一种载体催化元件调零系统论文和设计-赵志雄

全文摘要

本实用新型公开了一种载体催化元件调零系统，包括安全电源，气敏元件，调零电路，放大电路以及微处理器，微处理器内设有手动调零模块、参考电压模块、自动调零模块以及执行模块，安全电源分别输出端与气敏元件和调零电路连接，气敏元件和调零电路并联，气敏元件和调零电路分别与放大电路的两个输入端连接，放大电路的两个输出端分别与参考电压模块和自动调零模块连接，自动调零模块的输出端与执行模块的输入端连接，执行模块的输入端还与手动调零模块的输出端连接，执行模块与调零电路连接；本实用新型调零方便，且调零精确度高。

主设计要求

1.一种载体催化元件调零系统，包括安全电源（1），气敏元件（2），调零电路（3），放大电路（4）以及微处理器（5），其特征是：所述微处理器（5）内设有手动调零模块（51）、参考电压模块（52）、自动调零模块（53）以及执行模块（54）；所述安全电源（1）分别输出端与所述气敏元件（2）和调零电路（3）连接；所述气敏元件（2）和调零电路（3）并联；所述气敏元件（2）和调零电路（3）分别与放大电路（4）的两个输入端连接；所述放大电路（4）的两个输出端分别与所述参考电压模块（52）和自动调零模块（53）连接；所述自动调零模块（53）的输出端与所述执行模块（54）的输入端连接；所述执行模块（54）的输入端还与所述手动调零模块（51）的输出端连接；所述执行模块（54）与所述调零电路（3）连接。

设计方案

2.如权利要求1所述的载体催化元件调零系统，其特征是：所述气敏元件（2）由补偿元件（ra1）和敏感元件（ra1）串联构成；所述调零电路（3）由串联的第一电阻（R1）和第一电阻（R2）构成；所述第一电阻（R1）和第一电阻（R2）之间串联有调零电位器（RP1）；所述气敏元件（2）和调零电路（3）并联形成惠斯顿电桥。

3.如权利要求2所述的载体催化元件调零系统，其特征是：所述放大电路（4）为带有两个输入端和两个输出端的差分放大电路；所述放大电路（4）一输入端与所述调零电位器（RP1）连接，另一输入端连接在所述补偿元件（ra1）和敏感元件（ra1）之间；所述放大电路（4）一输出端与通过A\/D转换电路与自动调零模块（53）的输入端连接，另一输出端所述参考电压模块（52）连接。

4.如权利要求1所述的载体催化元件调零系统，其特征是：所述手动调零模块（51）的输入端与按键开关连接。

设计说明书

技术领域

本实用新型涉及气体检测领域，特别涉及一种载体催化元件调零系统。

背景技术

气体检测仪的性能会随时间逐渐下降。如果不定期标定，监测仪检测数据将不准确。而标定的第一步就是调零，调零时，将监测仪暴露在环境大气下或高纯空气，使可燃气体传感器读数为零，即调零完成。

甲烷检测仪通常是利用难熔金属铂丝加热后的电阻变化来测定甲烷浓度，甲烷检测仪内部的检测元件和补偿元件在高温状态下，铂金丝变软、氧化铝载体变脆，若发生振动，则会使载体催化元件中的检测元件和补偿元件电阻值变化，从而引起零点偏移；另外，元件长时间工作或表面被煤尘等覆盖，也会引起零点偏移，影响测量精度。现有调零方法大致有两种，一种是通过机械电位器进行调零，但是使用机械电位器调零就必须在检测仪上开设孔，以便于调零时，用小螺丝刀伸入仪器内部调整机械电位器，使运算放器输出为零，从而实现调零。这种方法密封性差，检测仪结构复杂，不便于操作；但是其调零后信号为差模信号，受电源电压产生的电磁干扰小，精确度高；另一种就是利用软件控制，自动调零，操作方便，但是受电磁干扰大，精确度低。

因此本领域技术人员致力于开发一种调零精确度高且实用方便的载体催化元件调零系统。

实用新型内容

有鉴于现有技术的上述缺陷，本实用新型所要解决的技术问题是提供一种载体催化元件调零系统，其能够解决现有载体催化元件调零不便，调零精度差的问题。

为实现上述目的，本实用新型提供了一种载体催化元件调零系统，包括安全电源，气敏元件，调零电路，放大电路以及微处理器，微处理器内设有手动调零模块、参考电压模块、自动调零模块以及执行模块，安全电源分别输出端与气敏元件和调零电路连接，气敏元件和调零电路并联，气敏元件和调零电路分别与放大电路的两个输入端连接，放大电路的两个输出端分别与参考电压模块和自动调零模块连接，自动调零模块的输出端与执行模块的输入端连接，执行模块的输入端还与手动调零模块的输出端连接，执行模块与调零电路连接。

进一步，气敏元件由补偿元件和敏感元件串联构成，调零电路由串联的第一电阻和第一电阻构成，第一电阻和第一电阻之间串联有调零电位器，所气敏元件和调零电路并联形成惠斯顿电桥。

进一步，放大电路为带有两个输入端和两个输出端的差分放大电路，放大电路一输入端与调零电位器连接，另一输入端连接在补偿元件和敏感元件之间，放大电路一输出端与通过A\/D转换电路与自动调零模块的输入端连接，另一输出端参考电压模块连接。

本实用新型通过在微处理上集成了手动调零模块和自动调零模块，手动调零模块可以通过按键开关直接进行调零，方便快捷，自动调零模块可自动进行调零，并将自动调零模块与调零电位器连接，通过调零电位器进行调零，实现了自动调零的精确性，提高了测量精度。

附图说明

图1是本实用新型的模块原理结构示意图。

图2是本实用新型的电路原理结构示意图。

具体实施方式

下面结合附图和实施例对本实用新型作进一步说明，需注意的是，在本实用新型的描述中，术语“上”、“下”、“左”、“右”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本实用新型和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方式构造和操作，因此不能理解为对本实用新型的限制。术语“第一”、“第二”、“第三”等仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性。

如图1所示，一种载体催化元件调零系统，包括安全电源1，气敏元件2，调零电路3，放大电路4以及微处理器5，其特征是：微处理器5内设有手动调零模块51、参考电压模块52、自动调零模块53以及执行模块54，安全电源1分别输出端与气敏元件2和调零电路3连接，气敏元件2和调零电路3并联，气敏元件2和调零电路3分别与放大电路4的两个输入端连接，放大电路4的两个输出端分别与参考电压模块52和自动调零模块53连接，自动调零模块53的输出端与执行模块54的输入端连接，执行模块54的输入端还与手动调零模块51的输出端连接，执行模块54与调零电路3连接。

如图2所示，气敏元件2由补偿元件ra1和敏感元件ra1串联构成，调零电路3由串联的第一电阻R1和第一电阻R2构成，第一电阻R1和第一电阻R2之间串联有调零电位器RP1，气敏元件2和调零电路3并联形成惠斯顿电桥。放大电路4为带有两个输入端和两个输出端的差分放大电路，放大电路4一输入端与调零电位器RP1连接，另一输入端连接在补偿元件ra1和敏感元件ra1之间，放大电路4一输出端与通过A\/D转换电路与自动调零模块53的输入端连接，另一输出端参考电压模块52连接。

本实用新型通过将数字调零电位器集成在微处理器上，然后微处理器上的执行模块接收手动调零模块或者自动调零模块的调零信号后，自行调整调零电位器RP1，当A\/D转换电路输出值等于参考电压模块内设定的零点值相等时，此时电桥输出电压为0伏，调零完成，此时信号为差模信号，信号输出受电源电压的电磁干扰影响小，不易受电源电压、温度等影响，测量精度高。

本实用新型执行模块接收的调零信号有两种来源，一种是来自手动调零模块，另一种是自动调零模块。

其中，手动调零模块51的输入端与按键开关连接，以便于人们进行手动调节。手动调零模块是通过按键开关控制，当使用者按下按键开关，程序首先检查是否符合手动调零逻辑，符合时将信号传输至执行模块，执行模块进行调零，若不符合时仪器显示提示符“Err”，手动调零逻辑有两个，一个是催化元件预热时间是否大于10min，有利于防止预热时间不够，导致调零不准确，进而影响测量精度；另一个是本次零点A\/D转换电路输出值与上次自动执行调零时A\/D转换电路输出值的差值是否超过规定值，有利于防止在有甲烷的环境中执行了调零。

自动调零模块输出调零信号需要执行以下两个程序，一是测量A\/D转换电路输出值是否连续为负数，且负数的积分超过预设值时，自动调零模块发出调零信号，否则不发出任何信号；二是仪器在充电器状态下，充满电后，仪器会自动打开中催化元件预热10分钟并输出调零信号给执行模块，整个预热、调整过程中程序会检查仪器是否在充电器中以确认仪器的调零环境未改变。

以上详细描述了本实用新型的较佳具体实施例。应当理解，本领域的普通技术人员无需创造性劳动就可以根据本实用新型的构思作出诸多修改和变化。因此，凡本技术领域中技术人员依本实用新型的构思在现有技术的基础上通过逻辑分析、推理或者有限的实验可以得到的技术方案，皆应在由权利要求书所确定的保护范围内。

设计图

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