申请日2015.02.10
公开(公告)日2015.06.03
IPC分类号G05B19/042
摘要
本实用新型公开了一种污泥厌氧发酵处理工艺过程参数采集及无线发送电路，包括单片机和供电电源，以及与单片机相接的晶振电路、复位电路和ZigBee无线通信模块;单片机的输入端接有按键操作电路、A/D转换电路模块和多个布设在污泥厌氧发酵罐内且用于对污泥厌氧发酵罐内的温度进行实时检测的数字式温度传感器，A/D转换电路模块的输入端接有多个布设在污泥厌氧发酵罐内且用于对污泥厌氧发酵产生的甲烷气体浓度进行实时检测的MQ-5甲烷气体传感器，单片机的输出端接有液晶显示电路。本实用新型结构简单，实现方便，安装使用方便，数据采集传输的实时性高，能够提高污泥处理的效率，实用性强，使用效果好，便于推广使用。
权利要求书
1.一种污泥厌氧发酵处理工艺过程参数采集及无线发送电路，其特征 在于：包括单片机(1)和为所述污泥厌氧发酵处理工艺过程参数采集及 无线发送电路中各用电模块供电的供电电源(10)，以及与所述单片机(1) 相接的晶振电路(2)、复位电路(3)和用于将单片机(1)接收到的信 号无线发送出去的ZigBee无线通信模块(4);所述单片机(1)的输入 端接有按键操作电路(5)、A/D转换电路模块(6)和多个布设在污泥厌 氧发酵罐内且用于对污泥厌氧发酵罐内的温度进行实时检测的数字式温 度传感器，所述A/D转换电路模块(6)的输入端接有多个布设在污泥厌 氧发酵罐内且用于对污泥厌氧发酵产生的甲烷气体浓度进行实时检测的 MQ-5甲烷气体传感器，所述单片机(1)的输出端接有用于显示污泥厌氧 发酵罐内的温度和污泥厌氧发酵产生的甲烷气体浓度的液晶显示电路 (7)。
2.按照权利要求1所述的污泥厌氧发酵处理工艺过程参数采集及无线 发送电路，其特征在于：所述单片机(1)为芯片STC12C5A60S2，所述晶 振电路(2)由晶振Y1、非极性电容C6和非极性电容C7组成，所述晶振 Y1的一端和非极性电容C6的一端均与芯片STC12C5A60S2的第18引脚相 接，所述晶振Y1的另一端和非极性电容C7的一端均与所述芯片 STC12C5A60S2的第19引脚相接，所述非极性电容C6的另一端和非极性电 容C7的另一端均接地;所述复位电路(3)由复位按键S1、极性电容C8 和电阻R14组成，所述复位按键S1的一端和极性电容C8的正极均与供电 电源(10)的+5V电压输出端相接，所述复位按键S1的另一端、极性电容 C8的负极和电阻R14的一端均与所述芯片STC12C5A60S2的第9引脚相接， 所述电阻R14的另一端接地。
3.按照权利要求2所述的污泥厌氧发酵处理工艺过程参数采集及无线 发送电路，其特征在于：所述ZigBee无线通信模块(4)为基于芯片CC2530 的ZigBee无线通信模块，所述ZigBee无线通信模块(4)中芯片CC2530 的P0.2引脚与所述芯片STC12C5A60S2的第11引脚相接，所述ZigBee无 线通信模块(4)中芯片CC2530的P0.3引脚与所述芯片STC12C5A60S2的 第10引脚相接。
4.按照权利要求2所述的污泥厌氧发酵处理工艺过程参数采集及无线 发送电路，其特征在于：所述数字式温度传感器的数量为四个且分别为第 一数字式温度传感器(8-1)、第二数字式温度传感器(8-2)、第三数字 式温度传感器(8-3)和第四数字式温度传感器(8-4)，所述第一数字式 温度传感器(8-1)为型号为DHT11的芯片U2，所述芯片U2的第1引脚与 供电电源(10)的+5V电压输出端相接，所述芯片U2的第2引脚与所述芯 片STC12C5A60S2的第39引脚相接，且通过电阻R1与供电电源(10)的 +5V电压输出端相接，所述芯片U2的第4引脚接地;所述第二数字式温度 传感器(8-2)为型号为DHT11的芯片U3，所述芯片U3的第1引脚与供电 电源(10)的+5V电压输出端相接，所述芯片U3的第2引脚与所述芯片 STC12C5A60S2的第38引脚相接，且通过电阻R2与供电电源(10)的+5V 电压输出端相接，所述芯片U3的第4引脚接地;所述第三数字式温度传 感器(8-3)为型号为DHT11的芯片U4，所述芯片U4的第1引脚与供电电 源(10)的+5V电压输出端相接，所述芯片U4的第2引脚与所述芯片 STC12C5A60S2的第37引脚相接，且通过电阻R3与供电电源(10)的+5V 电压输出端相接，所述芯片U4的第4引脚接地;所述第四数字式温度传 感器(8-4)为型号为DHT11的芯片U5，所述芯片U5的第1引脚与供电电 源(10)的+5V电压输出端相接，所述芯片U5的第2引脚与所述芯片 STC12C5A60S2的第36引脚相接，且通过电阻R4与供电电源(10)的+5V 电压输出端相接，所述芯片U5的第4引脚接地。
5.按照权利要求2所述的污泥厌氧发酵处理工艺过程参数采集及无线 发送电路，其特征在于：所述A/D转换电路模块(6)包括芯片ADC0809 和芯片74HC74，所述芯片ADC0809的D0引脚、D1引脚和D2引脚依次与 所述芯片STC12C5A60S2的第26引脚、第27引脚和第28引脚相接，所述 芯片ADC0809的A引脚、B引脚和C引脚依次与所述芯片STC12C5A60S2 的第12引脚、第13引脚和第15引脚相接，所述芯片ADC0809的START 引脚、EOC引脚和OE引脚依次与所述芯片STC12C5A60S2的第14引脚、第 17引脚和第16引脚相接，所述芯片ADC0809的VCC引脚和VREF+引脚均 与供电电源(10)的+5V电压输出端相接，所述芯片ADC0809的VREF-引 脚和GND引脚均接地，所述芯片ADC0809的CLK引脚与芯片74HC74的第9 引脚相接，所述芯片74HC74的第8引脚与芯片74HC74的第12引脚相接， 所述芯片74HC74的第11引脚与芯片74HC74的第5引脚相接，所述芯片 74HC74的第6引脚与芯片74HC74的第2引脚相接，所述芯片74HC74的第 1引脚、第4引脚、第10引脚和第13引脚均与供电电源(10)的+5V电 压输出端相接，所述芯片74HC74的第3引脚与所述芯片STC12C5A60S2的 第30引脚相接。
6.按照权利要求5所述的污泥厌氧发酵处理工艺过程参数采集及无线 发送电路，其特征在于：所述MQ-5甲烷气体传感器的数量为三个且分别 为第一MQ-5甲烷气体传感器(9-1)、第二MQ-5甲烷气体传感器(9-2) 和第三MQ-5甲烷气体传感器(9-3)，所述第一MQ-5甲烷气体传感器(9-1) 的模拟信号输出端AOUT1与所述芯片ADC0809的IN0引脚相接，所述第二 MQ-5甲烷气体传感器(9-2)的模拟信号输出端AOUT2与所述芯片ADC0809 的IN1引脚相接，所述第三MQ-5甲烷气体传感器(9-3)的模拟信号输出 端AOUT3与所述芯片ADC0809的IN2引脚相接。
7.按照权利要求2所述的污泥厌氧发酵处理工艺过程参数采集及无线 发送电路，其特征在于：所述液晶显示电路(7)由LCD12864液晶显示屏 和滑动变阻器W1组成，所述LCD12864液晶显示屏的第2引脚、第15引 脚、第17引脚和第19引脚均与供电电源(10)的+5V电压输出端相接， 所述LCD12864液晶显示屏的第1引脚和第20引脚均接地，所述LCD12864 液晶显示屏的第3引脚与滑动变阻器W1的滑动端相接，所述滑动变阻器 W1的一个固定端与供电电源(10)的+5V电压输出端相接，所述滑动变阻 器W1的另一个固定端与所述LCD12864液晶显示屏的第18引脚相接，所 述LCD12864液晶显示屏的第4～6引脚依次对应与所述芯片STC12C5A60S2 的第23～21引脚相接，所述LCD12864液晶显示屏的第7～14引脚依次对 应与所述芯片STC12C5A60S2的第1～8引脚相接。
说明书
污泥厌氧发酵处理工艺过程参数采集及无线发送电路
技术领域
本实用新型属于污泥厌氧发酵处理技术领域，具体涉及一种污泥厌氧发 酵处理工艺过程参数采集及无线发送电路。
背景技术
城市污水处理过程中会产生大量的剩余污泥，污泥的处理是污水处理 厂所面临的一个重要问题。污泥中含有大量的有机物，如蛋白质、碳水化 合物等。目前较常用的污泥厌氧发酵处理方法是厌氧消化，一方面减少污 泥的重量和体积，另一方面能以沼气(主要成分是甲烷)的形式回收污泥 中的生物质能。在污泥厌氧发酵过程中，温度的监测与发酵产生气体的监 测是整个污泥厌氧发酵处理工艺过程中的必要环节。其中，温度主要是通 过对厌氧微生物细胞内某些酶的活性的影响而影响微生物的生长速率和 微生物对基质的代谢速率，这样会影响到厌氧生物处理工艺中污泥的产 量、有机物的去除速率和反应器所能达至的处理负荷;温度还会影响有机 物在生化反应中的流向和某些中间产物的形成以及各种物质在水中的溶 解度，会影响到沼气的产量和成分等。而发酵产生气体的监测则是对整个 发酵过程中的气体变化过程的一种展现，能够实时知道发酵罐内的气体含 量，进而采取一些措施，使其向着能够最大化产生沼气的方向移动。如果 没有很及时的控制温度并监测发酵产生气体，就会影响到发酵的效率，以 及一些有害气体的产生。
现有技术的污泥厌氧发酵处理工艺过程中，是通过数据采集仪采集发 酵罐内热电偶检测到的温度，然后将温度数值发送到上位机后，再由上位 机通过串口通信发送至单片机，通过设定水箱和罐内温度上下限来控制温 度的波动范围，或者利用PLC控制系统对温度进行控制;发酵产生气体的 监测也是通过一些化学反应得出发酵罐内存在什么气体，或者利用单独的 气体检测系统检测出气体的浓度;虽然能够基本实现温度和发酵产生气体 的监测，但是，温度控制中的有线连接会使整个操作工艺变得复杂起来， PLC控制系统又略显繁冗，发酵过程中发酵产生气体的监测实时性也比较 差，不便于及时了解发酵产生气体含量，及时采取干预措施，不能使污泥 厌氧发酵处理向着能够最大化产生沼气的方向移动。
实用新型内容
本实用新型所要解决的技术问题在于针对上述现有技术中的不足，提 供一种污泥厌氧发酵处理工艺过程参数采集及无线发送电路，其结构简单， 实现方便，安装使用方便，数据采集传输的实时性高，能够提高污泥处理的 效率，实用性强，使用效果好，便于推广使用。
为解决上述技术问题，本实用新型采用的技术方案是：一种污泥厌氧发 酵处理工艺过程参数采集及无线发送电路，其特征在于：包括单片机和为所 述污泥厌氧发酵处理工艺过程参数采集及无线发送电路中各用电模块供电的 供电电源，以及与所述单片机相接的晶振电路、复位电路和用于将单片机接 收到的信号无线发送出去的ZigBee无线通信模块;所述单片机的输入端接有 按键操作电路、A/D转换电路模块和多个布设在污泥厌氧发酵罐内且用于对 污泥厌氧发酵罐内的温度进行实时检测的数字式温度传感器，所述A/D转换 电路模块的输入端接有多个布设在污泥厌氧发酵罐内且用于对污泥厌氧发酵 产生的甲烷气体浓度进行实时检测的MQ-5甲烷气体传感器，所述单片机的输 出端接有用于显示污泥厌氧发酵罐内的温度和污泥厌氧发酵产生的甲烷气体 浓度的液晶显示电路。
上述的污泥厌氧发酵处理工艺过程参数采集及无线发送电路，其特征 在于：所述单片机为芯片STC12C5A60S2，所述晶振电路由晶振Y1、非极 性电容C6和非极性电容C7组成，所述晶振Y1的一端和非极性电容C6的 一端均与芯片STC12C5A60S2的第18引脚相接，所述晶振Y1的另一端和 非极性电容C7的一端均与所述芯片STC12C5A60S2的第19引脚相接，所 述非极性电容C6的另一端和非极性电容C7的另一端均接地;所述复位电 路由复位按键S1、极性电容C8和电阻R14组成，所述复位按键S1的一端 和极性电容C8的正极均与供电电源的+5V电压输出端相接，所述复位按键 S1的另一端、极性电容C8的负极和电阻R14的一端均与所述芯片 STC12C5A60S2的第9引脚相接，所述电阻R14的另一端接地。
上述的污泥厌氧发酵处理工艺过程参数采集及无线发送电路，其特征 在于：所述ZigBee无线通信模块为基于芯片CC2530的ZigBee无线通信 模块，所述ZigBee无线通信模块中芯片CC2530的P0.2引脚与所述芯片 STC12C5A60S2的第11引脚相接，所述ZigBee无线通信模块中芯片CC2530 的P0.3引脚与所述芯片STC12C5A60S2的第10引脚相接。
上述的污泥厌氧发酵处理工艺过程参数采集及无线发送电路，其特征 在于：所述数字式温度传感器的数量为四个且分别为第一数字式温度传感 器、第二数字式温度传感器、第三数字式温度传感器和第四数字式温度传 感器，所述第一数字式温度传感器为型号为DHT11的芯片U2，所述芯片 U2的第1引脚与供电电源的+5V电压输出端相接，所述芯片U2的第2引 脚与所述芯片STC12C5A60S2的第39引脚相接，且通过电阻R1与供电电 源的+5V电压输出端相接，所述芯片U2的第4引脚接地;所述第二数字式 温度传感器为型号为DHT11的芯片U3，所述芯片U3的第1引脚与供电电 源的+5V电压输出端相接，所述芯片U3的第2引脚与所述芯片 STC12C5A60S2的第38引脚相接，且通过电阻R2与供电电源的+5V电压输 出端相接，所述芯片U3的第4引脚接地;所述第三数字式温度传感器为 型号为DHT11的芯片U4，所述芯片U4的第1引脚与供电电源的+5V电压 输出端相接，所述芯片U4的第2引脚与所述芯片STC12C5A60S2的第37 引脚相接，且通过电阻R3与供电电源的+5V电压输出端相接，所述芯片 U4的第4引脚接地;所述第四数字式温度传感器为型号为DHT11的芯片 U5，所述芯片U5的第1引脚与供电电源的+5V电压输出端相接，所述芯片 U5的第2引脚与所述芯片STC12C5A60S2的第36引脚相接，且通过电阻 R4与供电电源的+5V电压输出端相接，所述芯片U5的第4引脚接地。
上述的污泥厌氧发酵处理工艺过程参数采集及无线发送电路，其特征 在于：所述A/D转换电路模块包括芯片ADC0809和芯片74HC74，所述芯片 ADC0809的D0引脚、D1引脚和D2引脚依次与所述芯片STC12C5A60S2的 第26引脚、第27引脚和第28引脚相接，所述芯片ADC0809的A引脚、B 引脚和C引脚依次与所述芯片STC12C5A60S2的第12引脚、第13引脚和 第15引脚相接，所述芯片ADC0809的START引脚、EOC引脚和OE引脚依 次与所述芯片STC12C5A60S2的第14引脚、第17引脚和第16引脚相接， 所述芯片ADC0809的VCC引脚和VREF+引脚均与供电电源的+5V电压输出 端相接，所述芯片ADC0809的VREF-引脚和GND引脚均接地，所述芯片 ADC0809的CLK引脚与芯片74HC74的第9引脚相接，所述芯片74HC74的 第8引脚与芯片74HC74的第12引脚相接，所述芯片74HC74的第11引脚 与芯片74HC74的第5引脚相接，所述芯片74HC74的第6引脚与芯片74HC74 的第2引脚相接，所述芯片74HC74的第1引脚、第4引脚、第10引脚和 第13引脚均与供电电源的+5V电压输出端相接，所述芯片74HC74的第3 引脚与所述芯片STC12C5A60S2的第30引脚相接。
上述的污泥厌氧发酵处理工艺过程参数采集及无线发送电路，其特征 在于：所述MQ-5甲烷气体传感器的数量为三个且分别为第一MQ-5甲烷气 体传感器、第二MQ-5甲烷气体传感器和第三MQ-5甲烷气体传感器，所述 第一MQ-5甲烷气体传感器的模拟信号输出端AOUT1与所述芯片ADC0809 的IN0引脚相接，所述第二MQ-5甲烷气体传感器的模拟信号输出端AOUT2 与所述芯片ADC0809的IN1引脚相接，所述第三MQ-5甲烷气体传感器的 模拟信号输出端AOUT3与所述芯片ADC0809的IN2引脚相接。
上述的污泥厌氧发酵处理工艺过程参数采集及无线发送电路，其特征 在于：所述液晶显示电路由LCD12864液晶显示屏和滑动变阻器W1组成， 所述LCD12864液晶显示屏的第2引脚、第15引脚、第17引脚和第19引 脚均与供电电源的+5V电压输出端相接，所述LCD12864液晶显示屏的第1 引脚和第20引脚均接地，所述LCD12864液晶显示屏的第3引脚与滑动变 阻器W1的滑动端相接，所述滑动变阻器W1的一个固定端与供电电源的+5V 电压输出端相接，所述滑动变阻器W1的另一个固定端与所述LCD12864液 晶显示屏的第18引脚相接，所述LCD12864液晶显示屏的第4～6引脚依 次对应与所述芯片STC12C5A60S2的第23～21引脚相接，所述LCD12864 液晶显示屏的第7～14引脚依次对应与所述芯片STC12C5A60S2的第1～8 引脚相接。
本实用新型与现有技术相比具有以下优点：
1、本实用新型采用了模块化的设计，结构简单，设计合理，实现方便。
2、本实用新型采用了芯片DHT11进行污泥厌氧发酵罐内的温度检测， 电路接线简单，且温度测量精度高，工作稳定可靠。
3、本实用新型采用ZigBee无线通信技术进行数据的传输，无需布线， 安装使用方便，且数据采集传输的实时性高。
4、本实用新型的使用，便于工作人员根据污泥厌氧发酵罐内的实时 温度信号对污泥厌氧发酵罐内的温度进行控制，并能够及时了解发酵产生 气体含量，及时采取干预措施，以便于使污泥厌氧发酵处理向着能够最大 化产生沼气的方向移动，能够提高污泥处理的效率。
5、本实用新型的实用性强，使用效果好，便于推广使用。
综上所述，本实用新型结构简单，实现方便，安装使用方便，数据采集 传输的实时性高，能够提高污泥处理的效率，实用性强，使用效果好，便 于推广使用。
