CN205881107U - 一种结露报警器 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种结露报警器，其包括MCU控制器、温湿度传感器模块、继电器输出控制模块、电源管理模块和RC测温电路模块。其中温湿度传感器模块、继电器输出控制模块、电源管理模块、RC测温电路模块分别与所述MCU控制器电性连接。电源管理模块用于提供整个报警器电力，温湿度传感器模块用于测量环境中的温度和现对湿度，RC测温电路模块用于测量当前物体表面的当前温度。MCU控制器用于接收所述温湿度传感器模块以及RC测温电路模块所发送的信号，MCU控制器还用于输出一控制信号给继电器输出控制模块。本实用新型具有用途广泛、体积小、安装方便、测量准确等特点。

Description

一种结露报警器

技术领域

本实用新型涉及报警器，尤其涉及一种结露报警器。

背景技术

一般情况下露点温度是不能直接测量，都是根据露点温度、温度以及相对湿度之间的关系，测量环境温度和相对湿度来计算得出所对应的露点温度。当露点温度达到相对应的环境温度是，开始出现结露现象。但是现有的结露报警器，都是通过测定环境现对湿度作为判断条件，大部分结露报警器都是以湿度90％RH为开关点，当湿度达到90％RH以上，则认为开始出现结露，输出报警信号。然而这种判断方式存在缺陷，结露报警器一般使用在电气机柜、机房、空调或者通暖系统中，用来检测物体表面的凝露情况，放置设备表明出现结露。但是，对于机柜或者机房，这些里外的温差较大，由于存在一定量温差和一定量湿度的缘故与外界接触的表面有凝露产生，而此时温度并没有达到结露报警器的启动阈值就发送结露，此时的结露报警器并不会产生任何的报警信号，这样仅仅依靠相对湿度来判断结露是不可靠的。

实用新型内容

为了克服现有技术的不足，本实用新型的目的在于提供一种结露报警器，其能够解决现有技术中由于温差较大时而引起物体表面结露，结露报警器确不报警的问题。

本实用新型的目的采用以下技术方案实现：

本实用新型提供了一种结露报警器，包括MCU控制器、温湿度传感器模块、继电器输出控制模块、电源管理模块和RC测温电路模块；所述温湿度传感器模块、继电器输出控制模块、电源管理模块、RC测温电路模块与所述MCU控制器电性连接；所述MCU控制器接收所述温湿度传感器模块以及RC测温电路模块所发送的信号，所述MCU控制器用于向继电器输出控制模块发送一控制信号。

优选地，所述MCU控制器包括一单片机、电阻R1、电容C6和电容C7；所述电阻R1的一端与电源管理模块的输出端电性连接，电阻R1的另一端通过电容C6接地，所述单片机的NRST接口通过电阻R1与电源管理模块电性连接；所述单片机的VSS接口接地，单片机的VCAP接口通过电容C7接地，单片机的VDD接口与电源管理模块的输出端电性连接；所述单片机的SCL接口与温湿度传感器模块电性连接，单片机的PC5接口与继电器输出控制模块电性连接，单片机的PD3、PD4、PD5接口分别与RC测温电路模块相对应的接口电性连接。

优选地，所述单片机的型号为STM8S003U6。

优选地，所述电源管理模块包括熔断器F1、电阻R2、电阻R3、电容C1、电容C2、电容C3、电容C4、电容C5、双向击穿二极管FD1、续流二极管D2、二极管D1、电感器L1和数字模拟转换器；所述熔断器F1的一端与输入电压电性连接，熔断器F1的另一端通过双向击穿二极管FD1接地；所述二极管D1的正极与熔断器的一端电性连接，二极管D1的负极与电容C2的正极电性连接，电容C2的负 极接地，所述电容C1和电容C1并联；所述数字模拟转换器的Vin接口、SHDN接口均与二极管D1的负极电性连接，数字模拟转换器的GND接口接地；数字模拟转换器的CB接口通过电容C3与电感器L1的一端电性连接，数字模拟转换器的SW接口与电感器L1的一端电性连接；电感器L1的另一端与MCU控制器电性连接；数字模拟转换器的FB接口通过电阻R3接地，电阻R3和电阻R2串联；电容C4和电容C5并联，所述电容C4的正极、电容C5的一端分别与电感器L1电性连接，电容C4的负极接地，电容C5的另一端接地。

优选地，所述数字模拟转换器的型号为LV2842，所述二极管D1的型号为IN4007；所述续流二极管D2为肖基特二极管。

优选地，所述温湿度传感器模块包括一温湿度传感器和电阻R9，所述温湿度传感器的接口1与MCU控制器电性连接，温湿度传感器的接口2接地；温湿度传感器的接口4、电阻R9、接口3形成一回路，接口4还与一外部电源电性连接。

优选地，所述温湿度传感器的型号为AM2320。

优选地，所述RC测温电路模块包括电阻R6、电容C8和热敏电阻NTC1，所述电阻R6的一端与MCU控制器电性连接，电阻R6的另一端通过电容C8接地；热敏电阻NTC1的一端与MCU控制器电性连接，另一端也通过电容C8接地；所述电容C8的一端还与MCU控制器电性连接。

优选地，所述继电器输出控制模块包括电阻R5、电阻R7、电阻R8、发光二极管LED、二极管D3、三极管Q1和继电器K1，所述电 阻R5的一端与MCU控制器电性连接，电阻R5的另一端与三极管Q1的基极电性连接；三极管Q1的基极还通过电阻R7接地，三极管Q1的发射极接地；电阻R8与发光二极管LED串联，电阻R8的一端接外部电源，发光二极管LED的负极与三极管Q1的集电极电性连接；二极管D3的一端与外部电源电性连接，另一端与三极管Q1的集电极电性连接；所述继电器K1线圈的一端接外部电源，另一端与三极管Q1的集电极电性连接。

优选地，所述继电器K1的型号为HFD4/5-S，所述三极管Q1的型号为NPN三极管8050，所述二极管D3的型号为IN4148

相比现有技术，本实用新型的有益效果在于：本实用新型通过根据测量得到的温度、相对湿度从而得到结露温度，在将结露温度与当前环境温度相比得到是否将要结露，从而向用户发出报警讯号。另外还解决了由于物体与外界之间的温差较大而导致的结露，而现有的结露报警器没有发出任何报警讯号的问题，从而为设备的运转提供更为可靠的环境条件的检测。

附图说明

图1为本实用新型提供一实施例的结构模块图；

图2为图1中的MCU控制器的电路图；

图3为图1中的电源管理模块电路图；

图4为图1中的温湿度传感器模块电路图；

图5为图1中的RC测温电路模块电路图；

图6为图1中的继电器输出控制模块电路图。

具体实施方式

下面，结合附图以及具体实施方式，对本实用新型做进一步描述：

如图1所示，本实用新型提供了一种结露报警器，其包括MCU控制器、温湿度传感器模块、继电器输出控制模块、电源管理模块和RC测温电路模块。其中温湿度传感器模块、继电器输出控制模块、电源管理模块、RC测温电路模块分别与所述MCU控制器电性连接。电源管理模块用于提供整个报警器电力，温湿度传感器模块用于测量环境中的温度和现对湿度，RC测温电路模块用于测量当前物体表面的当前温度。MCU控制器用于接收所述温湿度传感器模块以及RC测温电路模块所发送的信号，MCU控制器还用于输出一控制信号给继电器输出控制模块。

如图2所示，其中MCU控制器包括一单片机U2、电阻R1、电容C6和电容C7，所述电阻R1的一端接电源管理模块，电阻R1的另一端通过电容C6接地，单片机U2的引脚复位接口NRST通过电阻R1与外部电源电性连接，单片机U2的电路公共接地端电压VSS接口接地，单片机U2的VCAP接口通过电容C7接地，单片机U2的工作电压接口VDD与电源管理模块电性连接。而单片机U2的SCL接口与温湿度传感器模块电性连接，单片机U2的PD3、PD4和PD5接口与RC测温电路模块的对应接口电性连接，单片机U2的PC5接口与继电器输出控制模块电性连接。

工作原理：其中单片机采用型号为STM8S003U6的芯片，该芯 片是意法半导体公司生产的一款比较常见的单片机，其具有超低功耗、1KB数据EFROM、内部集成RTC、定时器、USART以及I2C、SPI、ADC等多种接口的优点。由于该单片机采用的是比较常见的一款单片机，单片机能够根据输入的数据自动计算并得到输出结果，因此本实用新型的重点并不在于数据的处理。该MCU控制器的工作原理如：MCU控制器通过获取温湿度传感器模块发送的数据信号，然后根据结露温度、温度、相对湿度之间的相关关系自动计算得到露点温度，然后在将该露点温度与RC测温电路模块所发送的当前物体表面的温度值进行对比，最终得出该物体表面是否将要结露，并向继电器输出控制模块发送一控制信号，以向用户发出报警讯号。

另外，结露温度、温度、相对湿度之间的关系公式如下：

$Td=\frac{b}{\[\frac{a}{\log \left(\frac{e}{6.11}\right)}-1\]},e=f\×Es,Es=E0\×10\×\frac{a\×t}{b+t};$

其中，Td是当前环境空气的结露温度；e是当前环境空气的水蒸气压；a、b是参数，对于水面(也即是当前环境温度大于零度)，a＝7.5，b＝237.3；对于冰面(也即是当前环境温度小于等于零度)，a＝9.5，b＝265.5；f是当前环境空气的相对湿度；Es是当前环境空气饱和水蒸汽压；E0是当前环境温度为零度时的空气饱和水蒸汽压，取E0＝6.11hpa；t是当前环境温度。

将上述得到的结露温度Td与当前环境温度t进行比较，当 Td-t<1时，将要出现凝露现象，MUC控制器通过PC5输出一高电平，以控制继电器闭合。当Td-t>2.5时，不会凝露，MUC控制通过PC5输出一低电平，以控制继电器断开。

另外，为了防止，柜壁或者墙壁等于环境温差较大时出现凝露，MCU控制器还接收RC测温电路模块发送的当前物体表面的温度t1，当t-t1>8时，则说明物体表面将要出现凝露，MUC控制器通过PC5输出一高电平，以控制继电器闭合。当t-t1<8时，则说明物体表面不会凝露，MUC控制通过PC5输出一低电平，以控制继电器断开。

另外上述通过温度、相对湿度计算得到结露温度的过程是现有的单片机能够实现的，只要向单片机输入相对应的数据，单片机就能够自动计算得到相对应的结露温度。另外，对于将结露温度与当前环境温度、PCB背板的温度相比较的过程，也是单片机能够完成的，也即是都是现有技术能够实现的，因此本实用新型并不涉及到具体的数据处理的过程。

如图3所示，所述电源管理模块包括熔断器F1、电容C1、电容C2、电容C3、电容C4、电容C5、电阻R2、电阻R3、二极管D1、电感器L1、双向击穿二极管FD1、续流二极管D2和数字模拟转换器U1。其中，熔断器F1的一端与输入电压Vin电性连接，另一端通过双向击穿二极管FD1接地。二极管D1的正极与熔断器电性连接，负极与电容C2的正极电性连接，电容C2的负极接地，电容C1和电容C2并联。数字模拟转换器U1的输入端Vin、SHDN均与二极管D 1的负极电性连接，U1的接地端GND接地。U1的CB端通过 电容C3与续流二极管D2的正极电性连接，续流二极管D2的负极接地。U1的SW端与电感器L1的一端电性连接，电感器L1的另一端与单片机U2的VDD接口电性连接。该电源管理模块通过单片机U2的VDD接口向单片机提供电源。数字模拟转换器U1的FB端通过电阻R3接地。电阻R2和电阻R3串联，电阻R2的一端还与电感器L1电性连接。电容C4和电容C5并联，电容C4的负极、电容C5的一端均接地，电容C4的正极、电容C5的另一端分别与电感器L1的另一端电性连接。所述数字模拟转换器U1的型号为LV2842，二极管D1的型号为IN4007，续流二极管D2为肖基特二极管。

工作原理，其中熔断器F1可保护整个电路过流输入，C1和C2起到输入储能滤波的作用，保证提供较稳定的电压。续流二极管D2为肖基特二极管，其中D 2、L1、R2、R3、R4构成一buck变换电路。在内部开关管导通时，输入电压Vin通过电感器L1向负载供电，与此时也向电容C4充电，电容C4和电感器L1都存储能量。当内部开关管断开时，电感器L1中的能量通过续流二极管D2继续向MCU电路﹑温湿度传感器模块﹑RC测温电路等负载电路供电，当输出电压降低时，电容C4的能量也向负载放电，从而维持输出电压不变。输出电压经过电阻R2和R3分压后反馈到FB接口与比较电压进行比较，从而实现PWM调制，控制开关管的导通和断开，使得输出电压始终保持不变。

如图4所示，所述温湿度传感器模块包括一传感器A和电阻R9，其中传感器A的型号为AM2320，传感器A的接口1与单片机U2的 SCL接口电性连接，传感器A的接口2接地，传感器A的接口4、电阻R9、接口3形成一回路，传感器A的接口4还与一外部电源电性连接。

如图5所示，所述RC测温电路模块包括一电阻R6、电容C8和热敏电阻NTC1，其中电阻R6的一端与单片机U2的PD4接口电性连接，另一端通过电容C8接地。热敏电阻NTC1的一端与单片机U2的PD5接口电性连接，另一端通过电容C8接地。电容C8的一端还与单片机U2的PD3接口电性连接。

由于热敏电阻NTC1，其电阻值随温度增加而呈下降趋势，因此可以通过充放电的方法来得到热敏电阻NTC1的阻值，并通过查找热敏电阻的温度阻值对照表从而得到热敏电阻NTC1的阻值所对应的温度值，也即是当前物体表面的温度值。

上述充放电的方法测量热敏电阻的阻值是比较常见一种测量方法，是本领域技术人员所熟知的技术，不在详细介绍。本实用新型也并不涉及到该方法的任何改进。

如图6所示，所述继电器输出控制模块包括电阻R5、电阻R7、电阻R8、发光二极管LED、二极管D3、三极管Q1和继电器K1，其中电阻R5的一端与单片机U2的PC5接口电性连接，电阻R5的另一端与三极管Q1的基极电性连接。电阻R7的一端接地，另一端与三极管Q1的基极电性连接。发光二极管LED的正极通过电阻R8接外部电源，发光二极管LED的负极与三极管Q1的集电极电性连接，三极管Q1的发射极接地。而二极管D3与电阻R8、发光二极管 LED构成一回路。二极管D2的型号为IN4148，三极管的型号为NPN三极管8050。所述继电器K1的线圈的一端接外部电源，继电器K1的线圈的另一端与三极管电性Q1的集电极电性连接。其中电阻R5和电阻R8起到限流的作用，电阻R7保证在三极管Q1不导通时，使得三极管Q1的基极接地。二极管D3起到续流作用，在继电器K1断开时，与继电器线圈形成一回路吸收继电器线圈产生的反向电动势，起到保护电路的作用。所述继电器K1的型号为HFD4/5-S。

其工作原理为，MCU控制器的单片机U1的PC5接口输出低电平时，三极管Q1断开，继电器K1的2、3引脚接通；当PC5接口输出高电平时，三极管Q1导通，电流流过电阻R8、发光二极管LED和继电器线圈，则发光二极管发光、继电器K1的2、3引脚断开。也即是PC5输出高电平时，表示物体表面已开始结露，从而发光二极管亮灯显示，提醒用户。

本实用新型可应用于多个领域，尤其在检测电气机柜、机房、通信基站、空调制冷天花板的结露状态，可预防物体表面发生结露的情况。

对本领域的技术人员来说，可根据以上描述的技术方案以及构思，做出其它各种相应的改变以及形变，而所有的这些改变以及形变都应该属于本实用新型权利要求的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种结露报警器，其特征在于，包括MCU控制器、温湿度传感器模块、继电器输出控制模块、电源管理模块和RC测温电路模块；所述温湿度传感器模块、继电器输出控制模块、电源管理模块、RC测温电路模块与所述MCU控制器电性连接；所述MCU控制器接收所述温湿度传感器模块以及RC测温电路模块所发送的信号，所述MCU控制器用于向继电器输出控制模块发送一控制信号。

2.如权利要求1所述结露报警器，其特征在于，所述MCU控制器包括一单片机、电阻R1、电容C6和电容C7；所述电阻R1的一端与电源管理模块的输出端电性连接，电阻R1的另一端通过电容C6接地，所述单片机的NRST接口通过电阻R1与电源管理模块电性连接；所述单片机的VSS接口接地，单片机的VCAP接口通过电容C7接地，单片机的VDD接口与电源管理模块的输出端电性连接；所述单片机的SCL接口与温湿度传感器模块电性连接，单片机的PC5接口与继电器输出控制模块电性连接，单片机的PD3、PD4、PD5接口分别与RC测温电路模块相对应的接口电性连接。

3.如权利要求2所述结露报警器，其特征在于，所述单片机的型号为STM8S003U6。

4.如权利要求1所述结露报警器，其特征在于，所述电源管理模块包括熔断器F1、电阻R2、电阻R3、电容C1、电容C2、电容C3、电容C4、电容C5、双向击穿二极管FD1、续流二极管D2、二极管D1、电感器L1和数字模拟转换器；所述熔断器F1的一端与输入电压电性连接，熔断器F1的另一端通过双向击穿二极管FD1接地； 所述二极管D1的正极与熔断器的一端电性连接，二极管D1的负极与电容C2的正极电性连接，电容C2的负极接地，所述电容C1和电容C1并联；所述数字模拟转换器的Vin接口、SHDN接口均与二极管D1的负极电性连接，数字模拟转换器的GND接口接地；数字模拟转换器的CB接口通过电容C3与电感器L1的一端电性连接，数字模拟转换器的SW接口与电感器L1的一端电性连接；电感器L1的另一端与MCU控制器电性连接；数字模拟转换器的FB接口通过电阻R3接地，电阻R3和电阻R2串联；电容C4和电容C5并联，所述电容C4的正极、电容C5的一端分别与电感器L1电性连接，电容C4的负极接地，电容C5的另一端接地。

5.如权利要求4所述结露报警器，其特征在于，所述数字模拟转换器的型号为LV2842，所述二极管D1的型号为IN4007；所述续流二极管D2为肖基特二极管。

6.如权利要求1所述结露报警器，其特征在于，所述温湿度传感器模块包括一温湿度传感器和电阻R9，所述温湿度传感器的接口1与MCU控制器电性连接，温湿度传感器的接口2接地；温湿度传感器的接口4、电阻R9、接口3形成一回路，接口4还与一外部电源电性连接。

7.如权利要求6所述结露报警器，其特征在于，所述温湿度传感器的型号为AM2320。

8.如权利要求1所述结露报警器，其特征在于，所述RC测温电路模块包括电阻R6、电容C8和热敏电阻NTC1，所述电阻R6的一 端与MCU控制器电性连接，电阻R6的另一端通过电容C8接地；热敏电阻NTC1的一端与MCU控制器电性连接，另一端也通过电容C8接地；所述电容C8的一端还与MCU控制器电性连接。

9.如权利要求1所述结露报警器，其特征在于，所述继电器输出控制模块包括电阻R5、电阻R7、电阻R8、发光二极管LED、二极管D3、三极管Q1和继电器K1，所述电阻R5的一端与MCU控制器电性连接，电阻R5的另一端与三极管Q1的基极电性连接；三极管Q1的基极还通过电阻R7接地，三极管Q1的发射极接地；电阻R8与发光二极管LED串联，电阻R8的一端接外部电源，发光二极管LED的负极与三极管Q1的集电极电性连接；二极管D3的一端与外部电源电性连接，另一端与三极管Q1的集电极电性连接；所述继电器K1线圈的一端接外部电源，另一端与三极管Q1的集电极电性连接。

10.如权利要求9所述结露报警器，其特征在于，所述继电器K1的型号为HFD4/5-S，所述三极管Q1的型号为NPN三极管8050，所述二极管D3的型号为IN4148。