国家大学生创新项目BOD结题答辩-电路组x

结题答辩生物传感器法BOD快速测定仪（二）电控系统硬件设计指导老师：任玉琢汇报人：黄勇目录项目基本目标1项目技术方案2项目方案测试3一、项目基本目标3基本要求：1.基本功能驱动电路2.信号采集电路2.电源模块功能拓展：1.优化电路设计2.提高电路可维护性目录项目基本目标1项目技术方案2项目方案测试3电路技术方案5氧电极传感器 温度传感器信号采集放大STM32控制板A/D转换恒温加热垫升降机蠕动泵曝气泵恒温搅拌泵水曝气6BOD硬件部分信号采集及放大电机自动控制曝气泵加热垫升降机蠕动泵信号放大及A/D温度传感器氧电极传感信号采集原理图设计电机原理图设计STM32主控板传感器7传感器：溶氧电极德国WTW公司CellOx325功能：测量溶解氧浓度输出信号毫伏量级的双端直流电压信号要求：拥有好的共模抑制比和低频性能。AD8221差分信号8BOD硬件部分信号采集及放大电机自动控制曝气泵加热垫升降机蠕动泵信号放大及A/D温度传感器氧电极传感信号采集原理图设计电机原理图设计STM32主控板传感器9缺点：反馈控制延迟大电路复杂，增加主控压力使用ucosII系统跑得很慢功能：由于操作过程需要恒温。采用铂热电阻来检测温度的变化。电压值（毫伏级）输出信号AD8221方案一：传感器：铂热电阻

PT1000传感器10优点：控制电路简单温度测量方便精确数字量，直接连接STM32输出信号方案二：传感器：DS18b20传感器+加热垫11BOD硬件部分信号采集及放大电机自动控制曝气泵加热垫升降机蠕动泵信号放大及A/D温度传感器氧电极传感信号采集原理图设计电机原理图设计STM32主控板信号放大12放大器：

AD8221输出信号毫伏量级的双端直流电压信号AD8221差分信号满足放大器要求：

（1）足够大的放大倍数和响应速度（2）高输入阻抗（3）高共模抑制比（4）低温漂，低噪声，低失调电压和电流A/D13模数转换：

AD7710输出信号经放大后的模拟信号AD7710

在

23

位动态范围内的误差仅为

0.0015%考虑指标：AD位数，非线性度等指标双通道更适合我们的氧电极输出信号的处理精确性温漂性自校准能基本消除温漂影响，14BOD硬件部分信号采集及放大电机自动控制曝气泵加热垫升降机蠕动泵信号放大及A/D温度传感器氧电极传感信号采集原理图设计电机原理图设计STM32主控板电路图实物图16BOD硬件部分信号采集及放大电机自动控制曝气泵加热垫升降机蠕动泵信号放大及A/D温度传感器氧电极传感信号采集原理图设计电机原理图设计STM32主控板电机控制及驱动1.曝气泵目的：为微生物提供样品足够氧气，使更加符合实际结果压力:90KPa，额定使用电压:6V（DC），电流:0.45A，尺寸:直径:27mm长:64mm，出气口：4mm控制方案：不需要控制电机的正反转，半H桥即可达到要求电机控制及驱动18目的：泵入定量的清洗液或样品。通过控制实现在规定时间内泵入液体参数：工作电压是24V，流量为200ml/min，额定功率是20W，转子数为六，具有低噪音、高精度，使用方便，泵管结构简单，免维护等特点确定型号KCS-S40SA6B2.蠕动泵设计3、电机控制及驱动193、升降机设计方案：设计一个H桥，控制电机的正反转和速度目的：实现铂电阻及氧电极的自由升降。驱动芯片选择：BTS7960

通态电阻典型值为

16mQ

驱动电流可达

43A电机参数：24V驱动，空载速度24mm/s，行程150mm20BOD硬件部分信号采集及放大电机自动控制曝气泵加热垫升降机蠕动泵信号放大及A/D温度传感器氧电极传感信号采集原理图设计电机原理图设计STM32主控板4、电源及电磁阀21正负5V，给信号板IC供电24V，驱动板供电继电器控制目标及改进32

我们在上一届项目的基础上减少了磁搅拌，使机械和电路布局更合理，用升降机直接实现搅拌，减少了电路机械工作量之前使用AD7221实现的AD转换，因为手机的电压为毫伏级别，误差大，使用STM32内部的AD，处理便捷，精度更高1之前用的是一块整板，虽然便于调试，但是容易烧坏，整体调试效果也不好。现在将电路模块化，分为驱动板、信息板、电源板目录项目基本目标1项目技术方案2项目方案测试3测试数据测试实际数据：电源：5V电流：0.37A压力：73KPa测试数据电压：24V流量：100ml/min电压：直流5V检测颜色：绿色占空比50%检测有效距离小于等于5厘米电压：24V功率：30W电压：5V位数：12位感温范围--55℃-