未来企业管理的三大支柱.doc

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1、基于MSP430F425的有害气体测试仪通过MSP430F425单片机和集成MG2450芯片的AT-MR500模块实现了H2S、CO和CH4三种有害气体检测和ZigBee网络的数据通信，并通过VB.NET开发上位机软件实现对气体浓度的实时监测。其设计要点如下：有害气体检测方法MSP430数据采集系统设计ZigBee无线终端模块设计实时数据检测软件开发系统构架基于ZigBee的有害气体检测模块的硬件系统共分为三个部分：气体检测模块、数据采集底板和ZigBee无线数据传输模块。图3.4即为系统设计结构框图。有害气体检测模块包含传感器和前端电路，以接插板的形式通过统一的模拟数据

2、接口和数据采集底板连接，由MSP430F425的三个AD通道，经过SD16模块进行数模转换和数据换算，得到需要的气体浓度。为保证无线通信的距离和通信质量，MG2540无线数据通信模块采取了直插转接的方式，通过插针架起并同数据采集底板进行连接。MG2450芯片同MSP430通过UART接口通信，通信速率为115200bps。数据采集底板包含MSP430为中心的AD数据采集电路和JTAG、ISP电路。同时为了保证系统在外部供电异常或没有外部供电的情况下能够正常工作，本系统设计了充电管理、电源监测电路，同时传感器和风扇电路可以通过MSP430的I/O接口控制时能，从而在不需要采

3、集数据时降低功耗。图总体架构图传感器检测原理（1）电化学传感器电化学气体传感器是利用化学原理制作的探测器置于待测气体中，待测气体和探测器中的化学物质发生化学反应，通过测量化学反应产生的电流来测量气体浓度。在传统的两电极系统中，其工作电极和对电极由一层较薄的电解液隔开并通过一个很小的电阻连接外电路。当气体通过扩散方式进入传感器后，在感应电极表面进行氧化或还原反应，产生电流并通过外电路流经两个电极。该电流的大小与气体的浓度成比例关系，可通过外电路的负载电阻进行测量。相比二电极系统，三电极系统除了感应电极（S极）和计数电极（C极）以外引进参考电极（R极），并利用外部的恒电位工作

4、电路来减小电极极化所受的限制。本范例中的H2S、CO检测均采用电化学系统：H2S传感器：采用美国RAE公司的4H2S-100电化学传感器，测量范围0-100ppm，最大过载500ppm，灵敏度为0.8±0.2μA/ppm，分辨率0.1ppm，T90响应时间小于35秒，长期漂移小于2%/月。图RAE4H2S-100电化学传感器CO传感器：采用英国MRB科学公司的S+4CO电化学传感器，测量范围0-500ppm，最大过载1500ppm，灵敏度70±15nA/ppm，分辨率1ppm，T90响应时间小于30秒，长期漂移小于2%/年。 图MRBS+4CO电化学传感器（2）催化燃烧式

5、传感器催化燃烧式传感器又称催化接触燃烧式传感器，它的工作原理是将由气敏材料制成的探测器（常用Pt电热丝）置入待测气体中，在电源供电的环境中，使待测气体在催化剂的催化作用下发生氧化反应，即无焰燃烧，从而使探测器中电阻的阻值发生改变，通过测量探测器电阻值变化来测量气体浓度。可燃气体传感器：采用MJC4/2.8J型催化燃烧式传感器，测量范围0-100%LEL，灵敏度20-40mV/1%VolCH4，分辨力为0.01%，其T90响应时间小于10秒，线性度小于5%，在1%CH4中长期漂移小于±2mV/年。 图MJC4/2.8J型催化燃烧式传感器物理结构设计在完成原理设计，绘制PCB

6、之前，应当先完成产品的外形设计，包括外壳的选择和内部布局等。本模块对气体进行检测并且传感器内置，为保证传感器从内部测得的气体浓度数据与机壳外相同，需要风扇保持通风，同时考虑如何设计模块内部的气体流动通道。在外壳选择上，最好选用两侧带有通风孔或散热空的机壳，同时需要在内部安装风扇。为适应本安型设备要求，风扇采用建准2510无刷风扇（有刷风扇会工作时产生电火花），风量为3CFM，通过通风孔向内部送风，形成的风道途径传感器，气流从传感器侧面流过（而非直吹）。其布局设计如图3.5。 图传感器布局及风道设计图原理图： 电化学传感器连接图 催化燃烧式传感器连接图  电源连接图 MCU

7、连接图。PCB图：