[发明专利]一种传感器信号调理电路的设计

说明书

技术领域

本发明涉及一种电子鼻传感器信号调理电路的设计，尤其是一种自动化程度高，低功耗、性能优越的调理电路设计。

背景技术

电子鼻是一种集传感器、电子、计算机和人工智能等技术于一体的模仿哺乳动物嗅觉系统的结构和机理实现对物质进行感知、分析和判断的电子系统。电子鼻在感观分析上的优势,使越来越多的人开始研究它。传感器作为电子鼻系统重要的组成部分，与之对应的调理电路设计也显得尤为重要，为适应电子鼻系统在采集阶段更进一步自动化的要求，同时实现设备小体积、低功耗、使用灵活的需要，本调理电路设计由传感器信号转换、电压比较、光电耦合电路、工作指示、电压放大、滤波、电压跟随、电压保护和电源电路组成。它能够提高电子鼻系统在检测中自动化水平，同时设计电路功耗低、性能优越、稳定性高。

发明内容

本发明公布了一种电子鼻传感器调理电路的设计，主要实现了传感器信号的转换、放大及稳定输出。

本发明采用以下技术方案：一种传感器调理电路的设计，所属的调理电路设计，包括传感器信号转换电路、电压比较电路、光电耦合电路、工作指示电路、电压放大电路、滤波电路、跟随电路、保护电路和电源电路。

传感器信号转换电路采用电阻分压电路，气敏传感器可等效为一个可变电阻，通过串联电阻分压可实现传感器信号向电压信号的转换。

传感器信号转换电路与电压比较电路相连，比较电路对传感器信号和预设的电压信号进行比较，输出信号进入光耦电路。

光电耦合电路与电压比较电路相连，比较电路的输出控制光耦一侧led的亮灭，进而控制另一侧的通断，实现自动控制信号的调理开始。

工作指示电路与光电耦合电路相连，通过串联电阻的led指示灯的亮暗提示吹瓶是否结束，传感器电阻是否恢复为初始值。

电压放大电路与光耦电路相连，电压放大电路采用同相放大，经过分压的传感器信号通过放大芯片进行电压放大，同时进行一阶有源滤波，最后输出经过放大的电压。

滤波电路与放大电路相连，对输出的放大电压进行一阶LC无源滤波，滤除非基波的干扰，使输出的电压稳定。

设计的放大电路，能使微弱的传感器电信号进行放大，放大倍数由可调电阻R15进行调节。

一阶无源滤波电路与放大电路的输出直接相连，通过R11电阻和无源电容C11进行滤波，避免高频信号对后续A/D转换产生影响，增强电压稳定性。

一阶无源滤波的输出电压随即进入电压跟随电路，跟随电路的本质为放大倍数为1的同相放大电路，采用与之前放大电路相同的放大芯片，输出电压与输入电压相同，通过电压跟随能够使后续的A/D转换不受一级放大负载的影响，能够保证A/D转换的准确性。

保护电路与跟随电路相连，其实质为二极管单向导通，二极管一端与跟随电路输出相连，另一端则与3V电压相连，输出电压信号进入下一步处理前，对超过保护电路3V的电压信号进行归一化处理。这样避免了A/D转换输入电压过大损坏芯片的问题。

本发明将一种高度自动化的传感器调理电路运用于电子鼻系统中。调理电路功耗低、性能优越、高稳定，可以对电子鼻系统中对传感器信号进行很好的处理。

附图说明

图1为本发明的系统结构。

图2为本发明的调理电路设计图

具体实施方式

本发明利用微弱的传感器响应转换为电压信号，经过传感器信号转换电路、电压比较电路、光电耦合电路、工作指示电路、同相放大电路、滤波电路、跟随电路、保护电路对原始电压信号进行调理，经过调理的电压信号能够作为下一步的A/D转换的输入。附图1为本发明的系统结构，一下就本发明做具体说明。

气敏传感器在接触肉品、食品等在腐败过程中挥发的硫化氢、氨气等气体时，在其表面能发生氧化还原反应，不同的气体浓度，发生的反应强度也不同，通过调理电路能够实现信号的转换和数字化。

本发明涉及一种气敏传感器信号的调理电路，电路包括传感器信号转换、电压比较、电压放大、滤波、跟随、保护和电源电路。该电路设计自动化程度高、功耗低、体积小、兼容性强。

附图2示出了本发明的调理电路设计图，为了实现高度自动化以及获得稳定可靠的A/D转换输入电压，各部分电路都应设计合理。以下为电路工作过程：

1、经过电阻R1分压的传感器气味信息首先转换为电压信号，同时根据传感器参数设置可调电阻R13的电阻值，使其等于传感器的初始电阻R0，同时设置电阻R2＝R1，电阻R13与电阻R2同时也构成分压电路。