CN219419854U - 一种车用pm2.5传感器激光管功率调节电路 - Google Patents
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Abstract
本实用新型涉及电路技术领域，尤其是一种车用PM2.5传感器激光管功率调节电路。该调节电路包括阻抗选择模块，I/V转换模块，运算放大模块，三极管放大模块，PM2.5激光管发射模块和电流采样模块。所述电流采样模块采集PM2.5激光管发射模块的输出电流信号，所述三极管放大模块放大所述电流信号，所述I/V转换模块将输出电流信号转换为电压信号，所述运算放大模块放大所述电压信号，所述MCU芯片接收电压信号，连接所述阻抗选择模块上不同的I/O接口。该车用PM2.5传感器激光管功率调节电路通过增加多个I/O控制以及多组电阻选择，满足了不同档位功率需求，使PM2.5传感器激光管输出功率可以持续稳定工作；通过增加激光管PD和LD的电流ADC采样，可以实现闭环并实时监测电路数据，方便功率调节。
Description
技术领域
本实用新型涉及电路技术领域，尤其是一种车用PM2.5传感器激光管功率调节电路。
背景技术
PM2.5传感器也叫粉尘传感器、灰尘传感器。PM2.5传感器可以用来监测周围空气中的粉尘浓度，即PM2.5值大小。由于汽车尾气中PM2.5浓度的检测条件与一般的大气环境条件不同，汽车尾气排放具有其特有的流动特性以及温度、湿度特点，应使用专门仪器进行尾气PM2.5的检测。该电路是应用于车用PM2.5传感器上，目前为了减小和防治灰霾天气以及车内环境对人们生活和健康的不利影响，对灰霾检测设备进行了研究。
现有的车用PM2.5传感器存在由于使用时间和元件损耗等原因导致的激光管输出功率不稳定的问题。因此，需要一种车用PM2.5传感器激光管功率调节电路，可以使激光管输出更稳定的功率。
实用新型内容
本实用新型要解决的技术问题是：克服现有技术中之不足，提供一种车用PM2.5传感器激光管功率调节电路。
本实用新型解决其技术问题所采用的技术方案是：一种车用PM2.5传感器激光管功率调节电路，包括阻抗选择模块，I/V转换模块，运算放大模块，三极管放大模块，PM2.5激光管发射模块，电流采样模块，电流采样模块采集PM2.5激光管发射模块的输出电流信号，所述三极管放大模块放大所述电流信号，所述I/V转换模块将输出电流信号转换为电压信号，所述运算放大模块放大所述电压信号，所述MCU芯片接收所述电压信号，连接所述阻抗选择模块上不同的I/O接口。
进一步的，阻抗选择模块具有多级电阻，每一级电阻连接一个I/O接口，阻抗选择模块连接I/V转换模块。
进一步的，I/V转换模块包括电阻R7、电阻R8和电容C1，所述电阻R7的一端连接电源，另一端连接所述电阻R8的一端，所述电阻R8的另一端接地，所述电容C1与所述电阻R8并联。
进一步的，运算放大模块采用型号为IC1的运算放大器，该运算放大器具有八个连接端口，分别为端口OUT1、端口IN1-、端口IN1+、端口V-、端口V+、端口OUT2、端口IN2-、端口IN2+，同时所述运算放大模块还包括电阻R9和电容C2，所述端口OUT1连接在所述电阻R9的一端，所述电阻R9的另一端连接到三极管放大模块，所述端口IN1-连接在所述电流采样模块，所述端口IN1+与所述端口IN2+连接，同时与所述I/V转换模块连接，所述端口V-接地，所述端口V+连接在所述电容C2的一端，所述端口OUT2与所述端口IN2-连接，所述电容C2的一端连接电源，另一端接地。
进一步的，三极管放大模块采用NPN型三极管Q1，包括基极、集电极和发射极，所述基极与运算放大模块中电阻R9连接，所述集电极与所述PM2.5激光管发射模块的LD端连接，所述发射极与所述电流采样模块连接。
进一步的，PM2.5激光管发射模块包括激光二极管P1和电阻R10，所述激光二极管P1包括激光发射部分LD和激光接收部分PD，所述激光发射部分LD的一端连接电源，并连接激光接收部分PD的一端，激光发射部分LD的另一端连接三级管放大模块的集电极，所述激光接收部分PD的一端连接电源，并连接激光发射部分LD的一端，激光接收部分PD的另一端连接所述电阻R10的一端，所述电阻R10的另一端与电流采样部分连接。
进一步的，电流采样部分包括电阻R11、电阻R12、电容C3和电容C4，所述电阻R11的一端连接在三级管放大模块的发射极，并连接在所述电容C3的一端，电阻R11的另一端接地，所述电容C3的一端连接在所述电阻R11的一端，另一端接地，所述电阻R12的一端连接在上述电阻R10，同时与所述电容C4的一端连接，电阻R12的另一端接地，所述电容C4的一端连接运算放大模块中的端口IN1-，同时连接所述电阻R12，电容C4的另一端接地。
本实用新型的有益效果是：
1、该车用PM2.5传感器激光管功率调节电路，通过增加多个I/O控制以及多组电阻选择，满足了不同档位功率需求，使PM2.5传感器激光管输出功率可以持续稳定工作；
2、该车用PM2.5传感器激光管功率调节电路，通过增加二极激光管PD和LD的电流ADC采样，可以实现闭环并实时监测电路数据，方便功率调节；
3、该车用PM2.5传感器激光管功率调节电路，通过设计调理电路进行优化处理，得到稳定可靠的信号。
附图说明
下面结合附图和实施方式对本实用新型进一步说明。
图1是实用新型的电路结构示意图；
图2是MCU外接多个I/O电阻的电路图；
图中：1、阻抗选择模块；2、I/V转换模块；3、运算放大模块；4、三级管放大模块；5、PM2.5激光管发射模块；6、电流采样模块。
具体实施方式
现在结合附图对本实用新型作进一步的说明。这些附图均为简化的示意图仅以示意方式说明本实用新型的基本结构，因此其仅显示与本实用新型有关的构成。
如图1-2所示，一种车用PM2.5传感器激光管功率调节电路，外部与MCU芯片连接，该调节电路包括阻抗选择模块1、I/V转换模块2、运算放大模块3、三极管放大模块4、PM2.5激光管发射模块5和电流采样模块6，电流采样模块6采集PM2.5激光管发射模块5的输出电流信号，三极管放大模块4放大电流信号，I/V转换模块2将输出电流信号转换为电压信号，运算放大模块3放大电压信号，MCU芯片接收电压信号，连接阻抗选择模块1上不同的I/O接口。
阻抗选择模块1具有多级电阻，每一级电阻连接一个I/O接口，阻抗选择模块1连接I/V转换模块2。
I/V转换模块2包括电阻R7、电阻R8和电容C1，所述电阻R7的一端连接电源，另一端连接所述电阻R8的一端，所述电阻R8的另一端接地，所述电容C1与所述电阻R8并联。
运算放大模块3采用型号为IC1的运算放大器，该运算放大器具有八个连接端口，分别为端口OUT1、端口IN1-、端口IN1+、端口V-、端口V+、端口OUT2、端口IN2-、端口IN2+，同时所述运算放大模块3还包括电阻R9和电容C2，所述端口OUT1连接在所述电阻R9的一端，所述电阻R9的另一端连接到三极管放大模块4，所述端口IN1-连接在所述电流采样模块6，所述端口IN1+与所述端口IN2+连接，同时与所述I/V转换模块2连接，所述端口V-接地，所述端口V+连接在所述电容C2的一端，所述端口OUT2与所述端口IN2-连接，所述电容C2的一端连接电源，另一端接地。
三极管放大模块4采用NPN型三极管Q1，包括基极、集电极和发射极，所述基极与运算放大模块3中电阻R9连接，所述集电极与所述PM2.5激光管发射模块5的LD端连接，所述发射极与所述电流采样模块6连接。
PM2.5激光管发射模块5包括激光二极管P1和电阻R10，所述激光二极管P1包括激光发射部分LD和激光接收部分PD，所述激光发射部分LD的一端连接电源，并连接激光接收部分PD的一端，激光发射部分LD的另一端连接三级管放大模块4的集电极，所述激光接收部分PD的一端连接电源，并连接激光发射部分LD的一端，激光接收部分PD的另一端连接所述电阻R10的一端，所述电阻R10的另一端与电流采样部分6连接。
电流采样部分6，包括电阻R11、电阻R12、电容C3和电容C4，所述电阻R11的一端连接在三级管放大模块4的发射极，并连接在所述电容C3的一端，电阻R11的另一端接地，所述电容C3的一端连接在所述电阻R11的一端，另一端接地，所述电阻R12的一端连接在上述电阻R10，同时与所述电容C4的一端连接，电阻R12的另一端接地，所述电容C4的一端连接运算放大模块3中的端口IN1-，同时连接所述电阻R12，电容C4的另一端接地。
其中，PM2.5传感器以激光管为光源，Si雪崩光电二极管为接收器，激光管发出的光照射在光敏感区，当有颗粒物通过光敏感区时，会使光的强度发生改变，同时Si雪崩光电二极管接收到信息，产生与颗粒物的大小呈比例的电脉冲信号。为了得到稳定可靠的信号，设计调理电路进行优化处理，先利用I/V转换电路把采集到的电流信号转换成电压信号，然后经过一级电压放大和电压跟随，得到稳定的电压值，方便后级采样处理。
工作过程
更具体地，当I/O_1口输出为高，运算放大模块3正向输入端电压升高，所以输出端电压变高，而后三级管放大模块4基极偏置电流变高，此时激光管经过三极管电流放大，激光发射部分LD电流变大，同时激光接收部分PD电流变大，根据运算放大器正向和反向虚短原理，激光接收部分PD被限流，其采样电阻电压最高上升到与正向输入端电压相同。通过该电路结构，最终实现激光管的电流和功率变大。同理，当I/O_1口输出为低时，激光管电流和功率将会变小。
同时该电路增加了激光管激光接收部分PD和激光发射部分LD的电流采样部分6(也就是电流ADC采样)，可以实现闭环，并实时监测。如图2所示，增加了多个I/O控制以及多组电阻选择具体放置多少组I/O口和电阻可以根据实际情况而定，方便调节激光管功率大小，目的是为了保证激光管输出功率可以持续稳定工作。
上述实施方式只为说明本实用新型的技术构思及特点，其目的在于让熟悉此项技术的人士能够了解本实用新型的内容并加以实施，并不能以此限制本实用新型的保护范围，凡根据本实用新型精神实质所作的等效变化或修饰，都应涵盖在本实用新型的保护范围内。
Claims (7)
1.一种车用PM2.5传感器激光管功率调节电路，外部与MCU芯片连接，其特征在于：该调节电路包括阻抗选择模块(1)、I/V转换模块(2)、运算放大模块(3)、三极管放大模块(4)、PM2.5激光管发射模块(5)和电流采样模块(6)，所述电流采样模块(6)采集PM2.5激光管发射模块(5)的输出电流信号，所述三极管放大模块(4)放大所述电流信号，所述I/V转换模块(2)将输出电流信号转换为电压信号，所述运算放大模块(3)放大所述电压信号，所述MCU芯片接收所述电压信号，连接所述阻抗选择模块(1)上不同的I/O接口。
2.根据权利要求1所述的车用PM2.5传感器激光管功率调节电路，其特征在于：所述阻抗选择模块(1)具有多级电阻，每一级电阻连接一个I/O接口，阻抗选择模块(1)连接I/V转换模块(2)。
3.根据权利要求2所述的车用PM2.5传感器激光管功率调节电路，其特征在于：所述I/V转换模块(2)包括电阻R7、电阻R8和电容C1，所述电阻R7的一端连接电源，另一端连接所述电阻R8的一端，所述电阻R8的另一端接地，所述电容C1与所述电阻R8并联。
4.根据权利要求1所述的车用PM2.5传感器激光管功率调节电路，其特征在于：所述运算放大模块(3)采用型号为IC1的运算放大器，该运算放大器具有八个连接端口，分别为端口OUT1、端口IN1-、端口IN1+、端口V-、端口V+、端口OUT2、端口IN2-、端口IN2+，同时所述运算放大模块(3)还包括电阻R9和电容C2，所述端口OUT1连接在所述电阻R9的一端，所述电阻R9的另一端连接到三极管放大模块(4)，所述端口IN1-连接在所述电流采样模块(6)，所述端口IN1+与所述端口IN2+连接，同时与所述I/V转换模块(2)连接，所述端口V-接地，所述端口V+连接在所述电容C2的一端，所述端口OUT2与所述端口IN2-连接，所述电容C2的一端连接电源，另一端接地。
5.根据权利要求1所述的车用PM2.5传感器激光管功率调节电路，其特征在于：所述三极管放大模块(4)采用NPN型三极管Q1，包括基极、集电极和发射极，所述基极与运算放大模块(3)中电阻R9连接，所述集电极与所述PM2.5激光管发射模块(5)的LD端连接，所述发射极与所述电流采样模块(6)连接。
6.根据权利要求1所述的车用PM2.5传感器激光管功率调节电路，其特征在于：所述PM2.5激光管发射模块(5)包括激光二极管P1和电阻R10，所述激光二极管P1包括激光发射部分LD和激光接收部分PD，所述激光发射部分LD的一端连接电源，并连接激光接收部分PD的一端，激光发射部分LD的另一端连接三级管放大模块(4)的集电极，所述激光接收部分PD的一端连接电源，并连接激光发射部分LD的一端，激光接收部分PD的另一端连接所述电阻R10的一端，所述电阻R10的另一端与电流采样部分(6)连接。
7.根据权利要求1所述的车用PM2.5传感器激光管功率调节电路，其特征在于：所述电流采样部分(6)，包括电阻R11、电阻R12、电容C3和电容C4，所述电阻R11的一端连接在三级管放大模块(4)的发射极，并连接在所述电容C3的一端，电阻R11的另一端接地，所述电容C3的一端连接在所述电阻R11的一端，另一端接地，所述电阻R12的一端连接在上述电阻R10，同时与所述电容C4的一端连接，电阻R12的另一端接地，所述电容C4的一端连接运算放大模块(3)中的端口IN1-，同时连接所述电阻R12，电容C4的另一端接地。
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| CN116979369A (zh) * | 2023-09-25 | 2023-10-31 | 成都派斯光科技有限公司 | 一种颗粒物浓度传感器的激光驱动电路与方法 |
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| CN116979369B (zh) * | 2023-09-25 | 2023-12-08 | 成都派斯光科技有限公司 | 一种颗粒物浓度传感器的激光驱动电路与方法 |
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