空气质量检测仪电路板开发

工作原理

o 红外吸收法（用于 CO₂检测）：二氧化碳（CO₂）检测一般采用非分散红外吸收（NDIR）技术。仪器内部有一个红外光源和一个红外探测器。红外光源发出特定波长的红外光，当 CO₂分子吸收了红外光后，会引起红外光强度的变化。红外探测器检测到这种变化，根据朗伯 - 比尔定律，通过测量红外光的吸收程度来计算 CO₂的浓度。这种方法具有精度高、稳定性好、不受其他气体干扰等优点。

1. 实时监测功能

1. 能够对多种空气质量参数进行实时连续监测，监测频率可以根据用户需求和仪器性能进行设置，一般可以达到每分钟甚至每秒更新一次数据。实时数据通过显示屏（LCD 或 OLED）直观地显示出来，让用户随时了解空气质量的动态变化。

硬件构成

1. 传感器模块

1. 颗粒物传感器：如采用激光散射原理的传感器，包括激光发射二极管、光电探测器、信号放大电路等组件。激光发射二极管的波长和功率要符合检测要求，光电探测器的灵敏度和响应时间要能够满足快速、准确地检测散射光信号。

2. 有害气体传感器：电化学传感器包含工作电极、对电极、参比电极和电解液，封装在一个小型的传感器外壳内。电极材料和电解液的选择要根据检测的气体种类和特性来确定，以确保传感器的选择性和灵敏度。红外吸收型二氧化碳传感器和紫外线吸收型臭氧传感器则分别包括红外光源、红外探测器、紫外线发射源和紫外线探测器等核心组件，这些组件的性能和精度直接影响气体检测的准确性。

3. VOCs 传感器：光离子化传感器主要由紫外灯、离子收集电极和信号处理电路组成。紫外灯的波长和强度决定了传感器对 VOCs 的电离能力，离子收集电极的设计和性能影响电流的收集效率，信号处理电路负责将离子电流转换为电压信号并进行放大和处理。

2. 信号处理电路

1. 包括放大电路、滤波电路、模数转换电路（ADC）等。放大电路用于放大传感器输出的微弱信号，使信号强度达到微处理器能够处理的范围。滤波电路用于去除信号中的噪声和干扰成分，提高信号的质量。ADC 则将模拟信号转换为数字信号，以便微处理器进行数据处理和计算。

3. 微处理器（MCU）

1. 作为仪器的核心控制单元，负责接收和处理来自信号处理电路的数字信号。它根据内置的算法和校准参数，计算出各种空气质量参数的浓度，控制显示屏显示数据、存储数据、判断是否报警等操作。同时，MCU 还可以与外部设备进行通信，实现连接功能。

4. 显示屏和按键

1. 显示屏用于显示空气质量数据、评价结果、报警信息等内容。按键用于用户操作，如开机 / 关机、开始 / 停止检测、设置报警阈值、查看历史记录等功能。按键的设计要考虑操作方便、手感舒适，显示屏的大小和清晰度要便于用户查看数据。

5. 电源系统

1. 一般采用电池供电，如干电池（AA 电池或 AAA 电池）或可充电锂电池。电源系统需要具备稳定的电压输出，同时要考虑电池的续航能力，在满足仪器正常工作的前提下，尽量延长电池的使用时间。有些仪器还配备了电源管理电路，用于监测电池电量、低电量报警和自动关机等功能。

6. 外壳和进气口设计

1. 外壳通常采用塑料材质，要具有一定的机械强度和耐腐蚀性。外壳的设计要考虑美观性、便携性和防护性，如采用人体工程学设计，便于手持和携带；设置防滑、防摔措施等。进气口的设计要保证空气能够顺畅地进入仪器内部与传感器接触，同时要防止灰尘、水滴等异物进入，影响仪器的正常工作。