单片机粉尘浓度采集器

1、粉尘浓度采样器嵌入式系统设计粉尘浓度采样器嵌入式系统设计学生姓名：闫冉指导教师：丁宝峰所在院系：电气与信息学院所学专业：电子信息工程东北农业大学东北农业大学2014-5-28呼吸性粉尘概述几种典型的呼吸性粉尘分离曲线（几种典型的呼吸性粉尘分离曲线（C C曲线为肺泡沉积曲线）曲线为肺泡沉积曲线）19521952年英国医学研究委员会年英国医学研究委员会BMRCBMRC（空气动力学直径均在空气动力学直径均在7.07um7.07um以下，以下，5um5um粉尘的沉积效率为粉尘的沉积效率为50%50%的粉尘的粉尘) )19681968年美国政府工业卫生协会提出年美国政府工业卫生协会提出ACGIHACGI

2、H曲线（小于或等于曲线（小于或等于2um2um的粒子的沉积率定为的粒子的沉积率定为75%75%）1 1：PM2.5;PM10PM2.5;PM10的简介的简介 2：呼吸性粉尘分离曲线：呼吸性粉尘分离曲线粉尘浓度采样器的基本结构和原理粉尘浓度采样器的基本结构和原理采样器工作主要组成部分采样器工作主要组成部分100012QTWWC粉尘浓度采样器的设计关键粉尘浓度采样器的设计关键 1 1 呼吸性粉尘、气体粉尘采样一体化实现呼吸性粉尘、气体粉尘采样一体化实现 工作场所有毒物质的测定中对呼吸性粉尘与对有毒气体采样流量的要求不同：呼吸性粉尘的采样流量要求1.00L/min；酯、腈类等大部分气体的采样流量0.

3、05L/min；有机磷农药气体的采样流量要求为0.10L/min。 2 2采样头捕集效率符合采样头捕集效率符合BMRCBMRC曲线曲线 粉尘采样头主要有向心式、冲击式、旋风式等。 3 3流量的稳定和可调流量的稳定和可调 在粉尘采样过程中，选择合适的抽气风泵和稳流装置，这样在电压降低和阻力增加情况下还能控制抽气流量在一定范围内小额变化。 当稳流设备到达极限，采样器能否通过调节从而达到稳定流量的目的。 4风机自动启停控制和采样计时风机自动启停控制和采样计时 100012QTWWC低低流流量量适适配配器器的的设设计计有毒有毒气体粉尘浓度采样气体粉尘浓度采样低流量适配器的三通管道图低流量适配器的三通管

4、道图 低流量适配器的工作原理：低流量适配器的工作原理：当气体从1管进入三管道后，利用开槽盘头螺钉人为的改变3管道断面面积来改变合流进支管2的气体流量，从而将采样流量调整到想要的流量范围，满足对酯类、腈类等有毒气体采样规范的要求。低流量适配器的使用与原理低流量适配器的使用与原理假设在同一管道中有不同横截面积为S1和S2的两处断面，两断面气体平均流速为V1和V2，气体流量为Q1和Q2，当空气密度无明显变化时则Q1=Q2， 在流体力在工程的设计计算中，根据流体接触的边壁沿程是否变化，把能量损失分为两类：沿程损失和局部损失。伯努利方程只是压强、速度以及能量损失三部分之间关系的方程式,通过任意不同两断面

5、都可以列出不同的方程式。最终确定设计的主要参数为最终确定设计的主要参数为L1=20mm，L2=20mm，L3=12.5mm，D1=3mm，D2=3mm，D3=1.34mm。低低流流量量适适配配器器的的设设计计2-1222211p2vp2vp2211SVSV低流量适配器参数计算低流量适配器参数计算低流量适配器采样流量检验数据低流量适配器采样流量检验数据低低流流量量适适配配器器的的设设计计低流量适配器的检验低流量适配器的检验呼吸性粉尘采样头的选型呼吸性粉尘采样头的选型冲击式、旋风式、向心式采样头冲击式、旋风式、向心式采样头 要求其分离特性都符合国家规定的呼吸性粉尘采样标准曲线，其目的均是过滤大颗粒

6、的非呼吸性要求其分离特性都符合国家规定的呼吸性粉尘采样标准曲线，其目的均是过滤大颗粒的非呼吸性粉尘，捕捉呼吸性粉尘。粉尘，捕捉呼吸性粉尘。 本文选择的是旋风式采样头，这是由于旋风式采样头具有结构简单、无运动部件、分离效率高和本文选择的是旋风式采样头，这是由于旋风式采样头具有结构简单、无运动部件、分离效率高和压降适中等特点。而冲击式采样头和向心式采样头分离效率易变，且与采样时间长短等因素有关。压降适中等特点。而冲击式采样头和向心式采样头分离效率易变，且与采样时间长短等因素有关。呼呼吸吸性性粉粉尘尘采采样样头头的的设设计计旋风式采样头主要部分旋风式采样头主要部分呼呼吸吸性性粉粉尘尘采采样样头头的的

7、设设计计旋风式采样头预捕集器部分旋风式采样头预捕集器部分参数计算参数计算呼呼吸吸性性粉粉尘尘采采样样头头的的设设计计旋风式采样头对呼吸性粉尘的分离效率检验旋风式采样头对呼吸性粉尘的分离效率检验Barth理论设计的旋风式采样头在每个点与理论设计的旋风式采样头在每个点与BMRC曲线对应点的标准差为曲线对应点的标准差为4.9%，符合对呼吸性粉，符合对呼吸性粉尘采样头的要求。综上所述将筒体直径定为尘采样头的要求。综上所述将筒体直径定为9.00(mm)，的，的Stairmand型旋风分离器能够满足对型旋风分离器能够满足对呼吸性粉尘采样头的要求。呼吸性粉尘采样头的要求。450)()5 . 0ln(cdde

8、抽抽气气泵泵稳稳流流装装置置选选型型薄膜泵：泵体多采用铝合金制成，由皮碗、轴杆等组成。其特点是结构简单易于制造，价格便宜，耗电量小；可通过调节滑动变阻器改变抽气流量；易于维修。缺点是存在脉动气流，可采用双泵结构或加稳流装置来解决。 1要求抽气泵的采样流量稳定。个体采样器微型抽气泵的采样流量应1.0L/min 2要求抽气泵有良好的负载特性。即当抽气阻力随时间增加而增加时，流量不会明显下降。 3一般要求抽气泵的使用寿命应大于3000h。抽气泵的选型抽气泵的选型抽抽气气泵泵稳稳流流装装置置选选型型微型抽气泵的检验微型抽气泵的检验在电压为在电压为3.4V的条件下，对该微型抽气泵的负载与流量的关系进行测

9、试的条件下，对该微型抽气泵的负载与流量的关系进行测试在不同的电压条件下对该泵的电压与流量的关系进行测试在不同的电压条件下对该泵的电压与流量的关系进行测试流流量量的的测测定定智能型智能型金属转子流量计金属转子流量计 工作原理：上升力等于浸在流体中浮子重量时，浮子便稳定在某一高度。浮子位置的工作原理：上升力等于浸在流体中浮子重量时，浮子便稳定在某一高度。浮子位置的高低即对应着被测介质流量的大小。高低即对应着被测介质流量的大小。旋转磁钢与浮子内磁钢耦合，而发生转动，同时带动旋转磁钢与浮子内磁钢耦合，而发生转动，同时带动指针，通过刻度盘指示出此时的流量大小。指针，通过刻度盘指示出此时的流量大小。 对于

10、智能型，智能型指示器中的一个固态磁传感器将磁场的变化转化成电信对于智能型，智能型指示器中的一个固态磁传感器将磁场的变化转化成电信号，经号，经A/DA/D变换、微处理器，变换、微处理器，D/AD/A输出，输出，LCDLCD液晶显示，来显示出流量的大小及累液晶显示，来显示出流量的大小及累积流量积流量。采采样样控控制制电电路路的的设设计计ab1R 1TINPNR 2RT2NPNR 3R 4T3PNPT4PNPR W1R W2A-+M1A-+M2D1D2Nno tP3.0+5 VE1 (1 0V)E2 (1 0V)R 5R 6c1c2C3BT110VBT210VKk112233U17805+C20.1

11、ufE1(10V)E2(10V)+5V+C10.1ufR113.5R123.5b3e3e11D22D33D44D55D66D77D88D98Q127Q136Q145Q154Q163Q172Q181Q19E11OC1GND10VCC20U3-174HC5731D22D33D44D55D66D77D88D98Q127Q136Q145Q154Q163Q172Q181Q19E11OC1GND10VCC20U3-274HC573P0.0P0.1P0.2P0.3P0.4P0.5P0.6P0.7abfcgdeDPYdpdpabfcgdeDPYdpabfcgdeDPYdpcom19com210a1b2c3d4

12、e5f6g7dp8U4shumaguandula2.6wela2.7P0.0P0.1P0.2P0.3P0.4P0.5P0.6P0.7+5V+5Vled1.7R91k+5VLEDT5PNPbeep2.3BUZZER+5VR10 1kP0.039P0.138P0.237P0.336P0.435P0.534P0.633P0.732P1.01P1.12P1.23P1.34P1.45P1.56P1.67P1.78XT119XT218EA/Vpp31RST9Vcc40P2.021P2.122P2.223P2.324P2.425P2.526P2.627P2.728ALE/PR30PSEN29P3.0RXD1

13、0P3.1TXD11P3.2INT012P3.3INT113P3.4T014P3.5T115P3.6WR16P3.7RD17U289C52C3C4X+5VR7R8+C5K1+5VP0.0P0.1P0.2P0.3P0.4P0.5P0.6P0.7led1.7dula2.6wela2.7beep2.3Vcc1D02D13D24D35D46D57D68D79PR1KP3.0startset-geset-shistop-gestop-shi+5VK2K3K4K5K6startset-geset-shistop-gestop-shibec123456ABCD654321DCBAScaleSh eetSiz

14、eFCSM No.DWG No.Rev0 of 0BBT110 VBT210 VK112233U178 05+C20.1u fP0 .039P0 .138P0 .237P0 .336P0 .435P0 .534P0 .633P0 .732P1 .01P1 .12P1 .23P1 .34P1 .45P1 .56P1 .67P1 .78XT119XT218EA/Vp p31RST9Vcc40P2 .021P2 .122P2 .223P2 .324P2 .425P2 .526P2 .627P2 .728ALE/PR30PSEN29P3 .0 RXD10P3 .1 TXD11P3 .2 INT012P

15、3 .3 INT113P3 .4 T014P3 .5 T115P3 .6 WR16P3 .7 RD17U289 C5 2C330 PFC430 PFX12 MHZ+5 VR710 kR810 k+C547 ufK1k1+5 V1D22D33D44D55D66D77D88D98Q127Q136Q145Q154Q163Q172Q181Q19E11OC1GND10VCC20U3-174HC5731D22D33D44D55D66D77D88D98Q127Q136Q145Q154Q163Q172Q181Q19E11OC1GND10VCC20U3-274HC573P0 .0P0 .1P0 .2P0 .3P0 .4P0 .5P0 .6P0 .7P0 .0P0 .1P0 .2P0 .3P0 .4P0 .5P0 .6P0 .7abfcgdeDPYdpdpabfcgdeDPYdpabfcgdeDPYdpcom19com210a1b2c3d4e5f6g7dp8U4shu mag uandu la2 .6wela2 .7P0 .0P0 .1P0 .2P0 .3P0 .4P0 .5P0 .6P0 .7+5 V+5 Vled1.7R91k+5 Vled1.7du la2 .6wela2 .7beep 2.3T5PNPbeep 2.3BUZZERbeep+5 VR10 1kVcc1D02D13D2