红牛按:该文为“豆腐和她的朋友们”系列的第四篇文章。作者“cysoft”利用CCR使用中最“昂贵”的消耗品做了一个氧气分析仪。随本文一同回顾了豆腐的《潜水是一门科学之氧气》系列文章。
前
前言
我最早对于潜水气体的认知来自于豆腐的几篇对于气体的科普文章。最为让我受益的就是那篇深入浅出讲解M值的文章。和豆腐熟络以后,更是可以放开去问各种想不明白的问题,她总是能用大白话把那些晦涩难懂的问题讲的明白透彻。
碰巧,海军给我了几个JJCCR更换下来的氧传感器,于是决定自己动手做一个氧分析仪,一来是废物利用,二来是希望通过这个实验性的项目解决潜水方面的一些“小问题”。于我而言,发表在豆腐专栏更是希望让豆腐的分享精神延续下去。
正文
氧分析仪大概是学了高氧气以后,潜水用的最多的一个小物件。在售氧分析仪基本上都是当作耗材使用,一次更换的成本动辄上千元。
由于氧分析仪的核心部件是氧气传感器,这种脆弱而敏感的器件本质上就是一个化学电池,因此无论你买回来的氧分析仪用或者不用,一般一段时间后就就会出现性能衰减以及测量不准的问题。有些厂家的产品设计是一体的,用户不能更换氧传感器,当传感器衰减或者失效的时候,也就意味着整台机器就报废了。
(JJ-CCR)
氧传感器的问题同样也困扰着CCR潜水员。一台CCR至少需要3个氧气传感器,对于这部分传感器而言,除了实际的元件特性,厂家和组织还有一些硬性的要求,例如一次需要3个同时更换,而更换的时间则是从传感器出厂后一年算起(并非从你安装到CCR上算起)。
从元器件的特性上而言,尽管已经到使用年限,未必代表已经不能使用(如何验证氧气传感器的依旧能够工作,我在后面会介绍)。因此从这个角度出发,我决定利用这些淘汰下来的JJCCR的氧传感器做一个方便使用的氧分析仪。
设计目标
因为是废物利用,因此基础设计必须支持自行更换氧传感器。
基于传感器是化学电池的特性,这类原件时常发生读数的漂移,而传统产品为了解决这个问题设计了一个旋钮来调整偏移量。我的设想是让这个过程尽可能简单,因此我在系统启动的时候自己校准的当前的读数,当发生读数偏移的时候,只需要静置再开机就完成校准。
在机器启动阶段,可以直观的显示传感器电压读数。这样做可以帮助JJCCR用户在不需要连接CCR控制器的情况下得到电压值,同时提供更为精确读数。(小数点后4位)
自动计算MOD,这个算是一个创新,省了数学不好的同学想不起来公式(尽管记不住公式很不应该)也省了大家测好气以后到处借手机算。目前的设计是直接显示PPO2:1.2/1.4/1.6分别对应的MOD,适合休闲高氧潜水员和技术潜水员。
为了方便的取电,设计成一个使用MicroUSB的接口,用充电宝就能供电。
准备工作及所需材料
项目用到的代码,原理图,以及PCB设计都,我都发布到了在GitHub: