專利名稱：一種便攜式氧分儀的制作方法
技術領域：
本實用新型一種便攜式氧分儀，屬于測氧儀技術領域。
背景技術：
測氧儀主要用于測量空氣中的氧氣純度和分子篩制氧設備制取氧氣純度等設備中，也可以用于其它領域測量氧氣的純度，隨著我國國民經濟的發展，越來越多 的領域需要應用測氧儀，尤其是一些野外的工作中，例如高原工作等環境中，但是現用的氧分儀主要應用于醫院的制氧設備現場氧濃度的測量，而且需要外接電源，不適合于野外等無電源的特殊測量環境，體積和重量過大也不適合遠距離攜帶。
實用新型內容本實用新型克服現有技術存在的不足，所要解決的技術問題是提供一種低功耗的便攜式測氧儀。為解決上述技術問題，本實用新型所采用的技術方案是一種便攜式氧分儀，包括電池、微功耗直流變換器、單片機、微功耗放大器、氧氣傳感器和顯示屏，所述電池的輸出端與微功耗直流變換器的輸入端相連，所述微功耗直流變換器包括多個不同電壓等級的電源輸出端口，所述單片機和微功耗放大器的電源端口均與微功耗直流變換器的電源輸出端口相連，所述氧氣傳感器與微功耗放大器的輸入端口相連，微功耗放大器的輸出端口與單片機的輸入端口相連，所述顯示屏與單片機的I/o輸出端口相連。所述微功耗直流變換器采用NCP1402芯片。所述單片機采用MSP430系列單片機，所述微功耗放大器采用型號為0P90的微功耗運算放大器，顯示屏采用型號為ESD8805的顯示屏。所述單片機的封裝模式為LQFP，所述微功耗直流變換器和微功耗放大器的封裝模式為S0T,所述電池米用五號干電池。本實用新型與現有技術相比具有的有益效果是一、本實用新型采用MSP430系列單片機作為核心控制元件，NCP1402芯片作為電源模塊，型號為0P90的微功耗運算放大器作為信號采集和處理模塊，型號為ESD8805的顯示屏作為顯示模塊，通過在單片機軟件程序上選擇的低工作頻率和顯示屏的低幀頻率，使整個系統工作在低功耗模式下，最大限度的降低了儀器測量時的功耗，使系統脫離了外接電源，僅使用干電池就可以滿足系統工作，實現了減低功耗和減小體積的效果，達到了攜帶方便的要求；二、本實用新型中單片機的封裝模式為LQFP，微功耗直流變換器和微功耗放大器的封裝模式為S0T，減小了整個電路板的體積，電池采用五號干電池，極大地節省空間，使整個裝置小巧便攜；三、本實用新型中單片機設定了海拔高度修正程序，保證了測量結果的準確性，軟件中的密碼功能設置能夠有效地防止非工作人員的誤操作。以下結合附圖
對本實用新型的具體實施方式
作進一步詳細的說明圖I是本實用新型的電路結構示意圖；圖中1為電池、2為微功耗直流變換器、3為單片機、4為微功耗放大器、5為氧氣傳感器、6為顯不屏。
具體實施方式
如圖I所示，本實用新型一種便攜式氧分儀，包括電池I、微功耗直流變換器2、單片機3、微功耗放大器4、氧氣傳感器5和顯不屏6,所述電池I的輸出端與微功耗直流變換器2的輸入端相連，所述微功耗直流變換器2包括多個不同電壓等級的電源輸出端口，所述單片機3和微功耗放大器4的電源端口均與微功耗直流變換器2的電源輸出端口相連，氧氣傳感器5與微功耗放大器4的輸入端口相連,微功耗放大器4的輸出端口與單片機3的輸入端口相連，所述顯示屏6與單片機3的I/O輸出口相連。所述微功耗直流變換器2采用NCP1402芯片，所述單片機3采用MSP430系列單片機，所述微功耗放大器4采用型號為0P90的微功耗運算放大器，顯示屏6采用型號為ESD8805的顯示屏。具體實施過程中，上述單片機3可以采用型號為MSP430F449的單片機，上述MSP430系列單片機的電源電壓范圍是I. 8 3. 6V電壓，可使其在IMHz的時鐘條件下運行時，芯片的電流最低會在165 μ A左右，RAM保持模式下的最低功耗只有O. Iy A ;其次，采用獨特的時鐘系統設計，在MSP430系列中設置有二個不同的時鐘系統基本時鐘系統、鎖頻環時鐘系統和DCO數字振蕩器時鐘系統，可以只使用一個晶體振蕩器，也可以使用兩個晶體振蕩器；由系統時鐘系統產生CPU和各功能所需的時鐘，并且這些時鐘可以在指令的控制下，打開和關閉，從而實現對總體功耗的控制，便攜式氧分儀設計方案中程序控制芯片MSP430F449單片機，封裝模式為LQFP，極大地減少了 MCU在集成電路板上的體積；供電電源選用3. 3V電壓，時鐘只用一個低速晶體振蕩器最大限度的降低系統的工作頻率，盡可能的降低功耗。系統運行時MSP430F449單片機采用不同的工作模式，數據處理時用活動模式，處理結束系統進入低功耗模式LPM3，盡可能的使系統處于低功耗模式。上述微功耗放大器4米用型號為0Ρ90的運算放大器,0Ρ90是一款高性能、微功耗精密低電壓微功耗運算放大器，采用+1.6 V至+36 V單電源或±0.8 V至±18 V雙電源供電，輸入電壓范圍包括負供電軌，因而在單電源系統中，該器件可以處理低至地電壓的輸入信號，采用單電源供電時，其輸出擺幅也包括地電壓，因此可以實現零輸入零輸出式操作，在實時時鐘模式下，可達2. 5μ A，在RAM保持模式下，最低可達O. 1μ A，本方案選用貼片式0Ρ90芯片進行輸入模擬信號采集和放大，電源電壓選單電源3. 3V，0Ρ90芯片的高性能、微功耗也大大節約了能耗，0Ρ90貼片式的封裝模式SOT占用的空間相當的小。上述微功耗直流變換器2采用型號為NCP1402SN33T1的NCP1402芯片，所述NCP1402系列的單片微功率升壓直流一直流轉換器，這是專為通過一節電池或兩節電池為便攜式設備供電的應用而設計的，O. 8V極低的電池電壓啟動，可在低于O. 3V的電壓下工作，具有較高的轉換效率，在本方案中，此芯片主要用來將兩節干電池的3V電壓轉化為系統工作所需的3. 3V電壓，NCP1402SN33T1芯片的封裝形式也選用貼片式的SOT模式，進一步減小系統的體積。上述顯示屏6選用的型號為ESD8805的顯示屏，基于MSP430F449單片機自帶的160段LCD液晶驅動功能，本顯示屏可以由單片機I/O 口直接驅動，其功耗可以滿足系統的設計要求，這些硬件上的選擇和設計都最大限度的降低了整個系統的功耗，達到最佳的節能效果，使得系統工作不再需要外部電源，只需兩節5號干電池供電，極大地節省空間；芯片全部選用貼片式封裝大大地減少了系統集成電路板的體積，整體設計功耗低、體積小以及選用質輕的外殼使整個裝置小巧便攜。所述單片機3可以通過程序控制選擇適合的滿足系統工作的 最佳頻率，頻率越低微處理器處理的指令和數據量越小，進而功耗也會大大降低；還有液晶顯示器的幀頻率也應選擇小一點的，也可以降低功耗，利用單片機3的中斷功能盡量讓系統處于低功耗狀態，MSP430F449單片機有極低的中斷喚醒時間，可以滿足使用者的要求。在具體應用過程中，隨著海拔高度的變化空氣稀薄程度會發生變化，單片機3設定了海拔高度修正程序，達到操作簡便，參數隨時可調的目的；單片機3的軟件中還做了一定的密碼功能設置來防止非操作人員的誤操作，保證測量的準確性；參數隨時可由工作人員根據現場環境調整，不用經由專門的設備維護人員操作也極大地方便了工作人員外出攜帶，密碼設置又防止了非操作人員的誤操作。
權利要求1.一種便攜式氧分儀，包括電池(I)、微功耗直流變換器(2)、單片機(3)、微功耗放大器(4)、氧氣傳感器(5)和顯示屏(6)，其特征在于所述電池(I)的輸出端與微功耗直流變換器(2)的輸入端相連，所述微功耗直流變換器(2)包括多個不同電壓等級的電源輸出端口，所述單片機(3)和微功耗放大器(4)的電源端口均與微功耗直流變換器(2)的電源輸出端口相連，所述氧氣傳感器(5)與微功耗放大器(4)的輸入端口相連,微功耗放大器(4)的輸出端口與單片機(3)的輸入端口相連，所述顯示屏(6)與單片機(3)的I/O輸出端口相連。
2.根據權利要求I所述的一種便攜式氧分儀，其特征在于所述微功耗直流變換器(2)采用NCP1402芯片。
3.根據權利要求2所述的一種便攜式氧分儀，其特征在于所述單片機(3)采用MSP430系列單片機，所述微功耗放大器(4)采用型號為0P90的微功耗運算放大器，顯示屏(6)采用型號為ESD8805的顯示屏。
4.根據權利要求I至3任意一項所述的一種便攜式氧分儀，其特征在于所述單片機(3 )的封裝模式為LQFP，所述微功耗直流變換器(2 )和微功耗放大器(4 )的封裝模式為SOT，所述電池(I)米用五號干電池。
專利摘要本實用新型一種便攜式氧分儀，屬于測氧儀技術領域；所要解決的技術問題是提供一種低功耗的便攜式測氧儀；采用的技術方案是電池的輸出端與微功耗直流變換器的輸入端相連，微功耗直流變換器包括多個不同電壓等級的電源輸出端口，單片機和微功耗放大器的電源端口均與微功耗直流變換器的電源輸出端口相連，氧氣傳感器與微功耗放大器的輸入端口相連，微功耗放大器的輸出端口與單片機的輸入端口相連，顯示屏與單片機的I/O輸出端口相連。本實用新型可以廣泛應用于野外、山區等需要測氧濃度的場合。
文檔編號G01N35/00GK202583223SQ20122017941
公開日2012年12月5日 申請日期2012年4月25日 優先權日2012年4月25日
發明者楊帆, 王晉遠, 劉力钘, 呂來吉, 賀瑞林, 許貽林 申請人:山西埃爾氣體系統工程有限公司