家用智能環境指標可視監控系統的製作方法

2023-05-11 08:00:51

專利名稱：家用智能環境指標可視監控系統的製作方法
技術領域：
本實用新型涉及一種對室內的各種環境指標(光強，溫度，溼度，煤氣、天然氣、甲
醛、煙霧濃度)進行檢測的智能環境可視監控系統。在小區域內使用藍牙模塊傳送數據至 電腦終端，實現指標的圖線可視化、語音報警。
技術背景 目前，市面上的家用報警器是使用某種傳感器採集某種特定環境指標，當傳感器 的輸出超過正常範圍時，蜂鳴器等指示設備發出報警信號提示異常。若需要同時對一種以 上的指標進行檢測就需要配備不同的報警器，此時發出警報時，將可能無法立即判斷是什 麼指標異常而錯失採取準確排險的最佳時機。 一般報警器只有當指標超出正常值時才有指 示，無法知道正常情況下的指標值，異常發生後也不能記錄情況的變化情況，並且無法根據 檢測數據採取預防措施。 而一些能夠顯示指標數值的採集系統，短距離數據傳輸常採用有線通信。但是，採 用數據線進行傳輸需要預先布線且採集系統位置固定，若想對各個房間的環境指標進行檢 測則單個採集系統很不方便。
發明內容 為了解決現有報警器檢測指標單一，不能同時圖形化顯示各個指標的當前值，安 裝多報警器時不能快速區別發生異常的指標是哪一個，以及現有採集系統位置相對固定的 缺點，本實用新型提供一種家用智能環境指標可視監控系統。 本實用新型採用如下技術方案 本系統包括若干傳感器、AD轉換晶片、控制晶片，數據傳輸模塊(藍牙內嵌式無線 傳輸模塊)，電腦終端；其特徵是所述各傳感器經AD轉換晶片分別與控制晶片相連，控制 晶片的串行接口連接藍牙內嵌式無線傳輸模塊。 所述若干傳感器分別是光強傳感器，溫度傳感器，溼度傳感器，煤氣傳感器、天然 氣傳感器、甲醛傳感器、煙霧傳感器，實現多環境指標監控。 1、溼度傳感器採用線性集成溼度傳感器，其輸出電壓信號直接送至AD轉換晶片； 2、溫度傳感器採用PTC熱敏電阻，其輸出電壓信號經檢測放大送至AD轉換晶片； 3、光強傳感器採用線性集成光敏傳感器，其輸出電壓信號經過濾波送至AD轉換 心片； 4、煤氣傳感器採用線性集成煤氣傳感器，其輸出電壓信號送至AD轉換晶片； 5、天然氣傳感器採用線性集成天然氣傳感器，其輸出電壓信號送至AD轉換晶片； 6、甲醛傳感器採用線性集成甲醛傳感器，其輸出電壓信號送至AD轉換晶片； 7、煙霧傳感器採用線性集成煙霧傳感器，其輸出電壓信號送至AD轉換晶片。 本系統使用時，用藍牙模塊與電腦終端通訊，可實現對室內各種環境的實時監控 和報警。[0016] 與現有技術相比，本實用新型具有以下優點 1、集成度高。本實用新型能夠對七路環境信號進行檢測，將目前的家用煙霧報警 器，燃氣報警器，甲醛檢測器，溫度計等集成在同一儀器中，結構更為緊湊，內部資源分時復 用，提高了性價比。傳感器大多採用集成線性傳感器，性能穩定，檢測範圍廣，且對被檢測量 有良好的靈敏度。 2、加入控制晶片，儀表實現智能化。單片機對檢測過程加以控制，完成電壓數字量 到對應指標數字值的轉化，數據傳輸有序進行。 3、短距離無線數據傳輸。採用串行通訊，用藍牙模塊與電腦通訊，實現雙向數據傳 輸， 一臺電腦能夠與多個採集採集系統通訊。 4、支持移動式數據傳輸。兩種供電方式，220V市電與9V電池。當採用9V電池供 電時，採集系統可以移動採集數據。

圖1為七個傳感器接線圖；其中圖1. 1、溼度傳感器，圖1. 2、溫度傳感器，圖1. 3、光 敏傳感器，圖1. 4、煤氣傳感器，圖1. 5、天然氣傳感器，圖1. 6、甲醛傳感器，圖1. 7、煙霧傳感器。 圖2為AD轉換晶片與控制晶片相連的電路圖；其中U1是控制晶片(單片機)， U2是AD轉換晶片，U6A、 U6B是D鎖存器。 圖3為藍牙模塊的接線圖；其中UIO RS_232總線接口晶片，U9是藍牙內嵌式無 線傳輸模塊。 圖4為本系統交直流兩種供電方式的接線圖。 圖5為控制晶片的程序流程框圖。 圖6為電腦終端的程序流程框圖。 圖7為本實用新型家用智能環境指標可視監控系統的結構框圖。
具體實施方式

以下結合附圖和實例對本實用新型作進一步的描述 如圖7所示，家用智能環境指標可視監控系統，包括光強傳感器，溫度傳感器，溼 度傳感器，煤氣傳感器、天然氣傳感器、甲醛傳感器、煙霧傳感器、AD轉換晶片、控制晶片，數 據傳輸模塊(藍牙內嵌式無線傳輸模塊)，電腦終端；所述各個傳感器經AD轉換晶片分別 與控制晶片相連，控制晶片串行通訊端經RS-232電平轉換器接至藍牙內嵌式無線傳輸模 塊(簡稱藍牙模塊)。 如圖1所示，溼度傳感器使用線性集成溼度傳感器，輸出直接送至AD轉換晶片；溫 度傳感器使用PTC熱敏電阻，經檢測放大送至AD轉換晶片；光強傳感器使用線性集成光敏 傳感器，輸出信號經過濾波送至AD轉換晶片；煤氣傳感器使用線性集成煤氣傳感器，將輸 出電壓信號送至AD轉換晶片；天然氣傳感器使用線性集成天然氣傳感器，將輸出電壓信號 送至AD轉換晶片；甲醛傳感器使用線性集成甲醛傳感器，將輸出電壓信號送至AD轉換芯 片；煙霧傳感器使用線性集成煙霧傳感器，將輸出電壓信號送至AD轉換晶片。 圖1中除溫度傳感器外，均採用線性集成傳感器。溫度傳感器用PTC熱敏電阻 (RT1)作為環境溫度敏感元件構成精密測溫電路。U3A、U3B、U3C為低漂移、高共模抑制比運算放大器。R2 4及RT1為橋式檢測電路，AD589為1. 235V精密電壓源，與U3A —起組成 200uA恆流源，恆流源電流平均分配到電橋的兩臂上，(TC時電橋平衡，A、 B之間電壓為零。 溫度變化時，RT1阻值發生變化，電橋失去平衡，A、 B之間輸出電壓Vab， U3B、 U3C組成儀器 放大器，當R7 = R9， R8 = R10時，放大器的輸出電壓為Vo = (l+R8/R7) Vab。 圖2中AD轉換晶片(U2)的時鐘信號取自單片機(U1)ALE的四分頻，D鎖存器 (U6A、U6B)組成四分頻電路。P2.0 P2. 2為通道選擇，P2. 3為片選信號，寫信號WR與P2. 3 組成的START與ALE來作為AD轉換晶片的用到地址選擇和啟動信號，在讀取結果時讀信號 RD與P2. 3組成產生的OE來讀取轉換結果。在單片機的控制下，AD轉換晶片將外部的7路 模擬信號分別轉換成8位數位訊號送至單片機P0 口，解析度達到1/256。單片機內部程序 將8位數字電壓信號與指標值相對應，將8位數字指標值經串口 P3. 1發送出去。 圖3中從單片機(Ul)送出的串行信號RXD和TXD需經過RS232電平轉換器(U10) 轉換為TTL電平與計算機串口通信。Cll、 C14、 C15、 C13為電解電容，是內部電源轉換所需 電容，C12為去耦電容。轉換為TTL電平的串行信號送至藍牙模塊(U9)的UART_TXD、UART_ RXD端。模塊上的狀態LED燈頻閃狀態時表示正在配對，常亮表示配對完畢，此時串口功能 已經啟動。 圖4中採用220V市電供電時，經變壓器T1電壓值下降。降壓後的交流電經過整 流電路(Dl)和濾波電路(CIO)得到直流電壓，再經穩壓器(LM1)得到穩定的5V直流電壓 VCC2。電容C6的作用是抵消輸入引線感抗，消除自激。電容C8的作用是消除集成穩壓器 的輸出噪聲，特別是高頻噪聲。當選用9V電池供電時，9V直流電壓直接接入LM1，經穩壓器 (LM1)得到穩定的直流電壓VCC1。 AD轉換晶片採用一般的8位AD轉換晶片都可滿足要求。這裡選用ADC0809加以 說明，ADDA/B/C與P2. 0/1/2端連接，由單片機程序選擇當前對哪路模擬信號進行AD轉換。 其餘控制信號亦由單片機產生。 本實用新型選用ATMEL單片機作為系統的控制晶片。單片機實現的功能包括AD
晶片的控制，接收和暫存AD轉換晶片輸出的8位數位訊號，串口通訊等。 數據傳輸模塊，將單片機串行口的RXD和TXD信號經過RS232電平轉換器轉換為
TTL電平接至藍牙模塊，使用藍牙適配器即可與電腦實現IO米內的數據傳送。7種傳感器
對應7個地址，先發地址再發數據，確認電腦終端收到正確信號後繼續。 電腦終端，由藍牙適配器進行外部通訊，使用LABVIEW進行編程控制。首先對接收
到的地址進行校驗，若正確則繼續，錯誤則重發；然後按接收的地址選擇相應的存儲區域，
接收數據，校驗正確後存入，並在與地址將對應的圖線上打點，繪出變化曲線。通過變化曲
線，能夠清楚地看到指標的當前值和變化趨勢，對環境的變化能夠有定量的認識。當環境中
存在隱患時，可以對比該場所正常條件下的曲線提前有所認識，提早處理將避免危險或異
常情況的發生。 當有異常情況發生時，某些傳感器檢測的指標值超出正常範圍，播放相應的語音 文件來提示採取處理措施。處理期間，因電腦支持多任務運行，因而仍然能夠掌握指標的變 化情況。語音提示將一直重複直至指標值再次回到正常範圍後，停止播放語音文件。 系統的供電可採用220V市電，也可採用9V電池。在使用9V電池供電模式下支持 移動數據採集。
權利要求一種家用智能環境指標可視監控系統，包括光強傳感器，溫度傳感器，溼度傳感器，煤氣傳感器、天然氣傳感器、甲醛傳感器、煙霧傳感器、AD轉換晶片、控制晶片，藍牙內嵌式無線傳輸模塊；其特徵是所述各個傳感器經AD轉換晶片分別與控制晶片相連，控制晶片的串行接口連接藍牙內嵌式無線傳輸模塊；所述溼度傳感器採用線性集成溼度傳感器，其輸出電壓信號直接送至AD轉換晶片；所述溫度傳感器採用PTC熱敏電阻，其輸出電壓信號經檢測放大送至AD轉換晶片；所述光強傳感器採用線性集成光敏傳感器，其輸出電壓信號經過濾波送至AD轉換晶片；所述煤氣傳感器採用線性集成煤氣傳感器，其輸出電壓信號送至AD轉換晶片；所述天然氣傳感器採用線性集成天然氣傳感器，其輸出電壓信號送至AD轉換晶片；所述甲醛傳感器採用線性集成甲醛傳感器，其輸出電壓信號送至AD轉換晶片；所述煙霧傳感器採用線性集成煙霧傳感器，其輸出電壓信號送至AD轉換晶片。
專利摘要本實用新型公開了一種家用智能環境指標可視監控系統，包括光強傳感器，溫度傳感器，溼度傳感器，煤氣傳感器、天然氣傳感器、甲醛傳感器、煙霧傳感器、AD轉換晶片、控制晶片，藍牙內嵌式無線傳輸模塊；其特徵是所述各個傳感器經AD轉換晶片分別與控制晶片相連，控制晶片的串行接口連接藍牙內嵌式無線傳輸模塊。本實用新型集成度高，能夠對七路環境信號進行檢測。短距離無線雙向數據傳輸，電腦終端能夠與多個傳感採集設備通訊，可實現對室內各種環境的實時監控和報警。
文檔編號G01K7/22GK201532374SQ20092025638
公開日2010年7月21日 申請日期2009年11月20日 優先權日2009年11月20日
發明者尹葉子 申請人:尹葉子