基于二氧化碳、濕度、溫度參量的空氣智能調(diào)節(jié)儀的制作方法
【專利摘要】基于二氧化碳、濕度、溫度參量的空氣智能調(diào)節(jié)儀，包括采集模塊、控制模塊，采集模塊、控制模塊均連接電源模塊，采集模塊與控制模塊之間通過藍(lán)牙模塊U1通訊連接，所述采集模塊包括第一單片機(jī)U2，第一單片機(jī)U2連接二氧化碳傳感器和溫濕度傳感器，所述控制模塊包括第二單片機(jī)U3，第二單片機(jī)U3連接通風(fēng)裝置和加濕器。本實用新型一種基于二氧化碳、濕度、溫度參量的空氣智能調(diào)節(jié)儀，從二氧化碳、濕度、溫度三個方面進(jìn)行數(shù)據(jù)采集和調(diào)控，達(dá)到自動化性能。將采集模塊和控制模塊分開，使得安裝更加方便。通風(fēng)系統(tǒng)控制采用單行橋式可控電路，電機(jī)M1可以進(jìn)行動態(tài)調(diào)控。
【專利說明】基于二氧化碳、濕度、溫度參量的空氣智能調(diào)節(jié)儀

【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本實用新型一種基于二氧化碳、濕度、溫度參量的空氣智能調(diào)節(jié)儀，用于空氣質(zhì)量 分析調(diào)節(jié)。

【背景技術(shù)】
[0002] 對于生活質(zhì)量的提高，人們越來越重視生活環(huán)境，室內(nèi)空氣質(zhì)量成了大家關(guān)注的 重點之一。然而空氣質(zhì)量是很難用人類的感官器官去仔細(xì)感受的。如：空氣中的二氧化碳不 易被發(fā)現(xiàn)，起溶度經(jīng)常被忽視。在辦公室或者家里，過高溶度的二氧化碳會導(dǎo)致身體疲憊、 注意力不集中、頭疼等癥狀。特別是在冬季的北方，由于寒冷，室內(nèi)門窗都很打開，這會導(dǎo)致 室內(nèi)空氣變得很糟糕。再加生北方干燥的氣候以及室內(nèi)暖氣的作用，會導(dǎo)致室內(nèi)空氣濕度 下降到很低的水平，容易誘發(fā)呼吸道不暢以及鼻炎癥狀。對于北方家里室內(nèi)暖氣，暖氣溫度 常常過高，但暖氣溫度又無法調(diào)節(jié)，伴隨干燥、二氧化碳過高等因數(shù)，常常會導(dǎo)致人體不適， 如果能夠講室外冷空氣引進(jìn)來中和室內(nèi)溫度將是一個不錯選擇。如果有一款能夠自動檢測 這些參量，并且能夠自動調(diào)節(jié)通風(fēng)系統(tǒng)、空氣加濕器的裝置，將能很好解決上述問題。目前 市場有單獨針對二氧化碳溶度的通風(fēng)系統(tǒng)調(diào)節(jié)器，還有空氣加濕器，溫度調(diào)節(jié)的就是空調(diào)， 但對于北方冬季，空調(diào)常稱為擺設(shè)。如何針對上述幾種裝置的不足，并結(jié)合上述裝置的優(yōu)點 而研發(fā)的一種智能空氣調(diào)節(jié)裝置，是當(dāng)前要解決的問題。


【發(fā)明內(nèi)容】

[0003] 本實用新型提供一種基于二氧化碳、濕度、溫度參量的空氣智能調(diào)節(jié)儀，從二氧化 碳、濕度、溫度三個方面進(jìn)行數(shù)據(jù)采集和調(diào)控，對北方冬季室內(nèi)空氣質(zhì)量進(jìn)行分析，達(dá)到自 動調(diào)節(jié)的目的。
[0004] 本實用新型采取的技術(shù)方案為：基于二氧化碳、濕度、溫度參量的空氣智能調(diào)節(jié) 儀，包括采集模塊、控制模塊，采集模塊、控制模塊均連接電源模塊，采集模塊與控制模塊之 間通過藍(lán)牙模塊U1通訊連接，所述采集模塊包括第一單片機(jī)U2，第一單片機(jī)U2連接二氧化 碳傳感器和溫濕度傳感器，所述控制模塊包括第二單片機(jī)U3,第二單片機(jī)U3連接通風(fēng)裝置 和加濕器。
[0005] 所述通風(fēng)裝置包括電機(jī)M1，電機(jī)Ml連接電感L和電力M0SFET管Q1、Q2、Q3、Q4構(gòu) 成的單相可控橋式電路，電力M0SFET管Q1、Q2、Q3、Q4的控制極分別連接第二單片機(jī)U3,單 相可控橋式電路連接變壓器TR1。
[0006] 所述電源模塊包括9V電源，9V電源分別連接+5V降壓電路、-5 V變壓電路。
[0007] 所述二氧化碳傳感器為TGS4161型二氧化碳傳感器。
[0008] 所述溫濕度傳感器為sht 11型溫濕度傳感器。
[0009] 所述第二單片機(jī)U3連接由按鍵SW1、SW2、SW3構(gòu)成的按鍵模塊。
[0010] 本實用新型一種基于二氧化碳、濕度、溫度參量的空氣智能調(diào)節(jié)儀，從二氧化碳、 濕度、溫度三個方面進(jìn)行數(shù)據(jù)采集和調(diào)控，達(dá)到自動化性能。將采集模塊和控制模塊分開， 使得安裝更加方便。通風(fēng)系統(tǒng)控制采用單行橋式可控電路，電機(jī)Ml可以進(jìn)行動態(tài)調(diào)控。

【專利附圖】

【附圖說明】
[0011] 圖1為本實用新型連接框圖。
[0012] 圖2為本實用新型采集模塊電路圖。
[0013] 圖3為本實用新型控制模塊電路圖。
[0014] 圖4為本實用新型電源模塊電路圖。

【具體實施方式】
[0015] 如圖1所示，基于二氧化碳、濕度、溫度參量的空氣智能調(diào)節(jié)儀，包括采集模塊1、 控制模塊2,采集模塊1、控制模塊2均連接電源模塊，采集模塊1與控制模塊2之間通過藍(lán) 牙模塊U1通訊連接，所述采集模塊1包括第一單片機(jī)U2,第一單片機(jī)U2連接二氧化碳傳感 器和溫濕度傳感器，所述控制模塊2包括第二單片機(jī)U3,第二單片機(jī)U3連接通風(fēng)裝置和加 濕器。
[0016] 1)、二氧化碳傳感器采用FIGARO廠商的TGS4161檢測傳感器，TGS4161是一個 新型的固體二氧化碳傳感器，它提供了小型化和低功耗，它的二氧化碳溶度測量范圍： 35(Tl0000ppm，從而使其合適室內(nèi)空氣的控制設(shè)備。其內(nèi)部二氧化碳的敏感元件由兩個固 態(tài)電解質(zhì)組成，結(jié)合一個印制在基板上的Ru02加熱器，通過檢測兩個電極之間電動勢的變 化來測試二氧化碳的溶度。二氧化碳檢測電路圖2中T1 (TGS4161)，儀表放大器U1 (AD620 )， 電容(：1、02工3，電阻1?2組成。1'1的!11、!14引腳分別接到+5￥和地上，信號輸出3+、5-引腳 分別接到儀表放大器U的3、2引腳上。U的7、4號引腳分別接到+、-5V電源上，5號引腳接 到地上，這樣可以減少漂移，1、8號引腳接上一個電阻R2,該電阻用于調(diào)節(jié)信號放大倍數(shù)，6 號為放大器的輸出引腳，接到第一單片機(jī)U2的23號引腳（AD采集端口）。對于電容C1、C2、 C3是電容元件，分別用于進(jìn)行電源濾波，減少電源中文波對信號的干擾。
[0017] 2)、溫濕度傳感器采用shtll傳感器，該傳感器可以同時對空氣中溫度和濕度進(jìn) 行檢測。該電路由Sl(shtll)、電阻R1組成。S1的1、4號引腳分別接+5V和地，S1的2號 引腳為數(shù)據(jù)DATA引腳與第一單片機(jī)U2的18號引腳相連、3號引腳為時鐘CLK引腳與第一 單片機(jī)U2的19號引腳相連，R1為DATA引腳的上拉電阻。DATA用于與單片機(jī)進(jìn)行數(shù)據(jù)交 換，CLK用于與單片保持時鐘同步。通過數(shù)字信號就可將溫濕度信息上傳到單片，單片機(jī)會 隔2分鐘保存一次溫濕度數(shù)據(jù)，通過將現(xiàn)有數(shù)據(jù)與歷史數(shù)據(jù)做對比分析，來判斷溫濕度的 走勢，并上傳控制信息。
[0018] 3)、藍(lán)牙模塊U1采用"USART藍(lán)牙"通訊模塊，該模塊可以與單片機(jī)的串行通訊端 口 USART連接，將串行數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換成藍(lán)牙信號傳送出去。如圖2中的藍(lán)牙模塊U1的1、4號引 腳分別接電源+5V、地。藍(lán)牙模塊U1的2、3號引腳是通訊的接收端和發(fā)射端，分別接于第一 單片機(jī)U2的3 (TXD發(fā)射口）、2 (RXD接收口）號引腳，第一單片機(jī)U2中2、3號引腳是串行 USART端口。藍(lán)牙模塊U1的5號引腳為使能引腳，接于第一單片機(jī)U2的4號引腳，第一單 片機(jī)U2通過該引腳可控制藍(lán)牙模塊U1的關(guān)閉與運行。
[0019] 4)、單片機(jī)選用英特梅爾公司生產(chǎn)的ATMEGA8低功耗未處理器。ATmega8是一款 采用低功耗CMOS工藝生產(chǎn)的基于AVR RISC結(jié)構(gòu)的8位微處理器，可以達(dá)到接近lMIPS/MHz 的性能，運行速度比普通CISC微處理器高出10倍。微處理器電路由第一單片機(jī)U2、發(fā)光二 極管D1、R3組成。D1和R3組成通訊燈提示電路，如果通訊聯(lián)通，第一單片機(jī)U2通過13號 引腳控制D1長亮，若未通，第一單片機(jī)U2控制D1以0. 5s進(jìn)行閃爍。，第一單片機(jī)U2通過 引腳與上述三個部分相連，采集數(shù)據(jù)，并通過藍(lán)牙與控制器進(jìn)行數(shù)據(jù)交流。
[0020] 控制模塊2電路如圖3所示，該電路由4個部分組成：通風(fēng)系統(tǒng)驅(qū)動電路、加濕器 電路、藍(lán)牙電路和微處理器電路。
[0021] 1)、通風(fēng)系統(tǒng)驅(qū)動電路主要功能是第二單片機(jī)U3通過采集得到的二氧化碳、溫 度、濕度數(shù)據(jù)，來動態(tài)調(diào)節(jié)通風(fēng)系統(tǒng)中電機(jī)的轉(zhuǎn)速。通風(fēng)系統(tǒng)驅(qū)動電路由2N6782電力 M0SFET管Q3?Q4,電感L1，電機(jī)M1，變壓器TR1組成。TR1是將220V交流電降壓成110V交 流電。Q1~Q4、L1組成單相可控橋式電路，Q1~Q4的控制極分別接到第二單片機(jī)U3的16、 17、14、15號引腳上，第二單片機(jī)單片機(jī)U3通過者四個引腳調(diào)控Q1~Q4的開通與關(guān)斷，從而 調(diào)節(jié)輸出端的電流強(qiáng)度，進(jìn)而控制通風(fēng)系統(tǒng)中電機(jī)的轉(zhuǎn)速。電感L1是平波電抗器是，使電 流變得更加柔滑。
[0022] 2)、加濕器電路主要功能就是第二單片機(jī)U3通過濕度數(shù)據(jù)來控制加濕器工作與 否，從而調(diào)節(jié)室內(nèi)濕度值。該電路由U4組成，U4的1、4號引腳分別接220V電源的兩端，2、 3號引腳為控制端口，連接到第二單片機(jī)U3的12、13引腳進(jìn)行控制。
[0023] 4 )、微處理器電路由ATMEGA8型第二單片機(jī)U3、按鍵SW1、SW2、SW3，電阻Rl、R2、R3、 R4,發(fā)光二極管D1組成。5V電壓通過SW1、R1到地，SW1、R1相連，其中間連線連接到第二 單片機(jī)U3的26號引腳，當(dāng)按鍵SW1按下去的時候，第二單片機(jī)U3的26號引腳會變成5V， 單片機(jī)檢測到后判斷按鍵按下，若SW1沒有按下，第二單片機(jī)U3的26號引腳電壓為0,單片 機(jī)檢測后即判斷為開關(guān)斷開。SW2、R2以及SW3、R3與按鍵SW1原理一致。SW1、SW2、SW3開 關(guān)分別對著二氧化碳、溫度、濕度的運行控制，通過這三個開關(guān)控制著三個數(shù)據(jù)采集的關(guān)閉 與否。發(fā)光二極管D1與電阻R4組成通訊信號燈，與第二單片機(jī)U3的23號引腳相連。
[0024] 5)、圖4是電源模塊，包含9V到+5V降壓電路，9V到-5V變換電路。9V電源由鋰 電池提供，S1為開關(guān)，D1為方向二極管，防止電池接反燒毀電路。該電路作為獨立電路分別 存在采集模塊和控制模塊中，提供電能。
[0025] ①、9V到+5V降壓電路：包括穩(wěn)壓芯片7805，PNP三極管Q1，電容C1、C2,電阻R1， 發(fā)光二極管D2組成。7805的1號引腳接9V電池，2號引腳接地、3號引腳為5V輸出，三極 管Q1的射極、集電極與7805的1號引腳相連，集電極與3號引腳相連，電容Cl、C2為輸入 輸出的電源濾波。電阻R1與LED燈D2為5V電源指示燈，提示使用者5V電源正常。
[0026] ②、9V到-5V電壓變換電路：包括穩(wěn)壓芯片7905,電容C3、C4,電阻R2,發(fā)光二極管 D3組成。7905的1號引腳接9V電池，2號引腳接地、3號引腳為-5V輸出，電容C3、C4為輸 入輸出的電源濾波。電阻R2與LED燈D3為-5V電源指示燈，提示使用者-5V電源正常。
【權(quán)利要求】
1. 基于二氧化碳、濕度、溫度參量的空氣智能調(diào)節(jié)儀，包括采集模塊（1)、控制模塊 (2)，采集模塊（1)、控制模塊（2)均連接電源模塊，其特征在于，采集模塊（1)與控制模塊 (2)之間通過藍(lán)牙模塊U1通訊連接，所述采集模塊（1)包括第一單片機(jī)U2,第一單片機(jī)U2 連接二氧化碳傳感器和溫濕度傳感器，所述控制模塊（2)包括第二單片機(jī)U3,第二單片機(jī) U3連接通風(fēng)裝置和加濕器。
2. 根據(jù)權(quán)利要求1所述基于二氧化碳、濕度、溫度參量的空氣智能調(diào)節(jié)儀，其特征在 于，所述通風(fēng)裝置包括電機(jī)M1，電機(jī)Ml連接電感L和電力MOSFET管Ql、Q2、Q3、Q4構(gòu)成的 單相可控橋式電路，電力MOSFET管Q1、Q2、Q3、Q4的控制極分別連接第二單片機(jī)U3,單相可 控橋式電路連接變壓器TR1。
3. 根據(jù)權(quán)利要求1所述基于二氧化碳、濕度、溫度參量的空氣智能調(diào)節(jié)儀，其特征在 于，所述電源模塊包括9V電源，9V電源分別連接+5V降壓電路、-5 V變壓電路。
4. 根據(jù)權(quán)利要求1所述基于二氧化碳、濕度、溫度參量的空氣智能調(diào)節(jié)儀，其特征在 于，所述二氧化碳傳感器為TGS4161型二氧化碳傳感器。
5. 根據(jù)權(quán)利要求1所述基于二氧化碳、濕度、溫度參量的空氣智能調(diào)節(jié)儀，其特征在 于，所述溫濕度傳感器為sht 11型溫濕度傳感器。
6. 根據(jù)權(quán)利要求1所述基于二氧化碳、濕度、溫度參量的空氣智能調(diào)節(jié)儀，其特征在 于，所述第二單片機(jī)U3連接由按鍵SW1、SW2、SW3構(gòu)成的按鍵模塊。
【文檔編號】F24F11/02GK203869262SQ201420080792
【公開日】2014年10月8日 申請日期:2014年2月25日 優(yōu)先權(quán)日:2014年2月25日
【發(fā)明者】謝天宇, 吳鑫, 樊新啟 申請人:三峽大學(xué)