一種基于無線通訊的環(huán)境監(jiān)測裝置的制造方法
【專利摘要】一種基于無線通訊的環(huán)境監(jiān)測裝置，本實(shí)用新型涉及傳感器領(lǐng)域，其旨在解決現(xiàn)有技術(shù)存在不能同時(shí)采集噪音、粉塵環(huán)境參數(shù)，缺乏電源適配裝置，對(duì)不同電源的兼容性差，抗電磁干擾能力低，測量精度小且無線數(shù)據(jù)傳輸通用性低等技術(shù)問題。本實(shí)用新型主要包括依次連接的電源、延時(shí)模塊、降壓模塊和處理控制模塊，處理控制模塊還連接有輸入信號(hào)調(diào)制模塊和高速尋址遠(yuǎn)程通訊模塊，輸入信號(hào)調(diào)制模塊連接有傳感模塊；傳感模塊包括粉塵傳感器、噪音傳感器、光照度傳感器、濕度傳感器、二氧化碳傳感器和溫度傳感器。本實(shí)用新型用于基站式環(huán)境監(jiān)測點(diǎn)搭建。
【專利說明】
一種基于無線通訊的環(huán)境監(jiān)測裝置
技術(shù)領(lǐng)域
[0001]本發(fā)明涉及傳感器領(lǐng)域，具體涉及一種基于無線通訊的環(huán)境監(jiān)測裝置。
【背景技術(shù)】
[0002]現(xiàn)有的市場環(huán)境監(jiān)測儀在采集環(huán)境信息時(shí)，不能同時(shí)采集噪音、粉塵或者是溫濕度，或者是需要多種不同的設(shè)備同時(shí)工作才能完成這環(huán)境監(jiān)測。如此，會(huì)存在以下問題:單獨(dú)只采集一種環(huán)境信息如噪音、粉塵或者是溫濕度不能有效反映出被檢測位置所處的環(huán)境信息。而采用多個(gè)設(shè)備使用比較繁瑣，同時(shí)增加環(huán)境監(jiān)測的成本。
[0003]現(xiàn)有傳感器，對(duì)于電源，一般僅適配普通電池或其他低壓輸入，缺乏電源適配電路以用于將傳感器接入基站的市電;對(duì)于數(shù)字傳感器，耐受干擾和噪聲能力較低，特別是無線通訊模塊的抗干擾能力低下，進(jìn)一步引入大量系統(tǒng)誤差至測量數(shù)據(jù)，嚴(yán)重影響了測量精度和靈敏度。本發(fā)明通過改進(jìn)電源電路和過渡電路，優(yōu)化傳感器性能并提供穩(wěn)定可靠的無線輸入輸出模塊。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0004]針對(duì)上述現(xiàn)有技術(shù)，本發(fā)明目的在于提供一種基于無線通訊的環(huán)境監(jiān)測裝置，其旨在解決現(xiàn)有技術(shù)存在不能同時(shí)采集噪音、粉塵環(huán)境參數(shù)，缺乏電源適配裝置，對(duì)不同電源的兼容性差，抗電磁干擾能力低，測量精度小且無線數(shù)據(jù)傳輸通用性低等技術(shù)問題。
[0005]為達(dá)到上述目的，本發(fā)明采用的技術(shù)方案如下:
[0006]—種基于無線通訊的環(huán)境監(jiān)測裝置，包括依次連接的電源、延時(shí)模塊、降壓模塊和處理控制模塊，處理控制模塊還連接有輸入信號(hào)調(diào)制模塊和高速尋址遠(yuǎn)程通訊模塊，輸入信號(hào)調(diào)制模塊連接有傳感模塊;傳感模塊包括粉塵傳感器、噪音傳感器、光照度傳感器、濕度傳感器、二氧化碳傳感器和溫度傳感器。
[0007]上述方案中，所述的輸入信號(hào)調(diào)制模塊，包括依次連接的放大電路模塊、降噪濾波模塊、模數(shù)轉(zhuǎn)換模塊和處理控制模塊;傳感模塊輸出信號(hào)至放大電路模塊。由于使用模數(shù)轉(zhuǎn)換模塊，其中會(huì)引入系統(tǒng)噪聲，如果對(duì)放大后的輸入信號(hào)不進(jìn)行濾波，系統(tǒng)噪聲與輸入信號(hào)內(nèi)的噪聲疊加，會(huì)使信號(hào)畸變，進(jìn)一步導(dǎo)致讀數(shù)精度降低;通過噪聲濾波模塊進(jìn)行輸入信號(hào)濾波，系統(tǒng)噪聲通過處理控制模塊兩次測量數(shù)據(jù)相減進(jìn)行補(bǔ)償修正，從而顯著降低噪聲對(duì)傳感器讀數(shù)影響并提高測量精度。
[0008]上述方案中，所述的降噪濾波模塊，包括具有過壓保護(hù)電路結(jié)構(gòu)的巴特沃斯二階低通濾波器。當(dāng)傳感模塊輸出信號(hào)幅度過大，并且再次經(jīng)過放大電路，很可能此時(shí)幅度已經(jīng)超越降噪濾波模塊或處理控制模塊的額定工作區(qū)間，對(duì)電路會(huì)造成破壞，因而引入過壓保護(hù)電路結(jié)構(gòu)。
[0009 ]上述方案中，所述的處理控制模塊，包括微控制芯片，受微控制芯片控制的LED驅(qū)動(dòng)芯片。
[0010]上述方案中，所述的延時(shí)模塊，包括級(jí)聯(lián)的反相器和場效應(yīng)管。
[0011]上述方案中，還包括與處理控制模塊連接的反饋處理裝置，其中包括溫控設(shè)備，二氧化碳補(bǔ)氣設(shè)備，噴淋設(shè)備和氙氣燈。適用于較封閉環(huán)境。
[0012]上述方案中，所述的濕度傳感器，選用型號(hào)為TDC220TH;所述的光照度傳感器，選用為GZD系統(tǒng)光照度變送器;所述的二氧化碳傳感器，選用ESM-CO2 二氧化碳變送器。
[0013]上述方案中，所述的高速尋址遠(yuǎn)程通訊模塊，包括異步收發(fā)器，與異步收發(fā)器連接的發(fā)送回路和接收回路;異步收發(fā)器連接處理控制模塊。
[0014]上述方案中，所述的發(fā)送回路，包括依次連接的第一緩沖器、直接頻率合成器、數(shù)模轉(zhuǎn)換器和第二緩沖器;第一緩沖器的輸入端連接異步收發(fā)器的發(fā)送端。
[0015]上述方案中，所述的接收回路，包括帶通濾波器、模數(shù)轉(zhuǎn)換器和數(shù)字處理器;數(shù)字處理器的輸出端連接異步收發(fā)器的接收端。
[0016]與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明有益效果:通過適配電路，適用基站式測量點(diǎn)安裝和調(diào)試;獲得了更低的輸入信號(hào)噪聲，有效防止了過壓對(duì)傳感器的損害;提高了測量精度和靈敏度;可用于建立高效率的遠(yuǎn)程無線數(shù)據(jù)通信;提高了環(huán)境監(jiān)測裝置的通用性和可靠性。
【附圖說明】
[0017]圖1為本發(fā)明的模塊圖；
[0018]圖2為本發(fā)明高速尋址遠(yuǎn)程通訊模塊的芯片結(jié)構(gòu)原理示意圖；
[0019]圖3為本發(fā)明具有過壓保護(hù)電路結(jié)構(gòu)的巴特沃斯二階低通濾波器電路圖；
[0020]圖4為本發(fā)明的延時(shí)模塊具體電路圖。
【具體實(shí)施方式】
[0021]本說明書中公開的所有特征，或公開的所有方法或過程中的步驟，除了互相排斥的特征和/或步驟以外，均可以以任何方式組合。
[0022]下面結(jié)合附圖對(duì)本發(fā)明做進(jìn)一步說明:
[0023]實(shí)施例1
[0024]圖1為本發(fā)明的模塊圖，一種基于無線通訊的環(huán)境監(jiān)測裝置，包括依次連接的電源、延時(shí)模塊、降壓模塊和處理控制模塊，處理控制模塊還連接有輸入信號(hào)調(diào)制模塊和高速尋址遠(yuǎn)程通訊模塊，輸入信號(hào)調(diào)制模塊連接有傳感模塊。傳感模塊包括機(jī)械部和換能部，換能部包括具有可變電容的振蕩電路，該可變電容電容值隨對(duì)應(yīng)所監(jiān)測的環(huán)境參數(shù)發(fā)生關(guān)系變化，從而使振蕩電路輸出波頻率發(fā)生變化;處理控制模塊還連接有LED陣列以便現(xiàn)場顯示當(dāng)前環(huán)境監(jiān)測。
[0025]實(shí)施例2
[0026]圖2為本發(fā)明高速尋址遠(yuǎn)程通訊模塊的芯片結(jié)構(gòu)原理示意圖，端子TXD和端子RXD分別為微控制芯片通訊輸出端和通訊輸入端;對(duì)于接收回路，外界信號(hào)從高速尋址遠(yuǎn)程通訊模塊的輸入端HARTjn輸入信號(hào)，經(jīng)過帶通濾波器BPF后，繼續(xù)通過模數(shù)轉(zhuǎn)換器ADC為數(shù)字輸入信號(hào)，數(shù)字信號(hào)處理器DSP判斷載波是否有效，對(duì)有效載波進(jìn)行解調(diào)，經(jīng)異步收發(fā)器UART輸入至微控制芯片。對(duì)于發(fā)送回路，微控制芯片將通訊信號(hào)經(jīng)異步收發(fā)器UART輸出至第一緩沖器UlA，第一緩沖器UlA輸出端連接直接頻率合成器FSK_DDS，直接頻率合成器FSK_DDS將通訊信號(hào)調(diào)制，再經(jīng)數(shù)模轉(zhuǎn)換器將調(diào)制的通訊信號(hào)轉(zhuǎn)換為模擬信號(hào)，經(jīng)第二緩沖器獲得高速尋址遠(yuǎn)程通訊模塊的輸出HART_0ut;其中，第一緩沖器和第二緩沖器，選用可編程緩沖器，進(jìn)一步提升裝置的通用性與頻率匹配兼容特性。微控制芯片可選用Maxim RL78/G13，高速尋址遠(yuǎn)程通訊模塊HART可選用Maxim DS8500。
[0027]實(shí)施例3
[0028]圖3為本發(fā)明具有過壓保護(hù)電路結(jié)構(gòu)的巴特沃斯二階低通濾波器電路圖，將模數(shù)轉(zhuǎn)換模塊和處理控制模塊合并為后端處理電路，輸入信號(hào)Signal_amp為放大電路模塊的輸出信號(hào)，給定第一限幅控制電壓Ve和第二限幅控制電壓Vc，NPN雙極型晶體管Ql的基極電壓固定在Va上，Va = Ve X R2/ (RI +R2)，PNP雙極型晶體管Q2的基極電壓固定在Vb上，Vb = Vc XR4/(R3+R4);當(dāng)后端處理電路的輸入端電壓Vi低于NPN雙極型晶體管Ql的基極電壓Va時(shí)，NPN雙極型晶體管Ql的發(fā)射結(jié)正偏、集電結(jié)反偏，NPN雙極型晶體管Ql工作在放大狀態(tài)，后端處理電路的輸入端電壓Vi被限制為NPN雙極型晶體管QI的基極電壓Va減去其發(fā)射結(jié)結(jié)電壓；當(dāng)后端處理電路的輸入端電壓Vi高于PNP雙極型晶體管Q2的基極電壓Vb時(shí)，PNP雙極型晶體管Q2的發(fā)射結(jié)正偏、集電結(jié)反偏，PNP雙極型晶體管Q2工作在放大狀態(tài)，后端處理電路的輸入端電壓Vi被限制為PNP雙極型晶體管Q2的基極電壓Vb加上其發(fā)射結(jié)結(jié)電壓。第一限幅電容Cl和第二限幅電容C2分別對(duì)Va和Vb起到濾波作用；巴特沃斯二階低通濾波器電容C3、C4一般選取lOOOpF，巴特沃斯二階低通濾波器輸出端為放大器UlB的輸出端，連接至模數(shù)轉(zhuǎn)換模塊ADCjnod。
[0029]實(shí)施例4
[0030]圖4為本發(fā)明的延時(shí)模塊具體電路圖，電源P0wer_Supply有控制檢測端PG和供電端Vop，三組級(jí)聯(lián)的反相器和場效應(yīng)管構(gòu)成延時(shí)電路，第三組為反相器U4和場效應(yīng)管Q5的源極為延時(shí)模塊的輸出端，連接至降壓模塊的輸入端Buck_in。
[0031]實(shí)施例5
[0032]所述的微控制芯片，選用單片機(jī)，單片機(jī)接收到傳感模塊的溫度信號(hào)、濕度信號(hào)等環(huán)境參數(shù)傳感信號(hào)后，首先對(duì)這些檢測信號(hào)進(jìn)行處理，之后將處理后的檢測信號(hào)及對(duì)應(yīng)的采集時(shí)間信息傳輸至存儲(chǔ)器進(jìn)行存儲(chǔ)。同時(shí)，在單片機(jī)內(nèi)設(shè)置有每天上傳檢測信號(hào)的時(shí)間和次數(shù)，單片機(jī)在時(shí)鐘信號(hào)的控制下定時(shí)將處理后的檢測信號(hào)及對(duì)應(yīng)的采集時(shí)間信息通過高速尋址遠(yuǎn)程通訊模塊上傳至遠(yuǎn)程計(jì)算機(jī)。在單片機(jī)內(nèi)還設(shè)置有各種檢測信號(hào)的參數(shù)上限值，當(dāng)某一檢測信號(hào)超過所設(shè)定的參數(shù)上限值時(shí)，單片機(jī)將通過無線通信模塊上傳至遠(yuǎn)程計(jì)算機(jī)，對(duì)于在較封閉環(huán)境中，其控制反饋處理裝置按照預(yù)設(shè)進(jìn)行緊急處置。單片機(jī)還用于將處理后的檢測信號(hào)及對(duì)應(yīng)的采集時(shí)間信息傳輸至LED陣列進(jìn)行數(shù)值顯示，通過顯示模塊可在現(xiàn)場及時(shí)、方便地查看室內(nèi)的溫度及相應(yīng)的環(huán)境參數(shù)等。
[0033]技術(shù)的進(jìn)步只是選用標(biāo)準(zhǔn)的參考。但是出于改劣發(fā)明，或者成本考量，僅僅從實(shí)用性的技術(shù)方案選擇。
[0034]以上所述，僅為本發(fā)明的【具體實(shí)施方式】，但本發(fā)明的保護(hù)范圍并不局限于此，任何屬于本技術(shù)領(lǐng)域的技術(shù)人員在本發(fā)明揭露的技術(shù)范圍內(nèi)，可輕易想到的變化或替換，都應(yīng)涵蓋在本發(fā)明的保護(hù)范圍之內(nèi)。
【主權(quán)項(xiàng)】
1.一種基于無線通訊的環(huán)境監(jiān)測裝置，其特征在于，包括依次連接的電源、延時(shí)模塊、降壓模塊和處理控制模塊，處理控制模塊還連接有輸入信號(hào)調(diào)制模塊和高速尋址遠(yuǎn)程通訊模塊，輸入信號(hào)調(diào)制模塊連接有傳感模塊;傳感模塊包括粉塵傳感器、噪音傳感器、光照度傳感器、濕度傳感器、二氧化碳傳感器和溫度傳感器。2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種基于無線通訊的環(huán)境監(jiān)測裝置，其特征在于，所述的輸入信號(hào)調(diào)制模塊，包括依次連接的放大電路模塊、降噪濾波模塊、模數(shù)轉(zhuǎn)換模塊和處理控制模塊;傳感模塊輸出信號(hào)至放大電路模塊。3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的一種基于無線通訊的環(huán)境監(jiān)測裝置，其特征在于，所述的降噪濾波模塊，包括具有過壓保護(hù)電路結(jié)構(gòu)的巴特沃斯二階低通濾波器。4.根據(jù)權(quán)利要求2所述的一種基于無線通訊的環(huán)境監(jiān)測裝置，其特征在于，所述的處理控制模塊，包括微控制芯片和受微控制芯片控制的LED驅(qū)動(dòng)芯片。5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種基于無線通訊的環(huán)境監(jiān)測裝置，其特征在于，所述的延時(shí)模塊，包括級(jí)聯(lián)的反相器和場效應(yīng)管。6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種基于無線通訊的環(huán)境監(jiān)測裝置，其特征在于，還包括與處理控制模塊連接的反饋處理裝置，其中包括溫控設(shè)備，二氧化碳補(bǔ)氣設(shè)備，噴淋設(shè)備和氙氣燈。7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種基于無線通訊的環(huán)境監(jiān)測裝置，其特征在于，所述的濕度傳感器，選用型號(hào)為TDC220TH;所述的光照度傳感器，選用為GZD系統(tǒng)光照度變送器;所述的二氧化碳傳感器，選用ESM-CO2二氧化碳變送器。
【文檔編號(hào)】G01D21/02GK205655864SQ201620375053
【公開日】2016年10月19日
【申請(qǐng)日】2016年4月28日 公開號(hào)201620375053.6, CN 201620375053, CN 205655864 U, CN 205655864U, CN-U-205655864, CN201620375053, CN201620375053.6, CN205655864 U, CN205655864U
【發(fā)明人】李波
【申請(qǐng)人】成都齊沃農(nóng)業(yè)科技有限公司