一种恒流空气采样器制造技术

本实用新型专利技术涉及一种恒流空气采样器，包括电源、主控制电路板、设置在所述主控制电路板上的程控可调恒压模块、交互控制板和抽气泵，所述主控制电路板分别与所述电源、交互控制板和抽气泵连接，所述主控制电路板通过单片机嵌入式系统程序管理其上的所述程控可调恒压模块，所述抽气泵上连接有流量计。此恒流空气采样器解决了现有技术中由于采样器的抽气泵工作功率波动、转速不恒定、采气流量失真等原因造成影响到采集样品的准确定量和最后的分析结果的准确性的技术问题。

Constant flow air sampler

The utility model relates to a constant flow of air sampler, which comprises a power supply, a main control circuit board, set the program in which the main control circuit board adjustable constant voltage module, interactive control board and a pump, wherein the main control circuit board is respectively connected with the power supply, interactive control board and pumping pump connection, the the main control circuit board through the MCU embedded system on the management of the adjustable constant voltage module, the pump is connected with a flow meter. This constant air sampler solves the work because of pump power fluctuation and pumping speed is not constant, the sampler gas flow distortion caused by technical problems affect the accuracy of collected samples and accurate quantitative analysis results of the final.

【技术实现步骤摘要】
一种恒流空气采样器
本技术涉及一种空气采样仪器，特别涉及一种恒流空气采样器。
技术介绍
环境空气监测是一种先定量采集空气样品，再对样品处理、分析，从而评价环境空气质量的技术方案。采集到准确体积量的空气样品，直接影响到分析结果的准确性。定量采集空气样品通常使用空气采样仪器。用空气采样仪器采集确定体积量空气样品的方案为：设定抽气泵采气流量Q及采气时间t，最后得到采气体积量V＝Q×t。方案中的抽气泵采气流量Q要求在采气时间t期间始终保持稳定，其稳定值δ标志着采样器的流量稳定性能。流量稳定值的计算方法为：其中Qmax为采气时间t期间流量最大值，Qmin为采气时间t期间流量最小值。流量稳定值δ越小，表明采样器采气时间t期间采气流量Q波动小、稳定性能好、采气体积V失真小、准确度高；反之，流量稳定值δ越大，表明采样器采气时间t期间采气流量Q波动大、稳定性能差、采气体积V失真大、准确度低。现有技术的采样器，作为抽气泵电机的电源有直流电池电源、交流变换直流电源、交流电源三种方式直接供应。采用直流电池电源供应给抽气泵电机的，电机工作电压因供应电池电源持续输出电量而随时间下降，致使抽气泵工作功率下降，转速下降，单位时间内做功下降，单位时间内抽气量即采气流量下降，流量Q(ml/min)失真不确定，最终导致一定时间内采集到的空气样品体积不能等于初始运转流量与时间的乘积，空气样品量值失真，自然影响到分析结果的准确性。采用交流变换直流电源供应给抽气泵电机的，交流变换直流，仍然因市电电压的波动及电网用电大小变化，带来转换为直流的波动，也致抽气泵工作功率波动无常，转速不恒定，流量Q(ml/min)也失真不确定，最终导致一定时间内采集到的空气样品体积也不能等于初始运转流量与时间的乘积，空气样品量值失真，也影响到分析结果的准确性。采用交流电源供应给抽气泵电机的，更易因市电电压的波动及电网用电大小变化，而导致抽气泵工作功率波动、转速不恒定，以致采气流量失真不确定，自然也影响到采集样品的准确定量和最后的分析结果的准确性。
技术实现思路
本技术的目的在于提供一种恒流空气采样器，解决了现有技术中由于采样器的抽气泵工作功率波动、转速不恒定、采气流量失真等原因造成影响到采集样品的准确定量和最后的分析结果的准确性的技术问题。为了解决上述问题，本技术提供了一种恒流空气采样器，包括电源、主控制电路板、设置在所述主控制电路板上的程控可调恒压模块、交互控制板和抽气泵，所述主控制电路板分别与所述电源、交互控制板和抽气泵连接，所述主控制电路板通过单片机嵌入式系统程序管理其上的所述程控可调恒压模块，所述抽气泵上连接有流量计。依照本申请较佳实施例所述的一种恒流空气采样器，所述单片机嵌入式系统包括电源供应模块、系统主控模块、人机交互显示模块和输出供应模块，所述系统主控模块分别与所述电源供应模块、人机交互显示模块和输出供应模块连接。依照本申请较佳实施例所述的一种恒流空气采样器，所述电源的输出端与所述主控制电路板的电源输入端口连接，所述主控制电路板的电源输出端与所述抽气泵连接，所述主控制电路板的交互控制模块接入端口与所述交互控制板的输出端口连接。依照本申请较佳实施例所述的一种恒流空气采样器，所述抽气泵的抽气端口通过胶管与所述流量计连接。与现有技术相比，本技术存在以下技术效果：本技术提供一种恒流空气采样器，通过程控可调恒压模块和单片机嵌入式系统，控制供应给抽气泵电机的工作电压保持一定值(U0)，在抽气泵抽气工作负载不变情况下，此时抽气泵电机工作电流(I)不变，抽气泵电机工作功率(P)＝(U0I)保持一定值，从而使得抽气泵运转匀速、进而抽气流量恒定不变。同时，考虑抽气泵长时间运转出现皮碗疲劳可能致抽气流量下降，通过试验获取抽气泵随时间疲劳流量下降参数，拟合出流量随时间下降的函数方程，再通过单片机嵌入式系统程序，依函数方程随时间提升供应给抽气泵电机的工作电压(U)、以提升电机工作功率，以致提升抽气泵运转速度、增大采气流量以补偿疲劳流量的下降，获得采气流量的更进一步恒定。使用此方案的恒流采样器，其采气流量稳定性达到2.5％及更小，远比国标5％的要求高出1倍以上，保证了最后的分析结果的准确性。附图说明图1为本技术一种恒流空气采样器的结构示意图；图2为本技术单片机嵌入式系统的电源供应模块的电路图；图3为本技术单片机嵌入式系统的系统主控模块的电路图；图4为本技术单片机嵌入式系统的人机交互显示模块的电路图；图5为本技术单片机嵌入式系统的输出供应模块的电路图；图6为本技术恒流空气采样器的曲线图。具体实施方式以下结合附图，举一具体实施例加以详细说明。请参考图1，一种恒流空气采样器，包括电源4、主控制电路板1、设置在主控制电路板1上的程控可调恒压模块11、交互控制板2和抽气泵3，主控制电路板1分别与电源4、交互控制板2和抽气泵3连接，主控制电路板1通过单片机嵌入式系统程序管理其上的程控可调恒压模块11，抽气泵3上连接有流量计31。在本实施例中，电源4的输出端与主控制电路板1的电源输入端口连接，主控制电路板1的电源输出端与抽气泵3连接，主控制电路板1的交互控制模块接入端口与交互控制板2的输出端口连接。抽气泵3的抽气端口通过胶管与流量计31连接。在本实施例中，单片机嵌入式系统包括电源供应模块、系统主控模块、人机交互显示模块和输出供应模块，系统主控模块分别与电源供应模块、人机交互显示模块和输出供应模块电连接。以下结合附图，对单片机嵌入式系统的各个模块做详细说明。1、电源供应模块请参考图2，电源供应模块主要为系统主控模块、输出供应模块、人机交互显示模块提供相应的电能，实现过程为：1.1外部供应电源-直流电池，通过CON1输入端接入，加入共模滤波(电感F1及L1)，抑制电源产生共模干扰，以保证供应电源的稳定、不影响控制系统的正常工作。1.2外部供应电源通过共模滤波后，加入可调控升压转换器U1和可调控降压转换器U2，为输出应用端供应需要的稳定电压的电能(DRIVER_POWER)，实现抽气泵电机稳定可调的供电。1.3外部供应电源CON1接入后，另一路加入低纹波噪声线性稳压器U3，为系统主控单片机提供稳定的供电(+5V)。1.4同时加接入低压差线性稳压器U4，为人机交互控制模块提供低噪声稳压电压供电(3V3)。1.5同时，通过分压电阻分压后，将外部接入电源接至系统主控端口VBAT_AIN，实时采集监控外部电源电压的变化。2、系统主控模块请参考图3，系统主控模块的主控电路通过微处理器STM8，对供应电源电压、交互信号、电源输出等的采集及控制进行数模PWM管理，实现输出电源的恒定和程序调控。2.1通过电源供应模块滤波、降压及线性稳压处理(1.3)为+5V后，恒定接入为微处理器STM8供电，确保单片机正常工作。2.2供应电源VBAT_AIN端接入微处理器17线脚，通过微处理器采集模块，对供应电源的电压实时监控，依照程序控制电源电量反馈至交互模块LCD显示，并触动蜂鸣器报警提示。2.3PWM控制信号，低电平0V，高电平5V，通过程序设置占空比(0％～100％)输出，占空比增大，输出电压增大，反之输出电压减小，以此控制应用端抽气泵电机转速变化。2.4交互按键信号本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种恒流空气采样器，其特征在于，包括电源、主控制电路板、设置在所述主控制电路板上的程控可调恒压模块、交互控制板和抽气泵，所述主控制电路板分别与所述电源、交互控制板和抽气泵连接，所述主控制电路板通过单片机嵌入式系统程序管理其上的所述程控可调恒压模块，所述抽气泵上连接有流量计。

【技术特征摘要】
1.一种恒流空气采样器，其特征在于，包括电源、主控制电路板、设置在所述主控制电路板上的程控可调恒压模块、交互控制板和抽气泵，所述主控制电路板分别与所述电源、交互控制板和抽气泵连接，所述主控制电路板通过单片机嵌入式系统程序管理其上的所述程控可调恒压模块，所述抽气泵上连接有流量计。2.如权利要求1所述的一种恒流空气采样器，其特征在于，所述单片机嵌入式系统包括电源供应模块、系统主控模块、人机交互显示模块和输出供...

【专利技术属性】
技术研发人员：谢华庆，
申请(专利权)人：北京中科中环环境应用技术研究中心，
类型：新型
国别省市：北京,11