一种粉尘检测系统

技术领域

本发明属于大气检测技术领域，具体涉及一种粉尘检测系统。

背景技术

目前的粉尘检测仪，仅配置一个检测器，在实际检测时，检测器采集到的信号会持续波动，这归因于激光器随温度的变化而使得其输出功率存在波动，从而影响检测结果。

发明内容

基于现有技术中存在的上述缺点和不足，本发明提供一种粉尘检测系统。

为了达到上述发明目的，本发明采用以下技术方案：

一种粉尘检测系统，包括单片机、参比检测器、第一流压转换电路、测量检测器、第二流压转换电路、PID比较电路、激光器和激光器驱动电路；

参比检测器、第一流压转换电路、PID比较电路、激光器驱动电路依次信号连接，第一流压转换电路用于将参比检测器输出的电流信号转换为电压信号，PID比较电路用于将第一流压转换电路输出的电压信号与参考电压保持平衡，激光器驱动电路用于根据PID比较电路的输出信号作为输入，以输出恒定的电流至激光器；其中，激光器驱动电路与单片机信号连接；

测量检测器通过第二流压转换电路与单片机信号连接，第二流压转换电路用于将测量检测器输出的电流信号转换为电压信号。

作为优选方案，所述第一流压转换电路包括第一运放、第一电阻和第一反馈电容，第一运放的正输入端和负输入端分别与参比检测器的正负极连接，第一电阻的两端分别与第一运放的负输入端和输出端连接，第一反馈电容并联在第一电阻的两端。

作为优选方案，第一运放由5V电源供电，并连接有第一滤波电容，第一滤波电容接地。

作为优选方案，所述PID比较电路包括第二运放、第二电阻、第一电容、第三电阻、第二电容和第二反馈电容，第二运放的正输入端与参考电源连接，以输入参考电压；第二运放的负输入端通过第三电阻与第一运放的输出端连接，第三电阻与第一电容并联，第二电阻的第一端分别与第三电阻的第一端、第一电容的第一端连接，第二电阻的第二端与第二电容的第一端连接，第二电容的第二端与第二运放的输出端连接，第二反馈电容的第一端分别与第一电容的第一端、第三电阻的第一端、第二电阻的第一端连接，第二反馈电容的第二端分别与第二电容的第二端、第二运放的输出端连接。

作为优选方案，所述第二运放由5V电源供电，并连接有第二滤波电容，第二滤波电容接地。

作为优选方案，所述激光器驱动电路包括第三运放、第一MOS管、第四电阻、第五电阻、第六电阻、第七电阻、第八电阻、第九电阻、第四运放、第二MOS管和第三MOS管，第三运放的正输入端与第二运放的输出端连接，第三运放的负输入端与第九电阻连接，第九电阻接地；第三运放的输出端与第一MOS管的G极连接，第一MOS管的S极与第九电阻连接，第一MOS管的D极分别与第六电阻、第四运放的正输入端连接，第六电阻还分别与5V电源、第四电阻连接，第四电阻还分别与第五电阻、第四运放的负输入端连接，第五电阻还与第二MOS管的S极连接，第二MOS管的G极与第四运放的输出端连接，第二MOS管的D极分别与激光器的正极、第三MOS管的D极连接，第三MOS管的G极通过第八电阻与单片机连接，第三MOS管的S极与激光器的负极连接；第七电阻的一端连接在第八电阻与第三MOS管的G极之间，另一端与5V电源连接。

作为优选方案，所述第三运放由5V电源供电，并连接有第三滤波电容，第三滤波电容接地。

作为优选方案，所述第二流压转换电路包括第五运放、第十电阻和第三反馈电容，第五运放的正输入端和负输入端分别与测量检测器的正负极连接，第十电阻的两端分别与第五运放的负输入端和输出端连接，第三反馈电容并联在第十电阻的两端；第五运放的输出端与单片机连接。

作为优选方案，所述第五运放由5V电源供电，并连接有第四滤波电容；第五运放的输出端还连接有第五滤波电容；第四滤波电容和第五滤波电容均接地。

作为优选方案，所述第一流压转换电路与单片机信号连接。

本发明与现有技术相比，有益效果是：

本发明的粉尘检测系统，基于现有的粉尘检测构架的基础上，设置一个参比检测器，并通过PID比较电路保证激光器驱动电路的输入恒定，从而使得激光器驱动电路的输出电流恒定，以此保证激光器输出的稳定性，提升粉尘检测的精度。

附图说明

图1是本发明实施例1的粉尘检测系统的构架图；

图2是本发明实施例1的参比检测器流压转换电路的电路图；

图3是本发明实施例1的PID比较电路的电路图；

图4是本发明实施例1的激光器驱动电路的电路图；

图5是本发明实施例1的测量检测器流压转换电路的电路图；

图6是本发明实施例2的粉尘检测系统的构架图。

具体实施方式

为了更清楚地说明本发明实施例，下面将对照附图说明本发明的具体实施方式。显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图，并获得其他的实施方式。

实施例1：

如图1所示，本实施例的粉尘检测系统，包括单片机、参比检测器、参比检测器流压转换电路、测量检测器、测量检测器流压转换电路、PID比较电路、激光器和激光器驱动电路。

其中，本实施例的激光器分别与参比检测器、测量检测器光路连接，以实现粉尘检测。

本实施例的参比检测器、参比检测器流压转换电路、PID比较电路、激光器驱动电路依次信号连接，参比检测器流压转换电路用于将参比检测器输出的电流信号转换为电压信号，PID比较电路用于将参比检测器流压转换电路输出的电压信号与参考电压保持动态平衡(即参比检测器流压转换电路输出的电压信号与参考电压相比处于预定的阈值范围内)，激光器驱动电路用于根据PID比较电路的输出信号作为输入，以输出恒定的电流至激光器；其中，激光器驱动电路与单片机信号连接。

具体地，如图2所示，参比检测器流压转换电路包括第一运放U1、第一电阻R1和第一反馈电容C1，第一运放U1的正输入端和负输入端分别与参比检测器的正极CB+1和负极CB-1连接，第一电阻R1的两端分别与第一运放U1的负输入端和输出端CB_OUT连接，第一反馈电容C1并联在第一电阻R1的两端。其中，第一电阻R1的作用是将电流信号转换成电压信号，第一运放U1由5V电源A5V供电，并连接有第一滤波电容C2，第一滤波电容C2接地，实现滤波。

如图3所示，PID比较电路包括第二运放U2、第二电阻R2、第一电容C4、第三电阻R3、第二电容C5和第二反馈电容C3，第二运放U2的正输入端与参考电源REF1连接，以输入参考电压；第二运放U2的负输入端通过第三电阻R3与第一运放的输出端CB_OUT连接，第三电阻R3与第一电容C4并联，第二电阻R2的左端分别与第三电阻R3的右端、第一电容C4的右端连接，第二电阻R2的右端与第二电容C5的左端连接，第二电容C5的右端与第二运放U2的输出端PI_Ctrl_OUT连接，第二反馈电容C3的左端分别与第一电容C4的右端、第三电阻R3的右端、第二电阻R2的左端连接，第二反馈电容C3的右端分别与第二电容C5的右端、第二运放U2的输出端PI_Ctrl_OUT连接。其中，第二运放U2由5V电源供电，并连接有第二滤波电容C6，第二滤波电容C6接地，实现滤波。

本实施例的PID比较电路的作用是将采集的电压值稳定到一个参考电压值，调节第三电阻R3、第一电容C4、第二电阻R2、第二电容C5可以改变硬件PID，来使第二运放U2输出引脚可以快速地达到响应，且使输入值固定，以便使激光器的输出电流固定。

如图4所示，激光器驱动电路包括第三运放U3A、第一MOS管Q2、第四电阻R4、第五电阻R5、第六电阻R6、第七电阻R7、第八电阻R8、第九电阻R9、第四运放U3B、第二MOS管Q1和第三MOS管Q3，第三运放U3A的正输入端与第二运放U2的输出端PI_Ctrl_OUT连接，第三运放U3A的负输入端与第九电阻R9连接，第九电阻R9接地；第三运放U3A的输出端与第一MOS管Q2的G极连接，第一MOS管Q2的S极与第九电阻R9连接，第一MOS管Q2的D极分别与第六电阻R6、第四运放U3B的正输入端连接，第六电阻R6还分别与5V电源A5V、第四电阻R4连接，第四电阻R4还分别与第五电阻R5、第四运放U3B的负输入端连接，第五电阻R5还与第二MOS管Q1的S极连接，第二MOS管Q1的G极与第四运放的输出端连接，第二MOS管Q1的D极分别与激光器的正极J+1、第三MOS管Q1的D极连接，第三MOS管Q1的G极通过第八电阻R8与单片机的LED_Ctrl1引脚连接，LED_Ctrl1由单片机输出PWM波，可以控制激光器的占空比和开关周期；第三MOS管Q1的S极与激光器的负极J-1连接，第八电阻R8实现限流；第七电阻R7的一端连接在第八电阻R8与第三MOS管的G极之间，另一端与5V电源A5V连接，作用是上拉，增加驱动能力。其中，第三运放U3A由5V电源A5V供电，并连接有第三滤波电容C7，第三滤波电容C7接地，实现滤波。

本实施例的激光器驱动电路的作用是输出一个恒定的电流给激光器，当第三运放U3A的正输入端输入一个固定的电压值时，第九电阻R9上的电流是恒定的；由于运放的虚短和续断，输出给激光器的电流也是恒定的。其中，第四电阻R4、第五电阻R5、第六电阻R6、第九电阻R9四个电阻能够配置电流的倍数关系。

本实施例的测量检测器通过测量检测器流压转换电路与单片机信号连接，测量检测器流压转换电路用于将测量检测器输出的电流信号转换为电压信号。如图5所示，测量检测器流压转换电路包括第五运放U4、第十电阻R10和第三反馈电容C8，第五运放U4的正输入端和负输入端分别与测量检测器的正极CL+1和负极CL-1连接，第十电阻R10的两端分别与第五运放U4的负输入端和输出端XS_CH连接，第三反馈电容C8并联在第十电阻R10的两端；第五运放的输出端XS_CH与单片机连接，实现与单片机的信号传输。其中，第五运放U4由5V电源A5V供电，并连接有第四滤波电容C10，第五运放的输出端XS_CH还连接有第五滤波电容C9，第四滤波电容C10和第五滤波电容C9均接地，实现滤波；第十电阻R10的作用是将电流信号转换成电压信号。

本实施例的粉尘检测系统，解决了温度对激光器输出功率产生的波动问题，提升了粉尘检测的精度。

实施例2：

本实施例的粉尘检测系统与实施例1的不同之处在于：

如图6所示，在实施例1的系统构架基础上，参比检测器流压转换电路还与单片机信号连接，实现参比检测器与测量检测器对粉尘的双检测，可通过两者的检测结果进行匹配，进一步提升粉尘检测的精度。

其他结构可以参考实施例1。

以上所述仅是对本发明的优选实施例及原理进行了详细说明，对本领域的普通技术人员而言，依据本发明提供的思想，在具体实施方式上会有改变之处，而这些改变也应视为本发明的保护范围。