CN206669959U - 一种用于浴室的氧气监控装置 - Google Patents

Abstract

本实用新型提供一种用于浴室的氧气监控装置，包括电源管理电路、氧气传感器、液晶显示屏、MCU、放大电路、蜂鸣器、电机驱动电路、电机和扇叶；MCU与氧气传感器、液晶显示屏、放大电路和电机驱动电路相连，放大电路和蜂鸣器相连，电机驱动电路和电机相连，电机输出端与扇叶相连，电源管理电路将市电转化为装置工作电压；所述MCU中设置阈值比较模块，阈值比较模块中设置若干氧气浓度阈值范围，每一阈值范围对应一电机转速。

Description

一种用于浴室的氧气监控装置

技术领域

本实用新型涉及一种监控技术，特别是一种用于浴室的氧气监控装置。

背景技术

研究数据发现，随着洗澡时间的延长，浴室中氧气含量逐渐下降，且大大低于大气中21％的含氧量。一般人在空气中氧气含量不足16％的情况下，往往会出现胸闷、头晕等一些症状，这时如不及时呼吸新鲜空气，而仍在这种环境下久留，人就可能严重缺氧导致昏迷。由此可见，浴室缺氧是引起昏迷死亡事故发生的原因之一。这款设备专门为浴室缺氧专门制作研发。

发明内容

本实用新型的目的在于提供一种用于浴室的氧气监控装置，该装置具备具备气体浓度检测、气体交换的特征。

一种用于浴室的氧气监控装置，包括电源管理电路、氧气传感器、液晶显示屏、MCU、放大电路、蜂鸣器、电机驱动电路、电机和扇叶；

MCU与氧气传感器、液晶显示屏、放大电路和电机驱动电路相连；放大电路和蜂鸣器相连；电机驱动电路和电机相连；电机带动扇叶转动；电源管理电路将市电转化为装置工作电压；所述MCU中设置阈值比较模块，阈值比较模块中设置若干氧气浓度阈值范围，每一阈值范围对应一电机转速。

本实用新型与现有技术相比，具有以下优点：(1)氧气传感器对浴室内氧气的浓度进行实时检测，将检测结果以电信号传给MCU，通过液晶显示屏，显示当前氧气溶度。当浴室内氧气浓度达到某一阈值范围时，电机按照该阈值范围所对应的电机转速驱动扇叶旋转换气。(2)本装置操作非常简单，全自动运行，只需一个按钮即可开启装置。

下面结合说明书附图对本实用新型作进一步描述。

附图说明

图1为本实用新型的系统结构示意图。

图2为本实用新型的氧气传感器电路图。

图3为本实用新型的MCU最小系统电路图。

图4为本实用蜂鸣器报警电路图。

图5为本实用新型的部分电源管理电路图。

图6为本实用新型的电机驱动电路图。

具体实施方式

结合图1，一种用于浴室的氧气监控装置，包括电源管理电路、氧气传感器、液晶显示屏、MCU、放大电路、蜂鸣器、电机驱动电路、电机和扇叶，MCU与氧气传感器、液晶显示屏、放大电路和电机驱动电路相连；放大电路和蜂鸣器相连；电机驱动电路和电机相连；电机带动扇叶转动；电源管理电路将市电(220V交流电)转化为系统需要的工作电压；放大电路为三极管放大电路；蜂鸣器为最简单报警器；氧气传感器用于实时监测浴室内氧气浓度，以模拟电压的方式传递给MCU；电源管理电路的作用是将生活中的220V交流电转为电机驱动板、MCU等装置的工作电压；电机驱动电路的作用是便于MCU利用脉冲宽度调制(PWM)技术对电机的速度进行调节；MCU的最低要求是内部具备一个ADC；系统设有用于安装电源管理电路、氧气传感器、液晶显示屏、MCU、放大电路、蜂鸣器、电机驱动电路、电机的防水外壳，氧气传感器探头和外界空气接触，并且尽少的接触到浴室内的水蒸气。

结合图2，为氧气传感器电路图，利用电化学原理，将采集到的模拟值传输给MCU进行处理，测量的范围为1-25％。

结合图3，MCU最小系统包括电源、单片机、时钟电路、复位电路。对于一个完整的电子设计来讲，首要问题就是为整个系统提供电源供电模块，电源模块的稳定可靠是系统平稳运行的前提和基础。单片机时钟系统中都有晶振，在单片机最小系统里，晶振作用非常大，全名叫晶体振荡器，他结合单片机内部电路产生单片机所需的时钟频率，单片机晶振提供的时钟频率越高，那么单片机运行速度就越快，单片接的一切指令的执行都是建立在单片机晶振提供的时钟频率。复位电路由按键复位和上电复位两部分组成，(1)上电复位：STM8系列单片及为低电平复位，通常在复位引脚NRST上连接一个电容(C13)到GND，再连接一个电阻(R16)到VCC，由此形成一个RC充放电回路保证单片机在上电时NRST脚上有足够时间的低电平进行复位，随后回归到高电平进入正常工作状态。(2)按键复位：按键复位就是在复位电容(C13)上并联一个开关，当开关按下时电容(C13)被放电、NRST也被拉到低电平，而且由于电容(C13)的充电，会保持一段时间的低电平来使单片机复位。

本实用新型所述MCU中设置阈值比较模块，阈值比较模块中设置若干氧气浓度阈值范围，每一阈值范围对应一电机转速。例如设置两级报警值，即两级阈值，当浴室内氧气浓度达到二级报警值(18％)时，MCU就会根据当前氧气溶度，利用脉冲宽度调制(PWM)技术对电机的速度进行调节。让电机带动扇叶转动，进行换气。若浴室内氧气浓度达到一级报警值(16％)时，电机以最快的速度转动，同时进行蜂鸣器报警，大大降低浴室缺氧引起的昏迷死亡事故的发生概率。

结合图4，为三极管放大电路和蜂鸣器电路，三极管为NPN型，因为9013三极管功率没8550大，所以使用8550三极管进行驱动，R1为基极的限流电阻。

结合图5，为部分电源管理电路图，220V转24V电压直接使用隔离开关电源模块，具有温度保护、过流保护及短路全保护，高低压隔离，5V和3.3V工作带电压则使用Hi-Link电源模块、LM317芯片进行降压。图中的C1、C2、C3、C4为滤波电容。

结合图6，为电机驱动电路，通过隔离开关电源，将220V的交流电转化为24V的直流电，在经过肖特基二极管(D1)，通过三端稳压集成电路IC芯片(LM7812)转化为12V电压，PWM信号为单片机输出信号，故电压幅值只有3.3V，通过上拉电阻(R4)输入到NPN三极管(Q4)，经过NPN三极管(Q2)和PNP三极管(Q5)构成推挽输出，驱动N-MOS管(Q3),在电机旁边并联一个肖特基二极管(D2)也称为续流二极管，它在电路中一般用来保护具有线圈的元件不被感应电动势反向击穿或烧坏，以并联的方式接到产生感应电动势的元件两端，并与其形成回路，从而起到保护电路中的元件不被损坏的作用。

MCU采用ST公司的STM8单片机，于专为要求高性能、低成本、超低功耗的嵌入式应用专门设计的ARM Cortex内核，外围接口非常丰富，且具有宽电压，我们所要用到STM38单片机自带的ADC、PWM等功能。

放大电路采用三极管放大电路，使用8550三极管，性价比高。

蜂鸣器采用最简单的有源蜂鸣器，MCU直接给放大电路中的三极管基极一个固定电平，就能持续发声。

液晶显示屏采用最常用的LCD12864，是一种具有4位/8位并行、2线或3线串行多种接口方式，内部含有国标一级、二级简体中文字库的点阵图形液晶显示模块；其显示分辨率为128×64,内置8192个16*16点汉字，和128个16*8点ASCII字符集。

Claims (6)

1.一种用于浴室的氧气监控装置，其特征在于，包括电源管理电路、氧气传感器、液晶显示屏、MCU、放大电路、蜂鸣器、电机驱动电路、电机和扇叶；

MCU与氧气传感器、液晶显示屏、放大电路和电机驱动电路相连，

放大电路和蜂鸣器相连，

电机驱动电路和电机相连，

电机输出端与扇叶相连，

电源管理电路将市电转化为装置工作电压；

所述MCU中设置阈值比较模块，阈值比较模块中设置若干氧气浓度阈值范围，每一阈值范围对应一电机转速。

2.根据权利要求1所述的装置，其特征在于，放大电路为三极管放大电路。

3.根据权利要求1所述的装置，其特征在于，蜂鸣器仅在电机最大转速是报警。

4.根据权利要求1所述的装置，其特征在于，氧气传感器用于实时监测浴室内氧气浓度，以模拟电压的方式传递给MCU。

5.根据权利要求1所述的装置，其特征在于，MCU包括STM8S103K3T6芯片、时钟电路、复位电路；其中

复位电路包括上电复位电路和按键复位电路，

上电复位电路由第十三电容(C13)、第六电阻(R6)形成的RC充放电贿赂组成且连接于STM8S103K3T6芯片的复位引脚NRST引脚，其中第十三电容(C13)接地，第六电阻(R6)接工作电压，

按键复位电路由并联于第十三电容(C13)的按键开关组成；

时钟电路包括晶振和两个负载电容，

晶振两端分别接STM8S103K3T6芯片的OSCIN、OSCOUT引脚，

负载电容一端分别接晶振的两端且另一端接地。

6.根据权利要求1所述的装置，其特征在于，电机驱动电路包括隔离开关电源、第一肖特基二极管(D1)、LM7812芯片、上拉电阻(R4)、第四NPN三极管(Q4)、第二NPN三极管(Q2)、第五PNP三极管(Q5)、第三N-MOS管(Q3)第二肖特基二极管(D2)；其中

通过隔离开关电源将220V的交流电转化为24V的直流电压，

24V的直流电压经过肖特基二极管(D1)、LM7812芯片转化为12V电压传输至第四NPN三极管(Q4)，

MCU输出的PWM信号通过上拉电阻(R4)后经过第四NPN三极管(Q4)和第二NPN三极管(Q2)、第五PNP三极管(Q5)构成推挽输出驱动N-MOS管(Q3)，

N-MOS管(Q3)驱动电机工作，

第二肖特基二极管(D2)并联于电机设置。