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一種氣體質(zhì)量檢測(cè)儀的制作方法
【專利摘要】本發(fā)明公開(kāi)了一種氣體質(zhì)量檢測(cè)儀，包括氣體傳感器節(jié)點(diǎn)和顯示控制節(jié)點(diǎn)。氣體傳感器節(jié)點(diǎn)分為CO傳感器節(jié)點(diǎn)、CO2傳感器節(jié)點(diǎn)、VOC傳感器節(jié)點(diǎn)、灰塵傳感器節(jié)點(diǎn)，每種節(jié)點(diǎn)包括氣體傳感器、電源管理模塊、無(wú)線單片機(jī)模塊A、信號(hào)調(diào)理電路、節(jié)點(diǎn)序號(hào)設(shè)置鍵盤(pán)、工作指示燈A和電量不足指示燈A，用于氣體濃度信號(hào)的采集和處理。顯示控制節(jié)點(diǎn)包括電源模塊、LCD顯示器、無(wú)線單片機(jī)模塊B、溫濕度傳感器、鍵盤(pán)和報(bào)警電路，用于進(jìn)行數(shù)據(jù)運(yùn)算處理、檢測(cè)結(jié)果修正補(bǔ)償處理、實(shí)時(shí)顯示檢測(cè)結(jié)果和發(fā)出報(bào)警信號(hào)。本發(fā)明可有效實(shí)時(shí)檢測(cè)室內(nèi)、車內(nèi)空氣的多種參數(shù)，功耗小，氣體傳感器節(jié)點(diǎn)和顯示控制節(jié)點(diǎn)相互獨(dú)立，無(wú)線連接，檢測(cè)位置靈活，操作方便，具有較大應(yīng)用推廣價(jià)值。
【專利說(shuō)明】一種氣體質(zhì)量檢測(cè)儀
[0001]【技術(shù)領(lǐng)域】
本發(fā)明涉及一種氣體質(zhì)量檢測(cè)儀，屬于環(huán)境監(jiān)測(cè)領(lǐng)域，主要用于檢測(cè)氣體環(huán)境中的溫濕度、CO、CO2、VOC氣體和灰塵的濃度，適合于普通家庭、工作室、機(jī)房、車內(nèi)等相對(duì)封閉環(huán)境的空氣質(zhì)量檢測(cè)及超標(biāo)報(bào)警。
【背景技術(shù)】
[0002]隨著人民生活水平穩(wěn)步提高，人們對(duì)綜合生活質(zhì)量的要求也在不斷提高，更希望有一個(gè)清潔、舒適和溫馨的生活空間，因而對(duì)擁有良好的室內(nèi)、車內(nèi)空氣質(zhì)量和健康的愿望也愈加迫切和認(rèn)真。室內(nèi)環(huán)境是人類生存和活動(dòng)的重要場(chǎng)所，關(guān)于室內(nèi)氣體質(zhì)量對(duì)人體健康影響的研究近年來(lái)越來(lái)越受到國(guó)內(nèi)外學(xué)者的重視和關(guān)注。室內(nèi)環(huán)境問(wèn)題主要有:(1)因室內(nèi)通風(fēng)不良、空調(diào)使用不合理，造成暴露人群出現(xiàn)不良建筑綜合癥；(2 )室內(nèi)裝修過(guò)程使用的產(chǎn)品包括各種建筑、裝飾材料以及粘合劑、涂料、空氣清新劑等，釋放大量甲醛、苯系物等揮發(fā)性有機(jī)物；(3)室外大氣中亦含有一定量的揮發(fā)性有機(jī)物和懸浮顆粒物，其經(jīng)過(guò)滲透作用進(jìn)入室內(nèi)造成的污染不應(yīng)忽視；(4)室內(nèi)外燃燒產(chǎn)生的無(wú)機(jī)氣體，包括CO，CO2和N0x等。作為必不可少的交通工具，汽車內(nèi)部污染問(wèn)題也已成為消費(fèi)者普遍關(guān)心的熱點(diǎn)。車內(nèi)環(huán)境問(wèn)題主要有:(1)內(nèi)飾釋放的甲醛、二甲苯等揮發(fā)性有機(jī)物；(2)燃料不完全燃燒產(chǎn)生的CO和NOx等無(wú)機(jī)化合物進(jìn)入車內(nèi)；(3)人體呼吸產(chǎn)生的CO2等氣體；(4)車外滲入的懸浮顆粒物等。對(duì)汽車的性能進(jìn)行改進(jìn)，對(duì)車內(nèi)的空氣進(jìn)行檢測(cè)，可以大大減少車內(nèi)有害空氣對(duì)人帶來(lái)的一些危害。深入開(kāi)展對(duì)室內(nèi)、車內(nèi)環(huán)境中氣體污染物的監(jiān)測(cè)具有重要現(xiàn)實(shí)意義。
[0003]目前針對(duì)于室內(nèi)、車內(nèi)的空氣質(zhì)量檢測(cè)已有一些相關(guān)的專利和產(chǎn)品，如中國(guó)發(fā)明專利(CN201765479U)公開(kāi)了一種便攜式的室內(nèi)環(huán)境監(jiān)控裝置，由室內(nèi)空氣監(jiān)測(cè)裝置和室內(nèi)空氣凈化裝置構(gòu)成，二者之間采用無(wú)線連接，對(duì)室內(nèi)的氨氣、甲醛和苯進(jìn)行檢測(cè)，當(dāng)氣體濃度超標(biāo)時(shí)，給出報(bào)警并自動(dòng)啟動(dòng)室內(nèi)空氣凈化裝置；中國(guó)發(fā)明專利(CN202562903U)公開(kāi)了一種室內(nèi)空氣質(zhì)量檢測(cè)儀，主要包括CPU、傳感器、3G通信模塊、液晶顯示器和電源，傳感器通過(guò)AD轉(zhuǎn)換器與CPU連接，可以進(jìn)行遠(yuǎn)程客戶端操作；中國(guó)發(fā)明專利(CN202014374U)公開(kāi)了一種可自由布置實(shí)時(shí)測(cè)量室內(nèi)空氣質(zhì)量的自組網(wǎng)節(jié)點(diǎn)，包括傳感器模塊、處理器模塊、Zigbee短距離無(wú)線通信模塊、內(nèi)部帶閃存卡的數(shù)據(jù)存儲(chǔ)模塊和電源模塊，傳感器模塊通過(guò)傳感器接口模塊與處理器模塊相接，處理器模塊通過(guò)Zigbee短距離無(wú)線通信模塊與遠(yuǎn)程接收終端進(jìn)行雙向通信。上述專利中涉及的空氣質(zhì)量檢測(cè)裝置的共性問(wèn)題是:均將多種傳感器及其信號(hào)調(diào)理電路集成在一個(gè)模塊中，直接或者通過(guò)無(wú)線通信模塊與處理器相連，沒(méi)有考慮到復(fù)雜的室內(nèi)、車內(nèi)環(huán)境中對(duì)不同污染氣體濃度檢測(cè)要求不同，和溫濕度對(duì)污染氣體濃度檢測(cè)造成的誤差；以及不能根據(jù)需要分開(kāi)放置氣體傳感器、改變傳感器的數(shù)量和種類，功耗較大。

【發(fā)明內(nèi)容】
[0004]基于以上不足，本發(fā)明公開(kāi)一種結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，各種氣體傳感器節(jié)點(diǎn)類型、數(shù)量和位置配置靈活，功耗小，參考溫濕度的檢測(cè)結(jié)果對(duì)不同污染氣體濃度檢測(cè)結(jié)果進(jìn)行修正、補(bǔ)償處理,能夠?qū)κ覂?nèi)、車內(nèi)等場(chǎng)所多種污染氣體進(jìn)行實(shí)時(shí)檢測(cè)的氣體質(zhì)量檢測(cè)儀。
[0005]一種氣體質(zhì)量檢測(cè)儀，其特征在于:包括氣體傳感器節(jié)點(diǎn)和顯示控制節(jié)點(diǎn)，氣體傳感器節(jié)點(diǎn)和顯示控制節(jié)點(diǎn)通過(guò)無(wú)線方式進(jìn)行通信；
所述氣體傳感器節(jié)點(diǎn)包括氣體傳感器、電源管理模塊、無(wú)線單片機(jī)模塊A、信號(hào)調(diào)理電路、節(jié)點(diǎn)序號(hào)設(shè)置鍵盤(pán)、工作指示燈A和電量不足指示燈A ;氣體傳感器的輸出端與信號(hào)調(diào)理電路相連接，信號(hào)調(diào)理電路的輸出端、節(jié)點(diǎn)序號(hào)設(shè)置鍵盤(pán)、工作指示燈A、電量不足指示燈A和電源管理電路的控制端分別與無(wú)線單片機(jī)模塊A的IO引腳相連接；氣體傳感器、信號(hào)調(diào)理電路、無(wú)線單片機(jī)模塊A和節(jié)點(diǎn)序號(hào)設(shè)置鍵盤(pán)的電源引腳分別與電源管理電路的輸出端相連接；
所述的信號(hào)調(diào)理電路包括濾除測(cè)量過(guò)程中干擾和噪聲信號(hào)的濾波電路、用于放大傳感器微弱信號(hào)的放大電路、ADC輸入緩沖和用于阻抗匹配的電壓跟隨器電路；
所述顯示控制節(jié)點(diǎn)包括電源模塊、IXD顯示器、無(wú)線單片機(jī)模塊B、溫濕度傳感器、鍵盤(pán)和報(bào)警電路；所述鍵盤(pán)、報(bào)警電路、溫濕度傳感器和LCD顯示器的IO引腳分別與無(wú)線單片機(jī)模塊B的IO引腳相連接；所述鍵盤(pán)、溫濕度傳感器、報(bào)警電路、LCD顯示器和無(wú)線單片機(jī)模塊B的電源引腳分別與電源模塊的輸出端相連接；
所述的無(wú)線單片機(jī)模塊A和無(wú)線單片機(jī)模塊B，自帶模數(shù)轉(zhuǎn)換功能、電源電壓檢測(cè)功能、無(wú)線通信功能。
[0006]所述的氣體傳感器節(jié)點(diǎn)可以包括以下四種中的任一種或多種:C0傳感器節(jié)點(diǎn)、CO2傳感器節(jié)點(diǎn)、VOC傳感器節(jié)點(diǎn)和灰塵傳感器節(jié)點(diǎn)；C0傳感器節(jié)點(diǎn)、CO2傳感器節(jié)點(diǎn)、VOC傳感器節(jié)點(diǎn)和灰塵傳感器節(jié)點(diǎn)與待測(cè)氣體相接觸，分別將待測(cè)氣體中co、co2、voc氣體和灰塵濃度信息轉(zhuǎn)換為電信號(hào)，用于檢測(cè)環(huán)境中CO、CO2, VOC氣體和灰塵濃度。
[0007]本發(fā)明的工作過(guò)程如下:
溫濕度傳感器用于采集環(huán)境中的溫濕度信息；
氣體傳感器與待測(cè)氣體相接觸，將氣體濃度信息轉(zhuǎn)換為電信號(hào)，經(jīng)過(guò)信號(hào)調(diào)理電路對(duì)傳感器輸出的信號(hào)進(jìn)行放大、濾波、阻抗匹配等處理，利用無(wú)線單片機(jī)模塊A中集成的模數(shù)轉(zhuǎn)換功能，對(duì)經(jīng)過(guò)信號(hào)調(diào)理電路處理的傳感器輸出信號(hào)進(jìn)行模數(shù)轉(zhuǎn)換，并將轉(zhuǎn)換結(jié)果無(wú)線發(fā)送給顯示控制節(jié)點(diǎn)，顯示控制節(jié)點(diǎn)中的無(wú)線單片機(jī)模塊B接收數(shù)據(jù)并對(duì)接收的數(shù)據(jù)進(jìn)行數(shù)據(jù)運(yùn)算處理、依據(jù)溫濕度傳感器的檢測(cè)值對(duì)氣體濃度檢測(cè)結(jié)果的影響關(guān)系進(jìn)行修正、補(bǔ)償處理，處理結(jié)果通過(guò)IXD顯示器實(shí)時(shí)顯示:IXD顯示器在正常情況下顯示溫濕度、CO、C02、VOC氣體和灰塵濃度，當(dāng)環(huán)境中某種氣體濃度超過(guò)設(shè)定標(biāo)準(zhǔn)閾值時(shí)，針對(duì)不同的空氣質(zhì)量問(wèn)題，LCD顯示器會(huì)顯示不同的提示信息，同時(shí)報(bào)警電路發(fā)出聲音報(bào)警，提示空氣中存在的各種污染問(wèn)題。通過(guò)鍵盤(pán)改變氣體傳感器節(jié)點(diǎn)的電源管理模塊的狀態(tài)，從而控制氣體傳感器節(jié)點(diǎn)的工作狀態(tài)，增加或者減少氣體傳感器節(jié)點(diǎn)的數(shù)量和種類。
[0008]氣體傳感器節(jié)點(diǎn)可以自動(dòng)監(jiān)測(cè)電源是否充足，當(dāng)電源電壓低于2V時(shí)，電量不足指示燈A發(fā)光。對(duì)于氣體傳感器節(jié)點(diǎn)，無(wú)線單片機(jī)模塊A用于采集C0、C02、V0C氣體和灰塵濃度信息、控制氣體傳感器和信號(hào)調(diào)理電路的電源以及實(shí)現(xiàn)與顯示控制節(jié)點(diǎn)的無(wú)線通信；對(duì)于顯示控制節(jié)點(diǎn)，無(wú)線單片機(jī)模塊B主要用于采集溫濕度信號(hào)、對(duì)氣體傳感器節(jié)點(diǎn)發(fā)送的氣體濃度信息進(jìn)行數(shù)據(jù)運(yùn)算處理、檢測(cè)結(jié)果修正補(bǔ)償處理、控制LCD顯示器和報(bào)警電路的顯示和報(bào)警工作。電源管理模塊用于為無(wú)線單片機(jī)模塊A、節(jié)點(diǎn)序號(hào)設(shè)置鍵盤(pán)提供電源和控制氣體傳感器、信號(hào)調(diào)理電路的電源。
[0009]本發(fā)明具有有益效果。本發(fā)明通過(guò)氣體傳感器節(jié)點(diǎn)采集C0、C02、V0C氣體和灰塵濃度信息，經(jīng)過(guò)顯示控制節(jié)點(diǎn)對(duì)氣體傳感器節(jié)點(diǎn)和溫濕度傳感器采集的信息進(jìn)行運(yùn)算處理和顯示，實(shí)現(xiàn)對(duì)室內(nèi)、車內(nèi)的溫濕度、CO、CO2, VOC氣體和灰塵濃度進(jìn)行檢測(cè)，能夠全面反映室內(nèi)、車內(nèi)的空氣質(zhì)量問(wèn)題；將每種氣體傳感器設(shè)置為一個(gè)無(wú)線氣體傳感器節(jié)點(diǎn)，可以靈活選擇配置所需檢測(cè)的氣體種類、氣體傳感器節(jié)點(diǎn)的數(shù)量和布置氣體傳感器節(jié)點(diǎn)的檢測(cè)位置；通過(guò)顯示控制節(jié)點(diǎn)的鍵盤(pán)控制每個(gè)氣體傳感器節(jié)點(diǎn)的工作狀態(tài)，改變氣體傳感器節(jié)點(diǎn)的數(shù)量和種類，這樣不僅可以減少功耗，延長(zhǎng)傳感器的使用壽命，同時(shí)增加了氣體質(zhì)量檢測(cè)儀的靈活性，使人與檢測(cè)儀之間的交流更加方便。
【專利附圖】

【附圖說(shuō)明】
[0010]圖1為本發(fā)明的氣體質(zhì)量檢測(cè)儀的總體框圖。
[0011]圖2為氣體傳感器節(jié)點(diǎn)的原理框圖。
[0012]圖3為氣體傳感器節(jié)點(diǎn)的結(jié)構(gòu)示意圖。
[0013]圖4為顯示控制節(jié)點(diǎn)的結(jié)構(gòu)示意圖。
[0014]圖5為IXD顯示器的電路圖。
[0015]圖6為顯示控制節(jié)點(diǎn)的程序流程圖。
[0016]圖7為氣體傳感器檢測(cè)節(jié)點(diǎn)的程序流程圖。
[0017]圖中:I氣體傳感器節(jié)點(diǎn)殼體，2電源開(kāi)關(guān),3工作指示燈A, 4電量不足指示燈A, 5節(jié)點(diǎn)序號(hào)設(shè)置鍵盤(pán)，7顯示控制節(jié)點(diǎn)殼體，8 IXD顯示器，9 CO傳感器節(jié)點(diǎn)選擇按鈕，10 CO2傳感器節(jié)點(diǎn)選擇按鈕，11 VOC傳感器節(jié)點(diǎn)選擇按鈕，12灰塵傳感器節(jié)點(diǎn)選擇按鈕，13增加節(jié)點(diǎn)按鈕，14減少節(jié)點(diǎn)按鈕，15電量不足指示燈B，16蜂鳴器，17工作指示燈B，18電源開(kāi)關(guān)。
【具體實(shí)施方式】
[0018]下面以每種氣體傳感器節(jié)點(diǎn)各配置兩個(gè)為例，結(jié)合附圖和【具體實(shí)施方式】對(duì)本發(fā)明做進(jìn)一步詳細(xì)說(shuō)明。
[0019]實(shí)施例一，使用本發(fā)明裝置檢測(cè)空氣中CO濃度
如圖1所示，本發(fā)明所述的一種氣體質(zhì)量檢測(cè)儀，包括氣體傳感器節(jié)點(diǎn)和顯示控制節(jié)點(diǎn)。對(duì)應(yīng)不同目標(biāo)氣體，氣體傳感器節(jié)點(diǎn)分為CO傳感器節(jié)點(diǎn)、CO2傳感器節(jié)點(diǎn)、VOC傳感器節(jié)點(diǎn)、灰塵傳感器節(jié)點(diǎn)，主要是氣體濃度信號(hào)的采集和處理。顯示控制節(jié)點(diǎn)包括電源模塊、LCD顯示器、無(wú)線單片機(jī)模塊B、溫濕度傳感器、鍵盤(pán)和報(bào)警電路，主要是進(jìn)行數(shù)據(jù)運(yùn)算處理、檢測(cè)結(jié)果修正補(bǔ)償處理、實(shí)時(shí)顯示檢測(cè)結(jié)果和發(fā)出報(bào)警信號(hào)。
[0020]無(wú)線單片機(jī)模塊A和無(wú)線單片機(jī)模塊B選擇無(wú)線模塊CC2430，電源電壓為3.3V,具有21個(gè)IO 口，PO 口可用作ADC輸入引腳，自帶電池電壓檢測(cè)功能。對(duì)于氣體傳感器節(jié)點(diǎn)，信號(hào)調(diào)理電路的輸出端接至無(wú)線單片機(jī)模塊A的P0.0引腳，用于CO氣體濃度信號(hào)的采集；無(wú)線單片機(jī)模塊A的Pl.0引腳用于控制CO傳感器及其信號(hào)調(diào)理電路的電源；P1.4引腳用于控制電量不足指示燈A發(fā)光；P2 口用于連接節(jié)點(diǎn)序號(hào)設(shè)置鍵盤(pán)。對(duì)于顯示控制節(jié)點(diǎn)，無(wú)線單片機(jī)模塊B的PO 口和P2 口與IXD顯示器連接，用于顯示控制；P1.0引腳用于控制蜂鳴器；P1.1引腳用于控制電量不足指示燈B發(fā)光；鍵盤(pán)通過(guò)8-3編碼器與無(wú)線單片機(jī)模塊B的Pl.2、Pl.3、Pl.4引腳連接；P1.6引腳和Pl.7引腳與數(shù)字式溫濕度傳感器連接，采集環(huán)境中的溫濕度信號(hào)。
[0021]如圖2、圖3所示，CO傳感器節(jié)點(diǎn)包括CO傳感器、電源管理模塊、無(wú)線單片機(jī)模塊A、信號(hào)調(diào)理電路、節(jié)點(diǎn)序號(hào)設(shè)置鍵盤(pán)、工作指示燈A和電量不足指示燈A，主要是CO氣體濃度信號(hào)的采集。利用無(wú)線單片機(jī)模塊A中自帶電池電壓檢測(cè)功能，自動(dòng)監(jiān)測(cè)電源電量是否充足，當(dāng)電源電壓低于2V時(shí)，無(wú)線單片機(jī)模塊A通過(guò)Pl.4引腳控制電壓不足指示燈A發(fā)光，給予提不。CO傳感器選擇MQ-7半導(dǎo)體氣體傳感器,其輸出為模擬量，CO傳感器與CO氣體相接觸，將CO氣體濃度信息轉(zhuǎn)換為電信號(hào)，信號(hào)調(diào)理電路對(duì)CO傳感器的輸出信號(hào)進(jìn)行濾波等處理，利用無(wú)線單片機(jī)模塊A中集成的模數(shù)轉(zhuǎn)換功能，對(duì)經(jīng)過(guò)調(diào)理的傳感器輸出信號(hào)進(jìn)行模數(shù)轉(zhuǎn)換，并將轉(zhuǎn)換結(jié)果無(wú)線發(fā)送給顯示控制節(jié)點(diǎn)。由于CO氣體傳感器節(jié)點(diǎn)的數(shù)量可以改變，為便于顯示控制節(jié)點(diǎn)對(duì)各CO傳感器節(jié)點(diǎn)進(jìn)行辯別和控制，可通過(guò)節(jié)點(diǎn)序號(hào)設(shè)置鍵盤(pán)為CO傳感器節(jié)點(diǎn)編號(hào)。工作指示燈A用于提示對(duì)應(yīng)CO傳感器節(jié)點(diǎn)是否處于工作狀態(tài)。
[0022]電源管理電路為CO傳感器節(jié)點(diǎn)中的無(wú)線單片機(jī)模塊A、CO傳感器、信號(hào)調(diào)理電路和節(jié)點(diǎn)序號(hào)設(shè)置鍵盤(pán)提供電源，CO傳感器節(jié)點(diǎn)所需的電源電壓包括3.3V和5V，分別通過(guò)AMSl117-3.3V芯片和LM2596模塊得到。AMS1117-3.3V芯片用于為無(wú)線單片機(jī)模塊A和節(jié)點(diǎn)序號(hào)設(shè)置鍵盤(pán)提供電源；LM2596模塊分為電壓固定版本和可調(diào)版本，選擇固定版本的LM2596模塊為CO傳感器和信號(hào)調(diào)理電路提供電源。LM2596模塊可以通過(guò)0N/0FF控制端控制芯片的打開(kāi)與關(guān)斷，將LM2596模塊的0N/0FF控制端連接到CO傳感器節(jié)點(diǎn)中無(wú)線單片機(jī)模塊A的Pl.0引腳，0N/0FF控制端輸出低電平時(shí)，LM2596模塊被打開(kāi)，為⑶傳感器和信號(hào)調(diào)理電路提供電源；0N/0FF控制端輸出高電平時(shí)，LM2596模塊被關(guān)斷，CO傳感器和信號(hào)調(diào)理電路的電源斷開(kāi)，從而達(dá)到通過(guò)鍵盤(pán)控制CO傳感器節(jié)點(diǎn)工作狀態(tài)的目的。
[0023]如圖4所示,顯示控制節(jié)點(diǎn)的殼體7上包含有IXD顯示器8、鍵盤(pán)、電量不足指示燈B15、蜂鳴器16、工作指示燈B17和電源開(kāi)關(guān)18。其中鍵盤(pán)包含:C0傳感器節(jié)點(diǎn)選擇按鈕9、CO2傳感器節(jié)點(diǎn)選擇按鈕10、VOC傳感器節(jié)點(diǎn)選擇按鈕11、灰塵傳感器節(jié)點(diǎn)選擇按鈕12、增加節(jié)點(diǎn)按鈕13、減少節(jié)點(diǎn)按鈕14。
[0024]8-3編碼器選擇74LS148優(yōu)先編碼器，74LS148優(yōu)先編碼器的電源電壓為5V，用于將編碼輸入信號(hào)轉(zhuǎn)換為二進(jìn)制輸出信號(hào)。鍵盤(pán)的6個(gè)按鈕CO傳感器節(jié)點(diǎn)選擇按鈕9、C02傳感器節(jié)點(diǎn)選擇按鈕10、VOC傳感器節(jié)點(diǎn)選擇按鈕11、灰塵傳感器節(jié)點(diǎn)選擇按鈕12、增加節(jié)點(diǎn)按鈕13、減少節(jié)點(diǎn)按鈕14分別與74LS148優(yōu)先編碼器的INO引腳、IN引腳1、IN2引腳、IN3引腳、IN4引腳、IN5引腳相接，8_3編碼器的編碼輸出端AO、編碼輸出端Al、編碼輸出端A2分別與顯示控制節(jié)點(diǎn)的無(wú)線單片機(jī)模塊B的Pl.2引腳、Pl.3引腳、Pl.4引腳腳相接。在需要增加或者減少CO傳感器節(jié)點(diǎn)時(shí)，首先按下增加節(jié)點(diǎn)按鈕13或者減少節(jié)點(diǎn)按鈕14，然后按下CO傳感器節(jié)點(diǎn)選擇按鈕9。采用外部中斷方式，中斷采用邊沿觸發(fā)方式，當(dāng)按鍵被按下時(shí)，自動(dòng)進(jìn)入中斷程序，判斷鍵值，改變相應(yīng)標(biāo)志位，并將標(biāo)志位發(fā)送給CO傳感器節(jié)點(diǎn)，控制CO傳感器和信號(hào)調(diào)理電路的電源。
[0025]工作指示燈BlO選用發(fā)光二極管，直接與顯示控制節(jié)點(diǎn)的電源相接，提示檢測(cè)儀的電源是否處于導(dǎo)通狀態(tài)。電量不足指示燈Bll選用發(fā)光二極管，利用無(wú)線單片機(jī)模塊B自帶的電池電壓檢測(cè)功能來(lái)檢測(cè)電源電壓，當(dāng)電源電壓小于2V時(shí)，無(wú)線單片機(jī)模塊B通過(guò)Pl.1引腳控制電量不足指示燈Bll發(fā)光。
[0026]報(bào)警電路主要由蜂鳴器12和三極管組成，蜂鳴器12主要用于聲音報(bào)警，無(wú)線單片機(jī)模塊B的P1.0引腳與三極管的基極相連接，三極管作為驅(qū)動(dòng)器件驅(qū)動(dòng)蜂鳴器工作。
[0027]溫濕度傳感器選擇數(shù)字式溫濕度傳感器SHT10，主要對(duì)環(huán)境的溫濕度進(jìn)行檢測(cè)。SHTlO采用串行通訊方式，電源電壓為3.3V。將溫濕度傳感器的時(shí)鐘引腳SCK連接到顯示控制節(jié)點(diǎn)的無(wú)線單片機(jī)模塊B的Pl.7引腳，SHTlO的數(shù)據(jù)引腳DATA連接到無(wú)線單片機(jī)模塊B的Pl.6引腳。
[0028]顯示控制節(jié)點(diǎn)的電源模塊為鍵盤(pán)、溫濕度傳感器、報(bào)警電路、IXD顯示器和無(wú)線單片機(jī)模塊B提供電源，所需的電源電壓包括3.3V和5V，分別通過(guò)AMSl 117-3.3V芯片和L7805模塊來(lái)實(shí)現(xiàn)。
[0029]如圖5所示,IXD顯示器選擇IXD12864液晶顯示模塊,IXD顯示器在正常情況下顯示溫濕度、CO、CO2、VOC氣體和灰塵濃度，當(dāng)車內(nèi)某種氣體濃度超過(guò)設(shè)定標(biāo)準(zhǔn)閾值時(shí)，針對(duì)不同的空氣質(zhì)量問(wèn)題，LCD顯示器會(huì)顯示不同的提示信息，提示空氣中存在的各種污染問(wèn)題。
[0030]如圖6、圖7所示，顯示控制節(jié)點(diǎn)和氣體傳感器節(jié)點(diǎn)的程序流程圖中，初始化主要包括各引腳功能設(shè)置、定時(shí)器設(shè)置、標(biāo)志位定義、中斷設(shè)置等。當(dāng)鍵盤(pán)引起中斷時(shí)，外部中斷程序中會(huì)改變對(duì)應(yīng)標(biāo)志位。經(jīng)過(guò)初始化后，系統(tǒng)判斷鍵盤(pán)引腳標(biāo)志位的變化，從而確定是否需要改變對(duì)氣體傳感器及其信號(hào)調(diào)理電路的控制。當(dāng)有按鍵被按下時(shí)，顯示控制節(jié)點(diǎn)將標(biāo)志位發(fā)送給氣體傳感器節(jié)點(diǎn)，氣體傳感器節(jié)點(diǎn)接收信息并改變與電源管理模塊控制端相連接的引腳的輸出。此后，氣體傳感器節(jié)點(diǎn)和顯示控制節(jié)點(diǎn)通過(guò)無(wú)線方式進(jìn)行通信，氣體傳感器節(jié)點(diǎn)采集氣體濃度信息，并將檢測(cè)結(jié)果無(wú)線發(fā)送給顯示控制節(jié)點(diǎn)，顯示控制節(jié)點(diǎn)對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行運(yùn)算處理和檢測(cè)結(jié)果修正補(bǔ)償處理，將得到的氣體濃度分析結(jié)果與存儲(chǔ)的標(biāo)準(zhǔn)氣體濃度進(jìn)行比較判斷，當(dāng)各污染氣體濃度正常，LCD顯示器顯示溫濕度、CO、CO2、VOC氣體和灰塵濃度；當(dāng)環(huán)境中某種氣體濃度超過(guò)閾值時(shí)，蜂鳴器聲音報(bào)警，針對(duì)不同的空氣質(zhì)量問(wèn)題，LCD顯示器會(huì)顯示不同的提示信息，提示空氣中存在的各種污染問(wèn)題。。利用無(wú)線單片機(jī)模塊A和無(wú)線單片機(jī)模塊B自帶的電池電壓檢測(cè)功能來(lái)檢測(cè)電源電壓，當(dāng)氣體傳感器節(jié)點(diǎn)的電源電壓小于2V時(shí)，控制電量不足指示燈A發(fā)光；當(dāng)顯示控制節(jié)點(diǎn)的電源電壓小于2V時(shí)，電量不足指示燈B發(fā)光。
[0031]實(shí)施例二，使用本發(fā)明裝置檢測(cè)空氣中CO2濃度
CO2傳感器選擇MG811電化學(xué)氣體傳感器，其輸出為微弱的模擬信號(hào)，信號(hào)調(diào)理電路主要是對(duì)CO2傳感器的輸出信號(hào)進(jìn)行濾波、阻抗變換和放大處理，信號(hào)調(diào)理電路的輸出連接至CO2傳感器節(jié)點(diǎn)的無(wú)線單片機(jī)模塊A的P0.1引腳。用于對(duì)CO2傳感器輸出信號(hào)進(jìn)行放大處理的集成運(yùn)放芯片選用LM324，單電源供電，電源電壓選用6V。CO2傳感器和信號(hào)調(diào)理電路所需電源電壓為6V，選擇可調(diào)版本的LM2596為CO2傳感器節(jié)點(diǎn)中的MG811氣體傳感器及其檢測(cè)電路提供6V電源，將LM2596模塊的0N/0FF控制端連接到CO2傳感器節(jié)點(diǎn)中無(wú)線單片機(jī)模塊A的Pl.1引腳。其余細(xì)節(jié)與CO傳感器節(jié)點(diǎn)【具體實(shí)施方式】相同。
[0032]實(shí)施例三，使用本發(fā)明裝置檢測(cè)空氣中VOC濃度
VOC傳感器選擇MSllOO半導(dǎo)體氣體傳感器和TGS2602半導(dǎo)體氣體傳感器，它們不僅對(duì)VOC氣體具有很高的靈敏度，同時(shí)可以很好的感應(yīng)氨氣和硫化氫等氣體。MSllOO傳感器和TGS2602傳感器集成在同一節(jié)點(diǎn)，共用電源管理電路，由同一按鍵控制。VOC傳感器的輸出為模擬量，經(jīng)過(guò)信號(hào)調(diào)理電路的濾波處理，分別連接到VOC傳感器節(jié)點(diǎn)中無(wú)線單片機(jī)模塊A的P0.2引腳和P0.3引腳。VOC傳感器和信號(hào)調(diào)理電路的電源為5V，選擇固定版本的LM2596模塊為VOC傳感器和信號(hào)調(diào)理電路提供電源，將LM2596模塊的0N/0FF控制端連接到VOC傳感器節(jié)點(diǎn)中無(wú)線單片機(jī)模塊A的Pl.2引腳。其余細(xì)節(jié)與CO傳感器節(jié)點(diǎn)【具體實(shí)施方式】相同。
[0033]實(shí)施例四，使用本發(fā)明裝置檢測(cè)空氣中灰塵濃度
灰塵傳感器選擇HMNS灰塵傳感器，其輸出為PWM形式，低電平有效，濃度信息反應(yīng)為單位時(shí)間內(nèi)低脈沖占據(jù)總時(shí)間的比值，單位時(shí)間選為30s，脈沖寬度為IOms — 90ms。將PD4NS傳感器的輸出端經(jīng)過(guò)信號(hào)調(diào)理電路連接到灰塵傳感器節(jié)點(diǎn)的無(wú)線單片機(jī)模塊A的P0.4引腳，通過(guò)定時(shí)器中斷計(jì)算單位時(shí)間內(nèi)低脈沖占據(jù)總時(shí)間的比值，再經(jīng)過(guò)數(shù)據(jù)運(yùn)算得到濃度信息?；覊m傳感器的電源電壓為5V，選擇固定版本的LM2596模塊為灰塵傳感器提供電源，將LM2596模塊的0N/0FF控制端連接到灰塵傳感器節(jié)點(diǎn)中無(wú)線單片機(jī)模塊A的Pl.3引腳。其余細(xì)節(jié)與CO傳感器節(jié)點(diǎn)【具體實(shí)施方式】相同。
【權(quán)利要求】
1.一種氣體質(zhì)量檢測(cè)儀，其特征在于:包括氣體傳感器節(jié)點(diǎn)和顯示控制節(jié)點(diǎn)，氣體傳感器節(jié)點(diǎn)和顯示控制節(jié)點(diǎn)通過(guò)無(wú)線方式進(jìn)行通信； 所述氣體傳感器節(jié)點(diǎn)包括氣體傳感器、電源管理模塊、無(wú)線單片機(jī)模塊A、信號(hào)調(diào)理電路、節(jié)點(diǎn)序號(hào)設(shè)置鍵盤(pán)、工作指示燈A和電量不足指示燈A ;氣體傳感器的輸出端與信號(hào)調(diào)理電路相連接，信號(hào)調(diào)理電路的輸出端、節(jié)點(diǎn)序號(hào)設(shè)置鍵盤(pán)、工作指示燈A、電量不足指示燈A和電源管理電路的控制端分別與無(wú)線單片機(jī)模塊A的IO引腳相連接；氣體傳感器、信號(hào)調(diào)理電路、無(wú)線單片機(jī)模塊A和節(jié)點(diǎn)序號(hào)設(shè)置鍵盤(pán)的電源引腳分別與電源管理電路的輸出端相連接； 所述的信號(hào)調(diào)理電路包括濾除測(cè)量過(guò)程中干擾和噪聲信號(hào)的濾波電路、用于放大傳感器微弱信號(hào)的放大電路、ADC輸入緩沖和用于阻抗匹配的電壓跟隨器電路； 所述顯示控制節(jié)點(diǎn)包括電源模塊、IXD顯示器、無(wú)線單片機(jī)模塊B、溫濕度傳感器、鍵盤(pán)和報(bào)警電路；所述鍵盤(pán)、報(bào)警電路、溫濕度傳感器和LCD顯示器的IO引腳分別與無(wú)線單片機(jī)模塊B的IO引腳相連接；所述鍵盤(pán)、溫濕度傳感器、報(bào)警電路、LCD顯示器和無(wú)線單片機(jī)模塊B的電源引腳分別與電源模塊的輸出端相連接； 所述的無(wú)線單片機(jī)模塊A和無(wú)線單片機(jī)模塊B，自帶模數(shù)轉(zhuǎn)換功能、電源電壓檢測(cè)功能、無(wú)線通信功能。
2.根據(jù)權(quán)利要求1 所述的一種氣體質(zhì)量檢測(cè)儀，其特征在于所述的氣體傳感器節(jié)點(diǎn)可以包括以下四種中的任一種或多種:C0傳感器節(jié)點(diǎn)、CO2傳感器節(jié)點(diǎn)、VOC傳感器節(jié)點(diǎn)和灰塵傳感器節(jié)點(diǎn)；C0傳感器節(jié)點(diǎn)、CO2傳感器節(jié)點(diǎn)、VOC傳感器節(jié)點(diǎn)和灰塵傳感器節(jié)點(diǎn)與待測(cè)氣體相接觸，分別將待測(cè)氣體中CO、CO2, VOC氣體和灰塵濃度信息轉(zhuǎn)換為電信號(hào)，用于檢測(cè)環(huán)境中CO、CO2、VOC氣體和灰塵濃度。
【文檔編號(hào)】G01N33/00GK103901172SQ201410149204
【公開(kāi)日】2014年7月2日 申請(qǐng)日期:2014年4月15日 優(yōu)先權(quán)日:2014年4月15日
【發(fā)明者】馬昌媛, 張西良, 袁園, 張媛, 林麗丹, 趙麟, 印學(xué)浩 申請(qǐng)人:江蘇大學(xué)