CN105763699A - 一种测量pm2.5浓度的手机外设装置 - Google Patents
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Abstract
本发明属于手机外设技术领域，涉及一种测量PM2.5浓度的手机外设装置，由外壳、控制板、灰尘传感器、第一可控增益放大器、第二可控增益放大器、第一低通滤波器、第二低通滤波器、模数转换器、处理器、接口、挂孔构成；通过灰尘传感器和信号调理电路，计算出环境中的PM2.5的浓度，并通过接口电路传输到手机端进行显示；通过挂孔设计和小巧的体积，便于手机携带，具有很好的市场价值。
Description
技术领域
本发明属于手机外设设计领域，涉及一种测量PM2.5浓度的手机外设装置，适用于各型号带USBOTG功能的智能手机，使用方便，让手机具有更加实用的扩展功能，同时是用户可以随时掌握所处环境中PM2.5的浓度，及时的采取保护措施，保护身体健康。
背景技术
随着社会的发展，科技腾飞带来的环境压力也越来越大，人们也越来越关心自身生活的环境是否存在问题。随着近年来不断在全国蔓延的雾霾天气的加剧，对环境中PM2.5值的含量问题也成为人们非常关心的话题，因为它的高低直接影响人们的身体健康，若能及时掌握所处环境的PM2.5含量，可以帮助人们及时的调整应对的政策，保护自身健康。
现在市场上对于PM2.5测量的装置和仪器种类较少，而且由于测量原理的复杂性以及准确测量PM2.5值的软件复杂性使得这一参数的测量变为难题。由于高精度测量型仪表本身对器件的要求较高，加上在显示屏处理器上的成本，使得这类仪器在市场上的售价普遍比较高，通用性得不到保证，推广性也不强。
针对这种情况，本发明结合现在非常流行的智能手机，围绕其开发外设装置，由于手机本身的硬件分担了硬件的成本，所以硬件成本低廉，加上对软件算法的改进提升测量的精度，使得本装置在PM2.5测量领域有极高的实用价值，具体提供了一种测量PM2.5浓度的手机外设装置，由外壳、控制板、灰尘传感器、第一可控增益放大器、第二可控增益放大器、第一低通滤波器、第二低通滤波器、模数转换器、处理器、接口、挂孔构成；通过灰尘传感器和信号调理电路，计算出环境中的PM2.5的浓度，并通过接口电路传输到手机端进行显示；通过挂孔设计和小巧的体积，便于手机携带，具有很好的市场价值。
发明内容
本发明的目的是克服现有技术中成本高、便携性差问题。
为此，本发明提供了一种测量PM2.5浓度的手机外设装置，由外壳、控制板、灰尘传感器、第一可控增益放大器、第二可控增益放大器、第一低通滤波器、第二低通滤波器、模数转换器、处理器、接口、挂孔；其中，灰尘传感器、第一可控增益放大器、第二可控增益放大器、第一低通滤波器、第一低通滤波器、模数转换器、处理器、接口均位于控制板上；挂孔位于外壳的边缘位置；灰尘传感器根据PM2.5浓度的不同，输出不同的模拟电压信号，并以差分的形式输出两路模拟电压信号；其中第一路模拟电压信号输入到第一可控增益放大器，第二路模拟电压信号输入到第二可控增益放大器；第一可控增益放大器由处理器控制增益，对第一路信号进行放大后，输出到第一低通滤波器；第二可控增益放大器由处理器控制增益，对第二路信号进行放大后，输出到第二低通滤波器；两路信号分别经过第一低通滤波器和第二低通滤波器后，输出到模数转换器；模数转换器将输入的电模拟信号转化为数字信号后输出给处理器；处理器经过相关的计算之后，通过接口与手机进行通信，将PM2.5浓度信息传输到手机终端，利用手机终端的APP进行显示。
上述一种测量PM2.5浓度的手机外设装置，所述的灰尘传感器是集成的传感器，这种传感器的内部是由光学结构和电路结构构成，根据PM2.5浓度不同对光的折射和散射程度不同制成。
上述一种测量PM2.5浓度的手机外设装置，所述的可以是第一低通滤波器、第二低通滤波器是有源滤波器，也可以是无源滤波器；有源滤波器具有很好的阻抗匹配特性和很好的带外衰减，但是成本相对较高；无源滤波器最大的优势是成本低廉，结构简单。
上述一种测量PM2.5浓度的手机外设装置，所述的接口可以是USB接口，也可以是耳机接口；接口用于通信和给装置供电。
上述一种测量PM2.5浓度的手机外设装置，所述的模数转换器可以是独立的模数转换芯片，也可以是处理器内部集成的模数转换器；采用集成的模数转换器具有更高的精度，但是成本较高，电路相对较复杂；采用处理器集成的模数转换器，可以节省成本和电路连接。
本发明的有益效果：通过灰尘传感器的输出电压，计算出环境中PM2.5的浓度，通过手机显示计算值，可以随时告知人们生存环境中的PM2.5，从而提醒用户进行相关的保护；通过接口，可以给装置供电，这样装置不需要电池和显示装置，降低了装置的成本；同时通过挂孔的设计，可以将装置作为手机挂饰携带，携带方便，具有很好的应用价值与实用意义。
以下将结合附图对本发明做进一步详细说明。
附图说明
图1是本发明一种测量PM2.5浓度的手机外设装置的示意图。
附图1标记说明：1、外壳；2、控制板；3、灰尘传感器；4、第一可控增益放大器；5、第二可控增益放大器；6、第一低通滤波器；7、第二低通滤波器；8、模数转换器；9、处理器；10、接口；11、挂孔。
具体实施方式
实施例1
如图1是本发明一种测量PM2.5浓度的手机外设装置，包括：外壳1、控制板2、灰尘传感器3、第一可控增益放大器4、第二可控增益放大器5、第一低通滤波器6、第二低通滤波器7、模数转换器8、处理器9、接口10、挂孔11；其中，灰尘传感器3、第一可控增益放大器4、第二可控增益放大器5、第一低通滤波器6、第一低通滤波器7、模数转换器8、处理器9、接口10均位于控制板2上；挂孔11位于外壳1的边缘位置；灰尘传感器3根据PM2.5浓度的不同，输出不同的模拟电压信号，并以差分的形式输出两路模拟电压信号；其中第一路模拟电压信号输入到第一可控增益放大器4，第二路模拟电压信号输入到第二可控增益放大器5；第一可控增益放大器4由处理器9控制增益，对第一路信号进行放大后，输出到第一低通滤波器6；第二可控增益放大器5由处理器9控制增益，对第二路信号进行放大后，输出到第二低通滤波器7；两路信号分别经过第一低通滤波器6和第二低通滤波器7后，输出到模数转换器8；模数转换器8将输入的电模拟信号转化为数字信号后输出给处理器9；处理器9经过相关的计算之后，通过接口10与手机进行通信，将PM2.5浓度信息传输到手机终端，利用手机终端的APP进行显示。
实施例2
在实施例1的基础上，所述的灰尘传感器3是集成的传感器，采用夏普公司的GP2Y1010AU传感器。这种传感器的内部是由光学结构和电路结构构成，根据PM2.5浓度不同对光的折射和散射程度不同制成。该灰尘传感器在无尘环境中输出最大电压值，电压输出范围与PM2.5浓度成反比，根据电压与PM2.5浓度的关系，通过测量灰尘传感器的输出电压，即可推导出当前环境中的PM2.5浓度。所述的第一低通滤波器6、第二低通滤波器7是有源滤波器，这样可以保证很好的阻抗匹配性能与滤波性能；所述的接口10是USB接口，即处理器9通过USB通信协议与手机进行通信。所述的处理器9采用意法半导体公司生产的STM32F103处理器，该处理器具有64KB的flash容量，内部集成了模数转换和数模转换；所述的模数转换器8采用处理器9内部集成的模数转换器。
用户在使用时，将装置通过USB接口连接到手机，手机若预先安装了对应的软件，通过打开该软件即可在界面上显示当前环境的PM2.5浓度。
实施例3
在实施例1的基础上，所述的灰尘传感器3是集成的传感器，采用夏普公司的GP2Y1010AU传感器。这种传感器的内部是由光学结构和电路结构构成，根据PM2.5浓度不同对光的折射和散射程度不同制成。该灰尘传感器在无尘环境中输出最大电压值，电压输出范围与PM2.5浓度成反比，根据电压与PM2.5浓度的关系，通过测量灰尘传感器的输出电压，即可推导出当前环境中的PM2.5浓度。所述的第一低通滤波器6、第二低通滤波器7是无源滤波器，在达到性能要求的前提下，成本低廉电路结构简单；所述的接口10是耳机孔，即处理器9通过耳机孔与手机进行通信。所述的处理器9采用STC公司生产的STC89C51处理器，该处理器具有4KB的ROM容量，40DIP脚封装，价格低廉，技术成熟，使用方便；由于该款处理器内部不集成模数转换器，所以模数转换器8采用专用的模数转换芯片，这里采用ADI公司生产的ADC0832。
用户在使用时，将装置通过耳机孔连接到手机，手机若预先安装了对应的软件，通过打开该软件即可在界面上显示当前环境的PM2.5浓度。
以上例举仅仅是对本发明的举例说明，并不构成对本发明的保护范围的限制，凡是与本发明相同或相似的设计均属于本发明的保护范围之内。
Claims (5)
1.一种测量PM2.5浓度的手机外设装置，其特征在于包括：外壳（1）、控制板（2）、灰尘传感器（3）、第一可控增益放大器（4）、第二可控增益放大器（5）、第一低通滤波器（6）、第二低通滤波器（7）、模数转换器（8）、处理器（9）、接口（10）、挂孔（11）；其中，灰尘传感器（3）、第一可控增益放大器（4）、第二可控增益放大器（5）、第一低通滤波器（6）、第一低通滤波器（7）、模数转换器（8）、处理器（9）、接口（10）均位于控制板（2）上；挂孔（11）位于外壳（1）的边缘位置；灰尘传感器（3）根据PM2.5浓度的不同，输出不同的模拟电压信号，并以差分的形式输出两路模拟电压信号；其中第一路模拟电压信号输入到第一可控增益放大器（4），第二路模拟电压信号输入到第二可控增益放大器（5）；第一可控增益放大器（4）由处理器（9）控制增益，对第一路信号进行放大后，输出到第一低通滤波器（6）；第二可控增益放大器（5）由处理器（9）控制增益，对第二路信号进行放大后，输出到第二低通滤波器（7）；两路信号分别经过第一低通滤波器（6）和第二低通滤波器（7）后，输出到模数转换器（8）；模数转换器（8）将输入的电模拟信号转化为数字信号后输出给处理器（9）；处理器（9）经过相关的计算之后，通过接口（10）与手机进行通信，将PM2.5浓度信息传输到手机终端，利用手机终端的APP进行显示。
2.根据权利要求1所述的一种测量PM2.5浓度的手机外设装置，其特征在于：所述的灰尘传感器（3）是集成的传感器。
3.根据权利要求1所述的一种测量PM2.5浓度的手机外设装置，其特征在于：所述的第一低通滤波器（6）、第二低通滤波器（7）是有源滤波器，也可以是无源滤波器。
4.根据权利要求1所述的一种测量PM2.5浓度的手机外设装置，其特征在于：所述的接口（10）可以是USB接口，也可以是耳机接口。
5.根据权利要求1所述的一种测量PM2.5浓度的手机外设装置，其特征在于：所述的模数转换器（8）可以是独立的模数转换芯片，也可以是处理器（9）内部集成的模数转换器。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
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| CN201410792208.1A CN105763699A (zh) | 2014-12-19 | 2014-12-19 | 一种测量pm2.5浓度的手机外设装置 |
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| CN201410792208.1A CN105763699A (zh) | 2014-12-19 | 2014-12-19 | 一种测量pm2.5浓度的手机外设装置 |
Publications (1)
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| CN105763699A true CN105763699A (zh) | 2016-07-13 |
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ID=56340477
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| CN201410792208.1A Withdrawn CN105763699A (zh) | 2014-12-19 | 2014-12-19 | 一种测量pm2.5浓度的手机外设装置 |
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| CN (1) | CN105763699A (zh) |
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN108195730A (zh) * | 2018-03-08 | 2018-06-22 | 清华大学 | 空气颗粒物的外设检测装置及系统 |
| CN109952508A (zh) * | 2016-09-16 | 2019-06-28 | 捷普有限公司 | 用于便携式个人空气质量监测器的装置、系统和方法 |
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2014
- 2014-12-19 CN CN201410792208.1A patent/CN105763699A/zh not_active Withdrawn
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