一种具有灰尘浓度监测功能的气象监测仪的制作方法
【技术领域】
[0001] 本实用新型设及一种气象监测仪，具体是一种能对空气灰尘浓度进行监测的气象 监测仪，属于测控技术领域。
【背景技术】
[0002] 温度、湿度、气压、风速、风向等气象参数的测量在日常生活、农业、渔业、工业、林 业、航海等领域中起着十分重要的作用，很多地区气象参数的测量大多依靠当地天气预报， 可是，天气预报地域范围较广，无法精确到小区域的气候测量，而搭建气象台成本较高。因 此能效地测量小区域的温度、湿度、气压、风速、风向等气象参数的小型气象监测仪（具备 设计成本低廉、低功耗、便携式等优势）具有很宽广的应用前景。此外，现有技术中的很多 用于局部小区域气象参数监测的小型气象监测仪通常只能测量并监视温度、湿度、气压、风 速、风向等常规气象参数，但不能对空气中的灰尘浓度进行监测，而灰尘浓度数据对于当前 人们的工农业生产和生活又具有较大的参考意义，因此一种电路结构简单、成本低廉、功耗 低、能便携式使用的可对包括灰尘浓度在内的各种气象参数进行监测的气象监测仪是现有 技术中所需要的，具有广阔的应用前景，也是于局部区域的气象监测设备的一种发展方向， 即是趋向于设备小型化、功能逐步完善。 【实用新型内容】
[0003] 针对现有技术存在的上述不足，本实用新型的目的是；怎样提供一种电路结构简 单、成本低廉、功耗低、能便携式使用的可对包括灰尘浓度在内的各种气象参数进行监测的 气象监测仪。
[0004] 为了实现上述目的，本实用新型采用了 W下的技术方案。
[0005] 一种具有灰尘浓度监测功能的气象监测仪，包括单片机、温度测量模块、湿度测量 模块、气压测量模块、风速测量模块、风向测量模块、时钟模块、数据存储模块、液晶显示器 和独立按键；其特征在于；还包括灰尘检测传感器和电子电位器；所述电子电位器的受控 端与单片机的输出端与相连，电子电位器的高电压端与电源正极相连，电子电位器的接地 端与地相连，电子电位器的滑动端与所述灰尘检测传感器的测量精度控制端相连接；所述 灰尘检测传感器的输出口与单片机的输入口相连接；所述灰尘检测传感器为DSM501模块。 进一步的，所述单片机采用MSP430G2553巧片，所述电子电位器为X9312巧片。
[0006] 相比现有技术，本实用新型具有如下优点：本实用新型中采用DSM501灰尘检测 传感器模块和电子电位器实现灰尘检测功能，为便携式气象参数监测仪设计了空气灰尘 浓度检测功能，并且DSM501灰尘检测传感器的测量精度控制端与电子电位器的滑动端相 接，单片机的输出口通过向电子电位器的受控端发送控制信号修改电子电位器阻值设定在 27K Q、100K Q和0 Q S个档次，使得DSM501模块可W工作在S个测量灵敏度之下，因此相 比现有技术中用于局部小区域气象参数监测的小型气象监测仪通常只能测量并监视温度、 湿度、气压、风速、风向等常规气象参数，但不能对空气中的灰尘浓度进行监测的现状相比， 本实用新型具有电路结构简单、成本低廉、功耗低、能便携式使用，并且可对包括灰尘浓度 在内的各种气象参数进行监测的优点。
【附图说明】
[0007] 图1为本实用新型的电路结构图；
[000引图2为本实用新型中灰尘检测传感器输出信号波形图；
[0009] 图3为本实用新型中灰尘检测传感器输出信号低脉冲率与灰尘浓度粒子数量关 系图；
【具体实施方式】
[0010] 下面结合附图和【具体实施方式】对本实用新型作进一步详细说明。
[0011] 如图1所示，一种具有灰尘浓度监测功能的气象监测仪，包括单片机、温度测量模 块、湿度测量模块、气压测量模块、风速测量模块、风向测量模块、时钟模块、数据存储模块、 液晶显示器和独立按键；其中，温度测量模块、湿度测量模块、气压测量模块、风速测量模 块、风向测量模块、时钟模块、数据存储模块、液晶显示器和独立按键均与单片机电连接。
[0012] 温度测量模块可W采用数字式温度传感器AD7416巧片为主要巧片实现，AD7416 是一款多功能温度传感器，内部采用10位逐次逼近型模/数转换器，典型的温度转换时间 为400 y S，分辨率可达0. 25°C，测量范围为-40?125°C，最低功耗可达1. 2yW，采用I2C总 线进行数据传输。AD7416巧片串行总线地址的低3位A0，A1，A2均接地，其串行地址为48H; 其数据引脚SDA和时钟引脚S化分别通过各自外接上拉电阻与单片机10 口相连，AD7416巧 片通过I化总线写入控制字，控制其进行温度测量。其余测量模块（湿度测量模块、气压测 量模块、风速测量模块、风向测量模块）均采用现有技术中广泛应用的常规巧片进行设计， 在此不再寶述。时钟模块采用常规的DS1302巧片实现、数据存储模块采用护PROM，由于储 存数据较多，选用储存空间较大，成本较低的AT24C256储存器，该种E 2PR0M具有32邸容量， 通过I化总线与单片机相连，实现数据的储存与读取。液晶显示器和独立按键选用常规设 计。
[0013] 灰尘检测传感器为DSM501模块，电子电位器为X9312巧片，单片机采用 MSP430G2553巧片。DSM501模块一共有5个脚；第1脚为测量精度控制脚，第2脚为普通输 出脚，第3脚为正电源脚，第4脚为精度可调输出脚，第5脚为电源地脚。其中，第2脚和第4 脚都是输出脚，第2脚输出灵敏度已预设定，最小粒子检出能力为1 y m ;第4脚灵敏度可通 过控制脚（即是第1脚）来调整，默认为第2脚的2. 5倍，即最小粒子检出能力为2. 5 y m ; 具体的，通过在第1脚与地之间加一个电阻可调整第4脚的最小粒子检出水平，调整电阻值 可调整第4脚的灵敏度。通常有=个灵敏度调整范围：
[0014] (1)灰尘检测传感器的测量精度控制端（即是第1脚）与地相连接，此时输出灵敏 度为默认灵敏度-最小粒子检出能力为2. Sum W上。（2)灰尘检测传感器的测量精度控制 端（第1脚）与地之间设置一个精度调整电阻，精度调整电阻的阻值为100KQ，输出灵敏度 为半敏感-最小粒子检出能力为2 ym W上。（3)灰尘检测传感器的测量精度控制端（即 是第1脚）与地之间设置一个精度调整电阻，精度调整电阻的阻值为27KQ，输出灵敏度与 第2脚输出灵敏度相同最小粒子检出能力为1 ym。为了获得灵活的灵敏度选择功能，还可 W采用的一个数字电位器对测量精度控制脚（1脚）进行控制。电子电位器可W选择X9312 巧片。
[001引 X9312是100阶数字电位器，最大阻值为100KQ，该电子电位器具有如下引脚；"增 加输入引脚窃反"，"升降输入引脚"高电位端VH"，"低电位端化"，"地端VSS"，"滑动 端VW"和"片选输入端远"，其中"增加输入引脚瓦万"，"升降输入引脚丽"为电子电位器 的两个受控端。具体电路连接关系如下；基于DSM501模块的W上功能特点，单片机的两位 输入口分别与DSM501模块的第2脚和第4脚相连接。电子电位器的两个受控端（增加输 入引脚，升降输入引脚均与单片机的输出端与相连，电子电位器的高电压端VH与 电源正极VDD相连，电子电位器的接地端VSS与地相连，电子电位器的滑动端VW与DSM501 模块的测量精度控制脚相连接。本实用新型工作原理如下；DSM501模块采用光感应原理进 行灰尘浓度检测，其内部设有发光二极管和光检测单元等构件，灰尘在内置加热器的作用 下被吸入传感器后，反射发光二极管发出的光线，被反射的光线照射在光检测单元的感光 器件上，光检测单元采用粒子计数的原理进行计数，传感器模块输出信号为PWM脉宽调制 波，PWM脉宽调制波的低脉冲率便与粒子数量相对应。传感器模块输出信号从DSM501模块 的第2脚和第4脚输出。（详细见前叙述）具体的，如图2所示，如果当空气为洁净空气时， 输出信号为持续高电平4. 5V，如果空气中存在灰尘粒子，则输出信号PWM脉宽调制波。在计 量总时长UT (30巧内，PWM脉宽调制波中低电平脉冲的总时长为LT，那么低脉冲率则可W表 示为RT = LT/UTX 100 %。图3为粒子数与低脉冲率的曲线关系，单片机根据低脉冲率所 对应的粒子数就可W得到灰尘浓度数据，具体的所得出的粒子数对应的空间大小为283ml， 也即是灰尘浓度为根据低脉冲率求出的粒子数量与283ml的比值（传感器模块灵敏度为 15000个/283ml)。测量灵敏度是通过如下办法调整的：单片机能控制电子电位器X9312巧 片修改其阻值，具体的，增加输入引脚面后由下降沿触发，该引脚上出现的下降沿将使得滑 动端VW朝内部计数器增加或减小的方向移动，升降输入引脚扫^上的逻辑电平控制着电子 电位器滑动端VW移动的方向；增加输入引脚而亡和升降输入引脚的信号均由单片机提 供，因此单片机可W实现对电子电位器阻值的控制修改，单片机可控制电子电位器阻值为 27KQU00KQ和0Q S个档次，使得DSM501模块可W工作在S个测量灵敏度之下，从第4 脚输出不同灵敏度的测量输出信号供单片机处理得出相应的灰尘浓度值。灰尘浓度值可W 通过LCD屏幕进行显示，也可W存储在数据存储器中供调用回溯。温度测量模块、湿度测量 模块、气压测量模块、风速测量模块和风向测量模块的测量结果同光可W通过LCD屏幕进 行显示，并存储在数据存储器中供调用回溯，独立按键用于各种控制模式选择。
[0016] 最后说明的是，W上实施例仅用W说明本实用新型的技术方。案而非限制，尽管 参照较佳实施例对本实用新型进行了详细说明，本领域的普通技术人员应当理解，可W对 本实用新型的技术方案进行修改或者等同替换，而不脱离本实用新型技术方案的宗旨和范 围，其均应涵盖在本实用新型的权利要求范围当中。
【主权项】
1. 一种具有灰尘浓度监测功能的气象监测仪，包括单片机、温度测量模块、湿度测量模 块、气压测量模块、风速测量模块、风向测量模块、时钟模块、数据存储模块、液晶显示器和 独立按键； 其特征在于；还包括灰尘检测传感器和电子电位器； 所述电子电位器的受控端与单片机的输出端与相连，电子电位器的高电压端与电源正 极相连，电子电位器的接地端与地相连，电子电位器的滑动端与所述灰尘检测传感器的测 量精度控制端相连接； 所述灰尘检测传感器的输出口与单片机的输入口相连接； 所述灰尘检测传感器为DSM501模块。
2. 根据权利要求1所述的一种具有灰尘浓度监测功能的气象监测仪，其特征在于：所 述单片机采用MSP430G2553巧片，所述电子电位器为X9312巧片。
【专利摘要】本实用新型公开了一种具有灰尘浓度监测功能的气象监测仪，包括单片机、温度测量模块、湿度测量模块、气压测量模块、风速测量模块、风向测量模块、时钟模块、数据存储模块、液晶显示器和独立按键；还包括灰尘检测传感器和电子电位器。本实用新型具有电路结构简单、成本低廉、功耗低、能便携式使用，并且可对包括灰尘浓度在内的各种气象参数进行监测的优点。
【IPC分类】G01W1-02, G01N15-06
【公开号】CN204287523
【申请号】CN201420796466
【发明人】郑 和, 梁卫华, 熊英, 漆晓静, 林稳章
【申请人】重庆电讯职业学院
【公开日】2015年4月22日
【申请日】2014年12月6日