一种温湿度及烟雾监测系统的制作方法
【专利摘要】本发明公开了一种温湿度及烟雾监测系统，包括：温湿度检测电路，烟雾检测电路，信号处理电路，报警电路，风扇控制电路。利用温湿度传感器采集室内的温湿度信息、气体传感器采集车厢内的烟雾气体浓度信息，液晶显示器将单片机处理后的温湿度和烟雾浓度信息输出显示。风扇控制电路则根据车厢内环境进行开启和关闭。该系统实现对车厢温湿度及烟雾的采集、显示，报警等功能，并且在发生意外时可以启动风扇排烟雾，该系统性能稳定，精确度高，而且扩展性能很强大。
【专利说明】一种温湿度及烟雾监测系统
【技术领域】
[0001]本发明涉及数据测量及控制领域，特别涉及一种温湿度及烟雾监测系统。
[0002]
【背景技术】
[0003]在仓储以及公共交通等领域，安全始终是所要考虑的第一要素。中国的动车开建到至今不过数十年，目前已有大量车次以时速350公里的状态运行。动车组列车科技含量高、造价昂贵，一旦发生意外易造成大量人员伤亡，且损失巨大。同样的，仓储空间内存储有大量货物，一些货物对于存储的温湿度具有严格的要求，而也有一些货物有易燃易爆的风险。因此，建立温湿度及烟雾监测系统尤为重要。
[0004]为了达到实时的监测，把风险降到最低，我们需要一种造价低廉、使用方便的温湿度及烟雾监测系统。
[0005]
【发明内容】
[0006]本发明针对现有技术存在的上述不足，提供了一种温湿度及烟雾监测系统。本发明通过以下技术方案实现:
一种温湿度及烟雾监测系统，包括:
温湿度检测电路，包括温湿度传感器以及传感器芯片，温湿度传感器以及传感器芯片通过两线制连接，分别将温度传感器的串行时钟接口和数据接口连接至传感器芯片；
烟雾检测电路，包括串联的烟雾浓度传感器以及负载电阻，烟雾浓度传感器在工作状态下连接两路电压，一路电压为加热器电压，用以维持敏感素子处于与烟雾相适应的特定温度而施加在烟雾浓度传感器的加热器上，另一路电压为回路电压，用以测量负载电阻两点的电压；
信号处理电路，连接温湿度检测电路以及烟雾检测电路，信号处理电路包括一高增益反相放大器，高增益反相放大器的输入端连接一石英晶体振荡器，高增益反相放大器的输出端连接微调电容，构成一稳定的自激振荡器；
报警电路，连接信号处理电路，用以在检测到温湿度或烟雾浓度超过预定范围时发出报警信号；
风扇控制电路，连接信号处理电路，风扇控制电路包括一三极管以及风扇，风扇连接三极管的发射极，三极管的基极连接信号处理电路。
[0007]较佳的，还包括一显示电路，用以显示所采集到的温湿度以及烟雾浓度的值。
[0008]较佳的，在检测到温湿度或烟雾浓度超过预定范围时发出报警信号包括:在检测到温度超过50摄氏度或低于10摄氏度、湿度高于60%或低于10%，或者烟雾浓度高于Ippm时发出报警信号，且启动风扇。
[0009]较佳的，风扇采用直流电机驱动，以便于转速控制。[0010]本发明利用温湿度传感器采集车厢内的温湿度信息、气体传感器采集车厢内的烟雾气体浓度信息，液晶显示器将单片机处理后的温湿度和烟雾浓度信息输出显示。风扇控制电路则根据车厢内环境进行开启和关闭。该系统实现对车厢温湿度及烟雾的采集、显示，报警等功能，并且在发生意外时可以启动风扇排烟雾，该系统性能稳定，精确度高，而且扩展性能很强大。此系统还可以运用于工业生产、环境测量、货物保管等部门。
[0011]
【专利附图】
【附图说明】
[0012]图1所示的是本发明的结构示意图；
图2所示的是信号处理电路的电路图；
图3所示的是温湿度检测电路的电路图；
图4所示的是烟雾检测电路的电路图；
图5所示的是显示电路的电路图；
图6所示的是报警电路的电路图；
图7所不的是风扇控制电路的电路图。
[0013]
【具体实施方式】
[0014]以下将结合本发明的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整的描述和讨论，显然，这里所描述的仅仅是本发明的一部分实例，并不是全部的实例，基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动的前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明的保护范围。
[0015]为了便于对本发明实施例的理解，下面将结合附图以具体实施例为例作进一步的解释说明，且各个实施例不构成对本发明实施例的限定。
[0016]如图1所示，本发明提供的一种温湿度及烟雾监测系统，包括:温湿度检测电路1、烟雾检测电路2、信号处理电路3、报警电路4、风扇控制电路5以及显示电路6。
[0017]如图2所示，信号处理电路3内部有一个用于构成振荡器的高增益反相放大器，其输入端为芯片引脚XTAL1，输出端为XTAL2。这两个引脚跨接石英晶体振荡器Xl和微调电容Cl、C2，构成一个稳定的自激振荡器。电路中的Cl和C2的值为30pF。图中RST接的电路为复位电路。该电路的这种连接方法在上电以后就能使电路复位，所以称为上电复位电路。上电复位是通过外部复位电路的电容充电来实现的。EA接高电平，此脚不能悬空。
[0018]如图3所示，温湿度检测电路I包括温湿度传感器以及传感器芯片，温湿度检测电路I用了 SHT15温湿度传感器，它的最大特点是品质卓越、超快响应、抗干扰能力强、极高的性价比等优点。每个传感器芯片都在极为精确的湿度腔室中进行标定，校准系数以程序形式储存在OTP内存中，在标定的过程中使用。传感器在检测信号的处理过程中要调用这些校准系数。两线制的串行接口与内部的电压调整，使外围系统集成变得快速而简单。微小的体积极低的功耗，还可以同时采集温度和湿度，易于应用，操作简单。温湿度传感器以及传感器芯片通过两线制连接，其中串行时钟接口 SCK接Pl.0，数据接口 DATA接Pl.1，编程检测SHT15存在后，对其进行数据转换操作、延时、实现温、湿度转换，再进行数据的操作存储，最后读取温、湿度来实现温、湿度的采样。
[0019]如图4所示，烟雾检测电路，包括串联的烟雾浓度传感器以及负载电阻，烟雾浓度传感器需要施加两个电压:加热器电压Vl和回路电压V2。Vl用于维持敏感素子处于与对象气体相适应的特定温度而施加在集成的加热器上。V2则是用于测定与传感器串联的负载电阻R上的两端电压VA。编程检测后对其进行数据换、延时、实现烟雾浓度的转换，再进行数据的存储，最后读取烟雾浓度来实现烟雾浓度的采集。烟雾主要是C02和CO。半导体气体传感器能探测C02，C0，甲烷、煤气等多种气体，他灵敏度高，稳定性好，适合于火灾中气体的探测。如TGS202气体传感器探测到C02或CO时，传感器的内阻变小，VA迅速上升。选择适当的电阻阻值，使得当气体浓度达到一定程度(如CO浓度达到0.06%)时，VA端获得适当的电压。
[0020]如图5所示，显示电路6可采用LM016L液晶显示芯片，该芯片可显示16X2个字符，比以前的七段数码管LED显示器在显示字符的数量上要多得多。而且要求LM016L的数值与SHT15上的显示同步。LM016L液晶在同步显示这一问题上实现了很好的控制。LM016L的7脚至14脚连接到上拉电阻上，保证液晶显示器的工作电源。同时上拉电阻的电源要足够用，以确保液晶一直的显示。I脚、3脚和5脚接地，2脚接电源。2脚上的电源要求和排阻上的一样。4脚、6脚接P2 口，用于接收单片机芯片送来的温度读数。液晶显示屏获得温湿度及烟雾浓度的步骤是:等待SHT15以及烟雾采集模块的延时脉冲、写指令、写数据、显示字符量、显示字符串、延时。另外，由于LM016L芯片编程比较简单，界面直观，因此更加易于使用者操作和观测。
[0021]如图6所示，报警电路4用到四个发光二极管、一个三极管和一个蜂鸣器。NPN型三极管的放大作用是:集电极电流受基极电流的控制(假设电源能够提供给集电极足够大的电流的话)，并且基极电流很小的变化，会引起集电极电流很大的变化，且变化满足一定的比例关系:集电极电流的变化量是基极电流变化量的β倍，即电流变化被放大了 β倍，所以我们把β叫做三极管的放大倍数(β —般远大于1，例如几十，几百)。如果我们将一个变化的小信号加到基极跟发射极之间，这就会引起基极电流Ib的变化，Ib的变化被放大后，导致了 Ic很大的变化。如果集电极电流Ic是流过一个电阻R的，那么根据电压计算公式U=R*I可以算得，这电阻上电压就会发生很大的变化。我们将这个电阻上的电压取出来，就得到了放大后的电压信号了。此电路实现了温度在O — 120°C、湿度在0-100%时的控制，都接入P3 口，10脚控制温度上限报警，11脚控制温度下限报警，12脚控制湿度上限报警，13脚控制湿度下限报警。我们可以在编程时对四中限制进行定义:设定D4为温度上限报警，Dl为温度下限报警，D2为湿度上限报警，D3为湿度下限报警，烟雾浓度高于Ippm报警。且D1-D4中任意一个发光，蜂鸣器都工作。
[0022]如图7所示，风扇控制电路5利用三极管起到整流、滤波、放大功能，单纯利用电源无法让电机工作，因此需要外部元件放大电源。风扇的电机部分接在三极管的发射极，也是通过单片机传送温、湿度值进而控制电机转动。电机转动主要分为几种情况:当温度超过50°C时，电机运转，D4亮；当湿度超过60%时，电机运转，D2亮；当温度低于10.(TC时，电机运转，Dl亮；当湿度低于10.0%时，电机运转，D3亮。
[0023]本发明利用温湿度传感器采集车厢内的温湿度信息、气体传感器采集车厢内的烟雾气体浓度信息，液晶显示器将单片机处理后的温湿度和烟雾浓度信息输出显示。风扇控制电路则根据车厢内环境进行开启和关闭。该系统实现对车厢温湿度及烟雾的采集、显示，报警等功能，并且在发生意外时可以启动风扇排烟雾，该系统性能稳定，精确度高，而且扩展性能很强大。此系统还可以运用于工业生产、环境测量、货物保管等部门。
[0024]以上所述，仅为本发明较佳的【具体实施方式】，但本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉本【技术领域】的技术人员在本发明揭露的技术范围内，可轻易想到的变化或替换，都应涵盖在本发明的保护范围之内。因此，本发明的保护范围应该以权利要求的保护范围为准。
【权利要求】
1.一种温湿度及烟雾监测系统，其特征在于，包括: 温湿度检测电路，包括温湿度传感器以及传感器芯片，所述温湿度传感器以及所述传感器芯片通过两线制连接，分别将所述温度传感器的串行时钟接口和数据接口连接至所述传感器芯片； 烟雾检测电路，包括串联的烟雾浓度传感器以及负载电阻，所述烟雾浓度传感器在工作状态下连接两路电压，一路电压为加热器电压，用以维持敏感素子处于与烟雾相适应的特定温度而施加在所述烟雾浓度传感器的加热器上，另一路电压为回路电压，用以测量所述负载电阻两点的电压； 信号处理电路，连接所述温湿度检测电路以及所述烟雾检测电路，所述信号处理电路包括一高增益反相放大器，所述高增益反相放大器的输入端连接一石英晶体振荡器，所述高增益反相放大器的输出端连接微调电容，构成一稳定的自激振荡器； 报警电路，连接所述信号处理电路，用以在检测到温湿度或烟雾浓度超过预定范围时发出报警信号； 风扇控制电路，连接所述信号处理电路，所述风扇控制电路包括一三极管以及风扇，所述风扇连接所述三极管的发射极，所述三极管的基极连接所述信号处理电路。
2.根据权利要求1所述的温湿度及烟雾监测系统，其特征在于，还包括一显示电路，用以显示所采集到的温湿度以及烟雾浓度的值。
3.根据权利要求1所述的温湿度及烟雾监测系统，其特征在于，所述在检测到温湿度或烟雾浓度超过预定范围时发出报警信号包括:在检测到温度超过50摄氏度或低于10摄氏度、湿度高于60%或低于10%,或者烟雾浓度高于Ippm时发出报警信号,且启动所述风扇。
4.根据权利要求1所述的温湿度及烟雾监测系统，其特征在于，所述风扇采用直流电机驱动，以便于转速控制。
【文档编号】G01D21/02GK103968890SQ201410164915
【公开日】2014年8月6日 申请日期:2014年4月23日 优先权日:2014年4月23日
【发明者】王晓兰, 黄英, 李忠美 申请人:苏州经贸职业技术学院