便携式远程空气质量检测仪的制作方法

本实用新型属于空气质量检测技术领域，具体涉及一种便携式远程空气质量检测仪。

背景技术：

随着城市化进程的加剧，环境污染的不断恶化，导致空气质量成为了人们生活高度关注的问题。虽然人们可以通过电视、广播、网络等了解环保局实时发布的空气质量情况，但由于空间局限性很大，人们并不能真正实时了解到身边空气质量的情况，因此，现有技术中出现了空气质量检测仪。

然而，经过对市场上已有空气质量检测仪的调查发现，现有的空气质量检测仪具有检测结果单一的问题，即：通常一个产品只能检测到一种空气质量指标，因此，已无法满足人们的使用需求。

技术实现要素：

针对现有技术存在的缺陷，本实用新型提供一种便携式远程空气质量检测仪，可有效解决上述问题。

本实用新型采用的技术方案如下：

本实用新型提供一种便携式远程空气质量检测仪，包括壳体(1)，所述壳体(1)内安装温湿度传感器(2)、粉尘传感器(3)、空气质量传感器(4)、微处理器(5)、通讯设备(6)、通风设备(7)和供电电源系统(8)；

其中，所述壳体(1)的内部空间自上而下划分为三个腔室，分别为第1腔室(9)、第2腔室(10)和第3腔室(11)；所述第1腔室(9)安装所述微处理器(5)和所述通讯设备(6)；所述第3腔室(11)安装所述供电电源系统(8)；在所述第2腔室(10)中，自上而下依次布置所述温湿度传感器(2)、所述粉尘传感器(3)和所述空气质量传感器(4)；并且，所述壳体(1)的左右两侧各开设进风口(12)和出风口(13)，所述进风口(12)和所述出风口(13)分别与所述第2腔室(10)连通。

优选的，所述第1腔室(9)和所述第2腔室(10)之间的分隔板上开设有第1通风孔(14)；在所述第1通风孔(14)的外面安装可滑动的第1挡板(15)；所述第1挡板(15)通过第1丝杆螺母副(16)与第1电机(17)连接；在所述第1腔室(9)内安装第1腔室温度传感器；所述第1腔室温度传感器的输出端与所述微处理器(5)的输入端连通；所述微处理器(5)的输出端通过第1电机驱动装置与所述第1电机(17)连接。

优选的，所述第3腔室(11)和所述第2腔室(10)之间的分隔板上开设有第2通风孔(18)；在所述第2通风孔(18)的外面安装可滑动的第2挡板(19)；所述第2挡板(19)通过第2丝杆螺母副(20)与第2电机(21)连接；在所述第3腔室(11)内安装第2腔室温度传感器；所述第2腔室温度传感器的输出端与所述微处理器(5)的输入端连通；所述微处理器(5)的输出端通过第2电机驱动装置与所述第2电机(21)连接。

优选的，所述进风口(12)的外面可转动安装第1保护罩(22)；所述出风口(13)的外面可转动安装第2保护罩(23)。

本实用新型提供的便携式远程空气质量检测仪具有以下优点：

(1)本实用新型采用模块化结构，使得硬件系统具有良好的扩展能力，可为此增加很多新的功能。

(2)本实用新型可检测的空气质量参数全面，且散热防尘效果好。

附图说明

图1为本实用新型提供的便携式远程空气质量检测仪的结构原理示意图；

图2为本实用新型提供的便携式远程空气质量检测仪的布置位置示意图；

图3为本实用新型提供的粉尘传感器内部电路图；

图4为本实用新型提供的QS-01检测的主要成分的示意图；

图5为本实用新型提供的处理器和手机通讯原理图；

图6为本实用新型提供的供电系统的工作原理图。

具体实施方式

为了使本实用新型所解决的技术问题、技术方案及有益效果更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本实用新型进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅用以解释本实用新型，并不用于限定本实用新型。

本实用新型提供一种便携式远程空气质量检测仪，可全面检测周围生活环境中微小颗粒物粉尘、温度、相对湿度以及空气中有害气体的指标，属于智能家居领域，可以为日常环境的检测以及对我们空气质量改善提供了可靠的依据，便捷我们的生活，并且可以提醒用户及时采取防护措施。

参考图1和图2，便携式远程空气质量检测仪包括壳体1，壳体1内安装温湿度传感器2、粉尘传感器3、空气质量传感器4、微处理器5、通讯设备6、通风设备7和供电电源系统8。温湿度传感器2、粉尘传感器3和空气质量传感器4的输出端与微处理器的输入端连接；微处理器与通讯设备连接；供电电源系统分别与温湿度传感器2、粉尘传感器3、空气质量传感器4、微处理器5和通讯设备6连接。

该便携式远程空气质量检测仪具有以下设计特点：

(1)传感器采集空气中温度、相对湿度、细小颗粒物以及空气质量等数据，该设备设有专门的通风口，使检测的环境就是用户周围的环境，保证检测的准确性。(2)基于STC12C5A60S2单片机技术开发出一套具有协调性的检测系统，在单片机接受到传感器的采集的信息时，会将数据转换成方便用户了解的数据，并通过LCD显示屏展现。(3)采用SIM800模块，单片机可把数据传输给SIM800，通过SIM800将数据发送给用户，可实现远程监测。

下面对各主要器件详细介绍：

1：检测系统

检测系统能准确捕捉到周围环境的各项空气质量的变化，根据空气质量检测仪的功能设定，主要包括：

(1)：温湿度传感器：

温湿度传感器用于检测空气中温度、相对湿度。本设计采用DHT11温湿度传感器，DHT11采用5V直流供电，内含电阻式感湿元件和NTC测温元件。测量温度范围为0～50℃,测量湿度范围为20～90％，通过环境温度和相对湿度引起内部电阻的变化，经内部MCU处理，将所采集的信息以串行形式输出。

(2)：粉尘传感器

粉尘传感器能够检测空气中非常细小的颗粒物，本设计采用GP2Y1010AU灰尘传感器。其内部有包含一个红外发光二极管和一个光电晶体管，对角布置成允许其检测到在空气中的灰尘反射光，其内部电路如图3所示，使用红外发光二极管来定向发射LED光，经过光电二极管接受空气中灰尘折射过后的光线，产生了能导电的电子，改变了其电阻，进而产生电压的变化，通过电压的变化来判断灰尘的含量。利用公式

ρ＝U÷K (1)

其中ρ表示检出粉尘浓度(mg/m3)，U表示输出电压(V),K表示检出感度(V/(0.1mg/m3)。

GP2Y1010AU因输出为电压，需要电压转换位数字信号，再传送给处理器。

(3)空气质量传感器

空气质量传感器采用QS-01型空气传感器，可检测空气中多种有害气体，并将检测到的有害气体浓度转换为电阻值的变化，再将电阻变化转换为电压变化进行模数转换，最终在微处理器中将其划分等级并在LCD显示屏上展示。其检测的主要成分如图4所示。其中：CO为一氧化碳，ethanol为酒精，hygrogen为氢气Isp-butane为异丁烷，methane为甲烷，anmonia为氨气，最终会将融合为空气等级的形式为用户展现。

2.控制系统

相当于空气质量检测仪的核心部分，其底层控制器由STC12C5A60S2处理器进行构建，传感器采集周边环境的物质的各项指标，并将采集到的数据传到处理器，处理器并将数据整理使显示屏展现出采集结果，与此同时，数据也将经过通讯模块发送到用户的手机。

(1)信息处理

选取STC12C5A60S2处理器作为总控制器，通过串口接受其他传感器采集的信息，将信息整理后，利用其他串口发出命令驱动LCD显示屏正常工作，同时利用串口通信将数据发送给SIM800，并由其将数据发送给用户。

(2)数据显示

在此采用LCD1602为显示屏，当显示屏工作时，左上角为其所测温度大小，左下角为其所测空气中相对湿度的大小，右上角为所测粉尘浓度的大小，右下角为所测空气质量等级的大小。通过此显示可便捷的了解到周围环境的情况。

(3)通信模块

为了使用户可以远程观测仪器周围所测得情况，在此使用SIM800GPRS/GSM模块进行远程通信，先对模块进行初始化，当模块接收到处理器发送的数据后，使用握手协议将设备与用户手机建立连接，该模块可将数据发给用户的手机流程如图5所示。

3：电源系统

电源做为能量之源，它为设备提供检测、处理、显示的所有能源。电源系统主要包括：9V\2A的电源适配器，以及各级开关，电源系统以及电源适配器示意图如图6所示。

最终将空气质量检测仪的各部分连接在一起，具体操作为：首先通过引线将温湿度传感器、粉尘传感器、空气质量传感器的输出连接到处理器上；其次将处理器与SIM800进行连接，最后将以上传感器、处理器连入5V的电源，将SIM800连入9V的电源。

空气质量检测仪在工作时，需要按下SIM800的开机按钮，设备通电后指示灯会亮起，LCD显示屏会显示检测的各个指标的测量值，SIM也会通过一定的时间周期将数据发送到用户的手机。

本实用新型针对空气检测装置的现状，设计了一种具有检测周边环境情况并将检测数据传输给LCD显示同时可将数据发送到用户手机的便捷式空气质量检测仪。

本实用新型专利利用传感器采集数据并使用GPRS/GSM模块将数据发送给用户，构建了一种具有检测空气温度、相对湿度、细小颗粒物、以及空气质量的远程监测空气质量的仪器。目的在于方便让人们了解周围的空气质量情况。同时，提醒用户对此做出相应的预防措施。设计的空气质量检测仪可作为家中检测空气质量的设备。

设计的空气质量检测仪是一种智能检测设备，该设备的基本特征是能够感知周围环境的变化，并将所测数据在LCD显示屏上展现，然后发送给用户手机。设计特点如下：

(1)远程监测设计

本实用新型改进了目前空气质量检测仪传输的局限性，利用SIM800模块将本设备检测的信息发至用户的手机，使用户不仅可以近距离通过LCD显示屏观测数据，还可以通过手机进行远程观测，便捷了人们的生活。

(2)基于STC12C5A60S2单片机技术设计核心控制器

STC12C5A60S2具有ISP/IAP功能，无需专门的编程器，可直接通过串口通信的方式下载，它兼容传统8051引脚，使用十分简单方便。以STC12C5A60S2单片机为核心处理器设计的控制系统具有开放式、易调试的优点。

(3)采取模块化工作运行模式

本实用新型专利采用模块化设计便携式空气质量检测仪，互不影响。每个模块完成一个特定的子功能，所有的模块按某种方法组装起来，成为一个整体，完成整个系统所要求的功能。采用模块工作运行模式，各部分工作独立、可扩展性强、易于实现等优点。

在上述结构的电子设计基础上，为保证传感器与设备附近空气有效接触，进而保证检测效果，本申请还对壳体进行了设计。具体的，壳体1的内部空间自上而下划分为三个腔室，分别为第1腔室9、第2腔室10和第3腔室11；第1腔室9安装微处理器5和通讯设备6；第3腔室11安装供电电源系统8；在第2腔室10中，自上而下依次布置温湿度传感器2、粉尘传感器3和空气质量传感器4；并且，壳体1的左右两侧各开设进风口12和出风口13，进风口12和出风口13分别与第2腔室10连通。

因此，本申请中，将发热量较大的供电电源系统单独布置于一个腔室；将器件精密的微处理器5和通讯设备单独布置于一个腔室，因此，各器件的发热量不会相互影响。另外，各个传感器布置于开设进风口和出风口的腔室中，所以，空气会通过进风口进入腔室，有效和传感器接触，保证传感器有效监控附近的空气质量。

另外，为保证微处理器5、通讯设备和供电电源系统的散热性和防尘性，本申请中，在第1腔室9和第2腔室10之间的分隔板上开设有第1通风孔14；在第1通风孔14的外面安装可滑动的第1挡板15；第1挡板15通过第1丝杆螺母副16与第1电机17连接；在第1腔室9内安装第1腔室温度传感器；第1腔室温度传感器的输出端与微处理器5的输入端连通；微处理器5的输出端通过第1电机驱动装置与第1电机17连接。其工作原理为：通过第1腔室温度传感器检测第1腔室实时温度值，如果温度在设定范围内，则使第1挡板挡住第1通风孔，保证微处理器和通讯设备工作环境的无尘性；如果温度超高，则使电机带动第1丝杆螺母副动作，进而使第1挡板滑动到第1通风孔的外面，保证第1通风孔的通风性，从而有效降低微处理器和通讯设备的环境温度。

基于同样的设计原理，第3腔室11和第2腔室10之间的分隔板上开设有第2通风孔18；在第2通风孔18的外面安装可滑动的第2挡板19；第2挡板19通过第2丝杆螺母副20与第2电机21连接；在第3腔室11内安装第2腔室温度传感器；第2腔室温度传感器的输出端与微处理器5的输入端连通；微处理器5的输出端通过第2电机驱动装置与第2电机21连接。

另外，本申请中，在进风口12的外面可转动安装第1保护罩22；出风口13的外面可转动安装第2保护罩23。当检测仪不工作时，第1保护罩和第2保护罩闭合，防止外界尘土进入到壳体内部；当检测仪工作时，打开第1保护罩和第2保护罩即可。

本实用新型提供一种便携式远程空气质量检测仪，具有以下优点：

第一，本实用新型作为一种便捷性的空气质量检测仪，操作简单，易于掌握。当给设备供电后，即可开始工作。避免按钮过多造成的一些不必要的困惑。满足目前现代生活的需求。

第二，本实用新型专利不仅可以通过LCD显示屏将检测数据呈现给用户，还可以通过通讯模块将检测的结果发送至用户的手机，实现其便捷性。

第三，本实用新型的整体系统结构，各模块各司其职，使得设备的处理性能更加强劲。此外，模块化结构使得硬件系统具有良好的扩展能力，可为此增加很多新的功能。

第四，本实用新型可检测的空气质量参数全面，且散热防尘效果好；

第五，本实用新型可广泛应用于图书馆、库房甚至普通住宅内等室内环境进行空气质量检测，当然并不局限于此应用环境，凡是需要同时检测大环境与部分区域微环境的空气质量的情况下，均可使用。

以上所述仅是本实用新型的优选实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本实用新型原理的前提下，还可以做出若干改进和润饰，这些改进和润饰也应视本实用新型的保护范围。