國(guó)家大學(xué)生創(chuàng)新項(xiàng)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(cè)定儀（二）電控系統(tǒng)硬件設(shè)計(jì)指導(dǎo)老師：任玉琢匯報(bào)人：黃勇目錄項(xiàng)目基本目標(biāo)1項(xiàng)目技術(shù)方案2項(xiàng)目方案測(cè)試3一、項(xiàng)目基本目標(biāo)3基本要求：1.基本功能驅(qū)動(dòng)電路2.信號(hào)采集電路2.電源模塊功能拓展：1.優(yōu)化電路設(shè)計(jì)2.提高電路可維護(hù)性目錄項(xiàng)目基本目標(biāo)1項(xiàng)目技術(shù)方案2項(xiàng)目方案測(cè)試3電路技術(shù)方案5氧電極傳感器 溫度傳感器信號(hào)采集放大STM32控制板A/D轉(zhuǎn)換恒溫加熱墊升降機(jī)蠕動(dòng)泵曝氣泵恒溫?cái)嚢璞盟貧?BOD硬件部分信號(hào)采集及放大電機(jī)自動(dòng)控制曝氣泵加熱墊升降機(jī)蠕動(dòng)泵信號(hào)放大及A/D溫度傳感器氧電極傳感信號(hào)采集原理圖設(shè)計(jì)電機(jī)原理圖設(shè)計(jì)STM32主控板傳感器7傳感器：溶氧電極德國(guó)WTW公司CellOx325功能：測(cè)量溶解氧濃度輸出信號(hào)毫伏量級(jí)的雙端直流電壓信號(hào)要求：擁有好的共模抑制比和低頻性能。AD8221差分信號(hào)8BOD硬件部分信號(hào)采集及放大電機(jī)自動(dòng)控制曝氣泵加熱墊升降機(jī)蠕動(dòng)泵信號(hào)放大及A/D溫度傳感器氧電極傳感信號(hào)采集原理圖設(shè)計(jì)電機(jī)原理圖設(shè)計(jì)STM32主控板傳感器9缺點(diǎn)：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(guò)程需要恒溫。采用鉑熱電阻來(lái)檢測(cè)溫度的變化。電壓值（毫伏級(jí)）輸出信號(hào)AD8221方案一：傳感器：鉑熱電阻

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

AD8221輸出信號(hào)毫伏量級(jí)的雙端直流電壓信號(hào)AD8221差分信號(hào)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(hào)經(jīng)放大后的模擬信號(hào)AD7710

在

23

位動(dòng)態(tài)范圍內(nèi)的誤差僅為

0.0015%考慮指標(biāo)：AD位數(shù)，非線性度等指標(biāo)雙通道更適合我們的氧電極輸出信號(hào)的處理精確性溫漂性自校準(zhǔn)能基本消除溫漂影響，14BOD硬件部分信號(hào)采集及放大電機(jī)自動(dòng)控制曝氣泵加熱墊升降機(jī)蠕動(dòng)泵信號(hào)放大及A/D溫度傳感器氧電極傳感信號(hào)采集原理圖設(shè)計(jì)電機(jī)原理圖設(shè)計(jì)STM32主控板電路圖實(shí)物圖16BOD硬件部分信號(hào)采集及放大電機(jī)自動(dòng)控制曝氣泵加熱墊升降機(jī)蠕動(dòng)泵信號(hào)放大及A/D溫度傳感器氧電極傳感信號(hào)采集原理圖設(shè)計(jì)電機(jī)原理圖設(shè)計(jì)STM32主控板電機(jī)控制及驅(qū)動(dòng)1.曝氣泵目的：為微生物提供樣品足夠氧氣，使更加符合實(shí)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(zhǎng):64mm，出氣口：4mm控制方案：不需要控制電機(jī)的正反轉(zhuǎn)，半H橋即可達(dá)到要求電機(jī)控制及驅(qū)動(dòng)18目的：泵入定量的清洗液或樣品。通過(guò)控制實(shí)現(xiàn)在規(guī)定時(shí)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(jiǎn)單，免維護(hù)等特點(diǎn)確定型號(hào)KCS-S40SA6B2.蠕動(dòng)泵設(shè)計(jì)3、電機(jī)控制及驅(qū)動(dòng)193、升降機(jī)設(shè)計(jì)方案：設(shè)計(jì)一個(gè)H橋，控制電機(jī)的正反轉(zhuǎn)和速度目的：實(shí)現(xiàn)鉑電阻及氧電極的自由升降。驅(qū)動(dòng)芯片選擇：BTS7960

通態(tài)電阻典型值為

16mQ

驅(qū)動(dòng)電流可達(dá)

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

我們?cè)谏弦粚庙?xiàng)目的基礎(chǔ)上減少了磁攪拌，使機(jī)械和電路布局更合理，用升降機(jī)直接實(shí)現(xiàn)攪拌，減少了電路機(jī)械工作量之前使用AD7221實(shí)現(xiàn)的AD轉(zhuǎn)換，因?yàn)槭謾C(jī)的電壓為毫伏級(jí)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。現(xiàn)在將電路模塊化，分為驅(qū)動(dòng)板、信息板、電源板目錄項(xiàng)目基本目標(biāo)1項(xiàng)目技術(shù)方案2項(xiàng)目方案測(cè)試3測(cè)試數(shù)據(jù)測(cè)試實(shí)際數(shù)據(jù)：電源：5V電流：0.37A壓力：73KPa測(cè)試數(shù)據(jù)電壓：24V流量：100ml/min電壓：直流5V檢測(cè)顏色：綠色占空比50%檢測(cè)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℃-