4至图6，甲醛传感器54内部的探头J1(电化学高灵敏度探头，检测范围0～10ppm)通过与采集到的气体发生反应，产生与甲醛的气体浓度成正比的电流信号，再通过放大器U1放大转换成电压信号HCHO输出。基于电流信号的大小与空气中的甲醛浓度成线性关系，并且满足模拟信号采集的前提下，探头J1随环境漂移，放大器U1在反向输入低于预设参数时，其第6脚输出一漂移量，通过第四电阻R4和第五电阻R5的采样，使微型控制芯片U2能动态侦测到电压信号HCHO中对应的漂移量。微型控制芯片U2通过内置的算法来进行拟合，输出漂移控制信号nRELAY/EN控制第一开关管Q1导通，继电器K1的第4脚接地使继电器K1通电，继电器K1的第 1脚连接第2脚进行短路放电处理，即可自动回归原点，避免出现长时间的漂移量，始终保持不偏移的状态，即可提高数据的准确性。最后，微型控制芯片U2通过串口J4将浓度信号(TXD信号和RXD信号)传输给数据处理电路100。按下第一开关S1即可生成第一复位信号NRST1来对微型控制单元 U2进行复位，以启动甲醛传感器54工作。

同时，电压稳压器U3对输入的第一电压+5V进行降压后生成第二电压 +3.3V1，第二电压+3.3V1通过第一电感L1生成正电压+VCCS，第二电压 +3.3V1通过负压芯片U4和第二电感L2转换成负电压-VCCS。正电压+VCCS 和负电压-VCCS都稳定，才能使放大器U1的漂移检测更加准确。

请一并参阅图7至图17，所述数据处理电路100包括主控模块110、电源模块120、接口模块130、通信模块140、存储模块150和泵驱动模块160；所述主控模块110连接电源模块120、接口模块130、通信模块140、存储模块150和泵驱动模块160；主控模块110外接甲醛传感器；所述电源模块120 在电池充电时输出对应的电压来供电；所述接口模块130将控制面板传输的按键信号传输给主控模块，将主控模块输出的数据传输至显示屏显示；主控模块通过通信模块140与外设进行数据传输，主控模块110将甲醛传感器传输的浓度数据传输至存储模块存储，主控模块110还输出气泵控制信号使能泵驱动模块，泵驱动模块输出气泵驱动电压控制气泵的工作状态。

如图7所示，所述主控模块110包括微处理器U5(型号优选为 HKF103CBT6)、第二晶振Y2、第九电阻R9、第九电容C9、第十电容C10、按键K2、通讯接口J5和一键下载接口J6；所述微处理器U5的VBAT脚、 NRST脚、VDDA脚、VDD_1脚、VDD_2脚、VDD_3脚均连接第三供电端；微处理器U5的PC13脚、PA2脚、PA3脚、TIMI_CH3脚和TIMI_CH2脚均连接通信模块130；微处理器U5的PC14脚和PC15脚均连接存储模块140，微处理器U5的OSC_IN脚连接第二晶振Y2的一端和第九电容C9的一端，微处理器U5的OSC_OUT脚连接第二晶振Y2的另一端和第十电容C10的一端；第九电容C9的另一端连接第十电容C10的另一端、按键K2的一端和数字地；微处理器U5的NRST脚连接按键K2的另一端，微处理器U5的 PA0-WKUP脚、PA4脚连接电源模块150；微处理器U5的PA1脚连接泵驱动模块120，微处理器U5的PA2脚、PA3脚与通讯接口J5的第2脚、第1脚一对一连接；通讯接口J5的第3脚连接数字地，通讯接口J5的第4脚连接第一供电端，通讯接口J5外接C接口J4；微处理器U5的PA5脚、PA6脚、PA7 脚、PB0脚、PB1脚、CANTX脚、CANRX脚、JTDO脚、JTDI脚、SWCLK 脚、SWDIO脚、TIMI_ETR脚、TIMI_CH4脚、MCO脚、TIMI_CH3N脚、 TIMI_CH2N脚、TIMI_CH1N脚、TIMI_BKIN脚均连接接口模块130；微处理器U5的BOOT0脚连接一键下载接口J6的第2脚和通信模块130，BOOT0 脚还通过第九电阻R9接数字地；一键下载接口J6的第1脚连接第三供电端，微处理器U5的BOOT1脚接数字地；微处理器U5的VSSA脚、VSS_1脚、 VSS_2脚和VSS_3脚均连接数字地。

其中，所述微处理器U5是所有信号、数据的控制核心。当微处理器U5 正常工作时，在微处理器U5中设定逻辑来启动气泵6和甲醛传感器54，即输出气泵控制信号PUMP至泵驱动模块160中进行使能，泵驱动模块160生成气泵驱动电压从气泵接口输出给气泵6。微处理器U5通过通讯接口J5实时读取甲醛传感器54的浓度信号和运行参数，传输至存储模块150中储存。用户在控制面板1上的各种操作产生对应的按键信号，通过接口模块传输给微处理器U5，微处理器U5执行对应的按键操作，如修改数据、查看、删除等。微处理器U5通过通信模块140与外接的USB设备、485设备进行通信实现数据下载、指令控制以及系统软件升级等。按下按键K2即可生成第二复位信号NRST来对微处理器U5进行复位。

所述微处理器U5的程序中包含了测量页面，浏览页面，设置页面和调试页面，通过接口模块传输至显示屏显示。具有数据格式转换、显示驱动、采样泵控制、电量侦测、温湿度采集等功能；测量模式设计中制定ppm和mg/m 3两种单位换算，能根据获得的浓度信号计算甲醛含量的大小，自动切换至对应单位并显示。

请一并参阅图8至图11，所述电源模块120包括充电单元121、开机单元122、电源输入单元123和电池监控单元124；所述充电单元121、开机单元122、电源输入单元123和电池监控单元124均连接电池；电源输入单元 123连接电池监控单元124；开机单元122、电源输入单元123和电池监控单元124均连接主控模块110。主控板4上的电源分配通过电池或电源适配器接入充电单元121，再输送至电源输入单元123进行分支。所述充电单元121在电池充电的同时输出对应的电池电压来供电，开机单元122根据开关机信号控制开关状态，电源输入单元123将电池电压转换为第三电压和第一电压来供电(图中用粗线表示供电)，电池监控单元124监控电池的接入状态和电量并输出对应的电池监控信号给主控模块。

如图8所示，所述充电单元121包括电源适配器接口J7、电池接口J8、场效应管U6(型号优选为IRF7416)、充电管理芯片U7(型号优选为 VA7205CE)、第二开关管Q2(NPN三极管)、第三开关管Q3(NPN三极管)、第一稳压二极管ZD1、第二稳压二极管ZD2、第一指示灯LED1、第二指示灯LED2、第二二极管D2、第三二极管D3、第十电阻R10、第十一电阻 R11、第十二电阻R12、第十三电阻R13、第十四电阻R14、第十五电阻R15、第十六电阻R16、第十七电阻R17、第十八电阻R18和第十九电阻R19；所述电源适配器接口J7的VCC脚连接第二二极管D2的正极，电源适配器接口 J7的GND脚连接信号地SGND、第十电阻R10的另一端和电池接口J8的第 2脚；电池接口J8的第1脚是电池端(提供电池电压BATT+)、连接第三二极管D3的负极和第二开关管Q2的集电极；第二二极管D2的负极连接充电管理芯片U7的VCC脚、第十电阻R10的一端和第二开关管Q2的基极；第二开关管Q2的发射极连接充电管理芯片U7的BAT脚，第三二极管D3的正极连接场效应管U6的D脚；场效应管U6的S脚连接第十一电阻R11的一端、第十二电阻R12的一端和第十三电阻R13的一端；第十一电阻R11的另一端连接充电管理芯片U7的CS1脚；第十二电阻R12的另一端连接第二二极管 D2的负极、第十四电阻R14的一端、第一指示灯LED1的正极和第二指示灯 LED2的正极；第十四电阻R14的另一端连接第十三电阻R13的另一端、第十五电阻R15的一端和第一指示灯LED1的负极；第十五电阻R15的另一端连接充电管理芯片U7的CS2/LEDT脚，充电管理芯片U7的LEDS脚连接第二指示灯LED2的负极，充电管理芯片U7的TS脚连接第十六电阻R16的一端、第十七电阻R17的一端和第三开关管Q3的集电极；充电管理芯片U7的 GND脚连接第十七电阻R17的另一端、信号地和第三开关管Q3的发射极；第十六电阻R16的另一端连接第二稳压二极管ZD2的正极和第二指示灯LED2的正极，第二稳压二极管ZD2的负极连接第一稳压二极管ZD1的负极；第一稳压二极管ZD1的正极连接第十八电阻R18的一端、第十九电阻R19的一端和第三开关管Q3的发射极；第十八电阻R18的另一端连接第十九电阻 R19的另一端和第三开关管Q3的基极。

正常情况以电池持续供给负载，当电源适配器接口J7接上电源适配器时，通过U6和U7的组合，此充电单元既满足了实时充电功能，又能实时运行供电。当电源适配器开始供电时，J8输出电源电压通过二极管D2输出,一路传输至充电管理芯片U7的VCC脚，直接给充电电路供电，以对电池进行充电；一路控制第二开关管Q2导通，从BATT+输出给负载供电，两个电路部分都是独立运行，不互相影响，所以使用时也不影响电池消耗，同时也会通过控制系统侦测电量。电池充满后，充电管理芯片U7停止工作，避免对电池过充，若此时仍连接了电源适配器，由输入的电源电压来对负载供电；当拔掉电源适配器时，由电池供电。

如图9所示，所述开机单元122包括D触发器U8、第二开关S2、第四开关管Q4、第五开关管Q5、第二十电阻R20、第二十一电阻R21、第十一电容C11和第十二电容C12；所述D触发器U8的Q1脚连接电源输入单元123， D触发器U8的Q#脚连接D触发器U8的D1脚和第十一电容C11的一端，第十一电容C11的另一端连接第五开关管Q5的发射极和信号地SGND，第五开关管Q5的基极连接微处理器U5的PA4脚；D触发器U8的CLOCK1脚连接第十二电容C12的一端、第二十电阻R20和第四开关管Q4的集电极；D 触发器U8的RESET1脚连接第三供电端和第五开关管Q5的集电极；D触发器U8的SET1脚、VSS脚、CLOCK2脚、RESET2脚、D2脚和SET脚均连接信号地；D触发器U8的VDD脚连接电池端，第四开关管Q4的基极连接第二开关S2的一端、第二十一电阻R21的一端和接口模块130；第四开关管 Q4的发射极连接信号地、第二开关S2的另一端和第十二电容C12的另一端。

当电源满足负载运行时，控制面板上的开机键被按下时，输出高电平的开机信号SWITCH(松开则没有)通过接口模块130传输，控制第四开关管 Q4导通，D触发器U8的CLOCK1脚被下拉使D触发器U8(型号优选为 HEF4013BTT)启动电源的输出，手持式甲醛检测仪进入开机状态，负载得到充分的供电需求。HEF4013BTT是一款D触发器,U8的第5脚(D1脚)输入进行独立设置的的信号,U8的第4脚(RESET1脚)输入进行清除的信号,U8 的第3脚(CLOCK1脚)输入时钟信号,U8的第1脚(Q1)、第2脚(Q#)是输出脚。CLOCK1脚为低电平时接收数据,并在时钟的上升沿传输到输出。高电平有效异步RESET1脚和D1脚的输入是独立的,可覆盖D1脚或CLOCK1 脚的输入。输出带缓冲,以获得最佳系统性能。时钟输入带有施密特触发,该器件可接受较慢的时钟上升和下降时间。VDD电源电压范围3至15V,参考 VSS(通常为接地)。当设备开机时，Q4会接收到开机信号SWITCH(连接主板开机按键)传送的低电平信号，此时设备开机启动，当设备已经处于开机状态，但并没有进行任何操作，8分钟后，Q5会接收到AUTO_OFF信号传送的高电平而被导通，D触发器U8的RESET1脚为低电平，设备进入关机状态。

如图10所示，所述电源输入单元123包括低压差稳压器U9(型号优选为LP2985)、同步升压芯片U10(型号优选为PS7516)、第三电感L3、第二十二电阻R22、第二十三电阻R23、第十三电容C13、第十四电容C14、第十五电容C15、第十六电容C16和第十七电容C17；所述低压差稳压器U9的IN脚连接电池端和第十五电容C15的一端，低压差稳压器U9的

脚连接 D触发器U8的Q1脚，低压差稳压器U9的BP脚通过第十七电容C17连接第十五电容C15的另一端和信号地，低压差稳压器U9的GND脚连接第十六电容C16的一端和信号地；低压差稳压器U9的OUT脚是第三供电端、连接第十六电容C16的另一端；同步升压芯片U10的VIN脚连接电池端、第十三电容C13的一端和第三电感L3的一端；同步升压芯片U10的OUT脚连接第一供电端、第十四电容C14的一端和第二十二电阻R22的一端；同步升压芯片U10的EN脚连接D触发器U8的Q1脚，同步升压芯片U10的LX脚连接第三电感L3的另一端，同步升压芯片U10的FB脚连接第二十二电阻R22 的另一端和第二十三电阻R23的一端；第十三电容C13的另一端、第十四电容C14的另一端、第二十三电阻R23的另一端和同步升压芯片U10的GND 脚均连接信号地。

其中，低压差稳压器U9和同步升压芯片U10组成不同的电源分路，在D 触发器U8启动后，低压差稳压器U9将电池电压BATT+(总输入电压)转换为第三电压+3.3V给数据处理电路100中，如微处理部分及相关负载供电。而传感器模组5由电压稳压器U3提供+3.3V(为区分命名为第二电压+3.3V1，与第三电压+3.3V的电压值相同)。同时，同步升压芯片U10将电池电压BATT+ 转换为第一电压+5V给传感器模组5和主控模块供电。实现总的电源分配。

所述电池监控单元124的电路如图11所示，第六开关管Q6是PNP三极管，第七开关管Q7是NPN三极管；第三电压+3.3V控制Q7导通，将Q6的基极拉低，Q6导通，若此时有电池接入，则电池监控信号battery为高电平且电压值等于电池电压；若无电池接入，则电池监控信号battery被下拉为低电平。微处理器U5根据电池监控信号battery的高低电平即可判断电池是否接入，以及根据高电平的电压值来计算出当前的电池容量，从而实现对电池的监控。

请一并参阅图12，所述接口模块130包括面板接口J9、温湿度接口J10、显示接口J11。所述面板接口J9的第1脚连接第2脚和数字地；面板接口J9 的第3脚、第4脚、第5脚、第6脚、第7脚与微处理器U5的PA5脚、PA6 脚、PA7脚、PB0脚、PB1脚一对一连接；面板接口的第8脚连接第四开关管 Q4的基极。面板接口J9将控制面板上的各个功能按键被按下时输出的各种按键信号(KEY_BACK、KEY_DOWN、KEY_ENTER、KEY_MENU、KEY_UP) 传输至微处理器U5，以实现对应的按键功能；还将控制面板上的开机键被按下时输出的开机信号SWITCH传输给开机单元122，以进行开机操作。

所述温湿度接口J10的第1脚连接第三供电端，温湿度接口J10的第4脚连接数字地；温湿度接口J10的第2脚、第3脚与微处理器U5的CANRX脚、 CANTX脚一对一连接；温湿度接口J10的第2脚、第3脚还分别通过一电阻连接第三供电端。温湿度接口J10外接温湿度探头7，将温湿度探头7输出的温湿度信号(T/H_DATA、T/H_CLK)传输给微处理器U5，微处理器U5传输至存储模块150存储。

所述显示接口J11的第1脚和第15脚均连接数字地，显示接口J11的第 2脚和第11脚均连接第三供电端；显示接口J11的第3脚、第4脚、第5脚、第6脚、第7脚、第8脚、第9脚、第10脚、第12脚、第13脚、第14脚与微处理器U5的TIMI_BKIN脚、TIMI_CH1N脚、TIMI_CH2N脚、TIMI_CH3N脚、MCO脚、TIMI_CH4脚、TIMI_ETR脚、SWDIO脚、SWCLK 脚、JTDI脚、JTDO脚一对一连接；显示接口J11的第16脚连接背光驱动模块190。微处理器U5通过显示接口J11连接显示屏，将实时动态变化的数据通过信号UD0～UD7传输至显示屏显示；LCD_/WR信号用于往显示屏写入命令和数据，LCD_/RS信号用于选择寄存器(高电平时选择数据寄存器，送数据对显示屏；低电平时选择指令寄存器，下发指令控制显示屏，如初始化) LCD_/RST信号用于复位显示屏。需要理解的是，温湿度接口J11和显示接口 J11的相应引脚上可根据需求(如对电源滤波，对信号默认上拉)连接对应的电阻、电容。

所述通信模块140包括485通信单元和USB通信单元，所述485通信单元如图13所示，通信接口J12外接RS485总线设备，RS485总线设备与微处理器U5之间通过UART2_RX信号和UART2_TX来进行数据的传输，通信芯片U11(型号优选为MAX485)，MAX485是用于RS-485与RS-422通信的低功耗的收发器(包括接收器和发送器)。MAX485的驱动器摆率不受限制,可以实现最高2.5Mbps的传输速率。收发器在驱动器禁用的空载或满载状态下，吸取的电源电流在120μA至500μA之间。所有器件都工作在5V单电源下。驱动器具有短路电流限制，并可以通过热关断电路将驱动器输出置为高阻状态。接收器输入具有失效保护特性，当输入开路时，可以确保逻辑高电平输出。具有较高的抗干扰性能。所述USB通信单元如图14所示，转接芯片U13(型号优选为CH340)是一个USB总线的转接芯片，实现USB转串口或者USB转打印口。在串口方式下，CH340提供常用的MODEM(调制解调器)联络信号，用于为计算机扩展异步串口，或者将普通的串口设备直接升级到USB总线。

请一并参阅图15，所述存储模块150中的存储器U14(型号优选为 AT24C256)用于存储微处理器U5传输的各种数据(SCL、SDA)。

请一并参阅图16，所述泵驱动模块160中，气泵控制信号PUMP有效时，线性稳压器U15工作。线性稳压器U15(型号优选为TL5209)通过可调变位器RP将电池电压BATT+转换为气泵驱动电压(从OUT脚输出)，通过气泵接口J13输出给气泵。

优选地，所述数据处理电路100还包括时钟模块170，如图17所示，时钟芯片U16的SDA脚、SCL脚与微处理器U5的USART1_TX脚、USART1_RX 脚一对一连接；时钟芯片U16产生的系统时钟信号(SD_SDA、SD_SCL) 传输给微处理器U5，微处理器U5将系统时间实时存储至存储模块150中。 J14是2Pin接口，连接纽扣电池。保证设备(即手持式甲醛检测仪)在关机时，时钟模块正常工作，时间不停止。

优选地，所述数据处理电路100还包括报警模块180，如图18所示，第十开关管Q10的基极连接微处理器U5的BEEP脚。微处理器进行数据预警时，分为手动和GB标准预警，微处理器U5根据浓度信号判断甲醛浓度超标(超出国标上限值)或手动报警时，输出报警信号BEEP控制蜂鸣器BUZZ1发声报警，实现手动设置和GB标准预警。

优选地，所述数据处理电路100还包括背光驱动模块190，如图19所示，第十一开关管Q11的基极连接微处理器U5的JNTRST脚，第十二开关管Q12 的集电极连接显示接口J11的第16脚。微处理器U5输出的背光控制信号 LCD_/BLA_1为高电平时，控制Q11导通，使Q12导通输出高电平的背光信号LCD_/BLA；反之，背光控制信号LCD_/BLA_1为低电平时，Q11截止，Q12截止，背光信号LCD_/BLA为低电平。背光控制信号LCD_/BLA_1是周期脉冲波形，通过调整其占空比(一个周期内高低电平的持续时间)，从显示接口J11输出即可控制显示屏的背光亮度。

综上所述，本实用新型提供的数据处理电路及手持式甲醛检测仪，甲醛传感器将两电极电化学式(可为采用模拟式)的高灵敏度探头(检测范围0～ 10ppm，响应时间小于30秒，分辨率0.01ppm)与气室、数据处理集成为一体，采用泵吸式来控制气体的吸入和排除，能快速检测环境中的甲醛含量；对采集的浓度信号进行偏移处理，提高了数据的准确性，测量精度更高，漂移性自动可控，且不受环境限制，随时随地都能检测，实现对某区域释放源与空间扩散存在的甲醛含量进行快速检测。

同时，适合使用在温度为5～45度的环境，湿度小于90％；设置自动和手动采样，如在功能设计主界面中设定采样时间、间隔时间来循环自动采样；也可手动采样。数据根据设定的时间保存，默认情况下一分钟保存一次，实时存储的数据回到浏览界面查看历史数据；手持式甲醛检测仪能够与电脑进行485通讯，并且通过制定的协议进行批量化生产调试；还能实现数据USB 下载，开发上位机导出生成EXCEL文档。将气体采集和数据处理分开设计，通过数字化接口对接，不会与主控部分形成资源的频繁交互，独立完整可靠性，可以达到更高效数据处理。

维护方便，便于携带使用，更能广泛适合于家俱、地板、壁纸、涂料、园艺、室内装饰与整修、染料、造纸、制药、医疗、食品、防腐、消毒、化肥、树脂、粘合剂和农药、原料、样品、工艺过程及养殖厂、垃圾处理厂、烫发场所、生产车间和生活场所中甲醛的定量测定。

以上实施例仅用以说明本实用新型的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述实施例对本实用新型进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本实用新型各实施例技术方案的精神和范围。

Claims (10)

1.一种数据处理电路，连接显示屏、甲醛传感器和气泵，其特征在于，包括主控模块、电源模块、接口模块、存储模块和泵驱动模块；所述主控模块连接电源模块、接口模块、存储模块和泵驱动模块；主控模块外接甲醛传感器和气泵；

所述电源模块在电池充电时输出对应的电压来供电；

所述接口模块将控制面板传输的按键信号传输给主控模块，将主控模块输出的数据传输至显示屏显示；

所述主控模块将甲醛传感器传输的浓度数据传输至存储模块存储，主控模块还输出气泵控制信号使能泵驱动模块，泵驱动模块输出气泵驱动电压控制气泵的工作状态。

2.根据权利要求1所述的数据处理电路，其特征在于，所述电源模块包括充电单元、开机单元、电源输入单元和电池监控单元；所述充电单元、开机单元、电源输入单元和电池监控单元均连接电池；电源输入单元连接电池监控单元；开机单元、电源输入单元和电池监控单元均连接主控模块；

所述充电单元在电池充电的同时输出对应的电池电压来供电；

所述开机单元根据开关机信号控制开关状态；

所述电源输入单元将电池电压转换为第三电压和第一电压来供电；

所述电池监控单元监控电池的接入状态和电量并输出对应的电池监控信号给主控模块。

3.根据权利要求1所述的数据处理电路，其特征在于，所述数据处理电路还包括与主控模块连接的报警模块，主控模块根据浓度信号判断甲醛浓度超标时输出报警信号，所述报警模块根据报警信号发声报警。

4.根据权利要求1所述的数据处理电路，其特征在于，所述数据处理电路还包括与主控模块连接的时钟模块，主控模块将时钟模块产生的系统时钟实时存储至存储模块中。

5.根据权利要求1所述的数据处理电路，其特征在于，所述数据处理电路还包括与主控模块连接的背光驱动模块，背光驱动模块根据主控模块输出的背光控制信号调整显示屏的背光亮度。

6.一种手持式甲醛检测仪，其特征在于，包括一壳体，所述壳体内安装有主控板、采集检测组件和电池，所述主控板上集成了如权利要求1-5任一项所述的数据处理电路，采集检测组件和电池与数据处理电路连接采集检测组件和电池电连接；

所述采集检测组件将外部的气体泵吸入壳体内，进行甲醛浓度的采集并进行偏移调整，输出对应的浓度信号给数据处理电路；所述数据处理电路根据浓度信号判断是否报警并储存对应的浓度数据，输出气泵驱动电压控制采集检测组件的泵吸状态；所述电池对数据处理电路和采集检测组件供电。

7.根据权利要求6所述的手持式甲醛检测仪，其特征在于，所述壳体包括控制面板、上壳、显示屏、下壳和电池盖；

所述控制面板安装在上壳的外侧，显示屏固定在主控板的反面并与数据处理电路电连接，显示屏的屏幕卡在上壳上部的显示窗口中，所述上壳与下壳卡合固定；显示屏、主控板、采集检测组件和电池均放置在下壳的容置腔内；电池盖卡扣固定在下壳的下部并盖住电池，所述下壳的顶部设有进气口，底部开设有若干个通槽来进行出气，所述采集检测组件固定在主控板与容置腔的腔底之间。

8.根据权利要求7所述的手持式甲醛检测仪，其特征在于，所述采集检测组件包括传感器模组和气泵，所述传感器模组固定在下壳的顶部，传感器模组的进气孔与进气口连通，传感器模组的出气孔与气泵的进气口连通，气泵的出气口对着下壳底部的通槽；传感器模组和气泵均与数据处理电路电连接；

所述数据处理电路控制气泵工作，将壳体外部的气体从进气口吸入，由传感器模组对气体中的甲醛浓度进行采集，采集后的气体从下壳底部的通槽排出。

9.根据权利要求8所述的手持式甲醛检测仪，其特征在于，所述传感器模组包括一电路板，所述电路板上设有采集罩，所述采集罩的内部设有甲醛传感器，所述甲醛传感器连接数据处理电路；位于采集罩上部的进气孔插入进气口的底部，位于采集罩下部的出气孔连接气泵的进气口，进气孔和出气孔均与采集罩的内部连通。

10.根据权利要求9所述的手持式甲醛检测仪，其特征在于，所述甲醛传感器内部集成了模数转换模块、偏移控制模块和供电模块；

所述模数转换模块对检测到的甲醛的浓度进行转换、放大后输出对应的电压信号给偏移控制模块；

所述偏移控制模块根据电压信号生成对应的浓度信号并传输给数据处理电路，所述偏移控制模块检测电压信号中有漂移量时，输出漂移控制信号控制模数转换模块进行短路放电处理来消除漂移量；

所述供电模块将数据处理电路输入的第一电压转换为第二电压给偏移控制模块供电，还将第二电压转换为正负电压给模数转换模块供电。

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