一種溫濕度及煙霧監(jiān)測系統(tǒng)的制作方法
【專利摘要】本發(fā)明公開了一種溫濕度及煙霧監(jiān)測系統(tǒng)，包括：溫濕度檢測電路，煙霧檢測電路，信號處理電路，報(bào)警電路，風(fēng)扇控制電路。利用溫濕度傳感器采集室內(nèi)的溫濕度信息、氣體傳感器采集車廂內(nèi)的煙霧氣體濃度信息，液晶顯示器將單片機(jī)處理后的溫濕度和煙霧濃度信息輸出顯示。風(fēng)扇控制電路則根據(jù)車廂內(nèi)環(huán)境進(jìn)行開啟和關(guān)閉。該系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)對車廂溫濕度及煙霧的采集、顯示，報(bào)警等功能，并且在發(fā)生意外時(shí)可以啟動(dòng)風(fēng)扇排煙霧，該系統(tǒng)性能穩(wěn)定，精確度高，而且擴(kuò)展性能很強(qiáng)大。
【專利說明】一種溫濕度及煙霧監(jiān)測系統(tǒng)
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及數(shù)據(jù)測量及控制領(lǐng)域，特別涉及一種溫濕度及煙霧監(jiān)測系統(tǒng)。
[0002]
【背景技術(shù)】
[0003]在倉儲(chǔ)以及公共交通等領(lǐng)域，安全始終是所要考慮的第一要素。中國的動(dòng)車開建到至今不過數(shù)十年，目前已有大量車次以時(shí)速350公里的狀態(tài)運(yùn)行。動(dòng)車組列車科技含量高、造價(jià)昂貴，一旦發(fā)生意外易造成大量人員傷亡，且損失巨大。同樣的，倉儲(chǔ)空間內(nèi)存儲(chǔ)有大量貨物，一些貨物對于存儲(chǔ)的溫濕度具有嚴(yán)格的要求，而也有一些貨物有易燃易爆的風(fēng)險(xiǎn)。因此，建立溫濕度及煙霧監(jiān)測系統(tǒng)尤為重要。
[0004]為了達(dá)到實(shí)時(shí)的監(jiān)測，把風(fēng)險(xiǎn)降到最低，我們需要一種造價(jià)低廉、使用方便的溫濕度及煙霧監(jiān)測系統(tǒng)。
[0005]
【發(fā)明內(nèi)容】

[0006]本發(fā)明針對現(xiàn)有技術(shù)存在的上述不足，提供了一種溫濕度及煙霧監(jiān)測系統(tǒng)。本發(fā)明通過以下技術(shù)方案實(shí)現(xiàn):
一種溫濕度及煙霧監(jiān)測系統(tǒng)，包括:
溫濕度檢測電路，包括溫濕度傳感器以及傳感器芯片，溫濕度傳感器以及傳感器芯片通過兩線制連接，分別將溫度傳感器的串行時(shí)鐘接口和數(shù)據(jù)接口連接至傳感器芯片；
煙霧檢測電路，包括串聯(lián)的煙霧濃度傳感器以及負(fù)載電阻，煙霧濃度傳感器在工作狀態(tài)下連接兩路電壓，一路電壓為加熱器電壓，用以維持敏感素子處于與煙霧相適應(yīng)的特定溫度而施加在煙霧濃度傳感器的加熱器上，另一路電壓為回路電壓，用以測量負(fù)載電阻兩點(diǎn)的電壓；
信號處理電路，連接溫濕度檢測電路以及煙霧檢測電路，信號處理電路包括一高增益反相放大器，高增益反相放大器的輸入端連接一石英晶體振蕩器，高增益反相放大器的輸出端連接微調(diào)電容，構(gòu)成一穩(wěn)定的自激振蕩器；
報(bào)警電路，連接信號處理電路，用以在檢測到溫濕度或煙霧濃度超過預(yù)定范圍時(shí)發(fā)出報(bào)警信號；
風(fēng)扇控制電路，連接信號處理電路，風(fēng)扇控制電路包括一三極管以及風(fēng)扇，風(fēng)扇連接三極管的發(fā)射極，三極管的基極連接信號處理電路。
[0007]較佳的，還包括一顯示電路，用以顯示所采集到的溫濕度以及煙霧濃度的值。
[0008]較佳的，在檢測到溫濕度或煙霧濃度超過預(yù)定范圍時(shí)發(fā)出報(bào)警信號包括:在檢測到溫度超過50攝氏度或低于10攝氏度、濕度高于60%或低于10%，或者煙霧濃度高于Ippm時(shí)發(fā)出報(bào)警信號，且啟動(dòng)風(fēng)扇。
[0009]較佳的，風(fēng)扇采用直流電機(jī)驅(qū)動(dòng)，以便于轉(zhuǎn)速控制。[0010]本發(fā)明利用溫濕度傳感器采集車廂內(nèi)的溫濕度信息、氣體傳感器采集車廂內(nèi)的煙霧氣體濃度信息，液晶顯示器將單片機(jī)處理后的溫濕度和煙霧濃度信息輸出顯示。風(fēng)扇控制電路則根據(jù)車廂內(nèi)環(huán)境進(jìn)行開啟和關(guān)閉。該系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)對車廂溫濕度及煙霧的采集、顯示，報(bào)警等功能，并且在發(fā)生意外時(shí)可以啟動(dòng)風(fēng)扇排煙霧，該系統(tǒng)性能穩(wěn)定，精確度高，而且擴(kuò)展性能很強(qiáng)大。此系統(tǒng)還可以運(yùn)用于工業(yè)生產(chǎn)、環(huán)境測量、貨物保管等部門。
[0011]
【專利附圖】

【附圖說明】
[0012]圖1所示的是本發(fā)明的結(jié)構(gòu)示意圖；
圖2所示的是信號處理電路的電路圖；
圖3所示的是溫濕度檢測電路的電路圖；
圖4所示的是煙霧檢測電路的電路圖；
圖5所示的是顯示電路的電路圖；
圖6所示的是報(bào)警電路的電路圖；
圖7所不的是風(fēng)扇控制電路的電路圖。
[0013]
【具體實(shí)施方式】
[0014]以下將結(jié)合本發(fā)明的附圖，對本發(fā)明實(shí)施例中的技術(shù)方案進(jìn)行清楚、完整的描述和討論，顯然，這里所描述的僅僅是本發(fā)明的一部分實(shí)例，并不是全部的實(shí)例，基于本發(fā)明中的實(shí)施例，本領(lǐng)域普通技術(shù)人員在沒有做出創(chuàng)造性勞動(dòng)的前提下所獲得的所有其他實(shí)施例，都屬于本發(fā)明的保護(hù)范圍。
[0015]為了便于對本發(fā)明實(shí)施例的理解，下面將結(jié)合附圖以具體實(shí)施例為例作進(jìn)一步的解釋說明，且各個(gè)實(shí)施例不構(gòu)成對本發(fā)明實(shí)施例的限定。
[0016]如圖1所示，本發(fā)明提供的一種溫濕度及煙霧監(jiān)測系統(tǒng)，包括:溫濕度檢測電路1、煙霧檢測電路2、信號處理電路3、報(bào)警電路4、風(fēng)扇控制電路5以及顯示電路6。
[0017]如圖2所示，信號處理電路3內(nèi)部有一個(gè)用于構(gòu)成振蕩器的高增益反相放大器，其輸入端為芯片引腳XTAL1，輸出端為XTAL2。這兩個(gè)引腳跨接石英晶體振蕩器Xl和微調(diào)電容Cl、C2，構(gòu)成一個(gè)穩(wěn)定的自激振蕩器。電路中的Cl和C2的值為30pF。圖中RST接的電路為復(fù)位電路。該電路的這種連接方法在上電以后就能使電路復(fù)位，所以稱為上電復(fù)位電路。上電復(fù)位是通過外部復(fù)位電路的電容充電來實(shí)現(xiàn)的。EA接高電平，此腳不能懸空。
[0018]如圖3所示，溫濕度檢測電路I包括溫濕度傳感器以及傳感器芯片，溫濕度檢測電路I用了 SHT15溫濕度傳感器，它的最大特點(diǎn)是品質(zhì)卓越、超快響應(yīng)、抗干擾能力強(qiáng)、極高的性價(jià)比等優(yōu)點(diǎn)。每個(gè)傳感器芯片都在極為精確的濕度腔室中進(jìn)行標(biāo)定，校準(zhǔn)系數(shù)以程序形式儲(chǔ)存在OTP內(nèi)存中，在標(biāo)定的過程中使用。傳感器在檢測信號的處理過程中要調(diào)用這些校準(zhǔn)系數(shù)。兩線制的串行接口與內(nèi)部的電壓調(diào)整，使外圍系統(tǒng)集成變得快速而簡單。微小的體積極低的功耗，還可以同時(shí)采集溫度和濕度，易于應(yīng)用，操作簡單。溫濕度傳感器以及傳感器芯片通過兩線制連接，其中串行時(shí)鐘接口 SCK接Pl.0，數(shù)據(jù)接口 DATA接Pl.1，編程檢測SHT15存在后，對其進(jìn)行數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換操作、延時(shí)、實(shí)現(xiàn)溫、濕度轉(zhuǎn)換，再進(jìn)行數(shù)據(jù)的操作存儲(chǔ)，最后讀取溫、濕度來實(shí)現(xiàn)溫、濕度的采樣。
[0019]如圖4所示，煙霧檢測電路，包括串聯(lián)的煙霧濃度傳感器以及負(fù)載電阻，煙霧濃度傳感器需要施加兩個(gè)電壓:加熱器電壓Vl和回路電壓V2。Vl用于維持敏感素子處于與對象氣體相適應(yīng)的特定溫度而施加在集成的加熱器上。V2則是用于測定與傳感器串聯(lián)的負(fù)載電阻R上的兩端電壓VA。編程檢測后對其進(jìn)行數(shù)據(jù)換、延時(shí)、實(shí)現(xiàn)煙霧濃度的轉(zhuǎn)換，再進(jìn)行數(shù)據(jù)的存儲(chǔ)，最后讀取煙霧濃度來實(shí)現(xiàn)煙霧濃度的采集。煙霧主要是C02和CO。半導(dǎo)體氣體傳感器能探測C02，C0，甲烷、煤氣等多種氣體，他靈敏度高，穩(wěn)定性好，適合于火災(zāi)中氣體的探測。如TGS202氣體傳感器探測到C02或CO時(shí)，傳感器的內(nèi)阻變小，VA迅速上升。選擇適當(dāng)?shù)碾娮枳柚?，使得?dāng)氣體濃度達(dá)到一定程度(如CO濃度達(dá)到0.06%)時(shí)，VA端獲得適當(dāng)?shù)碾妷骸?br> [0020]如圖5所示，顯示電路6可采用LM016L液晶顯示芯片，該芯片可顯示16X2個(gè)字符，比以前的七段數(shù)碼管LED顯示器在顯示字符的數(shù)量上要多得多。而且要求LM016L的數(shù)值與SHT15上的顯示同步。LM016L液晶在同步顯示這一問題上實(shí)現(xiàn)了很好的控制。LM016L的7腳至14腳連接到上拉電阻上，保證液晶顯示器的工作電源。同時(shí)上拉電阻的電源要足夠用，以確保液晶一直的顯示。I腳、3腳和5腳接地，2腳接電源。2腳上的電源要求和排阻上的一樣。4腳、6腳接P2 口，用于接收單片機(jī)芯片送來的溫度讀數(shù)。液晶顯示屏獲得溫濕度及煙霧濃度的步驟是:等待SHT15以及煙霧采集模塊的延時(shí)脈沖、寫指令、寫數(shù)據(jù)、顯示字符量、顯示字符串、延時(shí)。另外，由于LM016L芯片編程比較簡單，界面直觀，因此更加易于使用者操作和觀測。
[0021]如圖6所示，報(bào)警電路4用到四個(gè)發(fā)光二極管、一個(gè)三極管和一個(gè)蜂鳴器。NPN型三極管的放大作用是:集電極電流受基極電流的控制(假設(shè)電源能夠提供給集電極足夠大的電流的話)，并且基極電流很小的變化，會(huì)引起集電極電流很大的變化，且變化滿足一定的比例關(guān)系:集電極電流的變化量是基極電流變化量的β倍，即電流變化被放大了 β倍，所以我們把β叫做三極管的放大倍數(shù)(β —般遠(yuǎn)大于1，例如幾十，幾百)。如果我們將一個(gè)變化的小信號加到基極跟發(fā)射極之間，這就會(huì)引起基極電流Ib的變化，Ib的變化被放大后，導(dǎo)致了 Ic很大的變化。如果集電極電流Ic是流過一個(gè)電阻R的，那么根據(jù)電壓計(jì)算公式U=R*I可以算得，這電阻上電壓就會(huì)發(fā)生很大的變化。我們將這個(gè)電阻上的電壓取出來，就得到了放大后的電壓信號了。此電路實(shí)現(xiàn)了溫度在O — 120°C、濕度在0-100%時(shí)的控制，都接入P3 口，10腳控制溫度上限報(bào)警，11腳控制溫度下限報(bào)警，12腳控制濕度上限報(bào)警，13腳控制濕度下限報(bào)警。我們可以在編程時(shí)對四中限制進(jìn)行定義:設(shè)定D4為溫度上限報(bào)警，Dl為溫度下限報(bào)警，D2為濕度上限報(bào)警，D3為濕度下限報(bào)警，煙霧濃度高于Ippm報(bào)警。且D1-D4中任意一個(gè)發(fā)光，蜂鳴器都工作。
[0022]如圖7所示，風(fēng)扇控制電路5利用三極管起到整流、濾波、放大功能，單純利用電源無法讓電機(jī)工作，因此需要外部元件放大電源。風(fēng)扇的電機(jī)部分接在三極管的發(fā)射極，也是通過單片機(jī)傳送溫、濕度值進(jìn)而控制電機(jī)轉(zhuǎn)動(dòng)。電機(jī)轉(zhuǎn)動(dòng)主要分為幾種情況:當(dāng)溫度超過50°C時(shí)，電機(jī)運(yùn)轉(zhuǎn)，D4亮；當(dāng)濕度超過60%時(shí)，電機(jī)運(yùn)轉(zhuǎn)，D2亮；當(dāng)溫度低于10.(TC時(shí)，電機(jī)運(yùn)轉(zhuǎn)，Dl亮；當(dāng)濕度低于10.0%時(shí)，電機(jī)運(yùn)轉(zhuǎn)，D3亮。
[0023]本發(fā)明利用溫濕度傳感器采集車廂內(nèi)的溫濕度信息、氣體傳感器采集車廂內(nèi)的煙霧氣體濃度信息，液晶顯示器將單片機(jī)處理后的溫濕度和煙霧濃度信息輸出顯示。風(fēng)扇控制電路則根據(jù)車廂內(nèi)環(huán)境進(jìn)行開啟和關(guān)閉。該系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)對車廂溫濕度及煙霧的采集、顯示，報(bào)警等功能，并且在發(fā)生意外時(shí)可以啟動(dòng)風(fēng)扇排煙霧，該系統(tǒng)性能穩(wěn)定，精確度高，而且擴(kuò)展性能很強(qiáng)大。此系統(tǒng)還可以運(yùn)用于工業(yè)生產(chǎn)、環(huán)境測量、貨物保管等部門。
[0024]以上所述，僅為本發(fā)明較佳的【具體實(shí)施方式】，但本發(fā)明的保護(hù)范圍并不局限于此，任何熟悉本【技術(shù)領(lǐng)域】的技術(shù)人員在本發(fā)明揭露的技術(shù)范圍內(nèi)，可輕易想到的變化或替換，都應(yīng)涵蓋在本發(fā)明的保護(hù)范圍之內(nèi)。因此，本發(fā)明的保護(hù)范圍應(yīng)該以權(quán)利要求的保護(hù)范圍為準(zhǔn)。
【權(quán)利要求】
1.一種溫濕度及煙霧監(jiān)測系統(tǒng)，其特征在于，包括: 溫濕度檢測電路，包括溫濕度傳感器以及傳感器芯片，所述溫濕度傳感器以及所述傳感器芯片通過兩線制連接，分別將所述溫度傳感器的串行時(shí)鐘接口和數(shù)據(jù)接口連接至所述傳感器芯片； 煙霧檢測電路，包括串聯(lián)的煙霧濃度傳感器以及負(fù)載電阻，所述煙霧濃度傳感器在工作狀態(tài)下連接兩路電壓，一路電壓為加熱器電壓，用以維持敏感素子處于與煙霧相適應(yīng)的特定溫度而施加在所述煙霧濃度傳感器的加熱器上，另一路電壓為回路電壓，用以測量所述負(fù)載電阻兩點(diǎn)的電壓； 信號處理電路，連接所述溫濕度檢測電路以及所述煙霧檢測電路，所述信號處理電路包括一高增益反相放大器，所述高增益反相放大器的輸入端連接一石英晶體振蕩器，所述高增益反相放大器的輸出端連接微調(diào)電容，構(gòu)成一穩(wěn)定的自激振蕩器； 報(bào)警電路，連接所述信號處理電路，用以在檢測到溫濕度或煙霧濃度超過預(yù)定范圍時(shí)發(fā)出報(bào)警信號； 風(fēng)扇控制電路，連接所述信號處理電路，所述風(fēng)扇控制電路包括一三極管以及風(fēng)扇，所述風(fēng)扇連接所述三極管的發(fā)射極，所述三極管的基極連接所述信號處理電路。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的溫濕度及煙霧監(jiān)測系統(tǒng)，其特征在于，還包括一顯示電路，用以顯示所采集到的溫濕度以及煙霧濃度的值。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的溫濕度及煙霧監(jiān)測系統(tǒng)，其特征在于，所述在檢測到溫濕度或煙霧濃度超過預(yù)定范圍時(shí)發(fā)出報(bào)警信號包括:在檢測到溫度超過50攝氏度或低于10攝氏度、濕度高于60%或低于10%,或者煙霧濃度高于Ippm時(shí)發(fā)出報(bào)警信號,且啟動(dòng)所述風(fēng)扇。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的溫濕度及煙霧監(jiān)測系統(tǒng)，其特征在于，所述風(fēng)扇采用直流電機(jī)驅(qū)動(dòng)，以便于轉(zhuǎn)速控制。
【文檔編號】G01D21/02GK103968890SQ201410164915
【公開日】2014年8月6日 申請日期:2014年4月23日 優(yōu)先權(quán)日:2014年4月23日
【發(fā)明者】王曉蘭, 黃英, 李忠美 申請人:蘇州經(jīng)貿(mào)職業(yè)技術(shù)學(xué)院