電化學傳感器實驗板的制作方法
【專利摘要】本實用新型提供了一種電化學傳感器實驗板，所述實驗板包含：處理模塊、傳感器模塊、顯示模塊、通信模塊和調試模塊；所述傳感器模塊、所述顯示模塊、所述通信模塊和所述調試模塊分別與所述處理模塊相連；所述傳感器模塊用于采集環境數據；所述處理模塊用于處理所述環境數據以及所述實驗板運行狀態數據；所述顯示模塊用于顯示所述實驗板運行狀態數據以及所述處理模塊處理后的環境數據；所述通信模塊用于提供所述實驗板與外部設備的通信連接；所述調試模塊用于調試所述傳感器模塊及所述處理模塊。
【專利說明】
電化學傳感器實驗板
技術領域
[0001]本實用新型涉及教學實驗儀器設備設計與開發，特指一種將電化學傳感器智能化并進行聯網信息傳輸的電化學傳感器實驗板。
【背景技術】
[0002]電化學傳感器廣泛用于各類氣體檢測。電化學傳感器既能滿足一般檢測中對靈敏度和準確性的要求，又具有體積小、攜帶方便、可用于現場監測且價格低廉的優點。正因為如此，物聯網應用中，越來越多的電化學傳感器被用作前端感知元件。隨著全球技術的不斷進步，現在已經可以購買和使用幾十種技術成熟的電化學傳感器。
[0003]當檢測環境中的溫度、濕度、光照度，甚至振動發生變化時，電化學傳感器的檢測特性會受到干擾，發生變化，從而影響測量的準確性。解決這一問題的常規的做法是進行補償。電化學傳感器智能化，即將電化學傳感器測量輸出信號使用微處理器進行軟件補償、計算結果存儲、傳輸，是目前最常用的方法。
[0004]然而，目前市場上缺少直接應用于物聯網相關課程，且功能完備的智能電化學傳感器教學實驗設備，這給開設電化學傳感器智能信息處理相關實驗帶來了困難。
【實用新型內容】
[0005]針對上述問題，本實用新型目的在于提出了一種電化學傳感器教學實驗板，用于物聯網相關課程中微型電化學傳感器實驗教學。利用該實驗板能夠完成電化學傳感器智能化實驗、電化學傳感器感知信息聯網傳輸實驗，電化學傳感器感知信息USB傳輸實驗等。
[0006]為達到上述目的，本實用新型具體提供一種電化學傳感器實驗板，所述實驗板包含:處理模塊、傳感器模塊、顯示模塊、通信模塊和調試模塊;所述傳感器模塊、所述顯示模塊、所述通信模塊和所述調試模塊分別與所述處理模塊相連;所述傳感器模塊用于采集環境數據;所述處理模塊用于處理所述環境數據以及所述實驗板運行狀態數據;所述顯示模塊用于顯示所述實驗板運行狀態數據以及所述處理模塊處理后的環境數據;所述通信模塊用于提供所述實驗板與外部設備的通信連接;所述調試模塊用于調試所述傳感器模塊及所述處理模塊。
[0007]在上述電化學傳感器實驗板中，優選的，所述傳感器模塊包含溫濕度傳感器、光照度傳感器、運動傳感器、氧量傳感器和PMlO傳感器;所述溫濕度傳感器用于采集環境中的溫度及濕度;所述光照度傳感器用于采集環境光照度信息;所述運動傳感器采集所述實驗板運動信息；所述氧量傳感器用于采集環境中的氧量濃度信息；所述PMlO傳感器用于采集環境中的細小粉塵濃度信息。
[0008]在上述電化學傳感器實驗板中，優選的，所述傳感器模塊還包含電化學傳感器調理電路，所述電化學傳感器調理電路用于提供氧量傳感器、PMlO傳感器與所述微處理器的接口電路。
[0009]在上述電化學傳感器實驗板中，優選的，所述處理模塊包含微處理器、FLASH存儲器、實時鐘模塊和供電模塊;所述微處理器用于控制所述實驗板各模塊以及處理所述環境數據;所述FLASH存儲器連接于所述微處理器，用于存儲所述環境數據和所述微處理器處理所述環境數據后獲得的處理結果;所述實時鐘模塊連接于所述微處理器，用于為所述實驗板提供基準實時時鐘;所述供電模塊與外部電源相接，用于為所述實驗板供電。
[0010]在上述電化學傳感器實驗板中，優選的，所述實驗板還包含電源指示燈，所述電源指示燈與所述供電模塊相連。
[0011]在上述電化學傳感器實驗板中，優選的，所述顯示模塊包含LCD顯示單元，所述LCD顯示單元為液晶顯示屏，所述IXD顯示單元與所述微處理器電連接，用于顯示所述實驗板運行狀態數據以及所述處理模塊處理后的環境數據。
[0012]在上述電化學傳感器實驗板中，優選的，所述通信模塊包含以太網接口和USB接口；所述以太網接口用于提供所述實驗板與外部設備的通信連接;所述USB接口與所述處理單元電連接，用于提供實驗板與外部設備的USB串行數據傳輸的接口。
[0013]在上述電化學傳感器實驗板中，優選的，所述通信模塊還包含指示燈，所述指示燈包含復數個LED指示燈，所述LED指示燈用于顯示所述實驗板的以太網連接狀態。
[0014]在上述電化學傳感器實驗板中，優選的，所述調試模塊包括:自鎖開關組和JTAG接口 ；所述自鎖開關組包含復數個自鎖開關，所述自鎖開關用于調試所述傳感器模塊時，設定所述處理模塊存儲的模型補償系數;所述JTAG接口用于提供所述處理模塊的程序調試接
□ O
[0015]在上述電化學傳感器實驗板中，優選的，所述實驗板還包含固定模塊，所述固定模塊用于將實驗板固定在外部物件上。
[0016]本實用新型的有益技術效果在于:通過本實用新型所提供的智能電化學傳感器教學實驗板的實施，為物聯網相關課程中微型電化學傳感器實驗教學提供了一種架構清晰和易于使用的教學儀器設備。利用該實驗板能夠完成電化學傳感器智能化實驗、電化學傳感器感知信息聯網傳輸實驗，電化學傳感器感知信息USB傳輸實驗等。本實用新型的實施為開設電化學傳感器智能信息處理相關實驗提供技術手段可以有效提高電化學傳感器教學質量。
【附圖說明】
[0017]此處所說明的附圖用來提供對本實用新型的進一步理解，構成本申請的一部分，并不構成對本實用新型的限定。在附圖中:
[0018]圖1為本實用新型一實施例的智能電化學傳感器教學實驗板的組件構成示意圖。
[0019]圖2為本實用新型一實施例的智能電化學傳感器教學實驗板的組成結構示意圖。
[0020]圖3為本實用新型一實施例的智能電化學傳感器教學實驗板的PCB板布局示意圖。
【具體實施方式】
[0021]為使本實用新型實施例的目的、技術方案和優點更加清楚明白，下面結合實施例和附圖，對本實用新型做進一步詳細說明。在此，本實用新型的示意性實施例及其說明用于解釋本實用新型，但并不作為對本實用新型的限定。
[0022]如圖1所示，本實用新型提出的智能電化學傳感器教學實驗板是一塊載有5大組件的PCB電路板，5大組件包括:處理模塊Ol、傳感器模塊02、顯示模塊03、通信模塊04和調試模塊05;處理模塊01與其它組件之間均采用電連接;具體的，所述實驗板包含:處理模塊01、傳感器模塊02、顯示模塊03、通信模塊04和調試模塊05;所述傳感器模塊02、所述顯示模塊
03、所述通信模塊04和所述調試模塊05分別與所述處理模塊01相連;所述傳感器模塊02用于采集環境數據;所述處理模塊01用于處理所述環境數據以及所述實驗板運行狀態數據；所述顯示模塊03用于顯示所述實驗板運行狀態數據以及所述處理模塊01處理后的環境數據;所述通信模塊04用于提供所述實驗板與外部設備的通信連接;所述調試模塊05用于調試所述傳感器模塊及所述處理模塊01。
[0023]再參考圖1和圖2所示，圖2為本實用新型所提供的智能電化學傳感器教學實驗板的組成結構示意圖，在上述實施例中，所述傳感器模塊02包含溫濕度傳感器15、光照度傳感器16、運動傳感器17、氧量傳感器181和PMlO傳感器182;所述溫濕度傳感器15用于采集環境中的溫度及濕度;所述光照度傳感器16用于采集環境光照度信息;所述運動傳感器17采集所述實驗板運動信息;所述氧量傳感器181用于采集環境中的氧量濃度信息;所述PMlO傳感器182用于采集環境中的細小粉塵濃度信息。
[0024]進一步的，所述傳感器模塊還可包含電化學傳感器調理電路18，所述電化學傳感器調理電路18用于提供氧量傳感器181、PM10傳感器182與所述微處理器11的接口電路。
[0025]在本實用新型一優選的實施例中，所述處理模塊01包含微處理器IUFLASH存儲器
12、實時鐘模塊13和供電模塊14;所述微處理器11用于控制所述實驗板各模塊以及處理所述環境數據;所述FLASH存儲器12連接于所述微處理器，用于存儲所述環境數據和所述微處理器11處理所述環境數據后獲得的處理結果;所述實時鐘模塊13連接于所述微處理器，用于為所述實驗板提供基準實時時鐘;所述供電模塊14與外部電源相接，用于為所述實驗板供電。
[0026]在上述實施例中，所述實驗板還可包含電源指示燈，所述電源指示燈(未圖示)與所述供電模塊相連。通過電源指示燈工作人員可即時獲知該實驗板的電源狀態，防止實驗板無電開關等情況。
[0027]在本實用新型一優選的實施例中，所述顯示模塊03包含LCD顯示單元19，所述LCD顯示單元19為液晶顯示屏，所述LCD顯示單元19與所述微處理器11電連接，用于顯示所述實驗板運行狀態數據以及所述處理模塊01處理后的環境數據。
[0028]在本實用新型一優選的實施例中，所述通信模塊04包含以太網接口和USB接口21;所述以太網接口用于提供所述實驗板與外部設備的通信連接;所述USB接口 21與所述處理單元電連接，用于提供實驗板與外部設備的USB串行數據傳輸的接口。其中，所述以太網接口可由以太網控制器20、RJ45接口 201構成，鑒于該以太網接口為常用技術，本實用新型在此并不做限制。
[0029]在上述實施例中，所述通信模塊還可包含指示燈202，所述指示燈202包含復數個LED指示燈，所述LED指示燈用于顯示所述實驗板的以太網連接狀態。
[0030]在本實用新型一優選的實施例中，所述調試模塊05包括:自鎖開關組22和JTAG接口 23;所述自鎖開關組包含復數個自鎖開關，所述自鎖開關用于調試所述傳感器模塊時，設定所述處理模塊存儲的模型補償系數;所述JTAG接口 23用于提供所述處理模塊01的程序調試接口。
[0031]在參考圖3所示，圖3為對應于圖2的組成元素在PCB板上的布局示意圖，在本實用新型一優選的實施例中，所述實驗板還包含固定模塊，所述固定模塊用于將實驗板固定在外部物件上;實際工作中，所述固定模塊可為多個定位螺孔25，通過所定位螺孔25將所述實驗板與外部物件，例如桌子，試驗臺等相接并固定。
[0032]為更清楚的說明本實用新型所提供的電化學教學實驗板，以下以圖1至圖3所示作進一步說明，處理模塊01包括:微處理器11、FLASH存儲器12、實時鐘模塊13和供電模塊14;其中，微處理器11是實驗板的核心，完成信息計算、存儲、傳輸和對其它組件的控制;FLASH存儲器12連接于所述微處理器11，用于存儲各種采集信息、計算結果等;實時鐘模塊13連接于所述微處理器11，用于為實驗板提供基準實時時鐘;供電模塊14接受外部輸入的直流5V電源，作升壓或減壓轉換，為實驗板提供各組成元器件所需的各電壓等級電源。
[0033]傳感器模塊02包括:溫濕度傳感器15、光照度傳感器16、運動傳感器17、氧量傳感器181、PM10傳感器182以及電化學傳感器調理電路18。其中，溫濕度傳感器15用于采集環境中的溫度及濕度，生成溫度與濕度信息存儲至FLASH存儲器12;光照度傳感器16用于感知環境光照度信息，生成光照度信息存儲至FLASH存儲器12;運動傳感器17感知實驗板運動信息，生成振動、晃動等運動信息存儲至FLASH存儲器12;氧量傳感器181是電化學傳感器，用于采集環境中的氧量濃度信息，生成氧量濃度信息存儲至FLASH存儲器12;PM10傳感器182是電化學傳感器，用于采集環境中的細小粉塵濃度信息，生成粉塵濃度信息存儲至FLASH存儲器12;電化學傳感器調理電路18具有信號放大、整形、濾波等功能，用作氧量傳感器181、PMlO傳感器182與所述微處理器11的接口電路。
[0034]顯示模塊03包括:1XD顯示模塊ILIXD顯示模塊19是一塊低功耗液晶顯示屏，直接與所述微處理器11電連接，用于采集信息顯示，計算結果顯示以及實驗板運行狀態等其它信息顯示。
[0035]通信模塊04包括:以太網控制器20、RJ45接口 201、以太網狀態指示燈202和USB接口 21。其中，以太網控制器20、RJ45接口 201、以太網狀態指示燈202可共同構成實驗板與其它智能設備的以太網聯網接口，以太網狀態指示燈202至少包括以太網就緒狀態和以太網通信狀態兩個LED指示燈;USB接口 21直接與所述微處理器11電連接，用于實驗板與其它智能設備進行USB串行數據傳輸的接口。
[0036]調試模塊05包括:自鎖開關組22和JTAG接口23。其中，自鎖開關組22至少由8個自鎖開關組成，用于氧量傳感器181、PM10傳感器182軟件模型校正時，設定存儲在FLASH存儲器12中的模型補償系數;JTAG接口 23用于所述微處理器11程序調試接口。
[0037]為便于操作，所述實驗板可設置有電源指示燈24，用于指示實驗板供電狀態。
[0038]同樣的，所述實驗板還可設置有4個定位螺孔25，用于將實驗板固定在其它物件上。
[0039]通過本實用新型一種智能電化學傳感器教學實驗板的實施，為物聯網相關課程中微型電化學傳感器實驗教學提供了一種架構清晰和易于使用的教學儀器設備。利用該實驗板能夠完成電化學傳感器智能化實驗、電化學傳感器感知信息聯網傳輸實驗，電化學傳感器感知信息USB傳輸實驗等。本實用新型的實施為開設電化學傳感器智能信息處理相關實驗提供技術手段可以有效提高電化學傳感器教學質量。
[0040]以上所述的具體實施例，對本實用新型的目的、技術方案和有益效果進行了進一步詳細說明，所應理解的是，以上所述僅為本實用新型的具體實施例而已，并不用于限定本實用新型的保護范圍，凡在本實用新型的精神和原則之內，所做的任何修改、等同替換、改進等，均應包含在本實用新型的保護范圍之內。
【主權項】
1.一種電化學傳感器實驗板，其特征在于，所述實驗板包含:處理模塊、傳感器模塊、顯不模塊、通?目模塊和調試模塊； 所述傳感器模塊、所述顯示模塊、所述通信模塊和所述調試模塊分別與所述處理模塊相連； 所述傳感器模塊用于采集環境數據； 所述處理模塊用于處理所述環境數據以及所述實驗板運行狀態數據； 所述顯示模塊用于顯示所述實驗板運行狀態數據以及所述處理模塊處理后的環境數據； 所述通信模塊用于提供所述實驗板與外部設備的通信連接； 所述調試模塊用于調試所述傳感器模塊及所述處理模塊。2.根據權利要求1所述的電化學傳感器實驗板，其特征在于，所述傳感器模塊包含溫濕度傳感器、光照度傳感器、運動傳感器、氧量傳感器和PMl O傳感器； 所述溫濕度傳感器用于采集環境中的溫度及濕度； 所述光照度傳感器用于采集環境光照度信息； 所述運動傳感器采集所述實驗板運動信息； 所述氧量傳感器用于采集環境中的氧量濃度信息； 所述PMlO傳感器用于采集環境中的細小粉塵濃度信息。3.根據權利要求2所述的電化學傳感器實驗板，其特征在于，所述傳感器模塊還包含電化學傳感器調理電路，所述電化學傳感器調理電路用于提供氧量傳感器、PMlO傳感器與微處理器的接口電路。4.根據權利要求1所述的電化學傳感器實驗板，其特征在于，所述處理模塊包含微處理器、FLASH存儲器、實時鐘模塊和供電模塊； 所述微處理器用于控制所述實驗板各模塊以及處理所述環境數據； 所述FLASH存儲器連接于所述微處理器，用于存儲所述環境數據和所述微處理器處理所述環境數據后獲得的處理結果； 所述實時鐘模塊連接于所述微處理器，用于為所述實驗板提供基準實時時鐘； 所述供電模塊與外部電源相接，用于為所述實驗板供電。5.根據權利要求4所述的電化學傳感器實驗板，其特征在于，所述實驗板還包含電源指示燈，所述電源指示燈與所述供電模塊相連。6.根據權利要求3所述的電化學傳感器實驗板，其特征在于，所述顯示模塊包含LCD顯示單元，所述IXD顯示單元為液晶顯示屏，所述LCD顯示單元與所述微處理器電連接，用于顯示所述實驗板運行狀態數據以及所述處理模塊處理后的環境數據。7.根據權利要求1所述的電化學傳感器實驗板，其特征在于，所述通信模塊包含以太網接口和USB接口； 所述以太網接口用于提供所述實驗板與外部設備的通信連接； 所述USB接口與所述處理單元電連接，用于提供實驗板與外部設備的USB串行數據傳輸的接口。8.根據權利要求7所述的電化學傳感器實驗板，其特征在于，所述通信模塊還包含指示燈，所述指示燈包含復數個LED指示燈，所述LED指示燈用于顯示所述實驗板的以太網連接狀態。9.根據權利要求1所述的電化學傳感器實驗板，其特征在于，所述調試模塊包括:自鎖開關組和JTAG接口 ； 所述自鎖開關組包含復數個自鎖開關，所述自鎖開關用于調試所述傳感器模塊時，設定所述處理模塊存儲的模型補償系數； 所述JTAG接口用于提供所述處理模塊的程序調試接口。10.根據權利要求1所述的電化學傳感器實驗板，其特征在于，所述實驗板還包含固定模塊，所述固定模塊用于將實驗板固定在外部物件上。
【文檔編號】G09B19/00GK205541546SQ201620096662
【公開日】2016年8月31日
【申請日】2016年1月29日
【發明人】劉軍, 閻芳, 徐燕, 趙東杰
【申請人】北京物資學院