臺式甲醛監測儀的設計

吳明

摘 要：甲醛通過各種途徑入侵人們的生活，比如房子裝修。房子在裝修中所使用的板材、墻體涂料、木漆柜上的油漆等都含有甲醛。殘留的甲醛想要完全揮發，可能要等十年甚至更久。所以如何快速高效的實時檢測室內甲醛含量是否超標就顯得尤為重要了。傳統甲醛濃度測量的方法大多都操作復雜[1]。為此，本研究設計了一種操作簡單并且可以準確實時地檢測室內甲醛含量，同時還具有超限報警功能的臺式甲醛測試儀器。此設計方案基于LPC1768單片機，主要采用英國達特公司生產的電化學型甲醛傳感器，此外還采用OS操作系統控制可觸摸屏作為人機交互界面。

關鍵詞：甲醛；OS操作系統；人機交互界面

0 引言

現如今，人們家裝所用的材料如家具、織物、木制品填料、清潔劑、化妝品和個人用品等中大多都含有甲醛。實測數據表明，一般正常裝修的情況下，室內甲醛的釋放期會持續3～15年[2]。可以說甲醛是生活中不可避免的一類令人頭疼的有害物質。通過監測儀向使用者提供當前空氣里甲醛污染狀況，能提醒使用者何時新房能夠入住，何時需開窗通風或者幫助使用者找出家中污染程度嚴重的家具或其他物件以便做妥善處理等，使人們免于受到濃度超標的有害氣體的侵害。

1 臺式甲醛測試系統

臺式甲醛測試系統可大致分為3個部分：各傳感器信號監測、單片機及外圍電路部分、觸摸屏部分。

以下分3個步驟說明該系統工作原理（圖1）。

（1）甲醛傳感器端，正常工作時不斷監測環境各參數。

（2）單片機及外圍電路轉換讀取環境各參數。

（3）觸摸屏實時顯示傳感器所測的數值，超限時啟動報警系統，此外兼有人機交互功能。

2 甲醛濃度的檢測

甲醛濃度的檢測主要依賴于DART甲醛傳感器，如圖2所示。

DART甲醛傳感器是兩電極電化學型的傳感器[3]，通過擴散原理實現，因此不需要外部采樣硬件。當有甲醛氣體存在的時候，將會有一個很小的直流產生；傳感器本身不需要電源供應，但是產生的這個電流需要外部的數據采集將其變為可讀的信號。

如圖3所示的轉化電路圖，最終的效果是傳感器正極端流出電流信號，從負極端流進電流，在此過程中，流回傳感器的電流流經了電阻VR1和R1，再回到傳感器負極，所以LTC1049運放的輸出端OUT輸出的電壓值為-IN極電壓值加上電容C1兩端的電壓值。再因為LTC1049運放-IN和+IN端之間有虛短的效果，因此，LTC1049運放的輸出端OUT輸出的電壓值為+IN極電壓值加上電容C1兩端的電壓值。甲醛傳感器輸出的電信號非常微弱，因此放大器需要選擇高放大倍數的運放，電路設計和元器件的選擇因而就顯得非常的關鍵。

3 人機交互界面的設計

臺式甲醛測試系統界面的制作可以依靠一款PC上位機軟件GUIBuilder.exe來完成。GUIBuilder應用程序是一款無須使用C編程語言即可創建對話框的工具，并且提供了豐富的控件。控件的擺放位置以及控件本身的大小，都可通過拖放操作來實現，而無須編寫源代碼。根據上下文菜單，能添加其他各種屬性。對這些控件的屬性進行編輯后，就能實現對控件屬性的調整，通過該軟件來繪制簡易的甲醛監測儀的顯示界面。此軟件操作很簡單，不在此一一贅述。

4 實驗分析

在甲醛測試儀成型時，在網上購買得到標準濃度的甲醛氣體測試包，方便測試甲醛測試儀的準確性。如圖4所示為甲醛監測儀實驗測試圖。

5 總結

此次所設計的甲醛監測儀的測量效果良好。筆者在設計此甲醛監測儀之前，曾購買過一臺手持式的甲醛測試儀，其結構采用泵吸式結構，發現效果很一般，數值跳動大，在同一點測試很不穩定。因此，兩相比較，此次設計的甲醛監測儀在檢測甲醛氣體的效果還是值得肯定的。

參考文獻

[1]李剛，李娟，文霞，等.室內甲醛快速檢測儀法與乙酰丙酮分光光度法對比研究[J].制冷與空調，2015，29（5）：523-525.

[2]秦桂香，汪鵬.裝修污染物甲醛的檢測及其防治探索[J].青海師范大學學報（自然科學版），2008，（3）：71-74.

[3]王國勝，郭聯金.傳感器在室內環境空氣質量檢測中的應用[J].現代科學儀器，2013，（4）：76-79.

（作者單位：合肥工業大學儀器科學與光電工程學院）