CN104504859B - Tvoc检测浴桶 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种TVOC检测浴桶，包括桶体和一悬挂于桶体外壁上的TVOC检测袋。所述TVOC检测袋内设有TVOC检测装置，所述TVOC检测装置包括供电模块、单片机、TVOC采样模块、显示模块、报警模块、继电器驱动模块、时钟模块、按键模块和复位模块；所述TVOC采样模块、时钟模块、按键模块和复位模块连接在单片机的输入端，所述显示模块、报警模块、继电器驱动模块连接在单片机的输出端，所述供电模块为上述各个模块提供电力。本发明能在沐浴时实时检测当前空间内的TVOC类物质含量，为享受沐浴的使用者提供准确及时的预警提示，具有智能化、灵敏度高的优点，有效避免TVOC中毒的危险。

Description

TVOC检测浴桶

技术领域

本发明涉及卫浴用品领域，尤其涉及具有TVOC检测功能的沐浴工具，更为具体地是一种TVOC检测浴桶。

背景技术

众所周知，沐浴能使人畅通气血、减去疲劳，增强心肺功能，还能调节生理平衡，达到治病、防病、美肤、减肥的功效。但是近年来，有很多人乐极生悲，在享受沐浴快感的同时，往往忽略了沐浴时的环境危害，往往因为缺氧、一氧化碳中毒、TVOC中毒等导致了伤亡事件。

其中，TVOC是空气中三种有机污染物（多环芳烃、挥发性有机物和醛类化合物）中影响较为严重的一种，表现出毒性、刺激性、致癌性和特殊的气味性。倘若长期暴露在高浓度TVOC环境中，会引起机体免疫水平失调，影响中枢神经系统功能，易出现头晕、头痛、嗜睡、无力、胸闷等症状；还可能影响消化系统，引起食欲不振、恶心等反应，严重时可损伤肝脏和造血系统。在室内环境中， TVOC主要来自于：有机溶液，如油漆、含水涂料、黏合剂、化妆品、洗涤剂、捻缝胶；建筑材料，如人造板、泡沫隔热材料、塑料板材；室内装饰材料，如壁纸、其他装饰品等；纤维材料，如地毯、挂毯和化纤窗帘等。而残留于其中的TVOC类物质具有很长的挥发期，难以一次性完全挥发，且其释放水平与环境温度之间存在正相关关系，温度越高，释放浓度越高、释放速率也越快。当人们处于沐浴状态时，卫浴间温度普遍较高，会很大程度上加速TVOC的释放，且由于空间狭小、门窗封锁，造成通风换气效果差，使得沐浴环境中的TVOC类物质含量急速升高，存在严重的安全隐患。

为此，本发明提出了一种设计简单、控制方便、具备TVOC含量检测和报警功能的TVOC检测浴桶，很大程度上规避了TVOC中毒的风险。

发明内容

本发明所要解决的技术问题在于克服上述问题，而提供一种TVOC检测浴桶，满足对高温沐浴环境中所挥发的TVOC类物质进行实时监测、极限报警的使用需求，保障了使用者的生命安全。

本发明的技术方案是：本发明所述的TVOC检测浴桶，包括桶体，其特征在于：还包括一悬挂于桶体外壁上的TVOC检测袋，所述TVOC检测袋内设有TVOC检测装置，所述TVOC检测装置包括供电模块、单片机、TVOC采样模块、显示模块、报警模块、继电器驱动模块、时钟模块、按键模块和复位模块；所述TVOC采样模块、时钟模块、按键模块和复位模块连接在单片机的输入端，所述显示模块、报警模块、继电器驱动模块连接在单片机的输出端，所述供电模块为上述各个模块提供电力；

其中所述供电模块包括用于插设外接电源线的USB接口和自锁开关，所述USB接口的4引脚与自锁开关串联而形成一供电输出端，所述USB接口的1引脚接地，其2、3引脚悬空；

所述单片机采用STC89C52系列，所述单片机VCC引脚和EA/VPP引脚与供电输出端相连；

所述TVOC采样模块包括TVOC传感器和第一电阻，所述TVOC传感器的1引脚接地，2引脚与单片机的P2.7端口相连，2引脚还串接第一电阻并连接至供电输出端，3引脚接供电输出端；

所述显示模块包括一个四位一体数码管、四个位选控制电路和八个字段显示控制电路，四位一体数码管的1、2、3、4端口分别通过一个位选控制电路与单片机的P2.0、P2.1、P2.2、P2.3端口相连，四位一体数码管的a、b、c、d、e、f、g、dg端口分别通过一个字段显示控制电路与单片机P0口的各个端口相连；其中，所述位选控制电路包括第一三极管和连接在第一三极管基极和单片机之间的第二电阻，且所述第一三极管的发射极接供电输出端，其集电极连接至四位一体数码管的对应端口；所述字段显示控制电路采用第三电阻以实现限流保护，所述第三电阻串接在四位一体数码管和单片机之间；

所述报警模块包括声报警模块和光报警模块；所述声报警模块包括蜂鸣器、第二三极管、第四电阻，所述第二三极管的发射极接供电输出端，其基极通过第四电阻与单片机的P1.0端口相接，其集电极与蜂鸣器串联并接地；所述光报警模块包括依次串接在供电输出端和单片机P1.1端口之间的第五电阻和第一发光二极管；

所述继电器驱动模块包括带可供外部设备插接的继电器接口的继电器、第三三极管、第六电阻、第七电阻、第二发光二极管和二极管，所述第三三极管的发射极接供电输出端，其基极通过第六电阻连通至单片机的P1.6端口，其集电极分为三路并联电路，其一为继电器，其二为反向设置的二极管，其三为依次串联的第七电阻和正向设置的第二发光二极管，所述三路并联电路于输出端交汇并接地；

所述时钟模块包括晶振、第一电容和第二电容，其中所述晶振两端分别通过第一电容、第二电容接地而形成可生成一定频率时钟信号的振荡电路，所述晶振两端还分别连接至单片机的XTAL1、XTAL2端口以提供时钟脉冲信号；

所述按键模块包括三个分别用于设置模式的切换、报警极限值的增加和减少的控制按键，所述的三个控制按键一端统一接地，另一端分别与单片机的P2.4、P2.5、P2.6端口相连；

所述复位模块包括复位按键、第三电容和第八电阻，所述复位按键的一端连接至供电输出端，另一端与第八电阻串联并接地，所述复位按键还与第三电容并联成一体，所述复位按键与第八电阻的中间节点连接至单片机的RST端口以实现系统复位。

进一步地，在本发明所述的TVOC检测浴桶中，所述晶振频率采用12MHz，所述第一电容和第二电容大小为30pF。

进一步地，在本发明所述的TVOC检测浴桶中，所述第一三极管、第二三极管、第三三极管均采用S8550型PNP硅三极管。

进一步地，在本发明所述的TVOC检测浴桶中，所述二极管采用IN4148型二极管。

进一步地，在本发明所述的TVOC检测浴桶中，所述TVOC检测袋采用防水塑料封合而成，起到良好的隔离保护效果，以保证装设于其内部的TVOC检测装置不会受潮烧毁。

在上述结构中，单片机作为核心控制模块，与其他各个模块之间电性连接并实现数据传输、控制处理等一系列功能。单片机正常运作前，通过按键模块输入并确定好用于判决的TVOC含量报警极限值；在时钟模块的定时脉冲信号下，所述TVOC采样模块对空气中TVOC类物质含量进行实时的数据采集并将采集后的信号输入到单片机内，一方面经由显示模块输出显示当前TVOC数值，另一方面通过与预先设定的报警极限值之间的比较来决定报警模块和继电器驱动模块的启动与否，即当超过报警极限值时，报警模块内部形成通路，结合声光双重报警方式达到高效提醒的目的，继电器驱动模块也得以导通并带动与之相连的外部设备（例如通风扇等）运转，起到加速TVOC疏散的作用。

本发明的有益效果是：

1、本发明在传统浴桶设计上增设了TVOC检测装置，能够实时高效地检测当前环境中的TVOC类物质含量，为享受沐浴的使用者提供准确及时的预警提示，具有智能化、灵敏度高的优点，有效避免TVOC中毒的危险。

2、所述TVOC检测装置电路简单、操作简易，满足家用操作需求，且各模块中均采用技术成熟、性价比高的元器件，成本低廉，易于推广。

3、所述TVOC检测袋结构紧凑小巧，基本不额外增加整个浴桶的体积，不会影响正常的沐浴使用功能。

附图说明

图1为本发明所述TVOC检测浴桶的实物示意图。

图2为本发明所述TVOC检测装置的系统结构框图。

图3为本发明所述TVOC检测装置的整体电路图。

图4为本发明所述供电模块的硬件电路图。

图5为本发明所述TVOC采样模块的硬件电路图。

图6为本发明所述显示模块的硬件电路图。

图7为本发明所述报警模块的硬件电路图。

图8为本发明所述继电器驱动模块的硬件电路图。

图9为本发明所述时钟模块的硬件电路图。

图10为本发明所述按键模块的硬件电路图。

图11为本发明所述复位模块的硬件电路图。

具体实施方式

现结合附图对本发明作进一步的说明：

参照图1所示，本实施例所述的TVOC检测浴桶，包括桶体1和一悬挂于桶体1外壁上的TVOC检测袋2，所述TVOC检测袋2内设有TVOC检测装置3，且所述TVOC检测袋2采用防水塑料封合而成，从而使得TVOC检测装置3能够完好地封存于其中而与外界潮湿水汽有效隔绝。

结合图2和图3所示，所述TVOC检测装置3包括供电模块、单片机、TVOC采样模块、显示模块、报警模块、继电器驱动模块、时钟模块、按键模块和复位模块。所述单片机为核心控制机构，与其余各个模块电性相连。其中，所述TVOC采样模块、时钟模块、按键模块和复位模块连接在单片机的输入端，所述显示模块、报警模块、继电器驱动模块连接在单片机的输出端，所述供电模块为上述各个模块提供电力。

参照图4所示，所述供电模块采用USB供电方式，包括用于插设外接电源线的USB接口P1和自锁开关S1，所述USB接口P1的4引脚与自锁开关S1串联而形成一供电输出端，所述USB接口P1的1引脚接地，其2、3引脚悬空。

所述单片机采用STC89C52系列，所述单片机VCC引脚和EA/VPP引脚与供电输出端相连。

参照图5所示，所述TVOC采样模块用于实时采集和传输当前环境下的TVOC类物质含量，其主要包括TVOC传感器P2和第一电阻R1，所述TVOC传感器P2的1引脚接地，2引脚与单片机的P2.7端口相连，2引脚还串接第一电阻R1并连接至供电输出端，3引脚接供电输出端。

参照图6所示，所述显示模块用于将上述TVOC采样模块所采集到的数据和预先设定的报警极限值以精确的数值化方式输出显示，包括一个四位一体数码管LED1、四个位选控制电路和八个字段显示控制电路。四位一体数码管LED1的1、2、3、4端口分别通过一个位选控制电路与单片机的P2.0、P2.1、P2.2、P2.3端口相连，四位一体数码管LED1的a、b、c、d、e、f、g、dg端口分别通过一个字段显示控制电路与单片机P0口的各个端口相连。更为具体地说，所述位选控制电路包括第一三极管Q1和连接在第一三极管Q1基极和单片机之间的第二电阻R2，且所述第一三极管Q1的发射极接供电输出端，其集电极连接至四位一体数码管LED1的对应端口，由此当第一三极管Q1导通时，其所在的位选控制电路连通而使得其对应位置的数码管点亮实现位选功能。所述字段显示控制电路采用第三电阻R3以实现限流保护，所述第三电阻R3串接在四位一体数码管LED1和单片机之间，由单片机对应端口的输出电平大小决定各个字段的点亮与否，从而呈现不同的数值。

参照图7所示，所述报警模块包括声报警模块和光报警模块，可实现声光双重报警模式。其中，所述声报警模块包括蜂鸣器HA1、第二三极管Q2、第四电阻R4，所述第二三极管Q2的发射极接供电输出端，其基极通过第四电阻R4与单片机的P1.0端口相接，其集电极与蜂鸣器HA1串联并接地；所述光报警模块包括依次串接在供电输出端和单片机P1.1端口之间的第五电阻R5和第一发光二极管D1。当P1.0、P1.1端口输出指定电平后，第二三极管Q2导通，蜂鸣器HA1出现嗡鸣声，第一发光二极管D1点亮。

参照图8所示，所述继电器驱动模块用于驱动与之相连的外部设备（例如通风扇）运转以满足对高浓度TVOC物质的及时疏散处理。该模块主要包括带可供外部设备插接的继电器接口P3的继电器KA1、第三三极管Q3、第六电阻R6、第七电阻R7、第二发光二极管D2和二极管D3。所述第三三极管Q3的发射极接供电输出端，其基极通过第六电阻R6连通至单片机的P1.6端口，其集电极分为三路并联电路，其一为继电器KA1，其二为反向设置的二极管D3，其三为依次串联的第七电阻R7和正向设置的第二发光二极管D2，所述三路并联电路于输出端交汇并接地。当TVOC检测数据超过报警极限值时，由单片机的P1.6端口控制第三三极管Q3正向导通，继电器KA1吸合以实现外部设备所在电路的连通，同时第二发光二极管D2点亮。需要说明的是，本实施例中所述二极管D3采用IN4148型二极管，其主要作用是反向续流，有效抑制浪涌。

参照图9所示，所述时钟模块用于为单片机提供时钟脉冲信号以控制工作节拍，包括晶振Y1、第一电容C1和第二电容C2。其中，所述晶振Y1两端分别通过第一电容C1、第二电容C2接地而形成可生成一定频率时钟信号的振荡电路，所述晶振Y1两端还分别连接至单片机的XTAL1、XTAL2端口以提供时钟脉冲信号。为了形成更为可靠稳定的时钟信号，本实施例所选定的晶振Y1、第一电容C1和第二电容C2的优先参数分别为：晶振Y1频率12MHz，第一电容C1、第二电容C2大小均为30pF。

参照图10所示，所述按键模块包括三个分别用于设置模式的切换、报警极限值的增加和减少的控制按键K2，所述的三个控制按键K2一端统一接地，另一端分别与单片机的P2.4、P2.5、P2.6端口相连。

参照图11所示，所述复位模块用于对单片机实现初始化操作，包括复位按键K1、第三电容C3和第八电阻R8，所述复位按键K1的一端连接至供电输出端，另一端与第八电阻R8串联并接地，所述复位按键K1还与第三电容C3并联成一体，所述复位按键K1与第八电阻R8的中间节点连接至单片机的RST端口以实现系统复位。当人为按下复位按键时，第三电容C3被短路呈现放电状态，RST端口出现高电平而使得单片机清零复位；断开复位按键后，供电输出端向第三电容C3充电，而使得RST端口依旧保持高电平，由此复位操作存在一定的延时；直至第三电容C3充电完毕而表现为断路状态时，RST跳回到低电平，复位操作结束，单片机重新启动。

在本实施例中，所述第一三极管Q1、第二三极管Q2、第三三极管Q3均采用S8550型PNP硅三极管，具有性能良好、工作稳定、成本低廉、易于获得的优点。

Claims (5)

1.TVOC检测浴桶，包括桶体，其特征在于：还包括一悬挂于桶体外壁上的TVOC检测袋，所述TVOC检测袋内设有TVOC检测装置，所述TVOC检测装置包括供电模块、单片机、TVOC采样模块、显示模块、报警模块、继电器驱动模块、时钟模块、按键模块和复位模块；所述TVOC采样模块、时钟模块、按键模块和复位模块连接在单片机的输入端，所述显示模块、报警模块、继电器驱动模块连接在单片机的输出端，所述供电模块为上述各个模块提供电力；

其中所述供电模块包括用于插设外接电源线的USB接口和自锁开关，所述USB接口的4引脚与自锁开关串联而形成一供电输出端，所述USB接口的1引脚接地，其2、3引脚悬空；

所述单片机采用STC89C52系列，所述单片机VCC引脚和EA/VPP引脚与供电输出端相连；

所述TVOC采样模块包括TVOC传感器和第一电阻，所述TVOC传感器的1引脚接地，2引脚与单片机的P2.7端口相连，2引脚还串接第一电阻并连接至供电输出端，3引脚接供电输出端；

所述显示模块包括一个四位一体数码管、四个位选控制电路和八个字段显示控制电路，四位一体数码管的1、2、3、4端口分别通过一个位选控制电路与单片机的P2.0、P2.1、P2.2、P2.3端口相连，四位一体数码管的a、b、c、d、e、f、g、dg端口分别通过一个字段显示控制电路与单片机P0口的各个端口相连；其中，所述位选控制电路包括第一三极管和连接在第一三极管基极和单片机之间的第二电阻，且所述第一三极管的发射极接供电输出端，其集电极连接至四位一体数码管的对应端口；所述字段显示控制电路采用第三电阻以实现限流保护，所述第三电阻串接在四位一体数码管和单片机之间；

所述报警模块包括声报警模块和光报警模块；所述声报警模块包括蜂鸣器、第二三极管、第四电阻，所述第二三极管的发射极接供电输出端，其基极通过第四电阻与单片机的P1.0端口相接，其集电极与蜂鸣器串联并接地；所述光报警模块包括依次串接在供电输出端和单片机P1.1端口之间的第五电阻和第一发光二极管；

所述继电器驱动模块包括带可供外部设备插接的继电器接口的继电器、第三三极管、第六电阻、第七电阻、第二发光二极管和二极管，所述第三三极管的发射极接供电输出端，其基极通过第六电阻连通至单片机的P1.6端口，其集电极分为三路并联电路，其一为继电器，其二为反向设置的二极管，其三为依次串联的第七电阻和正向设置的第二发光二极管，所述三路并联电路于输出端交汇并接地；

所述时钟模块包括晶振、第一电容和第二电容，其中所述晶振两端分别通过第一电容、第二电容接地而形成可生成一定频率时钟信号的振荡电路，所述晶振两端还分别连接至单片机的XTAL1、XTAL2端口以提供时钟脉冲信号；

所述按键模块包括三个分别用于设置模式的切换、报警极限值的增加和减少的控制按键，所述的三个控制按键一端统一接地，另一端分别与单片机的P2.4、P2.5、P2.6端口相连；

所述复位模块包括复位按键、第三电容和第八电阻，所述复位按键的一端连接至供电输出端，另一端与第八电阻串联并接地，所述复位按键还与第三电容并联成一体，所述复位按键与第八电阻的中间节点连接至单片机的RST端口以实现系统复位。

2.按照权利要求1所述的TVOC检测浴桶，其特征在于：所述晶振频率采用12MHz，所述第一电容和第二电容大小为30pF。

3.按照权利要求1所述的TVOC检测浴桶，其特征在于：所述第一三极管、第二三极管、第三三极管均采用S8550型PNP硅三极管。

4.按照权利要求1所述的TVOC检测浴桶，其特征在于：所述二极管采用IN4148型二极管。

5.按照权利要求1所述的TVOC检测浴桶，其特征在于：所述TVOC检测袋采用防水塑料封合而成。