[發明專利]微生物燃料電池電壓的長期定時采集系統

無效

• 申請號: 201110142403.6
• 申請日: 2011-05-30
• 公開（公告）號: CN102323473A
• 公開（公告）日: 2012-01-18
• 發明（設計）人: 趙志偉;劉凱;江和龍;吳雪建
• 申請（專利權）人: 東南大學
• 主分類號: G01R19/25
• 分類號: G01R19/25;G01R31/36
• 代理公司: 南京蘇高專利商標事務所(普通合伙) 32204
• 代理人: 柏尚春

技術領域

本發明屬于數據采集領域，特別涉及一種對微生物燃料電池電壓數據進行長期定時采集的系統。

背景技術

微生物燃料電池是一種利用微生物將有機物中的化學能直接轉化成電能的裝置。與其它利用有機物產能的技術相比，微生物燃料電池具有操作上和功能上的優勢：能量轉化效率高，在常溫環境條件下能夠有效運作，不需要進行廢氣處理，不需要輸入較大能量，在缺乏電力基礎設施的局部地區，微生物燃料電池具有廣泛應用的潛力。

微生物燃料電池輸出的電壓較低，一般為幾百毫伏，對A/D轉換器的轉換精度要求較高，但并不要求在短時間內連續采樣，因而對轉換速度要求不高。傳統的電路設計方法是在A/D轉換之前使用一級或多級高精度的放大器，由于電壓信號在傳輸過程中信噪比降低明顯，這樣不但會增加系統的成本和復雜性，還會在實際測量過程中發生外部工頻干擾和放大器漂移等問題，導致測量精度降低。

發明內容

發明目的：針對上述現有存在的問題和不足，本發明的目的是提供一種微生物燃料電池電壓的長期定時采集系統，對于微弱電壓信號保證其測量精度，結合實時時鐘，對采樣間隔進行控制，使其在較長時間能夠以精確的時間間隔進行采樣。

技術方案：為實現上述發明目的，本發明采用的技術方案為一種微生物燃料電池電壓的長期定時采集系統，包括微控制器、用于程序下載的接口、輸入微生物燃料電池電壓信號的模數轉換模塊和存儲模塊，其中微控制器分別連接用于程序下載的接口、模數轉換模塊和存儲模塊；由微控制器控制定時，當設定的定時間隔到達時，控制模數轉換模塊對輸入的電壓信號進行模數轉換。

所述模數轉換模塊可具有兩組電壓輸入接口，能夠直接接受來自電源、傳感器等輸出的低電平電壓信號，且該模數轉換模塊能夠處理0～2.5V的電壓信號，最小分辨電壓為10mV。

所述模數轉換模塊可為連接基準電壓源AD780的雙通道16位∑-Δ模數轉換器AD7705。

還可包括連接所述微控制器的實時時鐘模塊。

還可包括連接所述微控制器的顯示模塊。

還可包括連接所述微控制器的數據傳輸模塊，該數據傳輸模塊將存儲模塊中保存的數據發送到計算機。

所述微控制器可為AT89S52，用于程序下載的接口為在系統編程接口(ISP接口)，還包括連接微控制器AT89S52的第一晶體振蕩器和復位電路。

還可包括連接微控制器AT89S52的按鍵電路。

所述實時時鐘模塊可為DS1302和第二晶體振蕩器，所述第二晶體振蕩器的一端連接DS1302的引腳X1，另一端連接DS1302的引腳X2。本發明采用微控制器內置定時器和實時時鐘模塊相結合的定時控制方式，降低了系統功耗，提高了定時精確性，并且能夠實現長時間間隔的精確定時。

所述存儲模塊可為EEPROM存儲器AT24C512。

有益效果：本發明根據微生物燃料電池的一些特性，以高性能低功耗微控制器AT89S52為核心，采用適合直流微弱小信號測量的電路和元器件，降低系統成本，提高轉換精度，并通過程序設計實現對微生物燃料電池的電壓進行長時間間隔的定時測量。與現有的數據采集系統相比，本發明能夠以設定的定時間隔長期、精確地進行數據采集，功耗低，可靠性好。

附圖說明

圖1為本發明的結構框圖；

圖2為與圖1對應的電路原理圖；

圖3為數據采集的流程圖；

圖4為數據采集系統工作于自動采集模式的流程圖。

具體實施方式

下面結合附圖和具體實施例，進一步闡明本發明，應理解這些實施例僅用于說明本發明而不用于限制本發明的范圍，在閱讀了本發明之后，本領域技術人員對本發明的各種等價形式的修改均落于本申請所附權利要求所限定的范圍。

如圖1和圖2所示，對微生物燃料電池微弱電壓信號進行長期定時采集的系統以低功耗、高性能CMOS8位微控制器AT89S52為核心，外圍功能模塊主要有：高精度模數轉換器AD7705、實時時鐘DS1302、EEPROM存儲器AT24C512，液晶顯示模塊LCD1602。

模數轉換器AD7705是一款適合精密測量應用的低噪聲完整模擬前端，最小分辨電壓為0.038mV，微生物燃料電池的電壓信號可以直接連接到AD7705的輸入端。