具有無線通訊功能的智能家居空氣品質監測儀的製作方法

2023-05-17 03:49:01

具有無線通訊功能的智能家居空氣品質監測儀的製作方法
【專利摘要】本發明公開了具有無線通訊功能的智能家居空氣品質監測儀，包括傳感器陣列電路、傳感器調理電路、基準電路、採樣濾波電路、單片機、無線通訊電路、語音播報電路、LCD驅動顯示電路、人機互動按鍵、電源管理電路、時鐘電路；傳感器陣列電路通過傳感器調理電路與採樣濾波電路連接；單片機通過基準電路與傳感器調理電路連接；單片機分別與WI-FI通訊電路、語音播報電路、LCD驅動顯示電路、人機互動按鍵、時鐘電路連接；電源管理電路對上述各電路提供工作電源。本發明可以為用戶提供全面的空氣品質狀況顯示及分析，使用戶健康地生活在自己的家裡。
【專利說明】具有無線通訊功能的智能家居空氣品質監測儀

【技術領域】
[0001] 本發明涉及一種具有無線通訊功能的智能家居空氣品質監測儀。

【背景技術】
[0002] 隨著社會生活文明化程度的提高，人們對生活的美好追求，要求更高的生活質量， 家庭空氣品質的好壞，直接影響著人們的身心健康，乃至關係到人身安全。使用氣體探測技 術，測量空氣中的有毒、有害、可燃、氧氣等氣體的濃度，通過單片機採集相關濃度值，分析 得出當前空氣品質情況，並能實時顯示給用戶，還提供超限報警、低限報警的空氣品質監測 儀誕生。
[0003] 無線網絡是一種能夠將個人電腦、手持設備（如PDA、手機）等終端以無線方式互 相連接的技術。Wi-Fi是一個無線網絡通信技術的品牌，由Wi-Fi聯盟（Wi-Fi Alliance) 所持有。目的是改善基於IEEE802.il標準的無線網絡產品之間的互通性。隨著智能家居 概念的提出發展，傳統的空氣淨化設備開始往智能化發展，這類產品集成了無線通訊功能 (如WI-FI通訊），一般帶一個測量PM2. 5的粉塵傳感器，可以實現實時監測空氣中的粉塵 濃度，通過MCU判斷粉塵含量是否超標，主動進行空氣淨化。
[0004] 市面上出現的家庭空氣品質檢測儀，較為常見的有兩大類產品，一類為手持式儀 表，集成有溫溼度測量、甲醛濃度測量、LCD顯示、電池供電。另一類為箱體式檢測儀表，集 成多種氣體濃度測量，LCD顯示、市電供電。
[0005] 上述手持式產品方案僅有一個氣體傳感器，無法正確評估當前空氣品質狀況，功 能單一。由於採用電池供電，配置功耗較大的氣體傳感器時，無法提供用戶滿意的可靠工作 時間。
[0006] 上述箱體式檢測儀表體積龐大，家庭使用非常不方便。並且造價昂貴，難以家庭普 及。
[0007] 上述兩類產品都不具備無線通訊功能，僅可以就地顯示，無法融入到智能家居系 統中。
[0008] 上述兩類產品僅實現了空氣內氣體含量的測量顯示，無法與空氣淨化器聯動，實 現空氣主動淨化。


【發明內容】

[0009] 本發明要解決的技術問題是提供一種具有無線通訊功能的智能家居空氣品質監 測儀。
[0010] 為了解決上述技術問題，本發明採用的技術方案是：具有無線通訊功能的智能家 居空氣品質監測儀，包括傳感器陣列電路、傳感器調理電路、基準電路、採樣濾波電路、單片 機、無線通訊電路、語音播報電路、IXD驅動顯示電路、人機互動按鍵、電源管理電路、時鐘電 路；
[0011] 傳感器陣列電路通過傳感器調理電路與採樣濾波電路連接；
[0012] 單片機通過基準電路與傳感器調理電路連接；
[0013] 單片機分別與WI-FI通訊電路、語音播報電路、IXD驅動顯示電路、人機互動按鍵、 時鐘電路連接；
[0014] 電源管理電路對上述各電路提供工作電源。
[0015] 作為優選，傳感器陣列電路是溫度傳感器、和/或溼度傳感器、和/或甲醛傳感器、 和/或氧氣傳感器、和/或粉塵傳感器、和/或一氧化碳傳感器、和/或V0C傳感器、和/或 可燃氣體傳感器。
[0016] 作為優選，無線通訊電路包括WI-FI模塊、和/或ZIGBEE模塊、和/或藍牙模塊、 和/或2. 4G開關、和/或433開關。
[0017] 作為優選，電源管理電路由USB充電管理電路、鋰電池、保護電路組成，並設有USB 輸出接口和用於接入市電AC220V的輸入端。
[0018] 作為優選，單片機包括執行以下步驟的固化程序：啟動測量、採集數據、分析數據、 計算結果。
[0019] 作為優選，包括支持安卓系統或蘋果系統的APP軟體；APP軟體由Π 界面、各級子 菜單、各功能子程序組成。
[0020] 本發明的有益效果是：
[0021] 產品集成了無線通訊功能（如WI-FI通訊），並根本需要帶有不同類型的傳感器， 可以實現實時監測空氣品質，並為用戶提供全面的空氣品質狀況顯示及分析，使用戶健康 地生活在自己的家裡。

【專利附圖】

【附圖說明】
[0022] 下面結合附圖和【具體實施方式】對本發明作進一步詳細的說明。
[0023] 圖1是本發明具有無線通訊功能的智能家居空氣品質監測儀實施例的電路框圖。

【具體實施方式】
[0024] 圖1是具有無線通訊功能的智能家居空氣品質監測儀，由傳感器陣列電路、傳感 器調理電路、基準電路、採樣濾波電路、單片機、WI-FI通訊電路、語音播報電路、LCD驅動顯 示電路、人機互動按鍵、電源管理電路、時鐘電路組成。
[0025] 傳感器陣列電路通過傳感器調理電路與採樣濾波電路連接。傳感器陣列電路是溫 度傳感器、和/或溼度傳感器、和/或甲醛傳感器、和/或氧氣傳感器、和/或粉塵傳感器、 和/或一氧化碳傳感器、和/或V0C傳感器、和/或可燃氣體傳感器。
[0026] 單片機通過基準電路與傳感器調理電路連接；單片機還分別與WI-FI通訊電路、 語音播報電路、LCD驅動顯示電路、人機互動按鍵、時鐘電路連接。
[0027] 電源管理電路對上述各電路提供工作電源。
[0028] WI-FI通訊電路包括WI-FI通訊模塊。除此之外，本實施例還可以採用ZIGBEE模 塊、和/或藍牙模塊、和/或2. 4G開關、和/或433開關組成所需要類型的無線通訊電路。
[0029] 單片機包括執行以下步驟的固化程序：啟動測量、採集數據、分析數據、計算結果。
[0030] 本實施例還包括支持安卓系統或蘋果系統的APP軟體。APP軟體由Π 界面、各級 子菜單、各功能子程序組成。APP軟體是安裝在智能設備（如智慧型手機）上的程序，用戶通 過APP軟體可以在區域網或者廣域網範圍內找到監測儀，並能快捷地查詢當前環境中空氣 的質量狀況，查詢某時間段的空氣品質情況，設置監測儀的各項參數，修改監測儀的名稱， 設置組網參數等。
[0031] 系統各部分運作原理及功能如下：
[0032] 1、電源管理電路
[0033] 電源管理電路由USB充電管理電路、鋰電池、保護電路組成，完成系統供電，並提 供電量信號給單片機，提醒用戶是否給產品充電。同時USB接口可以很方便的同很多設備 連接，甚至可以將產品放置在車內，而不用擔心供電問題。配套的交流充電器為USB輸出接 口，其輸入端接入市電AC220V。
[0034] 2、傳感器陣列
[0035] 傳感器陣列電路包含室內空氣中對人體健康有影響的多種氣體傳感器及溫溼度 傳感器，有氧氣、C0、甲醛、V0C(揮發性有機物）、粉塵（PM2. 5、煙霧）、可燃氣體（如甲烷）、 溫度、溼度，可以較全面地分析監測環境內空氣品質狀況。
[0036] 3、傳感器信號調理
[0037] 傳感器信號調理電路完成傳感器信號的放大、整形，為下一級電路提供理想的信 號輸出。
[0038] 4、採樣濾波電路
[0039] 採樣濾波電路完成多路調理信號的採集、濾波、電平轉換等，為AD採樣提供最佳 的信號範圍及線性度。
[0040] 5、基準電路
[0041] 基準電路為單片機、信號調理電路等提供電壓基準。
[0042] 6、單片機
[0043] 單片機完成多路傳感器信號的採樣計算分析，對計算結果做出顯示及告警；完成 電量信號的採樣計算，對電量情況做出顯示；採集當前的時間，做出時間顯示；採集按鍵信 息，完成人家交互；驅動LCD顯示屏，完成各種信息的顯示；與語音播報電路通訊，完成信息 播報；與WI-FI通訊模塊通訊，將當前信息通過WI-FI模塊發送到智能設備（智慧型手機、平 板電腦等），發送淨化指令給智能空氣淨化器完成空氣淨化。
[0044] 7、時鐘電路
[0045] 準確地提供當前時間，送入單片機。
[0046] 8、WI_FI 通訊電路
[0047] 該電路部分連接主控制系統跟外部智能控制終端，通過不同的組網模式，實現局 域網短距離與廣域網遠距離控制，其控制收發的數據包括各種氣體濃度信息、溫度信息、溼 度信息、當前時間、淨化信息、組網設置信息等。
[0048] 9、人機互動按鍵
[0049] 完成人與機器的信息交互、命令設置等。
[0050] 10、LCD驅動顯示
[0051] 完成IXD液晶屏的驅動、信息顯示。
[0052] 11、語音播報
[0053] 完成當前氣體濃度的信息播報，告警信息等。
[0054] 本實施例的使用與特點：
[0055] 本實施例可以為用戶提供全面的空氣品質狀況顯示及分析，使用戶健康地生活在 自己的家裡，用戶可以清楚的知道裝修後的甲醛含量是否超標、V0C揮發性有機物含量是否 超標、大氣汙染造成的PM2. 5升高有沒有影響到室內、煤氣是否洩漏、燃氣設備是否導致氧 氣含量降低、煤爐或者火盆燃燒帶來的C0濃度是否超標、當前的溫溼度情況等。
[0056] 用戶可以很方便的將產品放到與自己關係密切的不同區域，廚房、客廳、臥室、陽 臺、廁所，甚至車內、停車庫、戶外，了解自己所處的環境空氣品質狀況。
[0057] 具備無線通訊功能，既可以區域網通訊，也可以廣域網通訊。用戶在臥室通過智能 設備可以很方便地查看廚房的煤氣有沒有關掉，不需要跑過去查看（類似的不同場所同樣 具備方便性）。用戶下班前可以通過智能設備查看家中空氣品質狀況，自行發送淨化命令， 提前啟動空氣淨化器，回家就能享受到健康的空氣環境。用戶出門後，由於匆忙，無法確認 是否關了煤氣時，打開手機就可以知道有沒有關閉煤氣，不需要跑回家確認。
[0058] 無線通訊功能可以很方便的同用戶家中的路由器相連接，實現遠程控制變的非常 容易，不需要額外增加中間收發設備，可以將產品很方便的融入到智能家居系統中。
[0059] 組網形式靈活多樣，可以區域網控制，有手機就可以，不需要專門的遙控器；可以 廣域網控制，家中有路由器就可以。
[0060] 雙電源使得該產品可以放在絕大多數有供電的地方，電池沒電可以充電，沒有充 電器可以用USB接口充電。
[0061] 語音播報功能是產品可以像天氣預報員一樣，向用戶報告當前的空氣品質狀況。
[0062] 大屏幕LCD顯示，高亮度背光效果，使用戶更清楚地看清屏幕。
[0063] 以上所述的本發明實施方式，並不構成對本發明保護範圍的限定。任何在本發明 的精神和原則之內所作的修改、等同替換和改進等，均應包含在本發明的權利要求保護範 圍之內。
【權利要求】
1. 具有無線通訊功能的智能家居空氣品質監測儀，其特徵在於：包括傳感器陣列電 路、傳感器調理電路、基準電路、採樣濾波電路、單片機、無線通訊電路、語音播報電路、LCD 驅動顯示電路、人機互動按鍵、電源管理電路、時鐘電路； 所述傳感器陣列電路通過傳感器調理電路與採樣濾波電路連接； 所述單片機通過基準電路與傳感器調理電路連接； 所述單片機分別與WI-FI通訊電路、語音播報電路、IXD驅動顯示電路、人機互動按鍵、 時鐘電路連接； 所述電源管理電路對上述各電路提供工作電源。
2. 根據權利要求1所述的智能家居空氣品質監測儀，其特徵在於：所述傳感器陣列電 路是溫度傳感器、和/或溼度傳感器、和/或甲醛傳感器、和/或氧氣傳感器、和/或粉塵傳 感器、和/或一氧化碳傳感器、和/或VOC傳感器、和/或可燃氣體傳感器。
3. 根據權利要求1所述的智能家居空氣品質監測儀，其特徵在於：所述無線通訊電路 包括WI-FI模塊、和/或ZIGBEE模塊、和/或藍牙模塊、和/或2. 4G開關、和/或433開關。
4. 根據權利要求1所述的智能家居空氣品質監測儀，其特徵在於：所述電源管理電路 由USB充電管理電路、鋰電池、保護電路組成，並設有USB輸出接口和用於接入市電AC220V 的輸入端。
5. 根據權利要求1所述的智能家居空氣品質監測儀，其特徵在於：所述單片機內嵌用 於執行以下步驟的固化程序：啟動測量、採集數據、分析數據、計算結果。
6. 根據權利要求1所述的智能家居空氣品質監測儀，其特徵在於：包括支持安卓系統 或蘋果系統的APP軟體；所述APP軟體由Π 界面、各級子菜單、各功能子程序組成。
【文檔編號】G01N33/00GK104122372SQ201410355563
【公開日】2014年10月29日 申請日期:2014年7月25日 優先權日:2014年7月25日
【發明者】袁建, 薛飛 申請人:合肥泰藍電子科技有限公司