一种室内空气质量无线监测终端装置的制作方法

本实用新型涉及空气质量监测技术，特别是一种室内空气质量监控装置。

背景技术：

目前所公知的室内空气质量监控装置只能进行温度和湿度两种环境信息的采集。且大多数空气质量监测系统多为有线，测量结果只能单方面反应环境信息，不能提供综合的环境信息和评价。

技术实现要素：

为解决现有技术存在的上述问题，本实用新型要设计一种能够监测多项指标且能实时进行显示和评价的室内空气质量无线监测终端装置。

为了实现上述目的，本实用新型的技术方案如下：一种室内空气质量无线监测终端装置，包括主控制器单元、空气质量监测单元、空气质量显示单元和系统电源单元；所述的主控制器单元通过无线网络分别与空气质量监测单元和空气质量显示单元双向连接；所述的系统电源单元通过电缆分别与主控制器单元、空气质量监测单元和空气质量显示单元连接；所述的空气质量监测单元包括PM2.5粉尘监测模块、温湿度监测模块和有毒气体监测模块；所述的空气质量显示存储单元包括彩屏显示模块和SD卡存储模块。

进一步地，所述的主控制器单元采用Nordic Semiconductor ASA公司的单芯片超低功耗的基于蓝牙4.0的NRF51822芯片；所述的温湿度监测模块为DHT11温湿度监测模块，所述的有毒气体监测模块为MQ-136有毒气体监测模块，所述的彩屏显示模块为TFT高清晰多触点4寸彩屏显示模块。

进一步，所述的无线网络包括移动网络、WIFI或蓝牙网络。

本实用新型各模块的功能如下：

主控制器单元采用的是由Nordic Semiconductor ASA公司推出的单芯片超低功耗的基于蓝牙4.0的NRF5182芯片，该芯片支持具有高灵活性、拥有256KB flash 16KB ARM且支持多种蓝牙协议，具有可以同时连接多台移动终端的功能，主控制器单元安装有空气质量综合评价系统。PM2.5粉尘监测模块主要负 责监测空气周围的粉尘，然后将模拟信号转换成数字信号发送给NRF51822微控制模块。DHT11温湿度监测模块主要用来监测环境的温度和湿度，MQ-136有毒气体监测模块主要用来监测空气中的有毒气体，主要是甲烷、硫化氢、一氧化碳等有毒气体。TFT彩屏显示模块是多触点电容屏，此电容屏能够支持多点操作，可操作性强且画面显示清晰柔和，并且数据可以根据界限值进行变色显示，实时显示主控制器单元的空气质量综合评价结果。SD卡存储模块可以存储由空气质量监测单元读取的环境信息值，并且采用并口通信的方式使SD卡读取和存储数据的速率大大增强。系统电源单元采用高转换效率，低电压波纹的TPS54340电源芯片和TI公司生产的LM1084-3.3V主要是为空气质量监测单元、空气质量显示单元和主控制器单元提供可靠的电源。

与现有技术相比，本实用新型具有以下有益效果：

1、由于本实用新型的空气质量监测单元增加了PM2.5粉尘监测模块和有毒气体监测模块，除了能监测空气的温湿度外，还能监测目前人们最关心的空气质量指标PM2.5和有毒气体，综合监测功能大大增强。

2、本实用新型以无线通信技术为基础，能够实时采集室内环境信息并给出室内空气质量等级的综合评价结果，既能将评价结果显示和存储在空气质量显示存储单元，又能够将评价结果上传至智能终端，为人们改善室内环境提供有效依据。

附图说明

图1是室内空气质量无线监测终端装置总体框图。

图2是主控制器单元NRF51822微控制器电路图。

图3是PM2.5粉尘监测模块电路图。

图4是DHT11温湿度监测模块电路图。

图5是MQB136有毒气体监测模块电路图。

图6是4寸电容彩屏显示模块电路图。

图7是SD卡信息存储模块电路图。

图8是系统电源单元电路图。

具体实施方式

下面结合附图对本实用新型进行进一步地描述。如图1所示，本实用新型由空气质量监测单元、系统电源单元、空气质量显示存储单元和主控制器单元 组成。

本实用新型的工作原理如下：

空气质量监测单元中的PM2.5粉尘监测模块负责采集室内空气的粉尘信息，通过放大器将微弱的电压信号输送到主控制器单元的模数转换管脚，从而计算出室内空气中的PM2.5的粉尘含量；DHT11温湿度监测模块负责采集室内环境的温度、湿度，并转换成数字信号输送到主控制器单元的读数管脚上；MQB136有毒气体监测模块负责采集室内空气中的有毒气体，比如：硫化氢、一氧化碳、甲烷等对人体有害的气体，并通过放大器将微弱的电压信号输送到主控制器单元的模数转换管脚，从而计算出室内空气中有毒气体的浓度；空气质量显示存储单元中的4寸电容彩屏显示模块主要负责显示经过主控制器单元处理之后的室内空气质量信息，当达到人体承受上限值时4寸电容彩屏显示模块满屏显示红色，向用户提供告警信息；SD卡存储模块负责存储经过主控制器单元处理之后的室内空气质量信息，以便用户查看以前的室内空气质量信息。主控制器单元主要负责处理由环境质量监测单元发送的各项数据，并进行空气质量综合评价，以及控制空气质量显示存储单元进行环境信息的显示和存储，并且主控制器单元还可以连接多种移动应用终端，将室内环境各项信息值显示到智能终端的APP上。

图2所示为主控制器单元NRF51822微控制器的电路图，NRF51822芯片的外围电路采用系统单元供电，Y1、Y2为NRF51822芯片的晶振，为NRF51822芯片提供高精度的时序，C12、C15、C21为滤波电容；C10为偏振电容；R13为下拉电阻；管脚23、24为NRF51822芯片调试仿真引脚；主要完成软件代码的更新和调试仿真；C11、C16、C17、C19、C20和L2、L3、L4组成了射频单元，整个单元经上电之后会发出2.4G Hz的电磁波；Ant1为nRF51822芯片的天线接口，大大增加了nRF51822芯片的传输距离。

图3所示为PM2.5粉尘监测模块电路图，PM2.5粉尘监测模块由光学传感系统的红外发光二极管(IRED)和光电子晶体管组成。它通过监测空气中PM2.5粉尘的反射光的强度计算空气中PM2.5粉尘浓度。尤其是它可以有效地监测到非常细的颗粒像香烟烟雾。R1、R2为光学传感系统的保护电阻；R3为限流电阻；Q1为三极管；D1为红外发光二极管；D2为光电晶体管；U1为系统的放大器；R4为可调电阻，可以控制放大器LMH6642的放大倍数。

图4所示为DHT11温湿度监测模块电路图。DHT11温湿度监测模块是一款含有以校准的复合数字传感器，采用专门的数字模块采集技术和温湿度传感技术，确保了测量的稳定性和可靠性。模块中DHT11_DAT11为数字量输出端，管脚1为电源输入端，管脚3为接地端，D6为DHT11温湿度监测模块工作指示灯，R16为限流电阻防止D6烧坏，R17为上拉电阻，提高数字信号输出端的高电平值。

图5所示为MQB136有毒气体监测模块电路图。该模块中U3为MQB136有毒气体监测模块的信号输出端，U2为MQB136有毒气体监测模块的电压放大器，D1、D6为指示灯；R1、R4、R7为限流电阻，其中R1、R7保证了D1、D6指示灯正常工作不会因为电压过高而烧坏。C1为滤波电容。R5、R6为偏置电阻与U2相结合调节MQB136有毒气体监测模块信号输出的放大倍数。

图6所示为4寸电容彩屏显示模块引脚图，其中的6到21管脚为4寸电容彩屏显示模块的数据传输管脚，22管脚为电源地；24、25管脚为电源输入口，其余管脚为控制管脚，用来实现4寸电容彩屏显示模块的复位、片选、指令数据切换、读写等控制功能。

图7所示为SD卡信息存储模块电路图，R11、R12、R13、R14、R15为上拉电阻，防止信号在传输过程中有干扰，提供网络保护的功能。C19为滤波电容，SD卡存储信息采用并口通信方式，使读取速度大大加快、数据读取错误率大大降低。

图8所示为系统电源单元电路图，电源供电模块将输入的直流电压通过电源稳压芯片TPS56528转换成系统各个模块所需要的3.3V、5V电压输出。图中电源稳压芯片TPS56528的管脚1为使能端控制电源芯片的工作，管脚5为接地端，管脚2、3、4、6、7为电源稳压芯片TPS56528控制端为电压输入端；C6、C7、C8为滤波电容。L2与C11、C12组成了LC滤波网络。

本实用新型不局限于本实施例，任何在本实用新型披露的技术范围内的等同构思或者改变，均列为本实用新型的保护范围。