低功耗便攜式室內(nèi)甲醛檢測儀器的設(shè)計是否科學(xué)？房間、辦公室、賓館、飯店、商場等場所使用的裝修材料中含有大量的甲醛等有害化學(xué)成分，常引起眼喉疼痛、皮炎等一系列健康問題，習(xí)慣上稱為“裝修病”，其中甲醛可視為罪魁禍?zhǔn)?。而且甲醛是潛在的致癌物，對人體健康有害。現(xiàn)代家庭使用的天然氣和液化氣可能會泄漏，引起爆炸。因此，設(shè)計一種低功耗的便攜式室內(nèi)甲醛檢測系統(tǒng)具有廣泛的應(yīng)用價值。
1 室內(nèi)甲醛檢測系統(tǒng)重要組成及工作基本原理
室內(nèi)甲醛檢測系統(tǒng)由 msp430f5529單片機、傳感器、 a/d 轉(zhuǎn)換模塊和液晶顯示模塊組成。通過 mq138型甲醛傳感器檢測室內(nèi)空氣中甲醛濃度，通過 ms2200co 型傳感器檢測一氧化碳氣體，通過 mq135型傳感器檢測室內(nèi)空氣中其他有害氣體和可燃氣體，am2301型溫濕度傳感器對現(xiàn)場溫濕度進行實時監(jiān)測，采用 msp430單片機與模擬 d 轉(zhuǎn)換器對傳感器信號進行數(shù)字轉(zhuǎn)換，利用分段液晶顯示甲醛測試結(jié)果。室內(nèi)甲醛檢測系統(tǒng)結(jié)構(gòu)如圖1所示:
2 硬件電路設(shè)計
of MSP430F5529功能介紹。MSP430F5529是一款超低功耗、精簡指令集的16位混合信號處理器。尋址方式豐富，運行速度快，***可達25MHz。當(dāng)室內(nèi)甲醛檢測系統(tǒng)處于省電低功耗狀態(tài)時，中斷喚醒只需5μs；且體積小、電壓低、功耗低，適用于需要電池供電的便攜式儀器。此外，內(nèi)置A/D轉(zhuǎn)換器的分辨率達到12位，提高了轉(zhuǎn)換精度，使測甲醛更加準(zhǔn)確。內(nèi)置的模數(shù)轉(zhuǎn)換器進一步降低了功耗。
2.2 MQ138甲醛進行檢測室內(nèi)甲醛檢測系統(tǒng)傳感器。MQ138傳感器的敏感信息材料是活性具有很高的金屬氧化物半導(dǎo)體，當(dāng)在空氣中加熱到一定工作溫度時，發(fā)生化學(xué)氧化技術(shù)反應(yīng)，氧原子吸附研究電子產(chǎn)品變成氧負離子，濃度水平升高。遇到問題還原氣體時氧負離子因發(fā)生還原反應(yīng)從而導(dǎo)致其表面質(zhì)量濃度達到降低。MQ138傳感器通過模擬控制信號和電平信號能夠同時我們輸出，模擬量輸出隨濃度不斷增加而增加，濃度越來越高電壓越高。用于中國家庭、環(huán)境的揮發(fā)物探測裝置，適宜于醛、醇、酮、芳族化合物的探測，氣敏感元件分析甲醛測試不同濃度影響范圍：苯 1 to 100ppm、甲苯10 to 100ppm、甲醛 1 to 10ppm。MQ138甲醛檢測生物傳感器網(wǎng)絡(luò)測甲醛電路原理圖設(shè)計如圖2所示。
2.3 MQ135空氣質(zhì)量檢測傳感器。
2.4 ms2200co 探測傳感器。Ms2200co 傳感器用于檢測一氧化碳氣體，工作溫度在 -10ー60 °c，檢測濃度范圍為0ー1000ppm (co 氣體) ，對一氧化碳、煙霧、 hc 揮發(fā)性氣體具有較高的靈敏度，可用于此類氣體的定性檢測，使用壽命長，可靠性和穩(wěn)定性好。Ms2200co 檢測傳感器測甲醛示意圖如圖4所示。
2.5 AM2301溫濕度傳感器。AM2301傳感器，又稱DHT21傳感器，是一種具有校準(zhǔn)數(shù)字信號輸出的復(fù)合溫濕度傳感器。傳感器包括電容式濕度傳感器和NTC溫度傳感器，與高性能單片機相連。
2.6 報警信息室內(nèi)甲醛檢測系統(tǒng)。為了使本室內(nèi)甲醛檢測系統(tǒng)對室內(nèi)環(huán)境空氣質(zhì)量品質(zhì)的監(jiān)測技術(shù)更為學(xué)生直觀，采用了由顯示屏和一個通過蜂鳴器構(gòu)成的聲光報警模塊電路。其中企業(yè)對應(yīng)每一種有毒氣體都有一紅一綠兩個不同發(fā)光二極管可以與其進行對應(yīng)，正常發(fā)展情況下選擇對應(yīng)我國綠色的發(fā)光二極管亮，蜂鳴器不響；當(dāng)氣體的濃度超標(biāo)時，對應(yīng)紅色的發(fā)光二極管亮，并啟動蜂鳴器。
2.7 a/d 轉(zhuǎn)換器。氣體傳感器發(fā)出的信號是模擬信號，而微處理器 msp430f5529只能處理數(shù)字信號。因此，由于模擬電壓變化范圍為0 ~ 3v，采用 msp430f5529單片機進行模數(shù)轉(zhuǎn)換。
MSP430F5529要求輸入模擬量:信號為單極性，電壓范圍為0-3 V，信號太小必須放大；在轉(zhuǎn)換過程中，輸入模擬量應(yīng)保持不變。如果模擬量變化太快，應(yīng)在輸入前增加一個采樣保持電路。ADC0809的定時接口是51系列單片機的標(biāo)準(zhǔn)總線接口，操作簡單。至于內(nèi)存或I/O操作，A/D轉(zhuǎn)換精度為8位，符合本課題要求。輸入模擬電壓0 ~ 3 V，一次A/D轉(zhuǎn)換時間100 μ s。
2.8 超低摩擦功耗。MSP430F5529繼承了MSP430單片機具有超低電壓功耗的特點，可以通過軟件進行配置6種超低功耗管理模式，其處理室內(nèi)甲醛檢測系統(tǒng)功耗（1.8～3.6V，0.1?A/Power-down，0.8?A/Standby，250?A/MIPS）和口線輸入漏電流（***50mA）在業(yè)界發(fā)展都是一個***的?？梢缘玫綕M足使用本室內(nèi)甲醛檢測系統(tǒng)對超低功耗的要求，實現(xiàn)中國電池企業(yè)供電。
2.9 LCD模塊。
3軟件電路分析，室內(nèi)甲醛檢測系統(tǒng)軟件流程。
4 室內(nèi)甲醛檢測系統(tǒng)實驗方案
4.1設(shè)計溫濕度檢測模塊實驗方案。選擇AM2301模塊對現(xiàn)場溫濕度進行實時監(jiān)測，并將測甲醛數(shù)據(jù)與標(biāo)準(zhǔn)溫濕度計進行對比，室內(nèi)甲醛檢測系統(tǒng)的測甲醛精度。
4.2 有毒氣體進行檢測功能模塊可以設(shè)計通過實驗研究方案。有害氣體檢測管理模塊與MSP430單片機作為連接，利用基于單片機內(nèi)置的A/D轉(zhuǎn)換器將氣體檢測傳感器網(wǎng)絡(luò)模塊輸出的氣體濃度數(shù)據(jù)信息轉(zhuǎn)換為數(shù)字控制信號，并在顯示屏上顯示出來，將顯示出來的值與標(biāo)準(zhǔn)有害氣體濃度相比較，安全室內(nèi)甲醛檢測系統(tǒng)工程測甲醛準(zhǔn)確度。
5 結(jié)束語
低功耗便攜式室內(nèi)甲醛檢測儀器的設(shè)計是否科學(xué)？檢測室內(nèi)甲醛氣體濃度和可燃氣體(甲烷、丙烷等) ，也檢測室內(nèi)溫度、濕度，實時顯示測甲醛濃度讀數(shù)、溫度、濕度讀數(shù)。體積小，重量輕，攜帶方便; 電池供電，耗電少，價格低; 適用于家庭室內(nèi)甲醛檢測系統(tǒng)。
浙公網(wǎng)安備 33018502002127號
