基于ADI公司的便攜式一氧化碳檢測設計方案

在工業(yè)生產中，氣體中毒事件時有發(fā)生，市場對便攜式有毒氣體檢測方案的需求趨勢迅速增加。本文介紹一種基于ADI的 ADuCM360 MCU的一氧化碳氣體檢測方案，該方案具有具有功耗低、交叉靈敏度低、長期穩(wěn)定性出色等特點，非常適合電池供電的便攜式應用。

時常發(fā)生的有毒氣體中毒事件，引起了人們對人生安全和健康的重視。有毒氣體檢測器小巧輕便，方便隨身攜帶，可以檢測暴露在環(huán)境中的危險氣體 CO 的濃度，清晰地讀出氣體濃度、峰值和高、低濃度報警水平。如果當前氣體高、低濃度值超出預設限度值時，儀器以聲、光報警提醒用戶。多數(shù)便攜式低功耗有毒氣體檢測器都是以電化學傳感器為基礎的，涵蓋工業(yè)環(huán)境中的多數(shù)常見氣體，比如一氧化碳（CO）、二氧化硫（SO2）、硫化氫（H2S）、和二氧化氮（NO2）。

本參考設計提供了一個基于ADI公司 ADuCM360 MCU的一氧化碳氣體檢測方案，包含完整的硬件設計（原理圖、PCB及BOM），軟件設計和用戶接口軟件。該方案具有具有功耗低、交叉靈敏度低、長期穩(wěn)定性出色等特點，非常適合電池供電的便攜式應用。

一、ADI一氧化碳檢測方案工作原理

工作原理圖

二、ADI一氧化碳檢測方案硬件原理

硬件原理圖

1. 信號測量 ：使用電化學傳感器 Alphasense CO - AF 作為前端，傳感器產生的電流與 CO 濃度成正比，將傳感器產生的電信號經(jīng)過放大、濾波電路送到 ADC 采樣端；

2. 信號采樣：使用 ADuCM360 內置的 ADC 采集經(jīng)過處理的信號；

3. 數(shù)據(jù)顯示 ：將計算得到的 CO 濃度通過 LCM 顯示出來；

4. 聲光報警 ：當 CO 濃度達到一定范圍，控制蜂鳴器發(fā)出不同頻率的聲音，進行報警。

5. 電源及參考電壓部分：供電電壓 5V，可以利用USB或者三節(jié)干電池供電。

三、軟件設計流程

1. CO濃度計算 ：根據(jù)采ADC集到的信號計算 CO 濃度，測量范圍 0 - 1500ppm，帶有自動校準功能；

2. 數(shù)據(jù)顯示 ：驅動LCM，將采樣電壓和計算得到的 CO 濃度顯示出來；

3. 聲光報警 ：根據(jù) CO 濃度將報警范圍分 3 個等級：50 - 200ppm、201 - 400ppm、400ppm 以上；在不同等級控制蜂鳴器發(fā)出不同頻率的聲音，濃度越高，頻率越高。

四、PCB板實物圖