CN207008340U - 空气粉尘检测仪 - Google Patents

Abstract

本实用新型涉及一种空气粉尘检测仪，包括电源电路、单片机、指示灯电路，粉尘接口电路等，本实用新型能够实时监测环境粉尘浓度，超过一定范围则声光报警。

Description

空气粉尘检测仪

技术领域

本实用新型涉及一种空气粉尘检测仪

背景技术

现有的空气粉尘检测仪电路不能够及时报警，且耗电，不能准确预报粉尘的状况。

实用新型内容

本实用新型所要解决的技术问题是要提供一种能够实时监控粉尘状况，且能够及时报警的监控电路，实现上述目的的技术方案如下：

空气粉尘检测仪，包括电源电路、单片机、指示灯电路，单片机形成主控电路，还包括粉尘接口电路、报警电路；

其中，报警电路包括指示灯电路和蜂鸣器电路；

其中，所述电源电路包括电池、升压芯片、场效应管，所述电池、场效应管通过导线与升压芯片的VCC引脚串连连接，升压芯片的EN引脚通过导线与单片机的DC5V EN引脚连接；

其中，所述粉尘接口电路包括粉尘模块、场效应管，

所述粉尘模块的LED-VCC引脚通过导线连接一个场效应管，同时场效应管还引出两根导线，分别为导线一、导线二，所述导线一连接单片机的DUST VCON2引脚，导线二分别连接升压芯片的VOUT引脚和单片机的DUST VCON1引脚；粉尘模块的LED-GND引脚通过导线分别与导线一和导线二接通；LED-CON引脚通过导线分别与单片机的DUST LEDCON引脚、DUST Vout引脚连接；S-GND引脚通过导线分别与导线一和导线二接通；Vout引脚通过导线与单片机的DUST Vout引脚连接，同时Vout引脚通过导线还与单片机的DUST LEDCON引脚连接；VCC引脚通过导线分别与DUST VCON1引脚和升压芯片的VOUT引脚连接；

其中，所述指示灯电路包括三个三极管，分别为三极管一、三极管二、三极管三，每个三极管通过导线串连一个发光二极管，每个三极管与对应的发光二极管形成三路并联的电路，其中，三极管一的发射集通过导线还与单片机的LED1CON引脚连接，三极管二的发射集通过导线还与单片机的LED2CON引脚连接，三极管三的发射集通过导线还与单片机的LED3CON引脚连接，三个发光二极管通过导线分别与升压芯片的VOUT引脚、单片机的DC3V1引脚连接；

所述蜂鸣器电路包括一个三极管、蜂鸣器，其中，蜂鸣器通过导线分别连接升压芯片的VOUT引脚、单片机的DC3V 1引脚和三极管的集电极，三极管的基极与单片机的BELLCON引脚连接。

报警电路通过单片机测得的粉尘值与设定范围进行比较，或超过设定范围则报警灯闪烁，蜂鸣器发出报警声。

优选的，还包括串口电路，所述串口电路包括插针连接器、二极管，所述插针连接器的VCC引脚通过导线与单片机的DC3V1引脚连接，且VCC引脚与DC3V1引脚之间的导线上串连二极管，所述插针连接器的RXD引脚通过导线与单片机的RXD引脚连接，插针连接器的TXD引脚通过导线与单片机的TXD引脚连接，插针连接器的GND引脚通过导线与单片机的GND引脚连接。

串口电路可通过串口实时输出粉尘值，或通过串口实时改变设备的运行参数。

优选的，还包括电压采集电路，所述电压采集电路包括两个电容，所述电容分别为电容一、电容二，电容一通过导线分别连接单片机的S 3V引脚和S EN引脚；所述电容二通过导线分别与升压芯片的VOUT引脚连接。

电压采集电路能够实时监测电池电压，若电压过低则单片机进入深度休眠模式，只有更换电池后才能再次工作，防止误报警。

电压采集电路负责监测供电电池电压，防止电压过低引起的误判断，串口电路在需要时负责具体数据的输出及参数的设定。

本实用新型正常工作时工作指示灯闪烁，并实时检测周围环境粉尘浓度，当超过预设范围1时，则报警指示灯亮并伴有蜂鸣器短鸣报警，当超过预设范围2时，则报警灯红灯亮并伴有蜂鸣器长鸣报警，

本发明采用低功耗设计，实时监测环境粉尘浓度，超过一定范围则声光报警，另有电池低压监测，串口数据输出功能，能够实时监测粉尘状况。

附图说明

图1为电源电路；

图2为单片机；

图2-1为图2的局部放大图；

图2-2为图2的局部放大图；

图2-3为图2的局部放大图；

图2-4为图2的局部放大图；

图2-5为图2的局部放大图；

图3为粉尘接口电路；

图4为指示灯电路；

图5为蜂鸣器电路；

图6为电压采集电路；

图7为串口电路；

具体实施方式

下面结合附图对本实用新型做详细的说明。

空气粉尘检测仪，包括电源电路、单片机、报警电路、粉尘接口电路，单片机形成主控电路。报警电路包括指示灯电路和蜂鸣器电路，本电路采用低功耗设计，通过使用主流的TI超低功耗单片机MSP430F4152,并配有完善的外围电路完成本发明的目的。

下面详细的描述每个电路的组成及工作原理。

所述电源电路包括电池、升压芯片、场效应管，所述电池、场效应管通过导线与升压芯片的VCC引脚串连连接，升压芯片的EN引脚通过导线与单片机的EN引脚连接，为了储能，在电池与场效应管之间可以并联一个储能电容，而场效应管可以并联一个二极管。所述升压芯片采用低功耗的DC-DC升压芯片为粉尘模块提供5V电源，升压芯片的型号为SGM6603，升压芯片的VOUT引脚与粉尘接口电路连接。

本发明采用两节1.5V干电池供电，经过储能电容、串联的场效应管可防止电源反接而不会使电压压降太大，主控电路通过3.3V左右电源供电，直接用电池供电即可，另外粉尘模块需要5V供电，所以设计采用低功耗DC-DC升压芯片为粉尘模块提供5V电源。在系统待机不采集粉尘浓度时，可通过单片机关闭升压芯片，进一步降低功耗。

本发明中主控电路，即单片机采用TI超低功耗单片机，其型号为MSP430F4152，加上复位电路、滤波电路、调试及晶振电路，通过合理的硬件设计和完善的程序配合，使整个系统在不处理粉尘数据时，只有单片机工作在待机模式，其他模块基本不消耗电流，使电路整体待机电流小到2uA。

下面再详细的描述粉尘接口电路，所述粉尘接口电路包括粉尘模块、两个场效应管，其中，所述粉尘模块的LED-VCC引脚通过导线连接一个场效应管，同时场效应管还引出两根导线，分别为导线一、导线二，所述导线一连接单片机的DUST VCON2引脚，升压芯片的VOUT引脚就是通过导线二与粉尘模块连接在一起，同时导线二还与单片机的DUST VCON1引脚连接，场效应管与VOUT引脚之间的导线二上串连一个三极管。另一个场效应管串接在VCC引脚出来的导线上。

而粉尘模块的LED-GND引脚通过导线分别与导线一和导线二接通，LED-CON引脚通过导线分别与单片机的DUST LEDCON引脚和DUST Vout引脚连接；S-GND引脚通过导线分别与导线一和导线二接通；Vout引脚通过导线与单片机的DUST Vout引脚连接，同时Vout引脚通过导线还与单片机的DUST LEDCON引脚连接；

VCC引脚通过导线分别与DUST VCON1引脚和升压芯片的VOUT引脚连接，所述粉尘模块优选型号为GP2Y1010AU。

采用夏普GP2Y1010AU0F粉尘模块，采用官方推荐的监测电路，通过单片机对粉尘模块进行采样时序的生成、输出信号的采样，加上供电控制电路，保证在不需要采集的时候关闭粉尘模块的电流消耗，降低功耗，输出降压电路可以防止粉尘模块输出信号超过单片机的测量范围，减小高电压对单片机引脚的伤害，通过合理的设计满足了低功耗和高精度测量的要求。

所述指示灯电路包括三个三极管，分别为三极管一、三极管二、三极管三，每个三极管通过导线串连一个发光二极管，每个三极管与对应的发光二极管形成三路并联的电路，其中，三极管一的发射集通过导线还与单片机的LED1CON引脚连接，三极管二的发射集通过导线还与LED2CON引脚连接，三极管三的发射集通过导线还与LED 3CON引脚连接，同时三个发光二极管通过导线还分别与升压芯片的VOUT引脚连接。

所述蜂鸣器电路包括一个三极管、蜂鸣器，其中，蜂鸣器通过导线分别连接升压芯片的VOUT引脚、单片机DC3V 1引脚和三极管的集电极，三极管的基极与单片机的BELL CON引脚连接，三极管的发射集接地，三极管的集电极通过导线与蜂鸣器连接。

指示灯和蜂鸣器供电电源可从升压芯片处获得，可以保证在电池电压比较低的情况下得到较高的亮度和较大的报警声响，具体实现过程是可以设置两档报警范围，通过单片机定时测得的粉尘值与两个设定范围进行比较，若超过设定范围则报警灯闪烁，蜂鸣器发出报警声，不同的范围对应不同的闪烁频率和声响时间，用来提示用户粉尘浓度在哪个范围。

设备长期工作时电池电压会越来越低，当电压低到超出单片机正常工作的电压范围时，可能会引起程序的不正常运行，比如会误报警，为了防止上述的缺陷发生，本发明设计了电压采集电路来克服上述困难，所述电压采集电路包括两个电容，所述电容分别为电容一、电容二，电容一通过导线分别连接单片机的S 3V引脚和S EN引脚；所述电容二通过导线分别与升压芯片的VOUT引脚连接。此电路能够实时监测电池电压，若电压过低则单片机进入深度休眠模式，只有更换电池后才能再次工作，防止误报警。

如有需要，可通过串口实时输出粉尘值，或通过串口实时改变设备的运行参数。在系统调试阶段可以通过此接口提供电源，方便系统调试。具体的，本发明设置串口电路，所述串口电路包括插针连接器、二极管，所述插针连接器的VCC引脚通过导线与单片机的DC3V1引脚连接，且VCC引脚与DC3V1引脚之间的导线上串连二极管，所述插针连接器的RXD引脚通过导线与单片机的RXD引脚连接，插针连接器的TXD引脚通过导线与单片机的TXD引脚连接，插针连接器的GND引脚通过导线与单片机的GND引脚连接。

本发明结构简单，能够实时监测粉尘状况，当粉尘有异常时，能够及时、精确的报警。

以上仅为本实用新型实施例的较佳实施例而已，并不用以限制本实用新型实施例，凡在本实用新型实施例的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本实用新型实施例的保护范围内。

Claims (3)

1.空气粉尘检测仪，包括电源电路、单片机、指示灯电路，单片机形成主控电路，其特征在于：还包括粉尘接口电路、报警电路；

其中，报警电路包括指示灯电路和蜂鸣器电路；

其中，所述电源电路包括电池、升压芯片、场效应管，所述电池、场效应管通过导线与升压芯片的VCC引脚串连连接，升压芯片的EN引脚通过导线与单片机的DC5V EN引脚连接；

其中，所述粉尘接口电路包括粉尘模块、场效应管，

所述粉尘模块的LED-VCC引脚通过导线连接一个场效应管，同时场效应管还引出两根导线，分别为导线一、导线二，所述导线一连接单片机的DUST VCON2引脚，导线二分别连接升压芯片的VOUT引脚和单片机的DUST VCON1引脚；粉尘模块的LED-GND引脚通过导线分别与导线一和导线二接通；LED-CON引脚通过导线分别与单片机的DUST LEDCON引脚、DUSTVout引脚连接；S-GND引脚通过导线分别与导线一和导线二接通；Vout引脚通过导线与单片机的DUST Vout引脚连接，同时Vout引脚通过导线还与单片机的DUST LEDCON引脚连接；VCC引脚通过导线分别与DUST VCON1引脚和升压芯片的VOUT引脚连接；

其中，所述指示灯电路包括三个三极管，分别为三极管一、三极管二、三极管三，每个三极管通过导线串连一个发光二极管，每个三极管与对应的发光二极管形成三路并联的电路，其中，三极管一的发射集通过导线还与单片机的LED1CON引脚连接，三极管二的发射集通过导线还与单片机的LED2CON引脚连接，三极管三的发射集通过导线还与单片机的LED3CON引脚连接，三个发光二极管通过导线分别与升压芯片的VOUT引脚、单片机的DC3V1引脚连接；

所述蜂鸣器电路包括一个三极管、蜂鸣器，其中，蜂鸣器通过导线分别连接升压芯片的VOUT引脚、单片机的DC3V 1引脚和三极管的集电极，三极管的基极与单片机的BELL CON引脚连接。

2.根据权利要求1所述的空气粉尘检测仪，其特征在于：还包括串口电路，所述串口电路包括插针连接器、二极管，所述插针连接器的VCC引脚通过导线与单片机的DC3V1引脚连接，且VCC引脚与DC3V1引脚之间的导线上串连二极管，所述插针连接器的RXD引脚通过导线与单片机的RXD引脚连接，插针连接器的TXD引脚通过导线与单片机的TXD引脚连接，插针连接器的GND引脚通过导线与单片机的GND引脚连接。

3.根据权利要求2所述的空气粉尘检测仪，其特征在于：还包括电压采集电路，所述电压采集电路包括两个电容，所述电容分别为电容一、电容二，电容一通过导线分别连接单片机的S 3V引脚和S EN引脚；所述电容二通过导线分别与升压芯片的VOUT引脚连接。