[发明专利]一种温室CO2浓度采集器

说明书

技术领域

本发明属于采集器技术领域，尤其涉及一种CO₂浓度采集器。

背景技术

一定范围内，二氧化碳的浓度越高，植物的光合作用也越强，因此二氧化碳是最好的气肥。美国科学家在新泽西州的一家农场里，利用二氧化碳对不同作物的不同生长期进行了大量的试验研究，发现二氧化碳在农作物的生长旺盛期和成熟期使用效果最显著。在这两个时期中，如果每周喷射两次二氧化碳气体，喷上4～5次后，蔬菜可增产90%，水稻增产70%，大豆增产60%，高粱甚至可以增产200%。因此，对温室中的二氧化碳浓度进行精确测量和采集对农业生产具有实际的指导意义。但是现有的CO₂浓度测量系统都存在一些问题，比如，效率低、噪声大和功耗大的问题。

发明内容

本发明就是针对上述问题，提供一种高效率、低噪声且功耗小的一种温室CO₂浓度采集器。

为了实现上述目的，本发明采用如下技术方案，本发明包括电感MG811、电阻R1、电阻R2、功放器、主控制器，其特征在于，电感MG811的1、3端口连接电源端VCC、2端口连接电阻R1一端，R1另一端接地；MG811的4、6端口连接电阻R2的一端和功放器的正极输入端，电阻R2的另一端接地，功放器的负极输入端连接主控制器的AOUT口，主控制器连接的电源输入端连接VCC，主控制器的GND端接地。

作为一种优选方案，所述的主控制器为MSP430F169单片机。

本发明有益效果。

本发明二氧化碳采集器具有功耗极低、使用方便、稳定性高等优点。其中，AD7794具备低噪声和低功耗的特点，使得它非常适用于低功耗和高精度的测量。同时，AD7794片上有低噪声增益可调的仪用放大器，所以小幅度的信号可以直接输入。由于具有多个优良的特性，AD7794可望广泛地用于农业、工业和医疗等各个领域。

附图说明

图1是本发明电路原理框图。

具体实施方式

如图所示，本发明包括电感MG811、电阻R1、电阻R2、功放器、主控制器，其特征在于，电感MG811的1、3端口连接电源端VCC、2端口连接电阻R1一端，R1另一端接地；MG811的4、6端口连接电阻R2的一端和功放器的正极输入端，电阻R2的另一端接地，功放器的负极输入端连接主控制器的AOUT口，主控制器连接的电源输入端连接VCC，主控制器的GND端接地。

作为一种优选方案，所述的主控制器为MSP430F169单片机。

由于二氧化碳传感器正常工作需要5V电压，因此本系统采用12V蓄电池供电，使用LM1117－5.0芯片将12V电压转成装置所需要的5V电压。PCF8563是PHILIPS公司推出的一款工业级内含I2C总线接口功能的、具有极低功耗的多功能时钟/日历芯片。按I2C总线协议规约，PCF8563有唯一的器件地址0A2H，PCF8563采用32．768kHz可编程时钟输出频率，I2C总线是由数据线SDA和时钟线SCL构成的串行总线，可发送和接收数据(使用时数据线和时钟线需要上拉4.7k的电阻)。PCF8563的SCL与单片机的引脚PD0连接，SDA与单片机的引脚PD1连接，实现时间、日期等数据的读取。

由于AD7794片上有低噪声的仪用放大器，幅度比较小的信号可以直接输入到ADC，所以在电路设计中MG811二氧化碳传感器的输出只需要接一个射极跟随器，即可精确地获得输出电压，从而简化了电路的设计。MG811模拟量输出0～100mV电压，浓度越高电压越高，对应的二氧化碳浓度为350～10000×10－6。

采集器使用MG811二氧化碳传感器。该传感器对CO2具有良好的灵敏度和选择性，并且受温湿度的变化影响较小，具有良好的稳定性、再现性及快速的响应恢复特性，探头可以插拔设计，方便试验。该传感器采用固体电解质电池原理，由下列固体电池构成:空气，Au|NASICON||碳酸盐|Au，空气，CO2。元件加热电压由外电路提供，当其表面温度足够高时，元件相当于一个电池，其两端会输出一电压信号，其值与能斯特方程符合得较好。元件测量时，放大器的阻抗须在100～1000GΩ之间，其测试电流应控制在1pA以下。

MSP430单片机处理能力强、运算速度快、片内资源丰富、方便高效，而其最大的特点就是超低功耗。由于系统运行时开启的功能模块不同(即采用不同的工作模式)，因此芯片的功耗有着显著的差异。在系统中，共有1种活动模式(AM)和5种低功耗模式(LPM0～LPM4)。在实时时钟模式下，可达2.5μA；在ＲAM保持模式下，最低可达0.1μA。该系统采用MSP430F169作为主控芯片，具有60kB闪存、2kB的ＲAM、2个16位定时器A/B、2个串行通信接口USAＲT0/USAＲT1、12位A/D带采样保持内部参考源、双12位D/A同步转换、2个USAＲT、I2C、HW乘法器和1个直接的通道DMA。基于这些特点，将其作为采集器的主控芯片非常合适。