Page 88 - 《橡塑技术与装备》2020年21期（11月上半月橡胶）

橡塑技术与装备（橡胶） CHINA RUBBER/PLASTICS TECHNOLOGY AND EQUIPMENT (RUBBER)

基于单片机橡胶车间空气粉尘浓度检

测仪的设计

水生宏
( 陕西延长石油矿业有限责任公司，陕西 西安 710075)

摘要 ： 在国际上，定义粉尘的标准是粒径范围，这个范围是小于 75 μm 的固体悬浮物。正是由于橡胶车间空气中粉尘浓度的
增加，导致了橡胶车间空气环境质量的严重下降，环境问题变得越来越严重。人类如果要想做好治理环境问题，就要做到知己知彼，
因此可以研究生产一种便携式随时随地检测橡胶车间空气质量的装置，以便于及时的了解到所处地方的橡胶车间空气质量，做好
相应的应对措施。本文以微粒和分子在一束平行光的照射下会产生光的散射现象为原理，以单片机为核心，来完成橡胶车间粉尘
检测仪粉尘的采集、显示数据等电路的设计，再结合不同的模块电路来实现各个模块的相应功能，从而达到实时检测的目的。
关键词 ： 粉尘采集 ；粉尘检测 ；硬件电路 ；模块功能 ；电路设计
中图分类号 ： TQ330.73 文章编号 ： 1009-797X(2020)21-0036-11
文献标识码 ： B DOI:10.13520/j.cnki.rpte.2020.21.008

橡胶行业是一个复杂、用处广、竞争性很强的行 厂生产过程中产生的粉尘进行实时实地检测，为防治
业。随着科学技术的不断发展，其操作方法和加工条 治理提供准确数据成了该课题研究的必要性。
件也得到了改善，但是车间内粉尘问题是较为重视的 本文以橡胶车间空气中悬浮的细小颗粒物作为研
一个问题。橡胶在生产过程中由于使用炭黑、填料 ( 如 究对象，粉尘传感器测量悬浮于气相介质或者是液相
白炭黑、碳酸钙、陶土等 ) 做补强填充剂，在炼胶、 介质中的微小颗粒是利用光学的方法来测量的仪器，
压延和硫化工段会产生工艺粉尘和废气，因此，不管 具有光测技术非接触式测量以及不被扰动的特点 [1] 。
是大的橡胶企业还是小的橡胶企业，都不同程度存在 在光的照射下，一些能量会被微粒和粉尘分子所吸收，
环境污染，由于防护措施不当，不少企业粉尘和废气 并且散射现象也会出现在其上。当一些颗粒物被一束
污染还相当严重。 平行光照射到时，颗粒旁边就会出现散射以及吸收的
其中，橡胶原料炭黑就是生产车间主要粉尘源之 现象，光的强度就会被减弱 [2] 。然后就可得到相对衰
一，炭黑是黑色无味粉体，在大于 300 ℃发生燃烧或 减率，其实该过程中入射光是通过浓度场获得。而待
焖烧，产生一氧化碳、二氧化碳和硫的氧化物。一些 测粉尘的相对浓度可以通过相对衰减率的大小的线性
炭黑导电性能差且容易产生静电。在超过粉尘浓度的 来反映出来。电信号的强弱和光强的大小有正相关的
环境中长时间暴露会造成肺功能的损伤。炼胶车间炭 关系，因此通过电信号的大小便可获取相对衰减率 [3] 。
黑的输送、称量和投卸料等过程都有可能产生并散发 本文在电源方面，为了电压的稳定，拟采用降压
出粉尘。极其细小的炭黑粉尘，如果以足够高的浓度 电源措施。gp2y1010auof 灰尘传感器是需要 5V 直流
扩散到大气中时，就有可能引起机械设备、电气元件 电源来供电。为了电压的稳定以及携带的方便，本课
的短路故障，甚至产生火灾、爆炸。炭黑粉尘较小粒 题采用将 12V 左右电源降到 5V 使用。在控制方面，
度在 0.01~0.5 μm，能通过呼吸或者皮肤及嘴的直接 使用单片机来控制，由于所需的控制较为简单，采用
接触进入人体。直径在 0.2~5 μm 的颗粒对肺部危害大， 51 单片机进行控制。51 单片机可以提供发出周期为
小于 0.1 μm 颗粒危害性更大，这些颗粒能深入肺里并 10 ms，宽度为 0.32 ms 的方波。在其他控制方面，采
可能进入血液中，对健康造成极大的影响。
作者简介：水生宏（1967-），男，工业分析专业、高级工程师、
在橡胶生产过程中会产生伴生物 —— 粉尘，这种
注册安全工程师，现在陕西延长石油矿业有限责任公司安全环
极小的微尘扩散到橡胶车间空气中，在达到一定的比 保质监部从事消防安全和产品质量管理工作。
例下还会产生爆炸危及人身安全。所以必须要对橡胶 收稿日期 ：2020-09-28

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