一種溫室CO₂濃度監測裝置的製作方法

2024-03-22 10:40:05

專利名稱：一種溫室CO2濃度監測裝置的製作方法
技術領域：
本實用新型涉及溫室(X)2濃度監測裝置，尤其涉及一種智能(X)2濃度監測裝置。
背景技術：
著現代農業的飛速發展，新技術在現代農業中不斷的發展投入，我國溫室農業的 栽培面積也在迅速發展。由於在溫室中可以人工調節溫度和溼度，主要用於蔬菜的超季節 栽培，使冬春兩季也能生產供應，而在溫室中(X)2是必不可少的原料，它的濃度大小直接影 響產量的高低、品質的好壞。溫室大棚是一個相對封閉的環境，導致空氣流通不暢，白天植 物的光合作用消耗CO2,而晚上植物的呼吸作用又會增加(X)2的濃度，使得溫室大棚裡的CO2 濃度不足並且日夜變化大，影響了植物的生長發育。雖然目前也有一些關於CO2濃度檢測 的設備，但是由於其測量精度低，以及成本高等原因而沒有被廣泛應用。
發明內容本實用新型的目的在於提供一種成本低，測量精度高的智能(X)2濃度監測裝置。為了實現上述目的，本實用新型採用如下技術方案予以實現一種基於單片機的溫室(X)2濃度監測裝置，其特徵在於，該裝置至少包括有(X)2濃 度檢測單元、CO2濃度顯示單元、自動控制單元和狀態報警單元；所述的(X)2濃度檢測單元、 CO2濃度顯示單元、狀態報警單元分別與自動控制單元相連接。本實用新型的其他特點是所述的(X)2濃度檢測單元包括(X)2傳感器、探測器和運算放大器，其中，CO2傳感器 的型號選擇B-530紅外二氧化碳傳感器，運算放大器選擇LM3M四路運算放大器，探測器的 型號選擇 TPS2534G2/G20。所述的自動控制單元選擇AVR單片機ATMEGA16。所述的(X)2濃度顯示單元由串行接口 8位LED顯示驅動器和4個8位數字的7段 數字LED顯示器組成。所述的狀態報警單元由LED發光二極體和壓電式蜂鳴器組成。本實用新型的溫室C02濃度監測裝置，根據(X)2濃度檢測單元所檢測到溫室大棚 中(X)2的濃度信息，經過自動控制單元運算處理後，在(X)2濃度顯示單元上顯示出當前(X)2濃 度的數值，從而可以直觀的看到此時溫室大棚內(X)2的濃度，以方便控制溫室大棚內的CO2 濃度維持在一個適當的範圍內，並且當CO2濃度不在指定範圍內的時候，由自動控制單元發 出信號驅動LED發光二極體及壓電式蜂鳴器工作。具有製作方便，電路簡單，成本低廉等特 點ο

圖1為本實用新型的結構示意圖。圖2為本實用新型的電路連接原理圖。[0014]圖3為本實用新型的壓電式蜂鳴器電路連接示意圖。圖4為本實用新型的工作流程圖。
以下結合附圖和實施例對本實用新型的內同作進一步詳細說明。
具體實施方式
參見圖1，本實用新型溫室CO2濃度監測裝置，至少包括0)2濃度檢測單元、0)2濃 度顯示單元、自動控制單元和狀態報警單元，CO2濃度檢測單元、CO2濃度顯示單元、狀態報 警單元分別與自動控制單元相連接；採用6節5號鹼性電池組成9V直流電源進行供電，其 中(X)2濃度檢測單元由9V直流電源直接供給，其他單元將9V直流電源經過降壓成5V後進 行供給。CO2濃度檢測單元主要包括CO2傳感器和運算放大器，其中CO2傳感器的型號選擇 B-530紅外二氧化碳傳感器(紅外C02傳感器)，運算放大器的型號選擇LM324四路運算放 大器，CO2濃度檢測單元能實時的檢測溫室大棚中(X)2的濃度，B-530紅外(X)2傳感器是用一 個紅外光源(IRL715)，當氣體分子擴散進傳感氣室時，紅外光直接穿過氣室照在探測器上， 探測器上有一個濾光片，只有C02分子能夠吸收的4.沈μ m波長的光能通過，CO2氣體將吸 收4. ^ym特定波長的紅外光，通過使用專門的探測器(TPS2534G2/G20)將光信號轉換為 相應的電信號，並將檢測到的CO2濃度信息以模擬電壓信號經過放大整形後傳送給自動控 制單元，以進行進一步的處理。自動控制單元採用Atmel公司生產的AVR單片機ATMEGA16予以實現，其能實時的 接收(X)2濃度檢測單元所傳送過來的溫室大棚內(X)2濃度的信息，並對這些信息進行快速準 確的處理，根據不同農作物不同發育階段所設定的CO2濃度範圍，然後向CO2濃度顯示單元 和報警單元輸出處理後的控制信號。AVR單片ATMEGA16其包含高性能、低功耗的8位微處 理器，先進的RISC結構，512位元組的EEPROM可擦寫10，000次，四通道P麗，8路10位ADC。 自動控制單元主要接收並處理CO2濃度檢測單元所傳送的信息，並向CO2濃度顯示單元和報 警單元輸出控制信號。CO2濃度顯示單元採用Maxim公司生產的串行接口 8位LED顯示驅動器和4個8 位數字的7段數字LED顯示器，其能實時的接收自動控制單元所輸出的處理後的控制信號， 並在顯示器上顯示出當前相應的(X)2濃度信息。根據傳感器的測量範圍和精度參數，(X)2濃 度信息直接以PPm為單位直接顯示。LED顯示驅動器採用MAX7219。MAX7219是一種集成化 的串行輸入/輸出共陰極顯示驅動器，它連接單片機與8位數字的7段數字LED顯示，也可 以連接條線圖顯示器或者64個獨立的LED。參照圖2，B-530紅外二氧化碳傳感器的模擬電壓信號輸出端與LM3M的IIN+引 腳相連接，將(X)2濃度信息的電壓信號送入LM324中進行整流放大。LM324的IOUT引腳與 單片機ATMEGA16的PAO引腳相連接，將經過5倍放大後的模擬電壓信號送入單片機進行模 擬數字轉換。單片機的PB5引腳用作串行數據輸出與LED顯示驅動器MAX 7219的DIN引 腳相連接，將數據通過DIN引腳輸入到MAX7219中。PB7引腳與時鐘脈衝CLK引腳相連接， PDO引腳與數據加載LOAD引腳相連接，將單片機經過運算處理後的(X)2濃度信息控制信號 傳送給LED顯示驅動器。MAX7219的7段驅動輸出端SEGA-SEGF分別與8段式LED顯示器 的a, b, c, d, e, f, g7個段相連接，用於驅動這7個段的亮滅；DIG0—DIG7分別與LED顯示器的地相連接，用於MAX 7219根據單片機所傳送的控制信號驅動LED顯示器進行相應的CO2 濃度數值顯示。狀態報警單元包括LED指示燈和壓電式蜂鳴器。其中LED指示燈採用三支LED發 光二極體，並且採用紅、橙、綠三種不同的顏色分別連接單片機ATMEGA16的PB0、PB1、PB2引 腳，紅色燈亮是表示(X)2濃度過高，橙色燈亮表示(X)2濃度過低，綠色燈亮表示(X)2濃度在正 常範圍內。參照圖3JR2304半橋驅動集成晶片的LIN腳與單片機的PBO相連，HIN、C0M腳 接地，VCC為電源輸入，VB和VS間接一個0. 1 μ F的電容，並且VB和VCC間接一個ΙΝ5819 二極體，當(X)2濃度值不再正常範圍內時通過頂2304的LO接口連接場效應管IRL3803來 推動壓電式蜂鳴器工作。參照圖4，本實用新型的工作流程如下所示當系統供電並且程序初始化之後， Β-530紅外二氧化碳傳感器開始檢測溫室大棚中(X)2的濃度，並將檢測到的(X)2濃度信息以 模擬電壓的形式輸出。由於Β-530紅外二氧化碳傳感器所輸出的電壓信號太弱，ATMEGA16 單片機檢測不到，故將Β-530紅外二氧化碳傳感器輸出的模擬電壓信號送入由LM3M組成 的放大整流電路，將該信號放大5倍並進行整形後送入單片機的A/D 口，進行模擬數字轉換 後，根據程序中所設定的電壓與CO2濃度的曲線函數，計算得出溫室中CO2的濃度，並將該 CO2濃度信息傳送給由4個8位LED顯示數碼管組成的顯示器，在該顯示器上顯示當前CO2 的濃度。若(X)2的濃度超過了所設定的範圍，則自動控制單元發出對LED發光二極體和壓 電式蜂鳴器的控制信號使其報警。如此往復循環的檢測，從而實現對CO2濃度的實時檢測、 狀態顯示以及報警。
權利要求1.一種溫室(X)2濃度監測裝置，其特徵在於，該裝置至少包括有(X)2濃度檢測單元、CO2 濃度顯示單元、自動控制單元和狀態報警單元，所述的CO2濃度檢測單元、CO2濃度顯示單元 和狀態報警單元分別與自動控制單元相連接。
2.如權利要求1所述的溫室(X)2濃度監測裝置，其特徵在於，所述的(X)2濃度檢測單元 包括(X)2傳感器、探測器和運算放大器，其中，CO2傳感器的型號選擇B-530紅外二氧化碳傳 感器，運算放大器選擇LM324四路運算放大器，探測器的型號選擇TPS2534G2/G20。
3.如權利要求1所述的溫室(X)2濃度監測裝置，其特徵在於，所述的自動控制單元選擇 ATMEGA16單片機。
4.如權利要求1所述的溫室C02濃度監測裝置，其特徵在於，所述的C02濃度顯示單元 由串行接口 8位LED顯示驅動器和4個8位數字的7段數字LED顯示器組成。
5.如權利要求1所述的溫室C02濃度監測裝置，其特徵在於，所述的狀態報警單元由 LED發光二極體和壓電式蜂鳴器組成。
專利摘要本實用新型公開了一種溫室CO2濃度監測裝置，至少包括有CO2濃度檢測單元、CO2濃度顯示單元、自動控制單元和狀態報警單元，CO2濃度檢測單元、CO2濃度顯示單元、狀態報警單元分別與自動控制單元相連接。本實用新型根據CO2濃度檢測單元所檢測到的溫室大棚中CO2的濃度，經過單片機運算處理後，在CO2濃度顯示單元上進行顯示，從而人們可以直觀的看到此刻溫室大棚中CO2的濃度，以方便控制溫室大棚內的CO2濃度維持在一個適當的範圍內，並且當CO2濃度不在指定範圍內的時候，由自動控制單元發出信號驅動LED發光二極體及壓電式蜂鳴器工作。具有製作方便，電路簡單，成本低廉等特點。
文檔編號G01N21/35GK201844975SQ201020595348
公開日2011年5月25日 申請日期2010年11月8日 優先權日2010年11月8日
發明者劉偉, 張雙喜, 謝昊原, 趙康, 韓毅 申請人:長安大學