可记忆环境参数测量分析仪的制作方法
【专利摘要】本实用新型公开了一种可记忆环境参数测量分析仪，包括壳体，所述壳体内设置有单片机、存储器以及蓄电池，壳体的前端面设置有热释电感应传感器、控制面板和显示屏，壳体的顶端面设置有太阳能电池板，壳体上还设置有用于测量环境参数的采集单元；所述太阳能电池板的输出端连接蓄电池的输入端，蓄电池的输出端经热释电感应传感器连接显示屏的电源端；所述单片机的输入端分别连接采集单元和控制面板，单片机的输出端分别与显示屏和存储器连接。本实用新型功耗低，具有记忆存储功能，无需对蓄电池电量进行监测且无需反复充电，使用方便。
【专利说明】
可记忆环境参数测量分析仪
技术领域
[0001]本实用新型涉及环境保护技术领域，特别是一种环境参数测量分析装置。
【背景技术】
[0002]环境保护技术领域中，用于评测环境质量的参数有环境温度、辐射、水汽压亏缺、温度、土壤湿度等等，因此环境测量设备中大多包含用于测量各参数的相应传感器，这些参数通常要求长时间进行连续测试，再加上受放置环境的限制，设备的供电便成为亟待解决的问题之一。传统的环境测量设备大多采用蓄电池供电，由于测量设备的显示屏长期保持工作状态，极大地浪费了电能；当蓄电池缺电时，不仅无法继续对环境参数进行测量，还会发生测量数据丢失问题，并且蓄电池的电量很难有效监测，也就无法保证环境参数测量的连续性。
【发明内容】
[0003]本实用新型需要解决的技术问题是提供一种功耗低、具有记忆功能、无需对蓄电池电量进行监测且无需反复充电的环境参数测量分析仪。
[0004]为解决上述技术问题，本实用新型所采取的技术方案如下。
[0005]可记忆环境参数测量分析仪，包括壳体，所述壳体内设置有单片机、存储器以及蓄电池，壳体的前端面设置有热释电感应传感器、控制面板和显示屏，壳体的顶端面设置有太阳能电池板，壳体上还设置有用于测量环境参数的采集单元;所述太阳能电池板的输出端连接蓄电池的输入端，蓄电池的输出端经热释电感应传感器连接显示屏的电源端;所述单片机的输入端分别连接采集单元和控制面板，单片机的输出端分别与显示屏和存储器连接。
[0006]上述可记忆环境参数测量分析仪，所述采集单元包括分别与单片机输入端连接的用于采集环境噪声指数的噪声传感器、用于采集雨水PH值的pH值传感器、用于采集环境PM2.5和PMlO参数的PM传感器以及用于采集环境温度参数的温度传感器。
[0007]上述可记忆环境参数测量分析仪，所述单片机为STM32F103ZET6单片机。
[0008]由于采用了以上技术方案，本实用新型所取得技术进步如下。
[0009]本实用新型采用太阳能电池供电，可以随时对蓄电池进行自动充电，无需设置电量监测电路，也无需人工反复对蓄电池进行充电，使用方便;本实用新型设置的存储器能够对环境检测数据进行存储，使设备具备了掉电保护功能，防止了掉电丢失数据现象的发生；热释电感应传感器的设置，能够对人体进行感应，即在有人靠近检测区时启动显示屏进行显示，而在人远离检测区时关闭显示屏，降低了功耗，节约了电能。
【附图说明】
[0010]图1为本实用新型的结构框图；
[ΟΟ??]图2为本实用新型的立体不意图；
[0012]图3为本实用新型的主视图；
[0013]图4为本实用新型的内部俯视图。
[0014]其中:1.热释电感应传感器，2.pH值传感器，3.噪声传感器，4.控制面板，5.显示屏，6.PM传感器，7.温度传感器，8.存储器，9.单片机，10.太阳能电池板，11.壳体。
【具体实施方式】
[0015]下面将结合附图和具体实施例对本实用新型进行进一步详细说明。
[0016]一种可记忆环境参数测量分析仪，包括壳体11，壳体内设置有单片机9、存储器8以及蓄电池，如图4所示;壳体11的前端面设置有热释电感应传感器1、控制面板4和显示屏5，如图3所示;壳体11的顶端面设置有太阳能电池板10，如图2所示;壳体上还设置有用于测量环境参数的采集单元，采集单元包括噪声传感器3、pH值传感器2、PM传感器6以及温度传感器7等;上述各部件之间的连接关系如图1所示，具体为:太阳能电池板的输出端连接蓄电池的输入端，蓄电池的输出端经热释电感应传感器连接显示屏的电源端;所述单片机的输入端分别连接采集单元和控制面板，单片机的输出端分别与显示屏和存储器连接。
[0017]太阳能电池板10用于将太阳能转换为电能为蓄电池充电，外形尺寸640*540*25mm，输出功率50瓦，输出电压为12V，输出电流2.80A，开路电压22V，其转换效率约为18%。蓄电池采用铅蓄电池，额定电压为12V，容量为50AH，电池的降压选用常见的12V转5V的降压模块，降压后的电源可以直接给5V单片机供电。
[0018]单片机9用于对其他部件其操控作用，本实施例中单片机选用STM32F103ZET6单片机，其核心处理器为ARM CortexM3，运行频率最高可达72MHz，flash容量512KB，RAM容量64KB，支持CAN总线，I2C总线，LIN总线，SPI总线接口，UART/USART，USB控制器，PffM输出，多通道ADC，实时时钟RTC等，其中12位精度的ADC具有多种转换模式，并带有一个内部温度传感器，还具有122个1 口。由于此款单片机运行速率足够快(72MHz )，1 口数量足够多，因此完全可以胜任环境监测工作。
[0019]存储器8用于存储所测的环境参数，存储器采用的型号为AT28C256的EEPR0M，该EEPROM为高性能的电可擦可编程只读存储器，内存IMb，制造捕获的原始图像使用Atme I先进的非易失性CMOS技术，提供接入的设备只有440毫瓦的功耗；当设备被取消时，CMOS待机电流小于200微安。AT28C256是一个读或者写周期中的静态RAM，不访问外部元件;包含一个64字节页寄存器，允许同时最多写入64个字节。在写周期中，地址和164个字节的数据被内部地址锁存，从而释放地址和数据总线，用于其他操作；写周期开始时，设备会自动写入使用一个内部的定时器控制的锁存数据;在写入周期结束时可通过I / 07数据进行轮询检测;一旦写周期结束时一个用于读出或写入的新的访问可以开始。
[0020]本实用新型还提供了一个实时时钟模块，实时时钟模块本质是一个十六位的定时器，在UNIX时间戳函数的帮助下即可表示年月日，时分秒等时间信息。我们使用此时钟作为系统基准时钟，给数据的存储提供一个时间基准。
[0021 ] 显示屏5采用320240液晶屏，该显示屏长163MM，宽97MM，为单色带背光液晶屏，数据传输方式为八位并行传输，与单片机接口连接简单，并且具有独立的中文字库以及DDRAM和GDRAM，易于操作，可在各类环境恶劣的状况下工作，因此十分适合测量仪的显示工作。
[0022]热释电感应传感器I是对温度敏感的传感器，用于感应是否有人靠近检测区，并据此控制显示屏的背光是否开启。热释电感应传感器由陶瓷氧化物或压电晶体元件组成，在援建两个表面做成电极，在传感器监测范围内温度有AT的变化时，热释电效应会在两个电极上产生电荷AQ，即在电极之间产生一微弱的电压AV。由于它的输出阻抗极高，在传感器中有一个场效应管进行阻抗变换。热释电效应所产生的电荷AQ会被空气中的离子所结合而消失，即当环境温度有差别，产生AT，则有AT输出;若人体进入检测区后不动，则温度没有变化，传感器也没有输出，这种传感器用于检测人体或者动物的活动传感。当传感器不加光学透镜，其检测距离小于2米，而加上光学透镜后，其检测距离可大于7米。热释电感应传感器作为液晶屏的背光开关，当人走近时，传感器输出高电平信号，经后置运算放大电路放大至5伏左右，控制NPN型三极管处于饱和状态，从而导通继电器，继电器连接着液晶屏背光电源，此时背光打开，并适当延时一分钟左右，以方便人们观察数据；当人走开时，传感器输出低电平信号，三极管处于截止状态，继电器关闭，背光也会自动关闭，以降低功耗，节约电會泛。
[0023]采集单元中的噪声传感器3用于采集环境噪声指数。本实施例中，噪声传感器模块选用驻极式话筒采集声音信号，后接的放大电路可将捕获的微小电压变化放大100倍左右，并输出模拟电压值。单片机在短时间内多次采集此模拟信号并进行AD转换，得到的多个模拟电压值经过求均值以及对数回归，得到噪声的具体大小。
[0024]pH值传感器2用于采集雨水的pH值。本实施例中pH传感器采用PH-BTA型号，该传感器内部的PH放大器是一个能通过数据采集器监测的有标准pH电极的电路，传感器连接线的末端是一个BTA插头或一个5-针的DIN插头来与数据采集器连接。在pH=7的缓冲溶液中，它将产生一个1.75伏特的电压;pH值每增加1，电压增加0.25伏左右;pH值每减少1，电压降低0.25伏左右。此pH值传感器的设计测量范围为O到14，测量范围跨度大且准确。连接好滤波电路后，我们通过单片机自带的AD转换器可以测量pH的模拟电压值，经过额外的校准即可得到准确的PH值。
[0025]PM传感器6用于采集环境的PM2.5和PMlO参数。本实施例中，PM传感器采用DSM501，该传感器采用粒子计数原理。模块内设置排风系统，开启即可使得外部空气进入模块内部，如有粉尘等粒子通过时，阻断LED光源，光电检测器检测不到光源，光电检测器会低电位输出；如无粒子通过，则光电检测器高电位输出。最后PM2.5以及PMlO的数据通过串口传递给单片机，经单片机进行适当的数据处理即可得到当前的PM值。本传感器有功耗低，体积小，易于安装及维护，测量数据准确，接口简单等优点。
[0026]温度传感器7用于采集环境温度参数。本实施例中，温度传感器采用DS18B20，该温度传感器具有单线总线的双向传输模式，实际应用中只需在信号端连接一个上拉电阻，而不需要其他任何外部元器件即可测温，并且其体积小，测温准确，最大分辨率达到12位，测温范围-55 °0+125 °C。测量结果以9?12位数字量方式串行传送，支持多点组网功能，多个DS18B20可以并联在唯一的三线上，通过内部64位光刻R OM来区分各个温度传感器。
[0027]控制面板4用于操控设备，通过操作控制面板，使得显示屏在单片机的控制下显示多种参数不同时间的变化曲线，起到预测环境参数变化功能。
[0028]本实用新型的单片机还可以设置固定的提示语，并根据环境检测结果通过显示屏进行时提示语的显示，例如温度过高时显示“天气炎热，预防中暑”，检测到雨水PH值小于4.7时显示“小心酸雨”，PM2.5值高于75时显示“雾霾天气，小心防霾”等。
[0029]本实用新型不仅能够为人们提供多种准确的环境参数，又能根据所测参数给出合理的天气提示语，并通过存储器将所测环境参数存储起来，以供科学研究使用，还可将所测数据通过曲线形式在显示屏上显示出来，已达到预测天气变化的目的，可推广到日常的环境参数测量中，以方便人们的日常生活。
【主权项】
1.可记忆环境参数测量分析仪，包括壳体(11)，其特征在于:所述壳体内设置有单片机(9)、存储器(8)以及蓄电池，壳体(11)的前端面设置有热释电感应传感器(1)、控制面板(4)和显示屏(5)，壳体(11)的顶端面设置有太阳能电池板(10)，壳体上还设置有用于测量环境参数的采集单元;所述太阳能电池板的输出端连接蓄电池的输入端，蓄电池的输出端经热释电感应传感器连接显示屏的电源端;所述单片机的输入端分别连接采集单元和控制面板，单片机的输出端分别与显示屏和存储器连接。2.根据权利要求1所述的可记忆环境参数测量分析仪，其特征在于:所述采集单元包括分别与单片机输入端连接的用于采集环境噪声指数的噪声传感器(3)、用于采集雨水pH值的PH值传感器(2)、用于采集环境PM2.5和PMlO参数的PM传感器(6)以及用于采集环境温度参数的温度传感器(7)。3.根据权利要求1所述的可记忆环境参数测量分析仪，其特征在于:所述单片机为STM32F103ZET6 单片机。
【文档编号】G01J5/34GK205506227SQ201620320417
【公开日】2016年8月24日
【申请日】2016年4月18日
【发明人】王义凯, 牛灿, 连慧, 赵洪山
【申请人】华北电力大学（保定）