带恒温控制的NDIR二氧化碳气体传感器的开发与设计任务书

 2021-08-20 01:08

1. 毕业设计(论文)主要目标:

(1)设计圆柱型二氧化碳气体传感器的检测和参考气室,注塑、3D打印和机械加工完成模型制作;(2)设计PID算法控制的恒温控制装置及其加热模块驱动电路;(3)设计外围红外光源驱动电路、电源电路、探测器采集电路;(4)设计弱信号放大电路;(5)设计模数转换电路;(6)完成模数转换器驱动程序和基于PID的恒温控制程序;(7)PCB设计制作和焊接调试,并搭建恒温试验平台进行标定与稳定性测试。

2. 毕业设计(论文)主要内容:

为了在不受外界温度影响下实时准确检测空气中二氧化碳浓度,本文设计与研究了一种基于PID算法恒温控制的NDIR二氧化碳气体传感器,利用朗伯比尔定律反演出CO2的气体浓度计算公式。选用内表面镀铜且长为8cm的圆柱型气室,并用Zemax软件对光学模型进行仿真分析,采用双通道的测试法。用STM32单片机控制光源驱动电路以频率 0.5Hz 信号控制开启与关闭红外光波,红外光波发出后同时通过检测通道和参考通道,照射在有特定滤光片的探测器上,探测器的电信号,采用 ICL7650 放大,经过AD7794数模转换送入单片机测定并显示在TFT屏上,温度由PT1000铂电阻传感器采集反馈给单片机,单片机采用PID算法控制输出pwm方波的占空比从而进行控制裹在气室外的加热片的加热功率进行加热并通过比例控制环节,积分控制环节,微分控制环节反复调节最后达到基本稳定设定的恒温,拟合设定的恒定温度下CO2气体浓度曲线,对恒温的效果和温度对传感器的影响进行准确的检测。

3. 主要参考文献

[1]王为民, 王晨, 李春俭, 等. 大气二氧化碳浓度升高对植物生长的影响[J]. 西北植物学报, 2000, 20(4):676-683.

[2]涂威, 赵文彬, 郭楚, 等. 钢瓶供给氢气和空气的气相色谱法测定室内环境中的苯和TVOC[J].江汉大学学报(自然科学版),2019(02):132-138.

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