颗粒物传感器的电路、信号放大方法及颗粒物传感器技术

本发明专利技术涉及颗粒物传感器技术领域，尤其涉及一种颗粒物传感器的电路、信号放大方法及颗粒物传感器；所述电路包括一级放大电路，所述一级放大电路包括第一放大器U1，所述第一放大器U1的输出端分别与二级放大电路和MCU处理器连接；所述一级放大电路还包括第四电阻R4、第五电阻R5、第六电阻R6、第七电阻R7和第三电容C3，所述第七电阻R7的一端与所述第五电阻R5和所述第六电阻R6的公共连接点连接，另一端与MCU处理器连接。本发明专利技术所公开的颗粒物传感器的电路及颗粒物传感器，通过设置第七电阻和MCU处理器，对一级放大电路进行反馈调节，使一级放大电路的输出电压稳定在设置的范围内，能够获得更大的放大倍数，探测到更小的颗粒物。

【技术实现步骤摘要】
颗粒物传感器的电路、信号放大方法及颗粒物传感器
本专利技术涉及颗粒物传感器
，尤其涉及一种颗粒物传感器的电路、信号放大方法及颗粒物传感器。
技术介绍
颗粒物传感器基于光学散射原理，如图3所示，光源一般采用激光器或红外LED，当有PM2.5或其他细颗粒物，进入光散射腔时，发生散射，光电探测器可以将接收到的散射光信号转变成电流信号。放大电路将电流信号放大成合适幅值的电压信号，再由MCU处理。相对于光源发出的光，颗粒物散射的光功率非常非常小，且散射光是向空间360°散射。光电探测器需要放置在恰当的位置，既要避免光源的直接照射，又要保证散射光能够尽可能的接收到。这样光电探测器就只接收到散射光。颗粒物的散射光能量极低，这样光电探测器产生的光生电流就非常小，一般在pA量级的脉冲电流。这就需要放大电路有很大的放大倍数。放大电路通常采用由集成运放构成的两级放大电路进行放大，第一级需要将电流信号转换为电压信号，通常采用如图4所示的跨阻放大的形式，光电探测器D接在放大器的输入与输出端，电阻R2和电容C3跨接在放大器的反向输入端与输出端，R2一般采用大阻值电阻，比如1MΩ或10MΩ。C3是滤波电容。跨阻放大倍数A＝I*R2，I为光电探测器D所产生的光电流。图3的反馈电阻R2也可以用T型网络(R4、R5、R6)代替，如图5所示。颗粒物的粒径越小，散射光能量越小，放大电路的放大倍数就要设置的越高。但这样会遇到一个问题，颗粒物传感器不论内部结构采用黑色材料或者特殊结构，都无法避免光源发出的光经过内壁的反射、散射等多条路径间接照射到光电探测器上。这样，在实际情况中，光电探测器会接收到两种光信号，一种是颗粒物散射的脉冲光信号(有颗粒物经过才有光信号)，另一种是光源发出的光被传感器内壁及内部结构的反射、散射后照射到探测器的直流的光信号。这样，光电探测器产生的光电流就由两部分组成：直流电信号和脉冲电信号。而脉冲电信号才是需要的。通常情况，脉冲电信号的幅值要比直流信号小很多。而经过放大电路的第一级放大时，两种信号会同时放大，当放大倍数很大时，放大后的直流信号会达到放大器的电源电压，使放大器饱和，输出始终等于电源电压，脉冲信号消失，电路的放大作用失效。这样传统的颗粒物传感器，在放大倍数选择上就需要作出妥协，要探测更小的颗粒物，例如小于1um直径的，就需要增大放大倍数，但放大倍数增大就导致放大电路饱和。正是这个原因，传统的红外颗粒物传感器只能探测到1um以上的颗粒物。因此，为了解决上述问题，急需专利技术一种新的颗粒物传感器的电路、信号放大方法及颗粒物传感器。
技术实现思路
本专利技术的目的在于：提供一种颗粒物传感器的电路及颗粒物传感器、信号放大方法及颗粒物传感器，在获得大的放大倍数的同时，增强了传感器的可靠性和抗干扰性。本专利技术提供了下述方案：一种颗粒物传感器的电路，包括串联设置的一级放大电路和二级放大电路，所述一级放大电路的输出端还与MCU处理器的检测电压输入端1连接，所述二级放大电路的输出端与所述MCU处理器的放大信号输入端3连接，所述MCU处理器的控制电压信号输出端2与滤波电路的一端连接，所述滤波电路的另一端与所述一级放大电路连接。优选地，所述一级放大电路包括第一放大器U1，所述第一放大器U1的正向输入端用于与光电探测器D的正向端连接，所述第一放大器U1的反向输入端用于与光电探测器D的反向端连接，所述第一放大器U1的输出端分别与所述二级放大电路和所述MCU处理器连接；所述一级放大电路还包括第四电阻R4、第五电阻R5、第六电阻R6、第七电阻R7和第三电容C3，所述第五电阻R5的一端与所述第一放大器U1的反向输入端连接，另一端与所述第六电阻R6的一端连接，所述第六电阻R6的另一端与所述第一放大器U1的输出端连接；所述第四电阻R4的一端与所述第五电阻R5和所述第六电阻R6的公共连接点连接，另一端接地；所述第三电容C3的第一电容板与所述第五电阻R5和所述第六电阻R6的公共连接点连接，所述第三电容C3的第二电容板与所述第一放大器U1的输出端连接；所述第七电阻R7的一端与所述第五电阻R5和所述第六电阻R6的公共连接点连接，另一端与所述滤波电路的一端连接。优选地，所述滤波电路包括第九电阻R9、第十电阻R10和第四电容C4，所述第九电阻R9和所述第十电阻R10串联，所述第九电阻R9的一端与所述MCU处理器连接，所述第十电阻R10的一端与所述第七电阻R7的一端连接；所述第四电容C4的第一电容板与所述第九电阻R9和所述第十电阻R10的公共连接点连接，所述第四电容C4的第二电容板接地。优选地，所述滤波电路还包括第十一电阻R11和第五电容C5，所述第十一电阻R11的一端与所述第十电阻R10的一端连接，所述第十一电阻R11的另一端接地；所述第五电容C5的第一电容板与所述第十电阻R10的一端连接，所述第五电容C5的第二电容板接地。优选地，所述二级放大电路包括第二放大器U2，所述第二放大器U2的正向输入端与第二电容C2的第一电容板连接，所述第二电容C2的第二电容板与所述第一放大器U1的输出端连接，所述第二放大器U2的输出端与所述MCU处理器连接。优选地，所述二级放大电路还包括第二电阻R2、第三电阻R3和第一电容C1，所述第二电阻R2和所述第三电阻R3串联，所述第二电阻R2的一端接地，所述第二电阻R2和所述第三电阻R3的公共连接点与所述第二放大器U2的反向输入端连接，所述第三电阻R3的一端与所述第二放大器U2的输出端连接；所述第一电容C1与所述第三电阻R3并联。优选地，所述二级放大电路还包括第八电阻R8，所述第八电阻R8的一端与所述第二放大器U2的正向输入端连接，所述第八电阻R8的另一端接地。优选地，所述的颗粒物传感器的电路还包括第一电阻R1，所述第一电阻R1的一端与所述第一放大器U1的正向输入端连接，所述第一电阻R1的另一端接地。进一步地，本专利技术还提供了一种基于所述的颗粒物传感器的电路的信号放大方法，包括以下步骤：当MCU处理器的检测电压输入端接收到一级放大电路的输出电压值，MCU处理器根据接收到的输出电压值，实时编辑反馈电压信号，并将编辑好的反馈电压信号经MCU处理器的控制电压信号输出端发送给滤波电路，滤波电路将接收到的反馈电压信号经过滤波整形处理后输出给一级放大电路，进而将一级放大电路的输出电压值控制在设定的范围内，防止整个放大电路的输出电压饱和，在获得大的放大倍数的同时，增强了传感器的可靠性和抗干扰性。进一步地，本专利技术还提供了一种颗粒物传感器，包括所述的颗粒物传感器的电路。本专利技术产生的有益效果：1、本专利技术所公开的颗粒物传感器的电路、信号放大方法及颗粒物传感器，通过设置第七电阻和MCU处理器，对一级放大电路进行反馈调节，使一级放大电路的的输出电压稳定在设置的范围内，避免当放大倍数很大时，放大后的直流信号会达到放大器的电源电压，使放大器饱和，输出始终是电源电压，脉冲信号消失，电路的放大作用失效的问题；同时能够获得更大的放大倍数，而不会导致放大电路饱和，能够探测到更小的颗粒物；2、所述滤波电路包括第九电阻R9、第十电阻R10和第四电容C4，所述第九电阻R9和所述第十电阻R10串联，所述第九电阻R9的一端与所述MCU处理器连接，所述第十电阻R10的一端与所述第七电阻本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种颗粒物传感器的电路，其特征在于：包括串联设置的一级放大电路和二级放大电路，所述一级放大电路的输出端还与MCU处理器的检测电压输入端连接，所述二级放大电路的输出端与所述MCU处理器的放大信号输入端连接，所述MCU处理器的控制电压信号输出端与滤波电路的一端连接，所述滤波电路的另一端与所述一级放大电路连接。

【技术特征摘要】
1.一种颗粒物传感器的电路，其特征在于：包括串联设置的一级放大电路和二级放大电路，所述一级放大电路的输出端还与MCU处理器的检测电压输入端连接，所述二级放大电路的输出端与所述MCU处理器的放大信号输入端连接，所述MCU处理器的控制电压信号输出端与滤波电路的一端连接，所述滤波电路的另一端与所述一级放大电路连接。2.根据权利要求1所述的颗粒物传感器的电路，其特征在于：所述一级放大电路包括第一放大器，所述第一放大器的正向输入端用于与光电探测器的正向端连接，所述第一放大器U1的反向输入端用于与光电探测器的反向端连接，所述第一放大器的输出端分别与所述二级放大电路和所述MCU处理器连接；所述一级放大电路还包括第四电阻、第五电阻、第六电阻、第七电阻和第三电容，所述第五电阻的一端与所述第一放大器的反向输入端连接，另一端与所述第六电阻的一端连接，所述第六电阻的另一端与所述第一放大器的输出端连接；所述第四电阻的一端与所述第五电阻和所述第六电阻的公共连接点连接，另一端接地；所述第三电容的第一电容板与所述第五电阻和所述第六电阻的公共连接点连接，所述第三电容的第二电容板与所述第一放大器的输出端连接；所述第七电阻的一端与所述第五电阻和所述第六电阻的公共连接点连接，另一端与所述滤波电路的一端连接。3.根据权利要求2所述的颗粒物传感器的电路，其特征在于：所述滤波电路包括第九电阻、第十电阻和第四电容，所述第九电阻和所述第十电阻串联，所述第九电阻的一端与所述MCU处理器连接，所述第十电阻的一端与所述第七电阻的一端连接；所述第四电容的第一电容板与所述第九电阻和所述第十电阻的公共连接点连接，所述第四电容的第二电容板接地。4.根据权利要求3所述的颗粒物传感器的电路，其特征在于：所述滤波电路还包括第十一电阻和第五电容，所述第十一电阻的一端与所述第十电阻的一端连接，所述第十一...

【专利技术属性】
技术研发人员：崔海林，汤华杰，段国腾，王献斌，
申请(专利权)人：常州海马科技有限公司，
类型：发明
国别省市：江苏,32