CN217034589U - 一种气体流量控制采样系统及电路 - Google Patents

Abstract

本实用新型提供一种气体流量控制采样系统及电路，包括有用于接收数据板反馈的主控模块，所述主控模块分别连接有若干用于采集气体的采样模块、用于显示采样模块工作情况的显示模块、用于输入指令的输入模块；所述主控模块包括有主控芯片，所述采样模块包括有用于采集气体的采样泵、用于驱动采样泵的驱动电机和用于检测采样泵流量的流量传感器，所述主控芯片通过驱动电路与驱动电机连接，所述采样泵连接的有采样管，所述采样管上接有流量传感器，所述流量传感器通过电压跟随电路与主控芯片连接。本实用新型能够准确的获取采样管内气体的流量，并依据获取的流量值，精准控制采样管内气体的流量，提高采样系统的流量精度。

Description

一种气体流量控制采样系统及电路

技术领域

本实用新型涉及气体流量监控采样技术领域，具体涉及一种气体流量控制采样系统及电路。

背景技术

大气环境测量中，会在不同垂直高度或不同点位置处，采集气体并对气体内的布置和含量进行检测，通常使用采样泵来采集气体，并通过控制驱动电机的转速来控制采样泵的流量，采样泵的出口端连接有采样管，但该方法只能计算出采样管内气体的理论流量，无法精确的获取采样管内气体的实际流量，影响大气测量的准确性。

实用新型内容

有鉴于此，本实用新型要解决的问题是提供一种气体流量控制采样系统及电路，能够准确的获取采样管内气体的流量，并依据获取的流量值，精准控制采样管内气体的流量，提高采样系统流量精度。

为解决上述技术问题，本实用新型采用的技术方案是：

一种气体流量控制采样系统及电路，包括有用于接收数据板反馈的主控模块，所述主控模块分别连接有若干用于采集气体的采样模块、用于显示采样模块工作情况的显示模块、用于输入指令的输入模块；

所述主控模块包括有主控芯片，所述采样模块包括有用于采集气体的采样泵、用于驱动采样泵的驱动电机和用于检测采样泵流量的流量传感器，所述主控芯片通过驱动电路与驱动电机连接，所述采样泵连接的有采样管，所述采样管上接有流量传感器，所述流量传感器通过电压跟随电路与主控芯片连接。

进一步的，所述驱动电路包括有A1运放器，所述A1运放器的正输入端与主控芯片连接，所述A1运放器的输出端与JP2控制芯片的Speed端口连接，所述JP2控制芯片通过FG与驱动电机连接，用于控制驱动电机转速。

进一步的，所述电压跟随电路包括有A2运放器，所述A2运放器的正输入端与流量传感器连接，所述A2运放器的输出端通过ADC引脚与主控芯片连接，用于提供流量电压。

进一步的，所述主控芯片连接有流量反馈电路，所述流量反馈电路用于提供与流量相对应的产考电压。

进一步的，所述采样系统包括有可提供不同电压值的电源电路，所述电源电路通过适配器与电源连接，用于给电源电路充电。

进一步的，所述电源电路包括有U1调压芯片，所述U1调压芯片的31端口分别接有C1储能电容、C2电容和适配器；

所述U1调压芯片的1端口和21端口之间串有R1电阻，所述U1调压芯片的1端口接有RP1调压电阻，所述U1调压芯片的2端口接有S1开关。

进一步的，所述显示模块包括有显示屏、LED显示灯和蜂鸣器，所述显示屏通过显示驱动电路与主控芯片连接，所述输入模块包括有控制按键，所述控制按键、LED显示灯和蜂鸣器直接与主控芯片连接。

进一步的，所述主控芯片型号为STM32。

本实用新型具有的优点和积极效果是：

通过驱动电路将驱动电机与主控芯片连接，用于控制驱动电机动作，同时在采样管上安装流量传感器，用于将精确获取采样管内气体的流量数据，并将流量数据输入主控芯片，主控芯片依据获取的流量数据，控制驱动电机动作，精准控制采样管内气体的流量，提高采样系统流量精度，

附图说明

附图用来提供对本实用新型的进一步理解，并且构成说明书的一部分，与本实用新型的实施例一起用于解释本实用新型，并不构成对本实用新型的限制。在附图中：

图1是本实用新型的一种气体流量控制采样系统及电路的系统整体结构图；

图2是本实用新型的一种气体流量控制采样系统及电路的部分驱动电路包图；

图3是本实用新型的一种气体流量控制采样系统及电路的部分驱动电路包图；

图4是本实用新型的一种气体流量控制采样系统及电路的电压跟随电路图；

图5是本实用新型的一种气体流量控制采样系统及电路的电源电路图。

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。基于本实用新型中的实施例，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，都属于本实用新型保护的范围。

需要说明的是，当组件被称为“固定于”另一个组件，它可以直接在另一个组件上或者也可以存在居中的组件。当一个组件被认为是“连接”另一个组件，它可以是直接连接到另一个组件或者可能同时存在居中组件。当一个组件被认为是“设置于”另一个组件，它可以是直接设置在另一个组件上或者可能同时存在居中组件。本文所使用的术语“垂直的”、“水平的”、“左”、“右”以及类似的表述只是为了说明的目的。

除非另有定义，本文所使用的所有的技术和科学术语与属于本实用新型的技术领域的技术人员通常理解的含义相同。本文中在本实用新型的说明书中所使用的术语只是为了描述具体的实施例的目的，不是旨在于限制本实用新型。本文所使用的术语“及/或”包括一个或多个相关的所列项目的任意的和所有的组合。

本实用新型提供一种气体流量控制采样系统及电路，如图1所示，包括有用于接收数据板反馈的主控模块，主控模块分别连接有若干用于采集气体的采样模块、用于显示采样模块工作情况的显示模块、用于输入指令的输入模块。

主控模块包括有主控芯片，采样模块包括有用于采集气体的采样泵、用于驱动采样泵的驱动电机和用于检测采样泵流量的流量传感器。主控芯片通过驱动电路与驱动电机连接，驱动电机传动连接有采样泵，采样泵的出口端安装有采样管，使主控芯片可通过控制驱动电机的转速来控制采样泵动作，将外界空气吸入到采样管内，方便后续检测装置检测采样管内气体的物质以及其含量。

采样管上接有流量传感器，流量传感器用于测量采样管内气体的流量，流量传感器通过电压跟随电路与主控芯片连接。用于将气体流量以电压信号的形式传输给主控芯片。主控芯片连接有流量反馈电路，流量反馈电路用于给主控芯片输入气体流量的参考电压。主控芯片将接收的电压信号与参考电压对比，依据比值调节驱动电机的转速，以实现精准控制采样管内气体的流量(使采样管内气体流量恒定)，提高采样系统流量精度的效果。

如图2和图3所述，驱动电路包括有A1运放器，A1运放器的正输入端通过PA5_DAC端口与主控芯片连接，A1运放器的负输入端口与输出端口之间分别串接有C68电容和R82电阻，用于对主控芯片的输出控制信号进行调压和滤波处理，优选的，主控芯片型号为STM32。

A1运放器的输出端通过Speed端口与JP2控制芯片连接，JP2控制芯片通过FG端口与驱动电机连接，以控制驱动电机动作。JP2控制芯片的6端口分别接有C72电容和R52温敏电阻的一端，C72电容和R52温敏电阻另一端接地设置，用于检测环境温度。JP2控制芯片通过2端口用于与主控芯片连接，用于将环境温度的数据传输给主控芯片。

如图4所示，电压跟随电路包括有A2运放器，A2运放器的正输入端与流量传感器的输出端连接，A2运放器的输出端通过ADC引脚与主控芯片连接，用于隔离传输测得流量的电压信号，可避免主控芯片与流量传感器之间相互影响，提高流量数据的准确性。

采样系统还包括有给系统供电的电源电路，电源电路的输入端与适配器一端连接，适配器另一端与电源连接，用于给电源电路内的电容充电。如图5所示，电源电路包括有U1调压芯片，U1调压芯片的3端口通过适配器与电源连接，U1调压芯片的3端口还分别连接有C1储能电容和C2电容的一端，C1储能电容和C2电容的另一端均接地设置。通过适配器给C1储能电容充电，将适配器与U1调压芯片断开连接后，通过C1储能电容存储的电能给U1调压芯片供电，U1调压芯片的2端口输出设定电压，给系统供电。

U1调压芯片的2端口和1端口之间串接有R1电阻，U1调压芯片的1端口接有RF调压电阻。可通过调节RF调压电阻的阻值，控制U1调压芯片2端口的输出电压值，使电源电路输出不同的电源电压，以便给不同设备供电。U1调压芯片的2端口串接有S1开关，通过控制S1开关是否闭合，来控制系统整体是否通电。

显示模块包括有显示屏、LED显示灯和蜂鸣器，显示屏通过显示驱动电路与主控芯片连接，输入模块包括有控制按键，控制按键、LED显示灯和蜂鸣器直接与主控芯片连接。控制按键用于设定不同采样管内气体流量和检测的时间(系统工作的时间)，通常情况下，主控模块会连接多个采样泵，以检测不同位置的气体环境。LED显示灯用于显示不同驱动电机的工作情况，蜂鸣器用做检测结束提醒，主控芯片连接有显示驱动电路，显示驱动电路输出端连接有显示屏，显示屏用于显示若干驱动电机的动作情况，和对应的气体流量和检测时间。

本实用新型的工作原理和工作过程如下：

大气环境测量时，通过适配器与电源电路连接，给C1储能电容充电。闭合S开关使系统通电，通过控制按键设定不同采样泵的工作时间和工作流量，使流量反馈电路依据工作流量向生成参考电压，并输入到主控芯片。

主控芯片输出控制信号，A1运放器将控制信号做滤波和放大处理后输入JP2控制芯片，JP2控制芯片控制驱动电机动作，采样泵将空气中的气体吸入采样管内。同时与JP2控制芯片连接的R52温敏电阻用于测量环境温度，并输入给主控芯片。

采样管上接的流量传感器测量采样管内气体的流量，并生成流量电压，流量电压通过跟随电路隔离传输给主控芯片，主控芯片将流量电压与参考电压进行对比，依据比值生成反馈，并将反馈通过驱动电路输入到驱动电机，改变驱动电机转速，精准控制采样管内气体的流量，以提高采样系统的流量精度。

以上对本实用新型的实施例进行了详细说明，但所述内容仅为本实用新型的较佳实施例，不能被认为用于限定本实用新型的实施范围。凡依本实用新型范围所作的均等变化与改进等，均应仍归属于本专利涵盖范围之内。

Claims (8)

1.一种气体流量控制采样系统及电路，其特征在于，包括有用于接收数据板反馈的主控模块，所述主控模块分别连接有若干用于采集气体的采样模块、用于显示采样模块工作情况的显示模块、用于输入指令的输入模块；

所述主控模块包括有主控芯片，所述采样模块包括有用于采集气体的采样泵、用于驱动采样泵的驱动电机和用于检测采样泵流量的流量传感器，所述主控芯片通过驱动电路与驱动电机连接，所述采样泵连接的有采样管，所述采样管上接有流量传感器，所述流量传感器通过电压跟随电路与主控芯片连接。

2.根据权利要求1所述的一种气体流量控制采样系统及电路，其特征在于，所述驱动电路包括有A1运放器，所述A1运放器的正输入端与主控芯片连接，所述A1运放器的输出端与JP2控制芯片的Speed端口连接，所述JP2控制芯片通过FG与驱动电机连接，用于控制驱动电机转速。

3.根据权利要求1所述的一种气体流量控制采样系统及电路，其特征在于，所述电压跟随电路包括有A2运放器，所述A2运放器的正输入端与流量传感器连接，所述A2运放器的输出端通过ADC引脚与主控芯片连接，用于提供流量电压。

4.根据权利要求1所述的一种气体流量控制采样系统及电路，其特征在于，所述主控芯片连接有流量反馈电路，所述流量反馈电路用于提供与流量相对应的产考电压。

5.根据权利要求1所述的一种气体流量控制采样系统及电路，其特征在于，所述采样系统包括有可提供不同电压值的电源电路，所述电源电路通过适配器与电源连接，用于给电源电路充电。

6.根据权利要求5所述的一种气体流量控制采样系统及电路，其特征在于，所述电源电路包括有U1调压芯片，所述U1调压芯片的31端口分别接有C1储能电容、C2电容和适配器；

所述U1调压芯片的1端口和21端口之间串有R1电阻，所述U1调压芯片的1端口接有RP1调压电阻，所述U1调压芯片的2端口接有S1开关。

7.根据权利要求1所述的一种气体流量控制采样系统及电路，其特征在于，所述显示模块包括有显示屏、LED显示灯和蜂鸣器，所述显示屏通过显示驱动电路与主控芯片连接，所述输入模块包括有控制按键，所述控制按键、LED显示灯和蜂鸣器直接与主控芯片连接。

8.根据权利要求1所述的一种气体流量控制采样系统及电路，其特征在于，所述主控芯片型号为STM32。

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