結題答辯生物傳感器法BOD快速測定儀（二）電控系統硬件設計指導老師：任玉琢匯報人：黃勇目錄項目基本目標1項目技術方案2項目方案測試3一、項目基本目標3基本要求：1.基本功能驅動電路2.信號采集電路2.電源模塊功能拓展：1.優化電路設計2.提高電路可維護性目錄項目基本目標1項目技術方案2項目方案測試3電路技術方案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計電機原理圖設計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計電機原理圖設計STM32主控板傳感器9缺點：反饋控制延遲大電路復雜，增加主控壓力使用ucosII系統跑得很慢功能：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優點：控制電路簡單溫度測量方便精確數字量，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計電機原理圖設計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）足夠大的放大倍數和響應速度（2）高輸入阻抗（3）高共模抑制比（4）低溫漂，低噪聲，低失調電壓和電流A/D13模數轉換：

AD7710輸出信號經放大后的模擬信號AD7710

在

23

位動態范圍內的誤差僅為

0.0015%考慮指標：AD位數，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計電機原理圖設計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計電機原理圖設計STM32主控板電機控制及驅動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，半H橋即可達到要求電機控制及驅動18目的：泵入定量的清洗液或樣品。通過控制實現在規定時間內泵入液體參數：工作電壓是24V，流量為200ml/min，額定功率是20W，轉子數為六，具有低噪音、高精度，使用方便，泵管結構簡單，免維護等特點確定型號KCS-S40SA6B2.蠕動泵設計3、電機控制及驅動193、升降機設計方案：設計一個H橋，控制電機的正反轉和速度目的：實現鉑電阻及氧電極的自由升降。驅動芯片選擇：BTS7960

通態電阻典型值為

16mQ

驅動電流可達

43A電機參數：24V驅動，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計電機原理圖設計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，用升降機直接實現攪拌，減少了電路機械工作量之前使用AD7221實現的AD轉換，因為手機的電壓為毫伏級別，誤差大，使用STM32內部的AD，處理便捷，精度更高1之前用的是一塊整板，雖然便于調試，但是容易燒壞，整體調試效果也不好。現在將電路模塊化，分為驅動板、信息板、電源板目錄項目基本目標1項目技術方案2項目方案測試3測試數據測試實際數據：電源：5V電流：0.37A壓力：73KPa測試數據電壓：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：12位感溫范圍--55℃-