本发明属于基于电容检测技术的粉尘浓度在线检测系统技术领域。其技术方案是，模数转换器(2)与控制单元(3)连接，模数转换器(2)与电容传感器(5)，模数转换器(2)与电压\电流转换器(6)，模数转换器(2)与放大单元(7)，控制单元(3)与通信单元(4)连接，控制单元(3)与电容传感器(5)连接，控制单元(3)与放大单元(7)连接，电容传感器(5)与放大单元(7)连接。控制单元(3)中装有检测控制软件。电源(1)分别给模数转换器(2)、控制单元(3)、通信单元(4)、电容传感器(5)、电压\电流转换器(6)和放大单元(7)供电。本发明能在线直接检测粉尘浓度，不仅具有检测精度高、检测速度快、使用方便、抗干扰性强和安全可靠的特点，还具有体积小、结构简单、开发周期短和适用于各种工业恶劣环境的特点。
1.一种基于电容检测技术的粉尘浓度在线检测系统，其特征在于所述粉尘浓度在线检测系统包括电源(1)、模数转换器(2)、控制单元(3)、通信单元(4)、电容传感器(5)、电压\电流转换器(6)和放大单元(7)；电源(1)的输出端VCC分别与模数转换器(2)的输入端VCC、控制单元(3)的输入端VCC、通信单元(4)的输入端VCC、电容传感器(5)的输入端VCC、电压\电流转换器(6)的输入端VCC和放大单元(7)的输入端VCC连接，模数转换器(2)的A0端、A1端、D0端～D7端、BYTE端、R/C端、BUSY端与控制单元(3)的A0端、A1端、D0端～D7端、BYTE端、R/C端、BUSY端对应连接，模数转换器(2)的TOUT端与放大单元(7)的TOUT端连接，模数转换器(2)的MSOUT端与电容传感器(5)的MSOUT端连接，模数转换器(2)的MSOUT端与电压\电流转换器(6)的MSOUT端连接，模数转换器(2)的V2P25端与电容传感器(5)的V2P25端连接；控制单元(3)的P31端、P30端与通信单元(4)的P31端、P30端对应连接，控制单元(3)的P26端、CAPSCLK端、CAPDATA端、CS21N端与电容传感器(5)的P26端、CAPSCLK端、CAPDATA端、CS21N端对应连接，控制单元(3)的P25端与放大单元(7)的P25端连接；电容传感器(5)的TSEL端与放大单元(7)的TSEL端连接；
所述电源(1)的结构是：电源(1)的电源插孔CON0的脚3与开关SW1的一端连接，开关SW1的另一端与二极管D3的正端相连接，二极管D3的负端分别与电容C16的正端、电容C17的一端和电感L1的一端连接，电感L1的另一端分别与电容C18的正端、电容C19的一端和电压转换芯片U5的脚1连接，电源插孔CON0的脚1、电源插孔CON0的脚2、电容C16的负端、电容C17的另一端、电容C18的负端、电容C19的另一端、电压转换芯片U5的脚2均与地GND相连接，电压转换芯片U5的脚3分别与电容C25的正端、电容C24的一端和电感L2的一端相连接，电感L2的另一端分别与电容C23的正端、电容C22的一端、电容C21的一端、电容C20的一端和电源(1)的输出端VCC连接，电容C25的负端、电容C24的另一端、电容C23的负端、电容C22的另一端、电容C21的另一端、电容C20的另一端均与地GND相连接；
所述模数转换器(2)的结构是以数模转换芯片U3为主：模数转换芯片U3的脚1与地GND连接，模数转换芯片U3的脚6、模数转换芯片U3的脚7与电容C7的正端、电容C8的正端对应连接，电容C7的负端、电容C8的负端、模数转换芯片U3的脚8、模数转换芯片U3的脚14、模数转换芯片U3的脚20、模数转换芯片U3的脚23、模数转换芯片U3的脚25和模数转换芯片U3的脚26均与地GND连接，模数转换芯片U3的脚27、模数转换芯片U3的脚28、电容C9的正端、电容C10的一端均与模数转换器(2)输入端VCC端连接，电容C9的负端和电容C10的另一端均与地GND连接；
所述控制单元(3)的结构是以单片机U1为主：单片机U1的脚4分别与电容C1的负端、电阻R1的一端和电阻R2的一端连接，电容C1的正端、控制单元(3)的输入端VCC均与开关S0的一端连接，开关S0的另一端与电阻R1的另一端连接，电阻R2的另一端与地GND连接；控制单元(3)的单片机U1的脚14分别与电容C2的一端、晶振Y1的一端连接，电容C2的另一端与地GND连接，晶振Y1的另一端分别与控制单元(3)的单片机U1的脚15、电容C3的一端连接，电容C3的另一端与地GND连接，控制单元(3)的单片机U1的脚16与地GND连接，控制单元(3)的单片机U1的脚29与输入端VCC连接，控制单元(3)的单片机U1的脚38与输入端VCC连接；
所述通信单元(4)的结构是以单电源电平转换芯片U4为主：单电源电平转换芯片U4的脚1与电容C11的一端连接，电容C11的另一端与单电源电平转换芯片U4的脚3连接，单电源电平转换芯片U4的脚2与电容C12的一端连接，电容C12的另一端与通信单元(4)的输入端VCC连接，单电源电平转换芯片U4的脚4与电容C13的一端连接，电容C13的另一端与单电源电平转换芯片U4的脚5连接，单电源电平转换芯片U4的脚6与电容C14的一端连接，电容C14的另一端与地GND连接，单电源电平转换芯片U4的脚11与发光二极管D2的负端连接，发光二极管D2的正端与电阻R5的一端连接，电阻R5的另一端与通信单元(4)的输入端VCC连接，单电源电平转换芯片U4的脚12与发光二极管D1的负端连接，发光二极管D1的正端与电阻R4的一端连接，电阻R4的另一端与通信单元(4)的输入端VCC连接，单电源电平转换芯片U4的脚13、脚14与串行接口DB9的脚3、脚2对应连接，串行接口DB9的脚5与地GND连接，单电源电平转换芯片U4的脚15与地GND连接，单电源电平转换芯片U4的脚16、电容C15的一端均与通信单元(4)的输入端VCC连接，电容C15的另一端与地GND连接；
所述电容传感器(5)包括通用电容读取芯片U2和继电器K1；通用电容读取芯片U2的脚2与电容C4的一端连接，电容C4的另一端与地GND连接，通用电容读取芯片U2的脚4与继电器K1的脚2连接，通用电容读取芯片U2的脚6与继电器K1的脚5连接，继电器K1的脚1、脚4与接线端子P1的脚3、脚1对应连接，接线端子P1的脚2与通用电容读取芯片U2的脚5连接，三极管Q1的发射极与电容传感器(5)的输入端VCC相连接，三极管Q1的基极与电阻R3的一端连接，三极管Q1的集电极分别与继电器K1的脚7、二极管D0的负端连接，继电器K1的脚8、二极管D0的正端均与地GND连接，通用电容读取芯片U2的脚13与地GND连接，通用电容读取芯片U2的脚15与电容传感器(5)的输入端VCC连接，电容C5正端、电容C6的一端分别与电容传感器(5)的输入端VCC连接，电容C5的负端、电容C6的另一端均与地GND连接；
所述电压\电流转换器(6)的结构是以电压电流转换芯片U7为主：电压电流转换芯片U7的脚1与电阻R12的一端连接，电阻R12的另一端分别与电压电流转换芯片U7的脚2、电阻R11的一端连接，电阻R11的另一端与地GND连接，电压电流转换芯片U7的脚4、脚5均与地GND连接，电压电流转换芯片U7的脚6与电位器R13的一端连接，电位器R13的另一端与地GND连接，电压电流转换芯片U7的脚7、脚8与电阻R14的一端连接，电阻R14的另一端与电位器R13的中间端连接，电压电流转换芯片U7的脚9与地GND连接，电压电流转换芯片U7的脚11与接线端子P2的脚1连接，接线端子P2的脚2与地GND连接，电压电流转换芯片U7的脚13与电压\电流转换器(6)的输入端VCC连接，电压电流转换芯片U7的脚14与电容C26的正端连接，电容C26的负端与电压\电流转换器(6)的输入端VCC连接；
电压\电流转换器(6)的输入端MSOUT分别与电容传感器(5)的输出端MSOUT、模数转换器(2)的输入端MSOUT连接；
所述放大单元(7)包括运算放大器芯片U6和继电器K2；运算放大器芯片U6的脚1分别与电阻R8的一端、运算放大器芯片U6的脚5连接，运算放大器芯片U6的脚2分别与电阻R8的另一端、电阻R7的一端连接，电阻R7的另一端与地GND连接，运算放大器芯片U6的脚3与继电器K2的脚3连接，继电器K2的脚2与地GND连接，二极管D4的正端、继电器K2的脚4均与地GND连接，二极管D4的负端、继电器K2的脚5均与三极管Q2的集电极连接，三极管Q2的发射极与放大单元(7)的输入端VCC连接，三极管Q2的基极与电阻R6的一端连接，运算放大器芯片U6的脚4与地GND连接，运算放大器芯片U6的脚6分别与电阻R9的一端、电阻R10的一端连接，电阻R10的另一端与地GND连接，电阻R9的另一端与运算放大器芯片U6的脚7连接，运算放大器芯片U6的脚8与放大单元(7)输入端VCC连接。
2.根据权利要求1所述的基于电容检测技术的粉尘浓度在线检测系统，其特征在于所述检测控制软件的主流程为：
S106、若是，则执行S107；若否，则执行S104；
S111、若是，执行S112；若否，执行S107；
一种基于电容检测技术的粉尘浓度在线检测系统
技术领域
[0001] 本发明属于粉尘浓度在线检测技术领域。具体涉及一种基于电容检测技术的粉尘浓度在线检测系统。
背景技术
[0002] 目前，大气污染物、特别是烟尘的治理倍受人们的重视，各国制定了很多烟尘排放标准来限制工业烟尘的排放。因此，研制合适的烟尘监测方法、掌握烟尘分布及其变化规律，对环保管理及保护人们的生存环境意义重大。我国目前已经开始实施污染物排放总量控制和排污收费标准制度，要求必须安装在线监测系统，掌握污染物的排放情况，因此研究烟尘在线监测技术，对于提高我国的污染源监测水平和环保管理水平，促进技术进步和产业发展都具有重要的意义。
[0003] 现有的粉尘浓度的在线监测方法有：
[0004] 1、摩擦电法
[0005] 运动的颗粒与插入流场的金属电极之间因摩擦会产生等量的符号相反的静电荷，通过测量金属电极对地的静电流就能得到颗粒的浓度值。一般来说，颗粒浓度与静电流之间的关系并非是线性关系，往往还受到环境和颗粒流动特性影响。
[0006] 2、静电法
[0007] 粉体状的物质在气体的输送过程中，会产生碰撞和磨擦，因此会失去电子而形成带静电荷的粒子和颗粒，随粉尘浓度的变化及粉体流速的变化，其电荷量也按一定规律变化，测量流动粉尘所带电荷量的大小即可知粉尘浓度的大小。由于粉尘带电量十分微弱，其感应电量也十分微弱，同时由于其电极部分暴露在复杂的测量环境中，缺乏有效的抗电磁干扰屏蔽，容易耦合进环境中的各种电磁干扰。
[0008] 3、光学法
[0009] 当一束光通过含有颗粒物的粉尘时，其光强因粉尘中颗粒物对光的吸收和散射作用而减弱。但很容易受环境的影响，如颗粒物浓度太低、而光程太长、烟气中的水以水珠或水雾态存在等因素的影响。
[0010] 4、射线法
[0011] 测尘仪将粉尘中颗粒物按等速采样方法采集到滤纸上，利用 射线吸收方式，根据滤纸在采样前后吸收 射线的差求出滤纸捕集颗粒物的重量，用质量浓度(mg／m3)表示出粉尘的浓度。但是由于存在放射性辐射源，容易产生辐射泄漏，因此用于现场测量对操作人员的水平要求较高。同时，系统需要增加各种屏蔽措施，结构设备复杂且昂贵。射线法一般适合于对测量有特殊要求的场合。
[0012] 综上所述，现有的技术受诸多因素的影响，使得粉尘浓度检测复杂昂贵和缺乏稳定性。
发明内容
[0013] 本发明旨在克服现有技术的缺陷，目的在于提供一种结构简单、体积小、使用方便、性能稳定和检测精度高的基于电容检测技术的粉尘浓度在线检测系统。
[0014] 为完成上述目的，本发明采用的技术方案是：
[0015] 所述粉尘浓度在线检测系统包括电源、模数转换器、控制单元、通信单元、电容传感器、电压\电流转换器和放大单元。电源的输出端VCC分别与模数转换器的输入端VCC、控制单元的输入端VCC、通信单元的输入端VCC、电容传感器的输入端VCC、电压\电流转换器的输入端VCC和放大单元的输入端VCC连接，模数转换器的A0端、A1端、D0端~D7端、BYTE端、R/C端、BUSY端与控制单元的A0端、A1端、D0端~D7端、BYTE端、R/C端、BUSY端对应连接，模数转换器的TOUT端与放大单元的TOUT端连接，模数转换器的MSOUT端与电容传感器的MSOUT端连接，模数转换器的MSOUT端与电压\电流转换器的MSOUT端连接，模数转换器的V2P25端与电容传感器的V2P25端连接。控制单元的P31端、P30端与通信单元的P31端、P30端对应连接，控制单元的P26端、CAPSCLK端、CAPDATA端、CS21N端与电容传感器的P26端、CAPSCLK端、CAPDATA端、CS21N端对应连接，控制单元的P25端与放大单元的P25端连接；电容传感器的TSEL端与放大单元的TSEL端连接。
[0016] 控制单元中装有检测控制软件。
[0017] 所述电源的结构是：电源的电源插孔CON0的脚3与开关SW1的一端连接，开关SW1的另一端与二极管D3的正端相连接，二极管D3的负端分别与电容C16的正端、电容C17的一端和电感L1的一端连接，电感L1的另一端分别与电容C18的正端、电容C19的一端和电压转换芯片U5的脚1连接，电源插孔CON0的脚1、电源插孔CON0的脚2、电容C16的负端、电容C17的另一端、电容C18的负端、电容C19的另一端、电压转换芯片U5的脚2均与地GND相连接，电压转换芯片U5的脚3分别与电容C25的正端、电容C24的一端和电感L2的一端相连接，电感L2的另一端分别与电容C23的正端、电容C22的一端、电容C21的一端、电容C20的一端和电源的输出端VCC连接，电容C25的负端、电容C24的另一端、电容C23的负端、电容C22的另一端、电容C21的另一端、电容C20的另一端均与地GND相连接。
[0018] 电源的输出端VCC分别与模数转换器的输入端VCC、控制单元的输入端VCC、通信单元的输入端VCC、电容传感器的输入端VCC、电压\电流转换器的输入端VCC、放大单元的输入端VCC相连接。
[0019] 所述模数转换器的结构是以数模转换芯片U3为主：模数转换芯片U3的脚1与地GND连接，模数转换芯片U3的脚6、模数转换芯片U3的脚7与电容C7的正端、电容C8的正端对应连接，电容C7的负端、电容C8的负端、模数转换芯片U3的脚8、模数转换芯片U3的脚14、模数转换芯片U3的脚20、模数转换芯片U3的脚23、模数转换芯片U3的脚25和模数转换芯片U3的脚26均与地GND连接，模数转换芯片U3的脚27、模数转换芯片U3的脚28、电容C9的正端、电容C10的一端均与模数转换器输入端VCC端连接，电容C9的负端和电容C10的另一端均与地GND连接。
[0020] 模数转换器的输出端A0、输出端A1、输出端BYTE、输出端R/C、输出端BUSY、输出端D0~D7与控制单元的输入端A0、输入端A1、输入端BYTE、输入端R/C、输入端BUSY、输入端D0~D7对应连接，模数转换器的输入端V2P25、输入端MSOUT与电容传感器的输出端V2P25、输出端MSOUT对应连接，模数转换器的输入端MSOUT与电压\电流传感器的输入端MSOUT连接，模数转换器的输入端VCC与电源的输出端VCC连接，模数转换器的输入端TOUT与放大单元的输出端TOUT连接。
[0021] 所述控制单元的结构是以单片机U1为主：单片机U1的脚4分别与电容C1的负端、电阻R1的一端和电阻R2的一端连接，电容C1的正端、控制单元的输入端VCC均与开关S0的一端连接，开关S0的另一端与电阻R1的另一端连接，电阻R2的另一端与地GND连接；控制单元的单片机U1的脚14分别与电容C2的一端、晶振Y1的一端连接，电容C2的另一端与地GND连接，晶振Y1的另一端分别与控制单元的单片机U1的脚15、电容C3的一端连接，电容C3的另一端与地GND连接，控制单元的单片机U1的脚16与地GND连接，控制单元的单片机U1的脚29与输入端VCC连接，控制单元的单片机U1的脚38与输入端VCC连接。
[0022] 控制单元的输入端A0、输入端A1、输入端BYTE、输入端R/C、输入端BUSY、输入端D0~D7与模数转换器的输出端A0、输出端A1、输出端BYTE、输出端R/C、输出端BUSY、输出端D0~D7对应连接，控制单元的输入端VCC与电源的输出端VCC连接，控制单元的输出端P25与放大单元的输入端P25连接，控制单元的输出端CS21N、输出端CAPDATA、输出端CAPSCLK、输出端P26与电容传感器的输入端CS21N、输入端CAPDATA、输入端CAPSCLK、输入端P26对应连接，控制单元的输出端P30、输出端P31与通信单元的输入端P30、输入端P31对应连接。
[0023] 所述通信单元的结构是以单电源电平转换芯片U4为主：单电源电平转换芯片U4的脚1与电容C11的一端连接，电容C11的另一端与单电源电平转换芯片U4的脚3连接，单电源电平转换芯片U4的脚2与电容C12的一端连接，电容C12的另一端与通信单元的输入端VCC连接，单电源电平转换芯片U4的脚4与电容C13的一端连接，电容C13的另一端与单电源电平转换芯片U4的脚5连接，单电源电平转换芯片U4的脚6与电容C14的一端连接，电容C14的另一端与地GND连接，单电源电平转换芯片U4的脚11与发光二极管D2的负端连接，发光二极管D2的正端与电阻R5的一端连接，电阻R5的另一端与通信单元的输入端VCC连接，单电源电平转换芯片U4的脚12与发光二极管D1的负端连接，发光二极管D1的正端与电阻R4的一端连接，电阻R4的另一端与通信单元的输入端VCC连接，单电源电平转换芯片U4的脚13、脚14与串行接口DB9的脚3、脚2对应连接，串行接口DB9的脚5与地GND连接，单电源电平转换芯片U4的脚15与地GND连接，单电源电平转换芯片U4的脚16、电容C15的一端均与通信单元的输入端VCC连接，电容C15的另一端与地GND连接。
[0024] 通信单元的输入端P31、输入端P30与控制单元的输出端P31、输出端P30对应连接，通信单元的输入端VCC端与电源的输出端VCC连接。
[0025] 所述电容传感器包括通用电容读取芯片U2和继电器K1；通用电容读取芯片U2的脚2与电容C4的一端连接，电容C4的另一端与地GND连接，通用电容读取芯片U2的脚4与继电器K1的脚2连接，通用电容读取芯片U2的脚6与继电器K1的脚5连接，继电器K1的脚1、脚4与接线端子P1的脚3、脚1对应连接，接线端子P1的脚2与通用电容读取芯片U2的脚5连接，三极管Q1的发射极与电容传感器的输入端VCC相连接，三极管Q1的基极与电阻R3的一端连接，三极管Q1的集电极分别与继电器K1的脚7、二极管D0的负端连接，继电器K1的脚8、二极管D0的正端均与地GND连接，通用电容读取芯片U2的脚13与地GND连接，通用电容读取芯片U2的脚15与电容传感器的输入端VCC连接，电容C5正端、电容C6的一端分别与电容传感器的输入端VCC连接，电容C5的负端、电容C6的另一端均[0026] 与地GND连接。
[0027] 电容传感器的输入端P26、输入端CAPSCLK、输入端CAPDATA、输入端CS21N与控制单元的输出端P26、输出端CAPSCLK、输出端CAPDATA、输出端CS21N对应连接，电容传感器的输入端VCC与电源的输出端VCC连接，电容传感器的输出端MSOUT与电压\电流转换器的输入端MSOUT、模数转换器的输入端MSOUT连接，电容传感器的输出端V2P25与模数转换器的输入端V2P25连接，电容传感器的输出端TSEL与放大单元的输入端TSEL连接。
[0028] 所述电压\电流转换器的结构是以电压电流转换芯片U7为主：电压电流转换芯片U7的脚1与电阻R12的一端连接，电阻R12的另一端分别与电压电流转换芯片U7的脚2、电阻R11的一端连接，电阻R11的另一端与地GND连接，电压电流转换芯片U7的脚4、脚5均与地GND连接，电压电流转换芯片U7的脚6与电位器R13的一端连接，电位器R13的另一端与地GND连接，电压电流转换芯片U7的脚7、脚8与电阻R14的一端连接，电阻R14的另一端与电位器R13的中间端连接，电压电流转换芯片U7的脚9与地GND连接，电压电流转换芯片U7的脚11与接线端子P2的脚1连接，接线端子P2的脚2与地GND 连接，电压电流转换芯片U7的脚13与电压\电流转换器的输入端VCC连接，电压电流转换芯片U7的脚14与电容C26的正端连接，电容C26的负端与电压\电流转换器的输入端VCC连接。
[0029] 电压\电流转换器的输入端VCC与电源的输出端VCC连接，电压\电流转换器的输入端MSOUT分别与电容传感器的输出端MSOUT、模数转换器的输入端MSOUT连接。
[0030] 所述放大单元包括运算放大器芯片U6和继电器K2；运算放大器芯片U6的脚1分别与电阻R8的一端、运算放大器芯片U6的脚5连接，运算放大器芯片U6的脚2分别与电阻R8的另一端、电阻R7的一端连接，电阻R7的另一端与地GND连接，运算放大器芯片U6的脚3与继电器K2的脚3连接，继电器K2的脚2与地GND连接，二极管D4的正端、继电器K2的脚4均与地GND连接，二极管D4的负端、继电器K2的脚5均与三极管Q2的集电极连接，三极管Q2的发射极与放大单元的输入端VCC连接，三极管Q2的基极与电阻R6 的一端连接，运算放大器芯片U6的脚4与地GND连接，运算放大器芯片U6的脚6分别与电阻R9的一端、电阻R10的一端连接，电阻R10的另一端与地GND连接，电阻R9的另一端与运算放大器芯片U6的脚7连接，运算放大器芯片U6的脚8与放大单元输入端VCC连接。
[0031] 放大单元的输入端VCC与电源的输出端VCC连接，放大单元的输出端TOUT与模数转换器的输入端TOUT连接，放大单元的输入端P25与控制单元的输出端P25连接，放大单元的输入端TSEL与电容传感器的输出端TSEL连接。
[0032] 所述检测控制软件的主流程为：
[0033] S101、开始；
[0034] S102、系统时钟、I/O、外设配置；
[0035] S103、参数设定；
[0036] S104、传感器自校正；
[0037] S105、校正完毕？
[0038] S106、若是，则执行S107；若否，则执行S104；
[0039] S107、检测电压信号的变化量；
[0040] S108、对检测电压信号的变化量作数据处理；
[0041] S109、将数据处理结果送通信单元；
[0042] S110、是否有通信单元命令？
[0043] S111、若是，执行S112；若否，执行S107；
[0044] S112、执行通信单元命令；
[0045] S113、执行S107。
[0046] 由于采用上述技术方案，本发明与现有技术相比具有如下经济效果：
[0047] 本发明通过电容传感器对粉尘浓度的敏感性来直接测量粉尘的浓度，从而确定除尘效果；同时输出可选为电压、电流的模拟或数字方式输出，操作简单，实现了在线实时检测。本发明体积小、结构简单、开发周期短、检测精度高、检测速度快、使用方便、抗干扰性强和安全可靠。所述的粉尘浓度检测系统，精度能达到0.001mg/m3，主要用于检测环境中的粉尘浓度。它适用于工矿企业和生产现场粉尘浓度的检测；适用于环境环保监测部门大气飘尘检测，以调查污染源；适合室内空气质量检测及职业健康和安全检测。
[0048] 因此，本发明能在线直接检测粉尘浓度，不仅具有检测精度高、检测速度快、使用方便、抗干扰性强和安全可靠的特点，还具有体积小、结构简单、开发周期短和适用于各种工业恶劣环境的特点。
附图说明
[0049] 图1是粉尘监测系统的结构示意图；
[0050] 图2是图1中电源的电路图；
[0051] 图3是图1中模数转换的电路图；
[0052] 图4是图1中控制单元的电路图；
[0053] 图5是图1中通信单元的电路图；
[0054] 图6是图1中电容传感器的电路图；
[0055] 图7是图1中电流/电压转换电路图；
[0056] 图8是图1中放大单元的电路图；
[0057] 图9是检测控制软件的主流图。
具体实施方式
[0058] 下面结合附图和具体实施方式对本发明作进一步的描述，并非对保护范围限制：
[0059] 实施例1
[0060] 一种基于电容检测技术的粉尘浓度在线检测系统。所述粉尘浓度在线检测系统如图1所示：包括电源1、模数转换器2、控制单元3、通信单元4、电容传感器5、电压\电流转换器6和放大单元7。电源1的输出端VCC分别与模数转换器2的输入端VCC、控制单元3的输入端VCC、通信单元4的输入端VCC、电容传感器5的输入端VCC、电压\电流转换器6的输入端VCC和放大单元7的输入端VCC连接，模数转换器2的A0端、A1端、D0端~D7端、BYTE端、R/C端、BUSY端与控制单元3的A0端、A1端、D0端~D7端、BYTE端、R/C端、BUSY端对应连接，模数转换器2的TOUT端与放大单元7的TOUT端连接，模数转换器2的MSOUT端与电容传感器5的MSOUT端连接，模数转换器2的MSOUT端与电压\电流转换器6的MSOUT端连接，模数转换器2的V2P25端与电容传感器5的V2P25端连接。控制单元3的P31端、P30端与通信单元4的P31端、P30端对应连接，控制单元3的P26端、CAPSCLK端、CAPDATA端、CS21N端与电容传感器5的P26端、CAPSCLK端、CAPDATA端、CS21N端对应连接，控制单元3的P25端与放大单元7的P25端连接；电容传感器5的TSEL端与放大单元7的TSEL端连接。
[0061] 控制单元3中装有检测控制软件。
[0062] 所述电源1的结构如图2所示：电源1的电源插孔CON0的脚3与开关SW1的一端连接，开关SW1的另一端与二极管D3的正端相连接，二极管D3的负端分别与电容C16的正端、电容C17的一端和电感L1的一端连接，电感L1的另一端分别与电容C18的正端、电容C19的一端和电压转换芯片U5的脚1连接，电源插孔CON0的脚1、电源插孔CON0的脚2、电容C16的负端、电容C17的另一端、电容C18的负端、电容C19的另一端、电压转换芯片U5的脚2均与地GND相连接，电压转换芯片U5的脚3分别与电容C25的正端、电容C24[0063] 的一端和电感L2的一端相连接，电感L2 的另一端分别与电容C23的正端、电容C22的一端、电容C21的一端、电容C20的一端和电源1的输出端VCC连接，电容C25的负端、电容C24的另一端、电容C23的负端、电容C22的另一端、电容C21的另一端、电容C20的另一端均与地GND相连接。
[0064] 电源1的输出端VCC分别与模数转换器2的输入端VCC、控制单元3的输入端VCC、通信单元4的输入端VCC、电容传感器5的输入端VCC、电压\电流转换器6的输入端VCC、放大单元7的输入端VCC相连接。
[0065] 所述模数转换器2如图3所示，其结构以数模转换芯片U3为主：模数转换芯片U3的脚1与地GND连接，模数转换芯片U3的脚6、模数转换芯片U3的脚7与电容C7的正端、电容C8的正端对应连接，电容C7的负端、电容C8的负端、模数转换芯片U3的脚8、模数转换芯片U3的脚14、模数转换芯片U3的脚20、模数转换芯片U3的脚23、模数转换芯片U3的脚25和模数转换芯片U3的脚26均与地GND连接，模数转换芯片U3的脚27、模数转换芯片U3的脚28、电容C9的正端、电容C10的一端均与模数转换器2输入端VCC端连接，电容C9的负端和电容C10的另一端均与地GND连接。
[0066] 模数转换器2的输出端A0、输出端A1、输出端BYTE、输出端R/C、输出端BUSY、输出端D0~D7与控制单元3的输入端A0、输入端A1、输入端BYTE、输入端R/C、输入端BUSY、输入端D0~D7对应连接，模数转换器2的输入端V2P25、输入端MSOUT与电容传感器5的输出端V2P25、输出端MSOUT对应连接，模数转换器2的输入端MSOUT与电压\电流传感器6的输入端MSOUT连接，模数转换器2的输入端VCC与电源1的输出端VCC连接，模数转换器2的输入端TOUT与放大单元7的输出端TOUT连接。
[0067] 所述控制单元3如图图4所示，其结构以单片机U1为主：单片机U1的脚4分别与电容C1的负端、电阻R1的一端和电阻R2的一端连接，电容C1的正端、控制单元3的输入端VCC均与开关S0的一端连接，开关S0的另一端与电阻R1的另一端连接，电阻R2的另一端与地GND连接；控制单元3的单片机U1的脚14分别与电容C2的一端、晶振Y1的一端连接，电容C2的另一端与地GND连接，晶振Y1的另一端分别与控制单元3的单片机U1的脚15、电容C3的一端连接，电容C3的另一端与地GND连接，控制单元3的单片机U1的脚16与地GND连接，控制单元3的单片机U1的脚29与输入端VCC连接，控制单元3的单片机U1的脚38与输入端VCC连接。
[0068] 控制单元3的输入端A0、输入端A1、输入端BYTE、输入端R/C、输入端BUSY、输入[0069] 端D0~D7与模数转换器2的输出端A0、输出端A1、输出端BYTE、输出端R/C、输出端BUSY、输出端D0~D7对应连接，控制单元3的输入端VCC与电源1的输出端VCC连接，控制单元3的输出端P25与放大单元7的输入端P25连接，控制单元3的输出端CS21N、输出端CAPDATA、输出端CAPSCLK、输出端P26与电容传感器5的输入端CS21N、输入端CAPDATA、输入端CAPSCLK、输入端P26对应连接，控制单元3的输出端P30、输出端P31与通信单元4的输入端P30、输入端P31对应连接。
[0070] 所述通信单元4如图5所示，其结构以单电源电平转换芯片U4为主：单电源电平转换芯片U4的脚1与电容C11的一端连接，电容C11的另一端与单电源电平转换芯片U4的脚3连接，单电源电平转换芯片U4的脚2与电容C12的一端连接，电容C12的另一端与通信单元4的输入端VCC连接，单电源电平转换芯片U4的脚4与电容C13的一端连接，电容C13的另一端与单电源电平转换芯片U4的脚5连接，单电源电平转换芯片U4的脚6与电容C14的一端连接，电容C14的另一端与地GND连接，单电源电平转换芯片U4的脚11与发光二极管D2的负端连接，发光二极管D2的正端与电阻R5的一端连接，电阻R5的另一端与通信单元4的输入端VCC连接，单电源电平转换芯片U4的脚12与发光二极管D1的负端连接，发光二极管D1的正端与电阻R4的一端连接，电阻R4的另一端与通信单元4的输入端VCC连接，单电源电平转换芯片U4的脚13、脚14与串行接口DB9的脚3、脚2对应连接，串行接口DB9的脚5与地GND连接，单电源电平转换芯片U4的脚15与地GND连接，单电源电平转换芯片U4的脚16、电容C15的一端均与通信单元4的输入端VCC连接，电容C15的另一端与地GND连接。
[0071] 通信单元4的输入端P31、输入端P30与控制单元3的输出端P31、输出端P30对应连接，通信单元4的输入端VCC端与电源1的输出端VCC连接。
[0072] 所述电容传感器5的结构如图6所示，包括通用电容读取芯片U2和继电器K1；通用电容读取芯片U2的脚2与电容C4的一端连接，电容C4的另一端与地GND连接，通用电容读取芯片U2的脚4与继电器K1的脚2连接，通用电容读取芯片U2的脚6与继电器K1的脚5连接，继电器K1的脚1、脚4与接线端子P1的脚3、脚1对应连接，接线端子P1的脚2与通用电容读取芯片U2的脚5连接，三极管Q1的发射极与电容传感器5的输入端VCC相连接，三极管Q1的基极与电阻R3的一端连接，三极管Q1的集电极分别与继电器K1的脚7、二极管D0的负端连接，继电器K1的脚8、二极管D0的正端均与地GND连接，通用电容读取芯片U2的脚13与地GND连接，通用电容读取芯片U2的脚15与电容传感器5的
[0073] 输入端VCC连接，电容C5正端、电容C6的一端分别与电容传感器5的输入端VCC连接，电容C5的负端、电容C6的另一端均与地GND连接。
[0074] 电容传感器5的输入端P26、输入端CAPSCLK、输入端CAPDATA、输入端CS21N与控制单元3的输出端P26、输出端CAPSCLK、输出端CAPDATA、输出端CS21N对应连接，电容传感器5的输入端VCC与电源1的输出端VCC连接，电容传感器5的输出端MSOUT与电压\电流转换器6的输入端MSOUT、模数转换器2的输入端MSOUT连接，电容传感器5的输出端V2P25与模数转换器2的输入端V2P25连接，电容传感器5的输出端TSEL与放大单元7的输入端TSEL连接。
[0075] 所述电压\电流转换器6如图7所示，其结构以电压电流转换芯片U7为主：电压电流转换芯片U7的脚1与电阻R12的一端连接，电阻R12的另一端分别与电压电流转换芯片U7的脚2、电阻R11的一端连接，电阻R11的另一端与地GND连接，电压电流转换芯片U7的脚4、脚5均与地GND连接，电压电流转换芯片U7的脚6与电位器R13的一端连接，电位器R13的另一端与地GND连接，电压电流转换芯片U7的脚7、脚8与电阻R14的一端连接，电阻R14的另一端与电位器R13的中间端连接，电压电流转换芯片U7的脚9与地GND连接，电压电流转换芯片U7的脚11与接线端子P2的脚1连接，接线端子P2的脚2与地GND 连接，电压电流转换芯片U7的脚13与电压\电流转换器6的输入端VCC连接，电压电流转换芯片U7的脚14与电容C26的正端连接，电容C26的负端与电压\电流转换器6的输入端VCC连接。
[0076] 电压\电流转换器6的输入端VCC与电源1的输出端VCC连接，电压\电流转换器6的输入端MSOUT分别与电容传感器5的输出端MSOUT、模数转换器2的输入端MSOUT连接。
[0077] 所述放大单元7如图8所示，包括运算放大器芯片U6和继电器K2；运算放大器芯片U6的1分别与电阻R8的一端、运算放大器芯片U6的脚5连接，运算放大器芯片U6的脚2分别与电阻R8的另一端、电阻R7的一端连接，电阻R7的另一端与地GND连接，运算放大器芯片U6的脚3与继电器K2的脚3连接，继电器K2的脚2与地GND连接，二极管D4的正端、继电器K2的脚4均与地GND连接，二极管D4的负端、继电器K2的脚5均与三极管Q2的集电极连接，三极管Q2的发射极与放大单元7的输入端VCC连接，三极管Q2的基极与电阻R6的一端连接，运算放大器芯片U6的脚4与地GND连接，运算放大器芯片U6的脚6分别与电阻R9的一端、电阻R10的一端连接，电阻R10的另一端与地GND连接，[0078] 电阻R9的另一端与运算放大器芯片U6的脚7连接，运算放大器芯片U6的脚8与放大单元7输入端VCC连接。
[0079] 放大单元7的输入端VCC与电源1的输出端VCC连接，放大单元7的输出端TOUT与模数转换器2的输入端TOUT连接，放大单元7的输入端P25与控制单元3的输出端P25连接，放大单元7的输入端TSEL与电容传感器5的输出端TSEL连接。
[0080] 所述检测控制软件的主流程如图9所示：
[0081] S101、开始；
[0082] S102、系统时钟、I/O、外设配置；
[0083] S103、参数设定；
[0084] S104、传感器自校正；
[0085] S105、校正完毕？
[0086] S106、若是，则执行S107；若否，则执行S104；
[0087] S107、检测电压信号的变化量；
[0088] S108、对检测电压信号的变化量作数据处理；
[0089] S109、将数据处理结果送通信单元；
[0090] S110、是否有通信单元命令？
[0091] S111、若是，执行S112；若否，执行S107；
[0092] S112、执行通信单元命令；
[0093] S113、执行S107。
[0094] 本具体实施方式通过电容传感器对粉尘浓度的敏感性来直接测量粉尘的浓度，从而确定除尘效果；同时输出可选为电压、电流的模拟或数字方式输出，操作简单，实现了在线实时检测。本具体实施方式体积小、结构简单、开发周期短、检测精度高、检测速度快、使用方便、抗干扰性强和安全可靠。所述的粉尘浓度检测系统，精度能达到0.001mg/m3，主要用于检测环境中的粉尘浓度。它适用于工矿企业和生产现场粉尘浓度的检测；适用于环境环保监测部门大气飘尘检测，以调查污染源；适合室内空气质量检测及职业健康和安全检测。
[0095] 因此，本具体实施方式能在线直接检测粉尘浓度，不仅具有检测精度高、检测速度快、使用方便、抗干扰性强和安全可靠的特点，还具有体积小、结构简单、开发周期短和适用于各种工业恶劣环境的特点。
