Excelpoint世健基于Microchip平台的气体检测参考设计方案

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2018-03-17

今年是换届之年,和王明凡一样,在深圳工作生活的新一届全国人大代表和全国政协委员,此时也正满怀对国家光明发展前景的信心,陆续奔赴履职之路。3月1日下午2时,王明凡坐在开往北京的高铁上,他在电话里对记者说:我是一个新兵,要向老委员学习,积极履职。首次担任全国政协委员的王明凡是中国香精香料公司董事会主席,担任香港义工联盟常务副主席。虽然他是香港政协委员,但与深圳有很深的渊源,其企业总部在深圳,他本人还担任深圳市政协常委,为香港委员召集人。

Excelpoint世健基于Microchip平台的气体检测参考设计方案

  “好像是小釜山那边有事情。”三殿主皱起眉头道。

  抱团养老,往往是有共同兴趣爱好的老人居住在一起,大家没事儿可以聊聊天,下下象棋,生活乐趣会增多不少。张作营说,老年人也需要社交,也需要有一些谈心的人。

[导读]气体检测与人类生活息息相关,例如:石化厂、煤气站、油库等场所对可燃气体的监测;汽车尾气、工业废气、城市雾霾的监控;还有家用煤气、天然气的泄漏爆炸的监测;以及针对装修后有毒气体(苯和甲醛)残留浓度的检测等等。

气体检测与人类生活息息相关,例如:石化厂、煤气站、油库等场所对可燃气体的监测;汽车尾气、工业废气、城市雾霾的监控;还有家用煤气、天然气的泄漏爆炸的监测;以及针对装修后有毒气体(苯和甲醛)残留浓度的检测等等。 从工业到民用,针对各种可燃有毒气体的检测无一不会用到气体探测器。 并且随着智能物联网的蓬勃发展,气体探测器也被广泛用在功能强大的物联网上实时监控前天环境,为人类的安全保驾护航。 本文引用地址:然而目前市场上的气体探测器按原理可分为催化燃烧式、电化学、半导体式以及红外四种。

催化燃烧式探测器易中毒,电化学探测器寿命有限,半导体式探测器一致性较差。 而红外探测器反应灵敏,精度高,寿命长,优势显著。

世健公司作为技术分销商跟解决方案商,时刻关注市场需求,近期正式推出基于Microchip平台,采用Axetris的红外光源和Pyreos的传感器所组成的红外气体检测参考设计方案。 通过此方案,客户可以快速地评估MCU、光源以及传感器的性能,缩短气体检测项目的设计周期。

该参考设计方案的原理:红外光源发射出2-14m的红外光,通过一定长度的气室吸收后,由带波长的窄带滤光片的红外气体传感器进行探测,传感器内置15位ADC,通过IIC进行数据采集,经过Microchip的CortexM0+SAMD20进行数据分析处理,分析出的采样数据通过通讯接口传输到上位机,然后通过配套软件观察不同探测器采集的数据及波形。

方案框图如下:图1方案框图整个方案的硬件连接方式是microUSB转USB线连接评估板和PC,选用12V直流电源适配器。

作为一个参考设计,这个方案选用了Microchip公司的系列产品,包括基于CortexM0+核的ATSAMD20作为的主控芯片,轨到轨的放大器MCP6H02用于驱动A红外光源,和低噪声的电源芯片MIC5253提供系统电源及接口芯片MCP2200。

而使用Pyreos公司的ezPyro是世界上最小的拥有数字接口超低功耗的热释电红外传感器。 ezPyro系列数字接口型传感器内部集成了传感器、模拟前端、15位-模数转换、数字滤波器、FIFO以及中断唤醒控制等部分,同时___mm的封装也大幅减小了设计整体体积。

ezPyro热释电红外传感器的响应时间在毫秒级,相比竞争对手几秒钟的响应时间,可谓是不可同日而语。 此方案中使用的红外光源EMIRS50是通过紧凑的TO-46封装,它可以提供带保护帽或者带反射面,这些结构可以配置蓝宝石或氟化钙、氟化钡和锗等材料的滤光片。

Axetris红外光源是紧凑型气体检测模块的理想选择。

所有Axetris红外光源都是基于微机械加工,电调制技术的热辐射红外光源。 这个专利的设计提供了真实黑体的辐射特性从2-14m,高辐射率和一个很长的使用寿命,它还具备极其快速的调制和低功耗的特性。 Axetris红外光源在这些年已经成功地集成在各种医疗、工业和安全应用上。

典型的目标气体是CO、CO2、制冷剂、CH4、Nox、呼吸性酒精气体以及其他更多气体。

当然,要确保方案整体的性能、提升系统测量精度,只有传感器是不够的。 世健在配套芯片的选择上也下了一番功夫。 从方案的BOM清单中我们可以看到,世健的工程师特意选择了Microchip的电源芯片MIC5253以及运算放大器MCP6H02等性能优异的外围电子元器件,使得传感器的特性最大限度地发挥出来。

除了硬件方面,世健的设计工程师也开发出了配套的软件,开发者可以观测到方案中不同传感器通道的测试和分析数据。

采样数据由串口传输到上位机,通过软件显示测量谱图,软件的左侧可以观察参考通道和CO2通道所测量的数据,其中白色曲线是参考信号,红色曲线是CO2检测信号。 经过双通道的校准算法可以测量出气体浓度值等等,软件还可以保存采集数据。 运行软件时,请确保已经安装NDIR驱动或者安装Labview2014运行引擎和Labviewvisa驱动(visa540_),步骤如下:1.配置串口2.打开软件,选择对应的串口号,并选择如下设置:3.波特率:1152004.数据位:85.校验位:None6.停止位:17.最后点击打开串口按钮,切换到显示数据图2软件界面世健公司的现场应用总监仇嘉洋表示:通过采用Microchip公司高性能的基于Cortex-M0+的MCU及电源和接口产品,结合MEMS技术的红外光源和传感器,世健公司为客户提供了完整的红外气体检测解决方案,可广泛应用于工业气体排放、煤矿可燃有毒气体泄漏监测、环境监测、医疗安全、智能楼宇、机车尾气排放检测等应用场景。

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