基本信息
- 项目名称：
- 低成本室内空气质量检测仪
- 来源：
- 第十一届“挑战杯”国赛作品
- 小类：
- 机械与控制
- 大类：
- 科技发明制作B类
- 简介：
- 作品为一款低成本的室内空气质量检测仪，面向普通消费群体，适用范围广泛，可实现实时监控，当有害气体超标实时报警。
- 详细介绍：
- 作品为一款低成本的室内空气质量检测仪，面向普通消费群体，适用范围广泛。以51单片机为主控芯片，将有害气体含量转化为微弱电信号，经放大调理后，由单片机采样和变换运算，最终以LCD显示屏输出结果。可实现实时监控，当有害气体超标实时报警。
作品图片
作品专业信息
设计、发明的目的和基本思路、创新点、技术关键和主要技术指标
- 作品设计：面向普通消费者，携带方便，使用简单，具有通信、图表显示、实时监测报警多种功能，可检测多种有害气体。 发明目的：目前市面上检测仪大多面向专业机构，价格昂贵，远高于大众消费水平，且操作专业，需要连接大型设备分析。因此设计这一款面向大众的低成本室内空气质量探测仪。 基本思路：通过气体传感器将有害气体含量转化为微弱电信号，经放大调理后，由单片机采样和变换运算，最终以LCD显示屏输出结果。 创新点：相对于国内同类产品价格低廉，便携，操作简单，能提供在线帮助，适合普通消费者使用，具通信、图表显示、实时监测报警等功能，消除了同类产品的单一性。 技术关键： (1)气体传感检测技术:传感器与气体接触反应，将响应信号以电压、电流的变化形式放大、转换和计算后在液晶屏上显示出有毒气体的含量，浓度超标时报警。响应快，功耗低。 (2)微信号放大技术:由低功耗运算放大器组成的两级放大电路将传感器产生的微弱电信号放大100万倍。 (3)数字化技术：采用主控单片机STC5410AD芯片，其自带10位AD转换器，满足测量精度的要求，简化电路，又降低功耗及成本。 主要技术指标： 检测气体：甲醛等 精度：±5%左右 分辨率：0.02ppm 检测范围：0.00-2.00毫克/立方米
科学性、先进性
- (1)低成本:采用价格低廉但功能强大的STC单片机作为主控芯片，传感器（除甲醛传感器外）采用国内成熟产品。而其他同类产品多采用国外高精度传感器，价格昂贵。 (2)便携式:体积小，电池供电，方便携带，可适用于不同场合。 (3)功耗低:使用低压电源和低功耗运算放大器，功耗较底。 (4)实用性:作品外观精美小巧，操作简便，平时显示时间和空气质量状态，增强了实用性。 (5)多路采集:可同时检测多种有害气体，实现对室内的空气质量情况的进行监测报警。 参考文献： [1]（美）Tom Petruzzellis（著）,李大寨（译）.科学出版社.传感电子制作[M] [2] 孙余凯,吴鸣山,项绮明. 电子工业出版社. 传感器应用电路300例[M] [3] 张洪润,傅谨新. 北京航空航天大学出版社. 传感器应用电路200例[M]
获奖情况及鉴定结果
- 无
作品所处阶段
- 实验室阶段
技术转让方式
- 普通许可
作品可展示的形式
- 实物、产品和现场演示
使用说明,技术特点和优势,适应范围,推广前景的技术性说明,市场分析,经济效益预测
- 使用说明： 操作简便，平时显示时间和空气质量状态，可手动切换查看有害气体含量，超标自动报警并切换显示。 技术特点和优势： 采用电化学传感器，可快速准确地检测有害气体含量，便携、非接触式，成本低，定位于大众,附时间和空气质量状态显示，消除了以往产品的单一性。使用低压电源，功耗低。 适用范围及推广前景： 目前大多检测仪器精度较高，但昂贵且体积较大，该产品选用低成本传感器，精度达到国家标准，成本较低，适合普通消费群体。该作品适用于室内、车厢内空气质量实时检测。 市场分析和经济效益预测： 新装修的房子，办公室及新家具带来的有害气体影响着人们健康。目前居民日益关注家居环境的空气质量。国内外各类检测仪器价格普遍昂贵，仅适合专业机构。该产品价格合理，功能实用，具有广阔的市场。
同类课题研究水平概述
- 随着社会发展及生活质量的提高，人们越来越关注有害气体带来的危害。为快速准确地检测出有害气体的浓度，及时采取有效的预防措施，许多国家都致力于有害气体检测仪器的研究，并取得了一定的成就。 现在国内外已有的成就 目前，我国有害气体检测仪器使用的传感器没有十分成熟的理论和技术，仍处于探索中。所使用的测量仪器基本上应用电学传感器、半导体传感器或化学、物理方法，一般测量仪只能检测单一气体。目前传感器主要应用光子技术，将气体的气味、毒性等信息转换为力学量，建立光子能量和力学量的关系，识别不同气体的含量。电化学气体传感器体积小、响应快、可连续检测等优点。我国电化学气体传感器研发起步较晚，一些核心技术还受制于某些国家。 便携式气体检测仪表使用的敏感元件性能代表了仪表整体性能。经多年努力，沿用已有的基本检测原理，在加工工艺、催化剂、稳定剂的配方及元件结构均有了较大改进，元件性能得到大幅度提高。另外由于便携式仪器操作方便，体积小巧，采用碱性电池供电,使用时间长，所以此类仪器在各类工厂和卫生部门应用广泛。 基于以上原理，如今国内外已研制出不同类型功能不一的有害气体检测仪器，具代表性的有德国Drager公司的Multiwarn，法国OLDHAM公司的MX21，美国ESC公司的气体检测仪，日本理研株式会社的GX86、GXlll、GX91、GX82，我国河南英特电气设备有限公司的MC多功能气体检测仪，上海恩信仪表有限公司的有毒有害气体检测仪,北京卓安科贸有限责任公司的袖珍式多参数气体检测仪等。 受元件特性、材料等因素约束，上述产品体积比较大、或价格偏高，部分精度还达不到要求，多用于专业部门检测，不利于推广到一般家庭。 国内外发展趋势 随着大规模集成电路技术的发展，仪表向小型化、多参数组合与智能化方向发展。当前新开发的仪表所具有的智能化，确切讲达不到智能化要求，应称之为程序化。几种目前技术水平较高的所谓的智能化功能：自动校正，可燃气的对比参数的检测，电化学毒气元件的自动识别，背景气体干扰的抑制。 随着制造技术的发展，便携式多气体检测仪器是一个新的选择。这种检测仪可配备多个气体检测传感器，具有体积小、重量轻、响应快、多气体浓度同时显示的特点。
