一种智能便携的太阳能气象站系统的制作方法

本实用新型涉及一种气象检测领域，尤其涉及一种便携的太阳能气象站系，具体涉及一种智能便携的太阳能气象站系统。

背景技术：

随着我国城市化和工业化进程的加快，环境问题成为人们密切关注的话题。国内外气象站对地面气象数据的采集大多采用传统的有线方式，其布线成本高，维护不方便且成本高昂，操作复杂，可移动性较差，定位不针对大众是传统气象站推广应用的最大障碍。

因此，有必要设计一种结构简单、操作简便、工作稳定、成本低、节能、便携，同时用户可以实现远程实时了解此设备所在地环境情况的智能便携的太阳能气象站系统。

技术实现要素：

本实用新型克服了现有技术的不足，提供一种结构简单、操作简便、工作稳定、成本低、节能、便携，同时用户可以实现远程实时了解此设备所在地环境情况的智能便携的太阳能气象站系统。

为了实现上述目的，本实用新型采用的技术方案是：一种智能便携的太阳能气象站系统，包含单片机，给所述单片机提供采集到的数据的传感器模块，给所述单片机提供电源的可充电锂电池组，给所述单片机提供光源数据的光源追踪模块，与单片机电气连接的警报模块、显示单片机数据的液晶显示模块，与单片机电气连接并实现数据传输的通讯模块；给所述可充电锂电池组供电的太阳能充电模块；所述传感器模块包括分别与所述单片机电气连接的至少一个气压海拔传感器、至少一个光传感器；所述单片机分别与所述传感器模块、电源模块、光源追踪模块、警报模块、液晶显示模块、通讯模块进行电气连接。

本实用新型一个较佳实施方案中，电源模块还包括可充电锂电池组模块或/和无线充电模块。优选的，所述可充电锂电池组模块包含由4节5号可充电锂电池组成的可充电锂电池组模块BT1，所述可充电锂电池组为整个智能便携的太阳能气象站系统的供电系统。

本实用新型一个较佳实施方案中，传感器模块还包括分别与单片机进行电气连接的温湿度传感器、粉尘传感器、土壤湿度传感器中的一种或多种。优选的，所述传感器模块包含BMP180气压海拔传感器、SHT11温湿度传感器、GP2Y1014AUOF粉尘传感器、FC-28土壤湿度传感器、光传感器AALS-1、光传感器AALS-2、光传感器AALS-3、光传感器AALS-4，所述BMP180气压海拔传感器U2、FC-28土壤湿度传感器、光传感器AALS-1、光传感器AALS-2、光传感器AALS-3、光传感器AALS-4各自独立与所述Arduino Mega单片机电气连接，其中SHT11温湿度传感器的DATA引脚与其VCC引脚之间接一个10KΩ电阻R1，GP2Y1014AUOF粉尘传感器的V-LED引脚与LED-GND引脚之间接一个220uf电容C1、V-LED引脚与VCC之间接一个150Ω电阻R2。

本实用新型一个较佳实施方案中，光源追踪模块采用伺服舵机双轴联动光源追踪模块；所述伺服舵机双轴联动光源追踪模块包含第一伺服舵机和第二伺服舵机，所述第一伺服舵机和第二伺服舵机独立与单片机进行电气连接。优选的，所述伺服舵机双轴联动光源追踪模块包含第一伺服舵机Servo-1和第二伺服舵机Servo-2，所述第一伺服舵机Servo-1和第二伺服舵机Servo-2独立与Arduino Mega单片机电气连接。

本实用新型一个较佳实施方案中，无线充电模块包含无线充电线圈发射端和无线充电线圈接收端；所述无线充电线圈发射端设置有USB接口，所述USB接口连接充电电源。优选的，无线充电线圈发射端是Wireless-1和无线充电线圈接收端是Wireless-2，无线充电线圈发射端Wireless-1的USB接口接在Micro USB接口上以连接充电电源，无线充电线圈接收端Wireless-2的电源和地分别接前所述可充电锂电池组模块BT1的电源和地两端。

本实用新型一个较佳实施方案中，太阳能充电模块包含太阳能电池板以及与所述太阳能电池板连接的太阳能控制器。优选的，所述太阳能电池板Solar-1的电源和地分别接太阳能控制器Solar-2的IN+和IN-引脚，所述太阳能控制器Solar-2的OUT+引脚和OUT-引脚分别接前所述可充电锂电池组模块的电源和地两端。

本实用新型一个较佳实施方案中，警报电路模块包含至少一个无源蜂鸣器，所述无源蜂鸣器独立与所述单片机进行电气连接。

本实用新型一个较佳实施方案中，通讯模块包含至少一个蓝牙通信模块，所述蓝牙通信模块是HC-06型号。

本实用新型一个较佳实施方案中，液晶显示模块包含至少一个液晶显示屏；所述液晶显示屏的型号是OLED12864。

本实用新型一个较佳实施方案中，一种智能便携的太阳能气象站系统的控制方法，通过可充电锂电池组给设备供电，同时采用太阳能充电模块给可充电锂电池组供电，通过与单片机电气连接的光传感器和伺服舵机双轴联动光源追踪模块追踪太阳光；所述传感器模块对气象环境进行数据采集，将采集的数据提供给所述单片机，通过所述液晶显示模块将数据进行显示，对于预设的参数通过所述警报电路模块进行监测报警；通过与单片机连接的通讯模块进行数据传输。

本实用新型解决了背景技术中存在的缺陷，本实用新型达到了以下有益效果 ：

1. 本实用新型中单片机分别与所述传感器模块、电源模块、光源追踪模块、警报模块、液晶显示模块、通讯模块进行电气连接；通过传感器模块中的压海拔传感器和光传感器，检测环境参数；再结合温湿度传感器、粉尘传感器、土壤湿度传感器，检测环境中的温度、湿度、雾霾指数、光照强度进行检测；通过与PLC进行电气连接实现智能检测控制，由通讯模块实现数据传输，液晶显示模块实现数据的显示，提供了一种结构简单、操作简便、工作稳定、成本低、节能、便携的太阳能气象站。

2. 本实用新型实现无线和太阳能充电，供电方便，还能实现两种电源供电方式；采用太阳能清洁能源，节能环保。

3. 本实用新型可以通过液晶显示模块、通讯模块，帮助用户以数字化的形式实时远程了解此设备所在地的环境情况。

4. 本实用新型采用伺服舵机双轴联动光源追踪模块包含第一伺服舵机Servo-1和第二伺服舵机Servo-2；更有利于提升系统的工作可靠性和稳定性。

附图说明

下面结合附图和实施例对本实用新型进一步说明。

图1是本实用新型的模块连接示意图；

图2是Arduino Mega单片机电路原理图；

图3是BMP180气压海拔传感器电路原理图；

图4是SHT11温湿度传感器电路原理图；

图5 是GP2Y1014AUOF粉尘传感器电路原理图；

图6 是FC-28土壤湿度传感器电路原理图；

图7 是光传感器电路原理图；

图8 是可充电锂电池组电路原理图；

图9 是太阳能电池板电路原理图；

图10是太阳能控制器电路原理图；

图11是无线充电模块电路原理图；

图12是伺服舵机双轴联动光源追踪模块电路原理图；

图13是无源蜂鸣器警报模块电路原理图；

图14是OLED12864液晶显示模块电路原理图；

图15是HC-06蓝牙通信模块电路原理图；

图中：单片机-U1，气压海拔传感器-U2，温湿度传感器模块-U3，粉尘传感器模块-U4，土壤湿度传感器模块-U5，通信模块-U6，液晶显示屏-U7。

具体实施方式

现在结合附图和实施例对本实用新型作进一步详细的说明，这些附图均为简化的示意图，仅以示意方式说明本实用新型的基本结构，因此其仅显示与本实用新型有关的构成。

如图1所示，一种智能便携的太阳能气象站系统，可采集此设备所在地的环境信息，并可将数据由APP显示出来，采用可充电锂电池组，有无线充电和太阳能充电两种方式补给电能，并可在环境情况恶劣时发出警报。

如图2~图7所示，本实用新型一种较佳的实施例中，一种智能便携的太阳能气象站系统包括单片机U1采用Arduino Mega单片机，Arduino Mega单片机的接口多，大大提高此系统的可扩展能力；与单片机U1电气连接的气压海拔传感器U2采用BMP180，压力范围为300~1100hPa，海拔范围为9000米~-500米；与单片机U1电气连接的温湿度传感器U3采用SHT11，湿度值输出分辨率为14位，温度值输出分辨率为12位；与单片机U1电气连接的粉尘传感器U4采用GP2Y1014AUOF，灵敏度为0.5V/0.1mg/m³；与单片机U1电气连接的土壤湿度传感器U5采用FC-28，湿度测量范围为测量范围0%RH~100%RH，测量精度值为±1%RH；与单片机U1电气连接的光传感器采用模拟环境光传感器，感应的留明范围为1 Lux to 6000 Lux。

如图2~图7所示，本实用新型一种较佳的实施例中， BMP180气压海拔传感器U2的SDA引脚、SCL引脚、GND引脚和VIN引脚分别连接单片机U1的SDA引脚、SCL引脚、GND地引脚和3.3V电源引脚；SHT11温湿度传感器模块U3的DATA引脚和VDD引脚之间接一个10KΩ电阻，DATA引脚、GND引脚、VDD引脚和SCK引脚分别连接单片机U1的A7引脚、GND地引脚、5V电源引脚和A6引脚；GP2Y1014AUOF粉尘传感器模块U4的V-LED引脚和LED-GND引脚之间接一个220Uf电容,V-LED引脚接一个150Ω电阻，V-LED引脚、LED-GND引脚、LED引脚、S-GND引脚、Vo引脚和VCC引脚分别连接单片机U1的5V电源引脚、GND地引脚、D2引脚、GND地引脚、A8引脚和5V电源引脚；FC-28土壤湿度传感器模块U5的A引脚悬空，D引脚、GND引脚、VCC引脚分别连接单片机U1的D7引脚、GND地引脚、5V引脚；光传感器AALS-1、光传感器AALS-2、光传感器AALS-3、光传感器AALS-4的VCC引脚和GND引脚分别连接单片机U1的5V电源引脚和GND地引脚，光传感器AALS-1、光传感器AALS-2、光传感器AALS-3、光传感器AALS-4的Single引脚分别连接单片机U1的A1引脚、A2引脚、A3引脚和A4引脚。

如图8所示，本实用新型一种较佳的实施例中，可充电锂电池组的电源和地分别连接单片机U1的5V电源引脚和GND地引脚。可充电锂电池组为本系统提供电能。

如图9所示，进一步的，太阳能电池板包含太阳能电池板Solar-1，太阳能电池板的IN+引脚和IN-引脚分别连接太阳能控制器的IN+引脚和IN-引脚。太阳能电池板可为可充电锂电池组提供电量。

如图10所示，进一步的，太阳能控制器包含太阳能控制器Solar-2，太阳能控制器Solar-2的IN+引脚和IN-引脚分别连接太阳能电池板Solar-1的IN+引脚和IN-引脚，太阳能控制器Solar-2的OUT+引脚和OUT-引脚分别连接可充电锂电池组的VCC端和GND端。太阳能控制器Solar-2能使太阳能电池板Solar-1为可充电锂电池组进行脉冲恒压充电，有效保护可充电锂电池组，提高可充电锂电池组的使用寿命。

如图11所示，本实用新型一种较佳的实施例中，无线充电模块包含无线充电线圈发射端Wireless-1和无线充电线圈接收端Wireless-2，无线充电线圈发射端的USB接口通过USB线接至5V充电器，无线充电线圈接收端的VCC引脚和GND引脚分别连接可充电锂电池组的VCC端和GND端。该无线充电模块可实现整个气象站系统的无线充电。

如图12所示，本实用新型一种较佳的实施例中，伺服舵机双轴联动光源追踪模块包含第一伺服舵机Servo-1和第二伺服舵机Servo-2。第一伺服舵机Servo-1的D引脚、VCC引脚和GND引脚分别连接单片机U1的9引脚、5V电源引脚和GND地引脚。第二伺服舵机Servo-2的D引脚、VCC引脚和GND引脚分别连接单片机U1的8引脚、5V电源引脚和GND地引脚。由两个伺服舵机组成的双轴联动光源追踪模块可以根据四个光传感器电路采集到的四个方位的光照强度差异，使太阳能电池板最大范围的接收太阳光照。

如图13所示，本实用新型一种较佳的实施例中，警报电路模块包含一个无源蜂鸣器Buzzer1，无源蜂鸣器的VCC引脚、GND引脚分别连接单片机U1的5V电源引脚和GND地引脚。当设备所在地温度高于\低于一定值、湿度高于\低于一定值、PM2.5值达到污染值、设备所剩电压值低于设备所需的最低电压值时蜂鸣器会发出警报。

如图14所示，本实用新型一种较佳的实施例中，液晶显示模块包含一个液晶显示屏U7，液晶显示屏U7是OLED12864液晶显示屏，液晶显示屏U7的DC引脚、RES引脚、SDA引脚、SCL引脚以SPI接线方式分别连接单片机的3引脚、4引脚、5引脚、6引脚，液晶显示屏U7的VCC引脚、GND引脚分别连接单片机U1的5V电源引脚和GND地引脚。液晶显示屏U7可显示此设备所在地的温度值、湿度值、气压值、海拔 、PM2.5值、光照强度值和所剩电压值。

如图15所示，本实用新型一种较佳的实施例中，通信模块U6包含一个HC-06蓝牙通信模块，蓝牙通信模块的1引脚（RXD接受数据端）和2引脚（TXD发送数据端）分别连接单片机U1的1引脚（TXD发送数据端）和2引脚（RXD接受数据端）形成串口回环，实现与手机等包含蓝牙通信模块的智能终端设备的无线通信，蓝牙通信模块的4引脚接单片机U1的VCC电源引脚，蓝牙通信模块的3引脚接单片机U1的GND地引脚。蓝牙模块HC-06承担了底层单片机U1与手机等包含蓝牙模块的智能终端设备通信，使采用此气象站系统的用户能在较远的距离之外也能通过智能终端设备了解此设备所在地的环境情况。

本实用新型的工作原理是：通过可充电锂电池组给设备供电，同时采用太阳能充电模块给可充电锂电池组供电，还可以配合无线充电模块给可充电锂电池组供电；通过与单片机电气连接的光传感器和光源追踪模块配合模拟环境光线追踪太阳光；传感器模块对气象环境进行数据采集主要通过BMP180气压海拔传感器U2、SHT11温湿度传感器U3、GP2Y1014AUOF粉尘传感器U4、FC-28土壤湿度传感器U5、模拟环境光传感器对环境数据进行采集，将采集的数据提供给所述单片机，通过所述液晶显示模块将数据进行显示，对于预设的参数通过所述警报电路模块进行监测报警；通过与单片机连接的通讯模块进行数据传输，还可以通过通讯模块与手机蓝牙或者APP上位机进行数据传输。本实用新型实现了一种结构简单、操作简便、工作稳定、成本低、节能、便携，同时用户可以实现远程实时了解此设备所在地环境情况的智能便携的太阳能气象站系统。

以上依据本实用新型的理想实施例为启示，通过上述的说明内容，相关人员完全可以在不偏离本项实用新型技术思想的范围内，进行多样的变更以及修改。本项实用新型的技术性范围并不局限于说明书上的内容，必须要根据权利要求范围来确定技术性范围。

以上依据本实用新型的理想实施例为启示，通过上述的说明内容，相关人员完全可以在不偏离本项实用新型技术思想的范围内，进行多样的变更以及修改。本项实用新型的技术性范围并不局限于说明书上的内容，必须要根据权利要求范围来确定技术性范围。