國家大學(xué)生創(chuàng)新項目BOD結(jié)題答辯-電路組x

結(jié)題答辯生物傳感器法BOD快速測定儀（二）電控系統(tǒng)硬件設(shè)計指導(dǎo)老師：任玉琢匯報人：黃勇目錄項目基本目標1項目技術(shù)方案2項目方案測試3一、項目基本目標3基本要求：1.基本功能驅(qū)動電路2.信號采集電路2.電源模塊功能拓展：1.優(yōu)化電路設(shè)計2.提高電路可維護性目錄項目基本目標1項目技術(shù)方案2項目方案測試3電路技術(shù)方案5氧電極傳感器 溫度傳感器信號采集放大STM32控制板A/D轉(zhuǎn)換恒溫加熱墊升降機蠕動泵曝氣泵恒溫攪拌泵水曝氣6BOD硬件部分信號采集及放大電機自動控制曝氣泵加熱墊升降機蠕動泵信號放大及A/D溫度傳感器氧電極傳感信號采集原理圖設(shè)計電機原理圖設(shè)計STM32主控板傳感器7傳感器：溶氧電極德國WTW公司CellOx325功能：測量溶解氧濃度輸出信號毫伏量級的雙端直流電壓信號要求：擁有好的共模抑制比和低頻性能。AD8221差分信號8BOD硬件部分信號采集及放大電機自動控制曝氣泵加熱墊升降機蠕動泵信號放大及A/D溫度傳感器氧電極傳感信號采集原理圖設(shè)計電機原理圖設(shè)計STM32主控板傳感器9缺點：反饋控制延遲大電路復(fù)雜，增加主控壓力使用ucosII系統(tǒng)跑得很慢功能：由于操作過程需要恒溫。采用鉑熱電阻來檢測溫度的變化。電壓值（毫伏級）輸出信號AD8221方案一：傳感器：鉑熱電阻

PT1000傳感器10優(yōu)點：控制電路簡單溫度測量方便精確數(shù)字量，直接連接STM32輸出信號方案二：傳感器：DS18b20傳感器+加熱墊11BOD硬件部分信號采集及放大電機自動控制曝氣泵加熱墊升降機蠕動泵信號放大及A/D溫度傳感器氧電極傳感信號采集原理圖設(shè)計電機原理圖設(shè)計STM32主控板信號放大12放大器：

AD8221輸出信號毫伏量級的雙端直流電壓信號AD8221差分信號滿足放大器要求：

（1）足夠大的放大倍數(shù)和響應(yīng)速度（2）高輸入阻抗（3）高共模抑制比（4）低溫漂，低噪聲，低失調(diào)電壓和電流A/D13模數(shù)轉(zhuǎn)換：

AD7710輸出信號經(jīng)放大后的模擬信號AD7710

在

23

位動態(tài)范圍內(nèi)的誤差僅為

0.0015%考慮指標：AD位數(shù)，非線性度等指標雙通道更適合我們的氧電極輸出信號的處理精確性溫漂性自校準能基本消除溫漂影響，14BOD硬件部分信號采集及放大電機自動控制曝氣泵加熱墊升降機蠕動泵信號放大及A/D溫度傳感器氧電極傳感信號采集原理圖設(shè)計電機原理圖設(shè)計STM32主控板電路圖實物圖16BOD硬件部分信號采集及放大電機自動控制曝氣泵加熱墊升降機蠕動泵信號放大及A/D溫度傳感器氧電極傳感信號采集原理圖設(shè)計電機原理圖設(shè)計STM32主控板電機控制及驅(qū)動1.曝氣泵目的：為微生物提供樣品足夠氧氣，使更加符合實際結(jié)果壓力:90KPa，額定使用電壓:6V（DC），電流:0.45A，尺寸:直徑:27mm長:64mm，出氣口：4mm控制方案：不需要控制電機的正反轉(zhuǎn)，半H橋即可達到要求電機控制及驅(qū)動18目的：泵入定量的清洗液或樣品。通過控制實現(xiàn)在規(guī)定時間內(nèi)泵入液體參數(shù)：工作電壓是24V，流量為200ml/min，額定功率是20W，轉(zhuǎn)子數(shù)為六，具有低噪音、高精度，使用方便，泵管結(jié)構(gòu)簡單，免維護等特點確定型號KCS-S40SA6B2.蠕動泵設(shè)計3、電機控制及驅(qū)動193、升降機設(shè)計方案：設(shè)計一個H橋，控制電機的正反轉(zhuǎn)和速度目的：實現(xiàn)鉑電阻及氧電極的自由升降。驅(qū)動芯片選擇：BTS7960

通態(tài)電阻典型值為

16mQ

驅(qū)動電流可達

43A電機參數(shù)：24V驅(qū)動，空載速度24mm/s，行程150mm20BOD硬件部分信號采集及放大電機自動控制曝氣泵加熱墊升降機蠕動泵信號放大及A/D溫度傳感器氧電極傳感信號采集原理圖設(shè)計電機原理圖設(shè)計STM32主控板4、電源及電磁閥21正負5V，給信號板IC供電24V，驅(qū)動板供電繼電器控制目標及改進32

我們在上一屆項目的基礎(chǔ)上減少了磁攪拌，使機械和電路布局更合理，用升降機直接實現(xiàn)攪拌，減少了電路機械工作量之前使用AD7221實現(xiàn)的AD轉(zhuǎn)換，因為手機的電壓為毫伏級別，誤差大，使用STM32內(nèi)部的AD，處理便捷，精度更高1之前用的是一塊整板，雖然便于調(diào)試，但是容易燒壞，整體調(diào)試效果也不好?，F(xiàn)在將電路模塊化，分為驅(qū)動板、信息板、電源板目錄項目基本目標1項目技術(shù)方案2項目方案測試3測試數(shù)據(jù)測試實際數(shù)據(jù)：電源：5V電流：0.37A壓力：73KPa測試數(shù)據(jù)電壓：24V流量：100ml/min電壓：直流5V檢測顏色：綠色占空比50%檢測有效距離小于等于5厘米電壓：24V功率：30W電壓：5V位數(shù)：12位感溫范圍--55℃-