一種激光塵埃粒子計(jì)數(shù)器的制造方法
【專利摘要】本發(fā)明公開(kāi)了一種激光塵埃粒子計(jì)數(shù)器，包括氣路裝置、光學(xué)系統(tǒng)和電路系統(tǒng)，所述電路系統(tǒng)包括供電電源、電源電壓處理模塊、氣泵控制電路、檢測(cè)腔及光電轉(zhuǎn)換單元、電壓甄別模塊、主控單元、存儲(chǔ)單元、觸控顯示模塊、藍(lán)牙模塊、按鍵；所述供電電源與電源電壓處理模塊相連；所述電源電壓處理模塊還與氣泵控制電路、檢測(cè)腔及光電轉(zhuǎn)換單元、主控單元、按鍵相連；所述主控單元還與檢測(cè)腔及光電轉(zhuǎn)換單元、電壓甄別模塊、存儲(chǔ)單元、觸控顯示模塊、藍(lán)牙模塊、按鍵相連；所述檢測(cè)腔及光電轉(zhuǎn)換單元還與電壓甄別模塊相連。其優(yōu)點(diǎn)在于：提供了一種人機(jī)交互性好、易操作、便攜式、低功耗的激光塵埃粒子計(jì)數(shù)器。
【專利說(shuō)明】一種激光塵埃粒子計(jì)數(shù)器

【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及一種激光塵埃粒子計(jì)數(shù)器，特別涉及一種激光塵埃粒子計(jì)數(shù)器的電路系統(tǒng)。

【背景技術(shù)】
[0002]激光塵埃粒子計(jì)數(shù)器是用來(lái)測(cè)量空氣中塵埃微粒的數(shù)量及粒徑分布的儀器，廣泛應(yīng)用于醫(yī)藥、電子、精密機(jī)械、彩管制造、微生物等行業(yè)，實(shí)現(xiàn)對(duì)各種潔凈等級(jí)的工作臺(tái)、凈化室、凈化車間的凈化效果、潔凈級(jí)別進(jìn)行監(jiān)控，以確保產(chǎn)品的質(zhì)量。
[0003]激光塵埃粒子計(jì)數(shù)器基本原理是光學(xué)傳感器的探測(cè)激光經(jīng)塵埃粒子散射后被光敏元件接收并產(chǎn)生脈沖信號(hào)，該脈沖信號(hào)被輸出并放大，然后進(jìn)行數(shù)字信號(hào)處理，通過(guò)與標(biāo)準(zhǔn)粒子信號(hào)進(jìn)行比較，將對(duì)比結(jié)果用不同的參數(shù)表示出來(lái)。
[0004]現(xiàn)有的激光塵埃計(jì)數(shù)器通常由氣路裝置、光學(xué)系統(tǒng)和電路系統(tǒng)等組成。其中，氣路裝置包括氣泵和過(guò)濾器等，它用來(lái)采集待測(cè)氣體樣品并產(chǎn)生采樣流量(流量一般在2.83升/分鐘?28.3升/分鐘之間)；光學(xué)系統(tǒng)，其中光源用于產(chǎn)生激光、測(cè)量腔是進(jìn)行微粒觀測(cè)的空間，被采集的氣體樣品要從測(cè)量腔穿過(guò)、光檢測(cè)器是將散射光能量轉(zhuǎn)換為電信號(hào)的光電轉(zhuǎn)換器；電路系統(tǒng)就是完成對(duì)脈沖信號(hào)的放大、甄別、計(jì)數(shù)等電路。
[0005]現(xiàn)有的激光塵埃計(jì)數(shù)器，計(jì)數(shù)顯示多用LED或者單色LCD小屏，單次顯示信息少，需要結(jié)合大量的按鍵或者組合按鍵實(shí)現(xiàn)內(nèi)容顯示，不易操作，人機(jī)交互性差；歷史信息存儲(chǔ)在本地，只能通過(guò)串口、USB有線與電腦連接，便攜性差；整體功耗大，鋰電池供電，需要反復(fù)充電，電池壽命短。


【發(fā)明內(nèi)容】

[0006]本發(fā)明的目的在于提供一種激光塵埃粒子計(jì)數(shù)器，特別是對(duì)原有電路系統(tǒng)的改進(jìn)，以克服【背景技術(shù)】中提到的現(xiàn)有技術(shù)的缺點(diǎn)。
[0007]為了實(shí)現(xiàn)本發(fā)明的目的，通過(guò)采用以下技術(shù)方案來(lái)實(shí)現(xiàn):
一種激光塵埃粒子計(jì)數(shù)器，包括氣路裝置、光學(xué)系統(tǒng)和電路系統(tǒng)，所述電路系統(tǒng)包括供電電源、電源電壓處理模塊、氣泵控制電路、檢測(cè)腔及光電轉(zhuǎn)換單元、電壓甄別模塊、主控單元、存儲(chǔ)單元、觸控顯示模塊、藍(lán)牙模塊、按鍵；所述供電電源與電源電壓處理模塊相連；所述電源電壓處理模塊還與氣泵控制電路、檢測(cè)腔及光電轉(zhuǎn)換單元、主控單元、按鍵相連；所述主控單元還與檢測(cè)腔及光電轉(zhuǎn)換單元、電壓甄別模塊、存儲(chǔ)單元、觸控顯示模塊、藍(lán)牙模塊、按鍵相連；所述檢測(cè)腔及光電轉(zhuǎn)換單元還與電壓甄別模塊相連。
[0008]所述電源電壓處理模塊對(duì)氣泵控制電路、檢測(cè)腔及光電轉(zhuǎn)換單元、主控單元供電，并且電源電壓處理模塊與按鍵、主控單元結(jié)合產(chǎn)生長(zhǎng)按開(kāi)關(guān)機(jī)操作。
[0009]所述檢測(cè)腔及光電轉(zhuǎn)換單元，其中激光二極管波長(zhǎng)780nm，光電檢測(cè)采用pin光電二極管，IV轉(zhuǎn)換實(shí)現(xiàn)電路一級(jí)放大，對(duì)數(shù)放大實(shí)現(xiàn)非線性二級(jí)放大。
[0010]所述電壓甄別模塊由比較器實(shí)現(xiàn)多通道比較，甄別顆粒直徑，其中比較器參考端采用TL431穩(wěn)壓，比較器采用滯回比較器。
[0011]所述觸控顯示模塊，其中觸摸驅(qū)動(dòng)芯片采用TSC2046芯片，屏驅(qū)動(dòng)芯片采用SSD1963 芯片。
[0012]所述主控單元利用內(nèi)部定時(shí)器完成多通道計(jì)數(shù)；主控單元通過(guò)PWM來(lái)控制IXD亮度及開(kāi)關(guān)；主控單元通過(guò)AD檢測(cè)電量，電壓過(guò)低時(shí)關(guān)斷系統(tǒng)供電；數(shù)字1檢測(cè)充電器插入拔出。所述主控單元采用Cortex M3芯片。所述主控單元采用Cortex M3芯片選用ST公司的 STM32F103ZET6。
[0013]所述存儲(chǔ)模塊采用SD卡；
所述藍(lán)牙模塊是主從一體藍(lán)牙模塊。
[0014]本發(fā)明的有益效果在于:采用觸摸控制和大尺寸彩色I(xiàn)XD顯示，顯示信息豐富，操控簡(jiǎn)單；存儲(chǔ)采用可插拔SD卡，便于存取歷史信息；藍(lán)牙接口的從接口，便于與PC、手機(jī)連接，通過(guò)PC、手機(jī)上的應(yīng)用程序訪問(wèn)粒子計(jì)數(shù)器，設(shè)置參數(shù)或者讀取歷史數(shù)據(jù)，藍(lán)牙接口的主接口，可以與藍(lán)牙打印機(jī)相連，打印相關(guān)信息；采用低功耗設(shè)計(jì)，依靠?jī)?nèi)部高性能鋰電池，連續(xù)工作時(shí)間不少于8小時(shí)；根據(jù)需要，控制屏幕開(kāi)關(guān)時(shí)間，有效工作時(shí)間不少于I 6小時(shí)，工作時(shí)間長(zhǎng)度國(guó)內(nèi)領(lǐng)先。整體上提供了一種人機(jī)交互性好、易操作、便攜式、低功耗的激光塵埃粒子計(jì)數(shù)器。

【專利附圖】

【附圖說(shuō)明】
[0015]圖1是本發(fā)明激光塵埃粒子計(jì)數(shù)器電路系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)框圖示意圖。
[0016]其中，圖1的符號(hào)說(shuō)明如下:
101、供電電源，102、電源電壓處理模塊，103、氣泵控制電路，104、檢測(cè)腔及光電轉(zhuǎn)換單元，105、電壓甄別模塊，106、主控單元，107、存儲(chǔ)單元，108、觸控顯示模塊，109、藍(lán)牙模塊，110、按鍵。

【具體實(shí)施方式】
[0017]一種激光塵埃粒子計(jì)數(shù)器，包括氣路裝置、光學(xué)系統(tǒng)和電路系統(tǒng)，所述電路系統(tǒng)包括供電電源101、電源電壓處理模塊102、氣泵控制電路103、檢測(cè)腔及光電轉(zhuǎn)換單元104、電壓甄別模塊105、主控單元106、存儲(chǔ)單元107、觸控顯示模塊108、藍(lán)牙模塊109、按鍵110 ；所述供電電源101與電源電壓處理模塊102相連；所述電源電壓處理模塊102還與氣泵控制電路103、檢測(cè)腔及光電轉(zhuǎn)換單元104、主控單元106、按鍵110相連；所述主控單元106還與檢測(cè)腔及光電轉(zhuǎn)換單元104、電壓甄別模塊105、存儲(chǔ)單元107、觸控顯示模塊108、藍(lán)牙模塊109、按鍵110相連；所述檢測(cè)腔及光電轉(zhuǎn)換單元104還與電壓甄別模塊105相連。
[0018]供電電源101:采用鋰電池供電，電壓范圍9-12.6V。
[0019]電源電壓處理模塊102:在供電電源101因能量消耗，電壓在9-12.6V波動(dòng)時(shí)，仍然保持供給各相關(guān)模塊恒定的電壓:其中氣泵控制電路103為9V，主控單元106通過(guò)1控制開(kāi)關(guān)；檢測(cè)腔及光電轉(zhuǎn)換單元104為+12V、-12V、+5V ;主控單元106為5V。
[0020]氣泵控制電路103:采用微型真空泵，電壓9V，流量2.83升/分鐘。
[0021]檢測(cè)腔及光電轉(zhuǎn)換單元104:采用780nm近紅外激光二極管作為光源，腔體完成散射光的收集，采用Pin光電二極管實(shí)現(xiàn)光電轉(zhuǎn)換。光轉(zhuǎn)換為電信號(hào)十分微弱，通過(guò)IV轉(zhuǎn)換，二級(jí)對(duì)數(shù)放大電路實(shí)現(xiàn)信號(hào)放大；IV轉(zhuǎn)換、二級(jí)對(duì)數(shù)放大所選用放大器雙電源供電+12V、-12V。激光二極管恒流源驅(qū)動(dòng)，5V供電，主控1控制開(kāi)關(guān)。
[0022]電壓甄別模塊105:比較器參考端采用TL431穩(wěn)壓，比較器采用滯回比較器，提高比較器的穩(wěn)定性，直接輸出TTL電平。
[0023]主控單元106:5V供電，通過(guò)AM1117-3.3轉(zhuǎn)換為3.3V，供給主控芯片STM32F103ZET6。主控單元106實(shí)現(xiàn)界面顯示、通道計(jì)數(shù)、數(shù)據(jù)保存、數(shù)據(jù)交互、檢測(cè)電池電壓、充電器插入拔出。
[0024]存儲(chǔ)單元107:采用SD卡作為存儲(chǔ)介質(zhì)。
[0025]觸控顯示模塊108:采用4.3或5寸彩色I(xiàn)XD，觸摸驅(qū)動(dòng)芯片采用TSC2046，屏驅(qū)動(dòng)芯片采用SSD1963。主控單元106可以通過(guò)PWM控制屏幕亮度，開(kāi)關(guān)屏幕，顯著降低系統(tǒng)功耗。系統(tǒng)設(shè)置4種顯示模式:全亮度、半亮度、55_5 (間歇55秒關(guān)掉5秒打開(kāi)，按鍵或者觸摸打開(kāi)5秒)、全關(guān)(按鍵或者觸摸打開(kāi)5秒)。
[0026]操作時(shí)，系統(tǒng)開(kāi)機(jī)進(jìn)入測(cè)量界面:點(diǎn)擊測(cè)量按鍵，開(kāi)始測(cè)量；再次點(diǎn)擊，停止測(cè)量；點(diǎn)擊UCL按鍵，做UCL測(cè)量。
[0027]點(diǎn)擊數(shù)據(jù)，切換到數(shù)據(jù)界面，顯示歷史數(shù)據(jù)，按鍵顯示上一個(gè)、下一個(gè)。
[0028]點(diǎn)擊圖線，切換到圖線界面，通過(guò)二維坐標(biāo)圖示顯示歷史數(shù)據(jù)。
[0029]點(diǎn)擊設(shè)置，設(shè)置系統(tǒng)參數(shù)。
[0030]點(diǎn)擊幫助，顯示潔凈等級(jí)標(biāo)準(zhǔn)。
[0031]藍(lán)牙模塊109:采用HC-05主從一體藍(lán)牙模塊，通過(guò)AT指令設(shè)置工作模式:從接口，便于與PC、手機(jī)連接，通過(guò)PC、手機(jī)上的應(yīng)用程序訪問(wèn)粒子計(jì)數(shù)器，設(shè)置參數(shù)或者讀取歷史數(shù)據(jù)；主接口，可以與藍(lán)牙打印機(jī)相連，打印相關(guān)信息。
[0032]按鍵110:結(jié)合電源電壓處理模塊102、主控單元106完成長(zhǎng)按開(kāi)關(guān)機(jī)動(dòng)作，翻看歷史數(shù)據(jù)。
[0033]整個(gè)裝置最終實(shí)施尺寸可以達(dá)到100*200*50mm。
【權(quán)利要求】
1.一種激光塵埃粒子計(jì)數(shù)器，包括氣路裝置、光學(xué)系統(tǒng)和電路系統(tǒng)，其特征在于:所述電路系統(tǒng)包括供電電源(101)、電源電壓處理模塊(102)、氣泵控制電路(103)、檢測(cè)腔及光電轉(zhuǎn)換單元(104)、電壓甄別模塊(105)、主控單元(106)、存儲(chǔ)單元(107)、觸控顯示模塊(108)、藍(lán)牙模塊(109)、按鍵(110);所述供電電源(101)與電源電壓處理模塊(102)相連；所述電源電壓處理模塊(102)還與氣泵控制電路(103)、檢測(cè)腔及光電轉(zhuǎn)換單元(104)、主控單元(106)、按鍵(110)相連；所述主控單元(106)還與檢測(cè)腔及光電轉(zhuǎn)換單元(104)、電壓甄別模塊(105)、存儲(chǔ)單元(107)、觸控顯示模塊(108)、藍(lán)牙模塊(109)、按鍵(110)相連；所述檢測(cè)腔及光電轉(zhuǎn)換單元(104)還與電壓甄別模塊(105)相連。
2.如權(quán)利要求1所述的激光塵埃粒子計(jì)數(shù)器，其特征在于:所述電源電壓處理模塊(102)對(duì)氣泵控制電路(103)、檢測(cè)腔及光電轉(zhuǎn)換單元(104)、主控單元(106)供電，并且電源電壓處理模塊(102)與按鍵(110)、主控單元(106)結(jié)合產(chǎn)生長(zhǎng)按開(kāi)關(guān)機(jī)操作。
3.如權(quán)利要求1所述的激光塵埃粒子計(jì)數(shù)器，其特征在于:所述檢測(cè)腔及光電轉(zhuǎn)換單元(104)，其中激光二極管波長(zhǎng)780nm，光電檢測(cè)采用pin光電二極管，IV轉(zhuǎn)換實(shí)現(xiàn)電路一級(jí)放大，對(duì)數(shù)放大實(shí)現(xiàn)非線性二級(jí)放大。
4.如權(quán)利要求1所述的激光塵埃粒子計(jì)數(shù)器，其特征在于:所述電壓甄別模塊(105)，其中比較器參考端采用TL431穩(wěn)壓，比較器采用滯回比較器。
5.如權(quán)利要求1所述的激光塵埃粒子計(jì)數(shù)器，其特征在于:所述觸控顯示模塊(108)，其中觸摸驅(qū)動(dòng)芯片采用TSC2046芯片，屏驅(qū)動(dòng)芯片采用SSD1963芯片。
6.如權(quán)利要求1所述的激光塵埃粒子計(jì)數(shù)器，其特征在于:所述主控單元(106)利用內(nèi)部定時(shí)器完成多通道計(jì)數(shù)；主控單元(106)通過(guò)PWM來(lái)控制IXD亮度及開(kāi)關(guān)；主控單元(106)通過(guò)AD檢測(cè)電量，電壓過(guò)低時(shí)關(guān)斷系統(tǒng)供電；數(shù)字1檢測(cè)充電器插入拔出。
7.如權(quán)利要求6所述的激光塵埃粒子計(jì)數(shù)器，其特征在于:所述主控單元(106)采用Cortex M3 芯片。
【文檔編號(hào)】G01N15/06GK104181085SQ201410428023
【公開(kāi)日】2014年12月3日 申請(qǐng)日期:2014年8月28日 優(yōu)先權(quán)日:2014年8月28日
【發(fā)明者】倪偉, 郭彥鋒, 張繼璠, 王錚 申請(qǐng)人:無(wú)錫硅奧科技有限公司