CN111609891A - 一种环境监测控制系统 - Google Patents

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CN111609891A CN202010555327.0A CN202010555327A CN111609891A CN 111609891 A CN111609891 A CN 111609891A CN 202010555327 A CN202010555327 A CN 202010555327A CN 111609891 A CN111609891 A CN 111609891A
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杨定成
张小冰
肖志坚
王瑞祥
刘杰
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Abstract

本发明公开了一种环境监测控制系统,包括有环境监测控制电路和环境监测控制仪,环境监测控制电路包括有电源及由电源供电的控制电路、光照采集电路、噪声采集电路、紫外线采集电路、PM2.5采集电路、温湿度采集电路、蓝牙通讯电路以及显示屏;控制电路包括有控制芯片,光照采集电路包括有光照传感器和模数转换模块U4,噪声采集电路包括有感声件U8,紫外线采集电路包括有紫外线传感器U2,PM2.5采集电路包括有PM2.5传感器U7,温湿度采集电路包括有温湿度传感器U1,蓝牙通讯电路包括有一蓝牙模块U9,显示屏与控制芯片相连。本发明具有以下优点和效果:在实现了多内容多数据的采集后,还能优化电路结构,减少接线及电子元件的使用量。

Description

一种环境监测控制系统
技术领域
本发明涉及环境监测技术领域,特别涉及一种环境监测控制系统。
背景技术
随着人类的快速发展,环境问题成了人类当前要面对的最重要的问题,除了保护环境外,对环境的监测也是其中很重要的一环,环境监测一般会用到环境监测仪。然而现有的环境监测仪为了方便接线及电路的布局,其监测内容较少,若是想要实现多内容多数据的采集,无疑会使电路的布局和接线更加繁杂。因此,有必要提供一种可进行多内容多数据采集,且电路结构简单,接线少的环境监测控制电路。
发明内容
本发明的目的是提供一种环境监测控制系统,以解决背景技术中所提出的问题。
本发明的上述技术目的是通过以下技术方案得以实现的:一种环境监测控制系统,包括有环境监测控制电路和环境监测控制仪,所述的环境监测控制电路包括有电源及由电源供电的控制电路、光照采集电路、噪声采集电路、紫外线采集电路、PM2.5采集电路、温湿度采集电路、蓝牙通讯电路以及显示屏;所述的控制电路包括有控制芯片;所述的光照采集电路包括有可获取环境光照强度的光照传感器,且该光照传感器的输出端通过连接一模数转换模块U4后与控制芯片相连;所述的噪声采集电路包括有用于获取环境噪声信号的感声件U8,该感声件U8的输出端与控制芯片相连;所述的紫外线采集电路包括有可将环境紫外线转换为可测量的电信号的紫外线传感器U2,该紫外线传感器U2的输出端与控制芯片相连;所述的PM2.5采集电路包括有可获取环境空气中的粉尘浓度的PM2.5传感器U7,该PM2.5传感器U7的输出端与控制芯片相连;所述的温湿度采集电路包括有可获取环境温度和湿度的温湿度传感器U1,该温湿度传感器U1与控制芯片相连;所述的蓝牙通讯电路包括有一蓝牙模块U9,该蓝牙模块U9与控制芯片相连;所述的显示屏同样与控制芯片相连。
进一步设置是:所述的紫外线采集电路还包括有电容C1、电容C2、电容C3、电容C4、电阻R3和稳压芯片LDO1,所述的紫外线传感器U2的型号为ML8511,稳压芯片LDO1的输入端与电源相连、接地端接地、输出端连接在控制芯片的使能端、紫外线传感器U2的7脚和电阻R3的一端,电阻R3的另一端连接在紫外线传感器U2的4脚,紫外线传感器U2的10脚与地之间连接有所述的电容C2,紫外线传感器U2的5脚接地,紫外线传感器U2的8脚连接在控制芯片的使能端,电容C1连接在紫外线传感器U2的7脚和地之间,电容C3连接在紫外线传感器U2的7脚和稳压芯片LDO1的输出端之间,电容C4连接在稳压芯片LDO1的输入端和地之间。
进一步设置是:所述的温湿度采集电路还包括有电容C5、电容C6、电容C7、电阻R4、电阻R5和稳压芯片LDO2,所述的温湿度传感器U1的型号为AHT10,稳压芯片LDO2的输入端与电源相连、接地端接地、输出端连接在电容C5的一端、温湿度传感器U1的4脚、电阻R4的一端和电阻R5的一端,电容C5的另一端接地,电阻R4的另一端连接在温湿度传感器U1的3脚,该端同时连接在控制芯片的SCL引脚,电阻R5的另一端连接在温湿度传感器U1的2脚,该端同时连接在控制芯片的SDA引脚,温湿度传感器U1的5脚和6脚均接地,稳压芯片LDO2的输入端与地之间连接有所述的电容C6,稳压芯片LDO2的输出端与地之间连接有所述的电容C7。
进一步设置是:还包括有供电电路以及充电电路,所述的供电电路包括有与电源相连并能产生5V直流电压的供电芯片U5,该供电芯片U5为控制电路、光照采集电路、噪声采集电路、紫外线采集电路、PM2.5采集电路、温湿度采集电路、蓝牙通讯电路以及显示屏供电;所述的充电电路可为所述的电源进行充电。
进一步设置是:所述的显示屏采用串口屏,该显示屏与控制芯片的串口引脚相连。
进一步设置是:所述的环境监测控制仪包括有作为承载结构的基座、设置在基座上以将太阳能转换成电能的太阳能板、以及与太阳能板相连并基于其所产生的电能进行充电的可充电式电池,所述的太阳能板固定设置在安装板上,所述的安装板下端连接有一向下延伸至基座的支架,所述的基座上开设有供支架容纳并对支架进行限位以防止其发生倾倒的限位台,在所述的限位台内固定设置有用于驱动支架进行周向转动的电机,所述的基座内固定设置有主电路板,且在该主电路板上配置有与电机相连的控制芯片,所述的可充电式电池固定设置在基座内并为电机和主电路板供电;所述的安装板的端面上安装有光线传感器,该光线传感器与太阳能板位于安装板的同侧端面,且所述的光线传感器通过导线与固定在安装板上的子电路板相连,所述的子电路板与基座内的主电路板相连并由所述的可充电式电池供电,所述的主电路板上的控制芯片可获取光线传感器件所检测到的光线强度,并基于光线强度来控制电机进行工作。
进一步设置是:所述的限位台呈圆柱状,且在该限位台的内部镂空形成一个截面为圆形的限位孔,所述的支架包括有下端圆盘和固定设置在下端圆盘上端的上端臂,所述的下端圆盘可正好伸入至限位孔内,且所述的下端圆盘的中心开设有一供电机的输出轴伸入并通过阻尼固定的通孔,所述的上端臂与安装板相连。
进一步设置是:所述的上端臂包括有个两个纵向设置的铰接臂,且两个所述的铰接臂之间始终保持间隔,所述的安装板的下端固定设置有安装块,所述的安装块伸入至两个铰接臂之间,并通过阻尼插入轴销的方式来实现限位。
进一步设置是:所述的太阳能板的数量为两个,且两个太阳能板分别固定设置在安装板的左右两端。
本发明的有益效果是:
1、本发明可实时采集当前环境的光照、噪声、紫外线、PM2.5、温度和湿度参数,实现了多内容多数据的采集,为环境监测的工作带来了便捷;同时,本发明在扩展了上述多内容多数据的采集功能后,其电路结构依旧相当简单,省去大部分无需的电子元件,有效的优化了电子元件的使用量,整个电路接线少,方便PCB的布局及绘制,对于成本的降低,电路元件的优化,接线的减少带来了显著的提升。
2、本发明中还设置光线传感器件来检测光线强度,且该光线传感器与太阳能板位于安装板的同侧端面,这样能让光线传感器检测到的太阳光强度与太阳能板相近,从而保证了检测值的准确性。接着,控制芯片能基于光线强度的检测值来控制电机工作,电机会带动支架和安装板进行同步的周向转动,从而调整安装板的位置,让太阳能板能朝向太阳从而更好的接收到太阳光,从而提高充电效率,让整个结构更加可靠,工作时间更加持久。
附图说明
图1为实施例的原理框图;
图2为实施例中控制电路的电路图;
图3为实施例中光照采集电路的电路图;
图4为实施例中噪声采集电路的电路图;
图5为实施例中紫外线采集电路的电路图;
图6为实施例中PM2.5采集电路的电路图;
图7为实施例中温湿度采集电路的电路图;
图8为实施例中充电电路的电路图;
图9为实施例中供电电路的电路图;
图10为实施例中蓝牙通讯电路的电路图;
图11为实施例中显示屏的电路图;
图12为实施例的结构示意图;
图13为图12中A部的放大图;
图14为实施例中隐去限位台后的结构示意图;
图15为图14中B部的放大图。
图中:91、电源;92、控制电路;921、控制芯片;93、光照采集电路;931、光照传感器;94、噪声采集电路;95、紫外线采集电路;96、PM2.5采集电路;97、温湿度采集电路;98、蓝牙通讯电路;99、显示屏;100、充电电路;101、供电电路;1、基座;2、安装板;21、太阳能板;22、安装块;3、可充电式电池;4、支架;41、下端圆盘;411、通孔;42、铰接臂;5、限位台;51、限位孔;6、主电路板;71、光线传感器;72、子电路板;8、电机。
具体实施方式
以下结合附图对本发明作进一步详细说明。
参考附图1,一种环境监测控制系统,包括有环境监测控制电路和环境监测控制仪,环境监测控制电路包括有电源91及由电源91供电的控制电路92、光照采集电路93、噪声采集电路94、紫外线采集电路95、PM2.5采集电路96、温湿度采集电路97、蓝牙通讯电路98以及显示屏99;
控制电路92包括有控制芯片921;
光照采集电路93包括有可获取环境光照强度的光照传感器931,且该光照传感器931的输出端通过连接一模数转换模块U4后与控制芯片921相连;
噪声采集电路94包括有用于获取环境噪声信号的感声件U8,该感声件U8的输出端与控制芯片921相连;
紫外线采集电路95包括有可将环境紫外线转换为可测量的电信号的紫外线传感器U2,该紫外线传感器U2的输出端与控制芯片921相连;
PM2.5采集电路96包括有可获取环境空气中的粉尘浓度的PM2.5传感器U7,该PM2.5传感器U7的输出端与控制芯片921相连;
温湿度采集电路97包括有可获取环境温度和湿度的温湿度传感器U1,该温湿度传感器U1与控制芯片921相连;
蓝牙通讯电路98包括有一蓝牙模块U9,该蓝牙模块U9与控制芯片921相连;所述的显示屏99同样与控制芯片921相连。
参考附图2至附图11,公开了本实施的具体实施电路图,其不仅可进行多内容多数据的采集,同时还实现了电路结构简单,接线少,电子元件的使用数量少的优化。
其中,紫外线采集电路95还包括有电容C1、电容C2、电容C3、电容C4、电阻R3和稳压芯片LDO1,所述的紫外线传感器U2的型号为ML8511,稳压芯片LDO1的输入端与电源91相连、接地端接地、输出端连接在控制芯片921的使能端、紫外线传感器U2的7脚和电阻R3的一端,电阻R3的另一端连接在紫外线传感器U2的4脚,紫外线传感器U2的10脚与地之间连接有所述的电容C2,紫外线传感器U2的5脚接地,紫外线传感器U2的8脚连接在控制芯片921的使能端,电容C1连接在紫外线传感器U2的7脚和地之间,电容C3连接在紫外线传感器U2的7脚和稳压芯片LDO1的输出端之间,电容C4连接在稳压芯片LDO1的输入端和地之间。
温湿度采集电路97还包括有电容C5、电容C6、电容C7、电阻R4、电阻R5和稳压芯片LDO2,所述的温湿度传感器U1的型号为AHT10,稳压芯片LDO2的输入端与电源91相连、接地端接地、输出端连接在电容C5的一端、温湿度传感器U1的4脚、电阻R4的一端和电阻R5的一端,电容C5的另一端接地,电阻R4的另一端连接在温湿度传感器U1的3脚,该端同时连接在控制芯片921的SCL引脚,电阻R5的另一端连接在温湿度传感器U1的2脚,该端同时连接在控制芯片921的SDA引脚,温湿度传感器U1的5脚和6脚均接地,稳压芯片LDO2的输入端与地之间连接有所述的电容C6,稳压芯片LDO2的输出端与地之间连接有所述的电容C7。
还包括有供电电路101以及充电电路100,供电电路101包括有与电源91相连并能产生5V直流电压的供电芯片U5,该供电芯片U5为控制电路92、光照采集电路93、噪声采集电路94、紫外线采集电路95、PM2.5采集电路96、温湿度采集电路97、蓝牙通讯电路98以及显示屏99供电;所述的充电电路100可为所述的电源91进行充电。
显示屏99采用串口屏,该显示屏99与控制芯片921的串口引脚相连。
需要说明的是,在本实施例中控制芯片921采用Arduino Mega,模数转换模块U4采用Arduino NANO,光照采集传感器的型号为TEMT6000,感声件U8采用麦克风MIC,PM2.5传感器的型号为PMG7,蓝牙模块采用HC12,显示屏99采用TJC1060X570_11C_L,供电芯片U5的型号为LM2596,稳压芯片LDO1和稳压芯片LDO2的型号均为SC662K。同时在说明书附图中均已标出。
参考附图12至附图15,环境监测控制仪包括有作为承载结构的基座1、设置在基座1上以将太阳能转换成电能的太阳能板21、以及与太阳能板21相连并基于其所产生的电能进行充电的可充电式电池3。该部分作为现有的环境监测仪的基本组成结构,为现有技术,此处不再加以阐述。
太阳能板21固定设置在安装板2上,安装板2下端连接有一向下延伸至基座1的支架4,基座1上开设有供支架4容纳并对支架4进行限位以防止其发生倾倒的限位台5,在所述的限位台5内固定设置有用于驱动支架4进行周向转动的电机8,所述的基座1内固定设置有主电路板6,且在该主电路板6上配置有与电机8相连的控制芯片,可充电式电池3固定设置在基座1内并为电机8和主电路板6供电;
安装板2的端面上安装有光线传感器71,该光线传感器71与太阳能板21位于安装板2的同侧端面,且光线传感器71通过导线与固定在安装板2上的子电路板72相连,子电路板72与基座1内的主电路板6相连并由所述的可充电式电池3供电,主电路板6上的控制芯片可获取光线传感器71件所检测到的光线强度,并基于光线强度来控制电机8进行工作。
需要说明的是,主电路板6和子电路板72均采用PCB,且两者通过导线进行连接,光线传感器71可从市场上直接购买即可,主电路板6上控制芯片采用STM32单片机或pic系列均可。
进一步的,限位台5呈圆柱状,且在该限位台5的内部镂空形成一个截面为圆形的限位孔51,支架4包括有下端圆盘41和固定设置在下端圆盘41上端的上端臂,下端圆盘41可正好伸入至限位孔51内,且下端圆盘41的中心开设有一供电机8的输出轴伸入并通过阻尼固定的通孔411,上端臂与安装板2相连。输出轴通过阻尼摩擦进行固定,当然也可以配以螺栓加固。
上端臂包括有个两个纵向设置的铰接臂42,且两个铰接臂42之间始终保持间隔,安装板2的下端固定设置有安装块22,安装块22伸入至两个铰接臂42之间,并通过阻尼插入轴销的方式来实现限位。具体可参考附图,通过阻尼摩擦可避免安装板2发生自由转动情况。
太阳能板21的数量为两个,且两个太阳能板21分别固定设置在安装板2的左右两端,可以更好的接收太阳光,提高充电效率。
需要说明的是,在本实施例中,光线传感器71和光照传感器931为同一个传感器,用于获取太阳光的光线强度。
本具体实施例仅仅是对本发明的解释,其并不是对本发明的限制,本领域技术人员在阅读完本说明书后可以根据需要对本实施例做出没有创造性贡献的修改,但只要在本发明的权利要求范围内都受到专利法的保护。

Claims (9)

1.一种环境监测控制系统,其特征在于:包括有环境监测控制电路和环境监测控制仪,所述的环境监测控制电路包括有电源(91)及由电源(91)供电的控制电路(92)、光照采集电路(93)、噪声采集电路(94)、紫外线采集电路(95)、PM2.5采集电路(96)、温湿度采集电路(97)、蓝牙通讯电路(98)以及显示屏(99);
所述的控制电路(92)包括有控制芯片(921);
所述的光照采集电路(93)包括有可获取环境光照强度的光照传感器(931),且该光照传感器(931)的输出端通过连接一模数转换模块U4后与控制芯片(921)相连;
所述的噪声采集电路(94)包括有用于获取环境噪声信号的感声件U8,该感声件U8的输出端与控制芯片(921)相连;
所述的紫外线采集电路(95)包括有可将环境紫外线转换为可测量的电信号的紫外线传感器U2,该紫外线传感器U2的输出端与控制芯片(921)相连;
所述的PM2.5采集电路(96)包括有可获取环境空气中的粉尘浓度的PM2.5传感器U7,该PM2.5传感器U7的输出端与控制芯片(921)相连;
所述的温湿度采集电路(97)包括有可获取环境温度和湿度的温湿度传感器U1,该温湿度传感器U1与控制芯片(921)相连;
所述的蓝牙通讯电路(98)包括有一蓝牙模块U9,该蓝牙模块U9与控制芯片(921)相连;所述的显示屏(99)同样与控制芯片(921)相连。
2.根据权利要求1所述的一种环境监测控制系统,其特征在于:所述的紫外线采集电路(95)还包括有电容C1、电容C2、电容C3、电容C4、电阻R3和稳压芯片LDO1,所述的紫外线传感器U2的型号为ML8511,稳压芯片LDO1的输入端与电源(91)相连、接地端接地、输出端连接在控制芯片(921)的使能端、紫外线传感器U2的7脚和电阻R3的一端,电阻R3的另一端连接在紫外线传感器U2的4脚,紫外线传感器U2的10脚与地之间连接有所述的电容C2,紫外线传感器U2的5脚接地,紫外线传感器U2的8脚连接在控制芯片(921)的使能端,电容C1连接在紫外线传感器U2的7脚和地之间,电容C3连接在紫外线传感器U2的7脚和稳压芯片LDO1的输出端之间,电容C4连接在稳压芯片LDO1的输入端和地之间。
3.根据权利要求1所述的一种环境监测控制系统,其特征在于:所述的温湿度采集电路(97)还包括有电容C5、电容C6、电容C7、电阻R4、电阻R5和稳压芯片LDO2,所述的温湿度传感器U1的型号为AHT10,稳压芯片LDO2的输入端与电源(91)相连、接地端接地、输出端连接在电容C5的一端、温湿度传感器U1的4脚、电阻R4的一端和电阻R5的一端,电容C5的另一端接地,电阻R4的另一端连接在温湿度传感器U1的3脚,该端同时连接在控制芯片(921)的SCL引脚,电阻R5的另一端连接在温湿度传感器U1的2脚,该端同时连接在控制芯片(921)的SDA引脚,温湿度传感器U1的5脚和6脚均接地,稳压芯片LDO2的输入端与地之间连接有所述的电容C6,稳压芯片LDO2的输出端与地之间连接有所述的电容C7。
4.根据权利要求1所述的一种环境监测控制系统,其特征在于:还包括有供电电路(101)以及充电电路(100),所述的供电电路(101)包括有与电源(91)相连并能产生5V直流电压的供电芯片U5,该供电芯片U5为控制电路(92)、光照采集电路(93)、噪声采集电路(94)、紫外线采集电路(95)、PM2.5采集电路(96)、温湿度采集电路(97)、蓝牙通讯电路(98)以及显示屏(99)供电;所述的充电电路(100)为所述的电源(91)进行充电。
5.根据权利要求1所述的一种环境监测控制系统,其特征在于:所述的显示屏(99)采用串口屏,该显示屏(99)与控制芯片(921)的串口引脚相连。
6.根据权利要求1所述的一种环境监测控制系统,其特征在于:所述的环境监测控制仪包括作为承载结构的基座(1)、设置在基座(1)上以将太阳能转换成电能的太阳能板(21)、以及与太阳能板(21)相连并基于其所产生的电能进行充电的可充电式电池(3);
所述的太阳能板(21)固定设置在安装板(2)上,所述的安装板(2)下端连接有一向下延伸至基座(1)的支架(4),所述的基座(1)上开设有供支架(4)容纳并对支架(4)进行限位以防止其发生倾倒的限位台(5),在所述的限位台(5)内固定设置有用于驱动支架(4)进行周向转动的电机(8),所述的基座(1)内固定设置有主电路板(6),且在该主电路板(6)上配置有与电机(8)相连的控制芯片,所述的可充电式电池(3)固定设置在基座(1)内并为电机(8)和主电路板(6)供电;
所述的安装板(2)的端面上安装有光线传感器(71),该光线传感器(71)与太阳能板(21)位于安装板(2)的同侧端面,且所述的光线传感器(71)通过导线与固定在安装板(2)上的子电路板(72)相连,所述的子电路板(72)与基座(1)内的主电路板(6)相连并由所述的可充电式电池(3)供电,所述的主电路板(6)上的控制芯片可获取光线传感器(71)件所检测到的光线强度,并基于光线强度来控制电机(8)进行工作。
7.根据权利要求6所述的一种环境监测控制系统,其特征在于:所述的限位台(5)呈圆柱状,且在该限位台(5)的内部镂空形成一个截面为圆形的限位孔(51),所述的支架(4)包括有下端圆盘(41)和固定设置在下端圆盘(41)上端的上端臂,所述的下端圆盘(41)可正好伸入至限位孔(51)内,且所述的下端圆盘(41)的中心开设有一供电机(8)的输出轴伸入并通过阻尼固定的通孔(411),所述的上端臂与安装板(2)相连。
8.根据权利要求7所述的一种环境监测控制系统,其特征在于:所述的上端臂包括有个两个纵向设置的铰接臂(42),且两个所述的铰接臂(42)之间始终保持间隔,所述的安装板(2)的下端固定设置有安装块(22),所述的安装块(22)伸入至两个铰接臂(42)之间,并通过阻尼插入轴销的方式来实现限位。
9.根据权利要求6所述的一种环境监测控制系统,其特征在于:所述的太阳能板(21)的数量为两个,且两个太阳能板(21)分别固定设置在安装板(2)的左右两端。
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