[发明专利]颗粒物传感器的电路、信号放大方法及颗粒物传感器

说明书

本发明涉及颗粒物传感器技术领域，尤其涉及一种颗粒物传感器的电路、信号放大方法及颗粒物传感器；所述电路包括一级放大电路，所述一级放大电路包括第一放大器U1，所述第一放大器U1的输出端分别与二级放大电路和MCU处理器连接；所述一级放大电路还包括第四电阻R4、第五电阻R5、第六电阻R6、第七电阻R7和第三电容C3，所述第七电阻R7的一端与所述第五电阻R5和所述第六电阻R6的公共连接点连接，另一端与MCU处理器连接。本发明所公开的颗粒物传感器的电路及颗粒物传感器，通过设置第七电阻和MCU处理器，对一级放大电路进行反馈调节，使一级放大电路的输出电压稳定在设置的范围内，能够获得更大的放大倍数，探测到更小的颗粒物。

技术领域

本发明涉及颗粒物传感器技术领域，尤其涉及一种颗粒物传感器的电路、信号放大方法及颗粒物传感器。

背景技术

颗粒物传感器基于光学散射原理，如图3所示，光源一般采用激光器或红外LED，当有PM2.5或其他细颗粒物，进入光散射腔时，发生散射，光电探测器可以将接收到的散射光信号转变成电流信号。放大电路将电流信号放大成合适幅值的电压信号，再由MCU处理。相对于光源发出的光，颗粒物散射的光功率非常非常小，且散射光是向空间360°散射。光电探测器需要放置在恰当的位置，既要避免光源的直接照射，又要保证散射光能够尽可能的接收到。这样光电探测器就只接收到散射光。颗粒物的散射光能量极低，这样光电探测器产生的光生电流就非常小，一般在pA量级的脉冲电流。这就需要放大电路有很大的放大倍数。

放大电路通常采用由集成运放构成的两级放大电路进行放大，第一级需要将电流信号转换为电压信号，通常采用如图4所示的跨阻放大的形式，光电探测器D接在放大器的输入与输出端，电阻R2和电容C3跨接在放大器的反向输入端与输出端，R2一般采用大阻值电阻，比如1MΩ或10MΩ。C3是滤波电容。跨阻放大倍数A＝I*R2，I为光电探测器D所产生的光电流。图3的反馈电阻R2也可以用T型网络(R4、R5、R6)代替，如图5所示。

颗粒物的粒径越小，散射光能量越小，放大电路的放大倍数就要设置的越高。但这样会遇到一个问题，颗粒物传感器不论内部结构采用黑色材料或者特殊结构，都无法避免光源发出的光经过内壁的反射、散射等多条路径间接照射到光电探测器上。这样，在实际情况中，光电探测器会接收到两种光信号，一种是颗粒物散射的脉冲光信号(有颗粒物经过才有光信号)，另一种是光源发出的光被传感器内壁及内部结构的反射、散射后照射到探测器的直流的光信号。

这样，光电探测器产生的光电流就由两部分组成：直流电信号和脉冲电信号。而脉冲电信号才是需要的。通常情况，脉冲电信号的幅值要比直流信号小很多。而经过放大电路的第一级放大时，两种信号会同时放大，当放大倍数很大时，放大后的直流信号会达到放大器的电源电压，使放大器饱和，输出始终等于电源电压，脉冲信号消失，电路的放大作用失效。这样传统的颗粒物传感器，在放大倍数选择上就需要作出妥协，要探测更小的颗粒物，例如小于1um直径的，就需要增大放大倍数，但放大倍数增大就导致放大电路饱和。正是这个原因，传统的红外颗粒物传感器只能探测到1um以上的颗粒物。

因此，为了解决上述问题，急需发明一种新的颗粒物传感器的电路、信号放大方法及颗粒物传感器。

发明内容

本发明的目的在于：提供一种颗粒物传感器的电路及颗粒物传感器、信号放大方法及颗粒物传感器，在获得大的放大倍数的同时，增强了传感器的可靠性和抗干扰性。

本发明提供了下述方案：

一种颗粒物传感器的电路，包括串联设置的一级放大电路和二级放大电路，所述一级放大电路的输出端还与MCU处理器的检测电压输入端1连接，所述二级放大电路的输出端与所述MCU处理器的放大信号输入端3连接，所述MCU处理器的控制电压信号输出端2与滤波电路的一端连接，所述滤波电路的另一端与所述一级放大电路连接。

优选地，所述一级放大电路包括第一放大器U1，