便携式tsp采样器的设计

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1、苇41卷苇5期江汉大学学报(自然科学版)VO1．4lNO．52013年10月J．JianghanUniv．(Nat．Sci．Ed．)()t．20l3便携式TSP采样器的设计赵培宇。，刘立明(1．汀汉大学机电与建筑工程学院，湖北武汉430056；2．武汉分析仪器厂，湖北武汉430010)摘要：应市场需求设计了一款便携式TSP采样器，该采样器采用增强型51内核的单片机s．rC12C5A60S2作为控制器．定制段式大屏幕液晶显示，24位模数转换芯片HX711与差压传感器M121O配合检测流量．并利用流量偏差信号控制抽气泵

2、，实现自动恒流采样。经使用，证明该采样器具有功能强、操作简单、便于携带、性能稳定的特点。关键词：TSP；采样器；单片机；HX7l1；差压传感器；脉宽调制中图分类号：X851文献标志码：A文章编号：1673—0143(2013)05—0058—04气，使之通过已称重的滤膜，粉尘被捕集住质量0引言已知的滤膜上，然后在实验室称量含尘滤膜的质总悬浮颗粒物(Totalsuspendedparticulate，量，根据采样前后滤膜质量的变化，计算悬浮颗TSP)是指悬浮在空气中、空气动力学当量直径粒物的质量，再除以标况采样体积，

3、得到颗粒物≤100m的颗粒物，主要来源于燃烧时产生的烟的质量浓度，即、生产加T过程中产生的粉尘、风沙和交通R7-(m2一m1)／，(1)扬尘以及气态污染物在空气中生成的盐类颗粒。其中尺表示总粉尘浓度(mg／m)；m．表示采样大气中FSP的组成十分复杂，而且变化很大。国滤膜质量(mg)；m2表示采样后滤膜质量(rag)；家环境质量标准规定，居住区日平均浓度低于表示标况采样体积(L)。0．3mg／m，年平均浓度低于0．2mg／m。。。标况采样体积要根据采样时大气压及温TSP是大气质量评价中的一个重要指标，所度，由丁况采

4、样体积V，利用气态方程进行实时以TSP采样器需求量很大，它是厂矿企业、环境修正得到。监测部门监测与评价大气质量的依据。但目前大由：，(2)部分国产采样器存在体积庞大、不易携带、仪器』01智能化程度低、操作复杂、采样精度低和恒流特P=B。+P，(3)性不好等缺点“。鉴于以上情况，依据HJ／T有Vo×(4)374—2007《总悬浮颗粒物采样器技术要求及检测方法》，研制r一种便携式TSP采样器。该采样其中尸。表示标准大气压(kPa)；表爪标况温度器采用单片机控制，定制大屏幕段式液晶屏显273oC；P表示流量计前绝压(kP

5、a)；B表示当地示，用高精度微差压传感器检测流量，采用脉宽大气压(kPa)；P表示流量计前表压(kPa)；t表涮制技术驱动电机，较好地解决了体积、效率、示流量计前温度(oC)。恒流精度等问题。1工作原理2硬件设计器篓薏集2J的总恳浮微粒IT-HI⋯示，主要⋯。其具体方法是抽取一定体积的空微控制器’、TsP、孑与收稿日期：20l3—09一O6基金项目：江汉大学机电与建筑工程学院科研资助项目【SYO04[2013])作者简介：赵培宇(1964一)，男，高级工程师，研究方向：机电一体化、自动化仪器仪表2013年第5期赵培

6、字，等：便携式TSP采样器的设计59电源H电源llL示lf键盘充放电PCl控制H微控制器Hsz接口电池lj泵驱动进气口TSP切割器卜◆l孑L板流量讨‘卜{抽气泵出气口图1TSP采样器原理框图的流量检测电路、抽气泵、键盘、LCD显示、分功能，所以外围电路相对简化。RS232接口、电源等组成。2．2流量、温度检测电路通过键盘设置好采样时间、采样流量等参数流量、温度检测电路如图2所示。流量检测后，采样器按设定值启动抽气泵工作，并同时检采用孑L板流量计，用差压传感器M1210(U3)检测测孔板流量计前后的差压、气流的温度，

7、据此计孔板两侧的差压信号。温度信号从JC3引入，采算出瞬时流量，送液晶屏显示，并通过PID算法用PT100检测。检测流量、温度的传感器都需要调节泵的转速，达到恒流采样的目的。该设计采稳定的驱动电源，且这两个传感器输出的信号都用宏晶科技生产的单时钟机器周期(1T)单片机只有毫伏级，需要后接放大器。HX711芯片是2STC12C5A60S2，该单片机具有增强型51内核，输入通道、内带128倍放大的24位∑AAD转换，速度比传统5I芯片快20～35倍。泵电机的调速内部集成了传感器驱动电源、时钟等电路，与单采用单片机自带的

8、PWM控制器，由于采用开关方片机采用2线接口通信，具有精度高、抗干扰能式工作，极大地提升了工作效率。启用了单片机力强、功耗低、集成度高、外围电路简单、使用方内部集成的复位电路及看门狗，提高了采样器的便的特点。HX711芯片所具有的功能及特点，正可靠性。利用单片机自带的A／D转换器，实时监好适合用于本仪器的流量、温度检测。差压检测测电池、交流电源的状态。设置与