Dick 發表於 2014-12-04 09:48:41
能見度即目標物的能見距離，是指觀測目標物時，能從背景中分辨出目標物的最大距離。近年來，由於種種原因，世界各地大氣能見度越來越低，溫室效應也日趨明顯，霧霾、沙塵暴等成為人們熱議的話題，國防工業生產和百姓日常生活都受到極大影響。加強空氣中CO2和能見度測量迫在眉睫。目前國際上已經研製出的能見度儀器有透射式和散射式兩大類，而我國能見度測量儀器的研究還未成熟。
本文提出一種簡易的透射式能見度測量裝置的設計方案，同時配備CO2 檢測功能。利用單片機控制，集測量、顯示於一體，儀器簡單實用，測量結果一目了然。體積小易攜帶，數據實時性好，靈活度大。
硬體設計
該裝置硬體電路可分為信號採集電路、控制電路和顯示電路三部分。其中信號採集電路包括雷射發射端、光敏接收端和CO2 傳感電路，用於採集待測信號。控制電路為信號放大電路和數據控制處理單元，用於對採樣到的數據進行分析和處理。顯示電路包括能見度分級顯示電路、CO2 濃度顯示和報警電路，實時輸出結果，直觀反映當前環境的能見度和CO2 濃度。電路圖如圖3所示。
信號採集電路
雷射發射端採用發射峰值波長為650.0 nm 紅光的雷射發射管，微調儀用於對準接收端，位於採樣筒一端。接收端採用矽光電色敏二極體，帶峰值波長為650.0 nm 的增透膜，防止雜光幹擾，位於採樣筒另一端。發射端發射來的雷射通過採樣空間由矽光電色敏二極體接收轉換成電信號，通過NE5532可調放大電路放大至0~3.5 V 範圍，送入單片機處理。可調放大電路使信號電壓放大約200倍。
CO2 傳感電路和引腳圖如圖4 所示，包括MG811CO2氣體傳感探頭，LM393電壓比較器等。MG811測試CO2 的濃度範圍在0~10 000 ppm，可探測各種環境下CO2的濃度值。
控制電路
該套裝置由具有自帶A/D 轉換功能的晶片STC12C5A60S2控制，它是一種低功耗、高性能CMOS 8位微控制器，可以為外圍的電路提供足夠的IO 埠。本設計配置11.059 2 MHz 的晶振為主系統的工作時鐘實現對能見度和CO2 數據的採集分析及對顯示部分的控制。
顯示電路包括了能見度顯示、CO2 濃度顯示及報警電路。其中能見度採集裝置採樣來的信號經控制電路控制LED 燈顯示結果。為了更直觀表示能見度大小，該裝置將能見度由小到大設置為6 級顯示結構，紅黃綠LED 燈各兩個，紅燈表示能見度很低，黃燈表示能見度低，綠燈表示能見度良好。CO2 濃度顯示電路用LCD1602 液晶顯示屏實現。LCD1602字符型液晶顯示模塊是一種專門用於顯示字母、數字、符號等點陣式LCD，單片機控制該模塊顯示CO2 濃度。當能見度低於預先設定的某一值時，蜂鳴器報警。
電子發燒友網技術編輯點評分析：
本文提出了一種易於操作且參數可變的透射式能見度測量裝置的設計方案，實現了對大氣能見度的分級檢測。在外界其他條件不變的情況下，能見度越低，感應出的直流電壓越小。與此同時裝置加入了CO2 探測器，在測量大氣中能見度的同時能夠檢測環境中CO2 的含量。該裝置物理原理清晰，結構簡單，易於操作且參數可調，同時具有很強的擴展性，加入其他不同的有害氣體傳感器，可以對大氣中的各種有害物質進行實時檢測。
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