一种基于信号放大电路的抗干扰型自动排风控制系统

本发明涉及自动控制领域，具体是指一种基于信号放大电路的抗干扰型自动排风 控制系统。

在工业生产中为防止设备在生产过程中产生的有害物对车间空气造成污染，企业 往往通过排气设备将有害物加以捕集，并用管道输送到净化设备进行处理，达到排放标准 后，再回用或排入大气，由此来净化车间内的空气。随着工业自动化的提高，人们通常采用 自动排风控制系统对排气设备进行控制，即自动排风控制系统检测车间内有害物的浓度， 当有害物浓度超过标准范围时自动开启排气设备净化车间内的空气。然而，现有的自动排 风控制系统稳定性低，导致其对车间内有害物浓度检测精度不高，使其无法准确的控制排 气设备工作，无法有效的净化车间内空气。

本发明的目的在于解决现有的自动排风控制系统稳定性低，导致其对车间内有害 物浓度检测精度不高，使其无法准确的控制排气设备工作的缺陷，提供一种基于信号放大 电路的抗干扰型自动排风控制系统。

本发明的目的通过下述技术方案现实：一种基于信号放大电路的抗干扰型自动排 风控制系统，主要由控制芯片U1，变压器T，二极管整流器U2，排气设备M，N极与控制芯片U1 的CONT管脚相连接、P极与控制芯片U1的GND管脚相连接的同时接地的二极管D5，N极与控制 芯片U1的THRE、P极与控制芯片U1的GND管脚相连接的二极管D4，正极与控制芯片U1的TRI管 脚相连接、负极与控制芯片U1的THRE管脚相连接的电容C1，串接在控制芯片U1的RE管脚和 TRI管脚之间的电阻R5，N极与控制芯片U1的RE管脚相连接、P极与控制芯片U1的DIS管脚相 连接的二极管D3，与控制芯片U1的GND管脚相连接的抗干扰电路，与控制芯片U1的TRI管脚 相连接的信号放大电路，分别与信号放大电路和抗干扰电路相连接的转换电路，与转换电 路相连接的气体传感器Q，与控制芯片U1相连接的触发电路，以及与触发电路相连接的继电 器K组成；所述变压器T的副边电感线圈的同名端和非同名端与二极管整流器U2的输入端相 连接；所述变压器T的原边电感线圈的非同名端顺次经继电器K的常开触点K-1和排气设备M 后与原来边电感线圈的同名端相连接；所述二极管整流器U2的正极输出端和负极输出端均 与触发电路相连接；所述控制芯片U1的VCC管脚与其RE管脚相连接、其DIS管脚则与转换电 路相连接。

进一步的，所述抗干扰电路由处理芯片U3，三极管VT4，正极与处理芯片U3的TRIG 管脚相连接、负极接地的电容C7，串接在电容C7的负极和三极管VT4的发射极之间的电阻 R12，串接在处理芯片U3的DIS管脚和TRIG管脚之间的电阻R13，P极与处理芯片U3的TRIG管 脚相连接、N极经电阻R14后与处理芯片U3的RE管脚相连接的二极管D10，负极与三极管VT4 的集电极相连接、正极与二极管D10的N极相连接的电容C6，正极与处理芯片U3的CONT管脚 相连接、负极接地的电容C8，N极与处理芯片U3的OUT管脚相连接、P极与控制芯片U1的GND管 脚相连接的二极管D11，以及与二极管D11相并联的电阻R15组成；所述三极管VT4的基极与 转换电路相连接；所述处理芯片U3的VCC管脚接电源、其RE管脚分别与VCC管脚和DIS管脚相 连接、其THRE管脚与TRIG管脚相连接、GND管脚接地。

所述信号放大电路由放大器P3，放大器P4，正极与转换电路相连接、负极经电阻R7 后与放大器P4的输出端相连接的电容C3，N极与放大器P3的负极相连接、P极经电阻R8后与 电容C3的正极相连接的二极管D8，串接在电容C3的负极和二极管D8的P极之间的电感L，正 极与二极管D8的P极相连接、负极与二极管D8的N极相连接的电容C5，正极与电容C5的正极 相连接、负极与放大器P4的输出端相连接的电容C4，串接在放大器P3的正极和输出端之间 的电阻R9，以及P极经电阻R10后与放大器P3的输出端相连接、N极经电阻R11后接地的二极 管D9组成；所述放大器P4的正极与其输出端相连接、其负极则与二极管D9的N极相连接；所 述放大器P3的输出端与控制芯片U1的TRI管脚相连接。

所述转换电路由放大器P1，放大器P2，三极管VT1，串接在三极管VT1的集电极和放 大器P1的正极之间的电阻R1，串接在放大器P1的负极和三极管VT1的发射极之间的电阻R2， P极与放大器P1的输出端相连接、N极与放大器P2的正极相连接的二极管D1，以及P极经电阻 R3后与放大器P1的正极相连接、N极经电阻R4后与放大器P2的正极相连接的二极管D2组成； 所述放大器P1的正极与气体传感器Q相连接；所述VT1的基极接地；所述二极管D2的N极与三 极管VT4的基极相连接；所述放大器P2的负极与二极管D3的P极相连接、其输出端则与电容 C3的正极相连接。

所述触发电路由三极管VT2，三极管VT3，正极与三极管VT2的发射极相连接、负极 与控制芯片U1的GND管脚相连接的电容C2，串接在三极管VT2的集电极和三极管VT3的基极 之间的电阻R6，N极与三极管VT3的发射极相连接、P极与电容C2的负极相连接的二极管D7， 以及P极与三极管VT3的集电极相连接、N极与控制芯片U1的VCC管脚相连接的二极管D6组 成；所述三极管VT2的基极与控制芯片U1的OUT管脚相连接；所述继电器K与二极管D6相并 联；所述二极管整流器U2的负极输出端与二极管D6的N极相连接、其正极输出端则与二极管 D7的P极相连接。

所述控制芯片U1为NE555集成芯片；所述处理芯片U3为KA555集成芯片。

本发明与现有技术相比具有以下优点及有益效果：

(1)本发明通过NE555集成芯片与新颖的外围电路相结合，使本发明更加稳定，从 而确保了本发明对车间内有害物浓度检测的精度，使本发明能够更好的控制排气设备工 作，极大的提高了空气净化效果。

(2)本发明可以对气体传感器Q输出的信号进行放大处理，提高信号的清晰度，从 而使本发明更加准确的检测有害物浓度，极大的提高了空气净化效果。

(3)本发明可以消除系统在工作中出现的电磁干扰信号，使本发明工作更加稳定。

图1为本发明的整体结构示意图。

图2为本发明的信号放大电路的结构图。

图3为本发明的抗干扰电路的结构图。

下面结合实施例对本发明作进一步地详细说明，但本发明的实施方式并不限于 此。

实施例

如图1所示，本发明主要由控制芯片U1，变压器T，二极管整流器U2，排气设备M，N极 与控制芯片U1的CONT管脚相连接、P极与控制芯片U1的GND管脚相连接的同时接地的二极管 D5，N极与控制芯片U1的THRE、P极与控制芯片U1的GND管脚相连接的二极管D4，正极与控制 芯片U1的TRI管脚相连接、负极与控制芯片U1的THRE管脚相连接的电容C1，串接在控制芯片 U1的RE管脚和TRI管脚之间的电阻R5，N极与控制芯片U1的RE管脚相连接、P极与控制芯片U1 的DIS管脚相连接的二极管D3，与控制芯片U1的GND管脚相连接的抗干扰电路，与控制芯片 U1的TRI管脚相连接的信号放大电路，分别与信号放大电路和抗干扰电路相连接的转换电 路，与转换电路相连接的气体传感器Q，与控制芯片U1相连接的触发电路，以及与触发电路 相连接的继电器K组成。

所述变压器T的副边电感线圈的同名端和非同名端与二极管整流器U2的输入端相 连接。所述变压器T的原边电感线圈的非同名端顺次经继电器K的常开触点K-1和排气设备M 后与原来边电感线圈的同名端相连接。所述二极管整流器U2的正极输出端和负极输出端均 与触发电路相连接。所述控制芯片U1的VCC管脚与其RE管脚相连接、其DIS管脚则与转换电 路相连接。为了更好的实施本发明，所述控制芯片U1优选NE555集成芯片来实现。同时，该气 体传感器Q优先采用科萨电子有限公司生产的KT-603型有毒气体检测仪，该型号有毒气体 检测仪可以检测氨气、、甲醛、一氧化碳等有毒气体。

其中，所述转换电路由放大器P1，放大器P2，三极管VT1，电阻R1，电阻R2，电阻R3， 电阻R4，二极管D1以及二极管D2组成。

连接时，电阻R1串接在三极管VT1的集电极和放大器P1的正极之间。电阻R2串接在 放大器P1的负极和三极管VT1的发射极之间。二极管D1的P极与放大器P1的输出端相连接、 其N极与放大器P2的正极相连接。二极管D2的P极经电阻R3后与放大器P1的正极相连接、其N 极经电阻R4后与放大器P2的正极相连接。

所述放大器P1的正极与气体传感器Q相连接；所述VT1的基极接地；所述二极管D2 的N极与抗干扰电路相连接。所述放大器P2的负极与二极管D3的P极相连接、其输出端则与 信号放大电路相连接。

另外，所述触发电路由三极管VT2，三极管VT3，电阻R6，电容C2，二极管D6以及二极 管D7组成。

连接时，电容C2的正极与三极管VT2的发射极相连接、其负极与控制芯片U1的GND 管脚相连接。电阻R6串接在三极管VT2的集电极和三极管VT3的基极之间。二极管D7的N极与 三极管VT3的发射极相连接、其P极与电容C2的负极相连接。二极管D6的P极与三极管VT3的 集电极相连接、其N极与控制芯片U1的VCC管脚相连接。

所述三极管VT2的基极与控制芯片U1的OUT管脚相连接。所述继电器K与二极管D6 相并联。所述二极管整流器U2的负极输出端与二极管D6的N极相连接、其正极输出端则与二 极管D7的P极相连接。

如图2所示，所述信号放大电路由放大器P3，放大器P4，二极管D8，二极管D9，电感 L，电阻R7，电阻R8，电阻R9，电阻R10，电阻R11，电感L，电容C4以及电容C5组成。

连接时，电容C3的正极与放大器P2的输出端相连接、其负极经电阻R7后与放大器 P4的输出端相连接。二极管D8的N极与放大器P3的负极相连接、其P极经电阻R8后与电容C3 的正极相连接。电感L串接在电容C3的负极和二极管D8的P极之间。电容C5的正极与二极管 D8的P极相连接、其负极与二极管D8的N极相连接。电容C4的正极与电容C5的正极相连接、其 负极与放大器P4的输出端相连接。电阻R9串接在放大器P3的正极和输出端之间。二极管D9 的P极经电阻R10后与放大器P3的输出端相连接、其N极经电阻R11后接地。所述放大器P4的 正极与其输出端相连接、其负极则与二极管D9的N极相连接。所述放大器P3的输出端与控制 芯片U1的TRI管脚相连接。

如图3所示，所述抗干扰电路由处理芯片U3，三极管VT4，电阻R12，电阻R13，电阻 R14，电阻R15，二极管D10，二极管D11，电容C6，电容C7以及电容C8组成。

连接时，电容C7的正极与处理芯片U3的TRIG管脚相连接、其负极接地。电阻R12串 接在电容C7的负极和三极管VT4的发射极之间。电阻R13串接在处理芯片U3的DIS管脚和 TRIG管脚之间。二极管D10的P极与处理芯片U3的TRIG管脚相连接、其N极经电阻R14后与处 理芯片U3的RE管脚相连接。电容C6的负极与三极管VT4的集电极相连接、其正极与二极管 D10的N极相连接。电容C8的正极与处理芯片U3的CONT管脚相连接、其负极接地。二极管D11 的N极与处理芯片U3的OUT管脚相连接、其P极与控制芯片U1的GND管脚相连接。电阻R15与二 极管D11相并联。

所述三极管VT4的基极与二极管D2的N极相连接。所述处理芯片U3的VCC管脚接电 源、其RE管脚分别与VCC管脚和DIS管脚相连接、其THRE管脚与TRIG管脚相连接、GND管脚接 地。为了提高本发明的抗干扰能力，所述处理芯片U3优先采用KA555集成芯片来实现。

工作时，气体传感器Q采集车间内有害气体的浓度并输出相应的信号，信号经过处 理后输入到控制芯片U1内，控制芯片U1对信号进行识别、处理并将信号与其内部的基准信 号进行比较，判定出当前空气中的有害气体浓度；当害气体浓度超过设定值时控制芯片U1 的OUT管脚输出高电平，使三极管VT2和三极管VT3导通，继电器K得电其常开触点K-1闭合， 排气设备M工作。当气体传感器Q的浓度没有超过设定值时控制芯片U1的OUT管脚输出低电 平，三极管VT2和三极管VT3不导通，继电器K不得电其常开触点K-1保持断开，排气设备M不 工作。

本发明通过NE555集成芯片与新颖的外围电路相结合，使本发明更加稳定，同时， 本发明可以对气体传感器Q输出的信号进行放大处理，提高信号的清晰度，从而确保了本发 明对车间内有害物浓度检测的精度，使本发明能够更好的控制排气设备工作，极大的提高 了空气净化效果。本发明可以消除系统在工作中出现的电磁干扰信号，使本发明工作更加 稳定。

如上所述，便可很好的实现本发明。