CN208568080U

CN208568080U - 一种紫外线安全照射时间测算报警装置

Info

Publication number: CN208568080U
Application number: CN201821352295.9U
Authority: CN
Inventors: 王晓兰; 徐艳; 张庆芳; 刘孝赵; 蒋中
Original assignee: Suzhou Institute of Trade and Commerce
Current assignee: Suzhou Institute of Trade and Commerce
Priority date: 2018-08-21
Filing date: 2018-08-21
Publication date: 2019-03-01
Anticipated expiration: 2028-08-21

Abstract

本实用新型公开了一种紫外线安全照射时间测算报警装置，包括紫外线传感器、A/D转换芯片、单片机、液晶显示屏和蜂鸣器，紫外线传感器与A/D转换芯片电连接，用于将200nm～370nm波段的紫外线转换成与波长成正比的0～3000mV的电压；A/D转换芯片与单片机电连接，用于将紫外线传感器转换得到的电压值模拟信号转换成数字信号通过IIC协议传送给单片机；单片机用于根据获得的电压值将紫外线光照强度划分为不同的强度等级并通过紫外线光照强度和累计的照射时间来判断紫外线的照射量；液晶显示屏与单片机电连接，用于显示紫外线的强度等级及累计的照射时间；蜂鸣器与单片机电连接，用于当紫外线的照射量超过一定量时单片机会控制蜂鸣器进行报警且报警声音会随着照射量增加而变得急促。

Description

一种紫外线安全照射时间测算报警装置

技术领域

本实用新型涉及报警装置领域，特别涉及一种紫外线安全照射时间测算报警装置。

背景技术

绝大部分照射到地球上的紫外线波段，UVA(315-400纳米)、UVB(280-315纳米)所以并不能被人的肉眼所能看见。虽然紫外线可以用来杀菌，但是摄入过多的紫外线进入体内会对人体造成很大的伤害，例如晒伤和皮肤癌等。

近年来，随着人类社会的发展，工业也在快速的发展，环境也在快速的恶化，这些导致了大气中的臭氧的总量正在逐渐减少。有关数据指出，当大气中的臭氧层每减少百分之一，地面上接收到的紫外线强度就会增加百分之二，所以这就会让人们得皮肤癌的概率增加。自然界中的紫外线越来越能威胁到人们的身体健康。

所以本实用新型的初衷，就是为了让人们可以随时随地了解到紫外线的强度，并且获得安全光照时间的数据。

实用新型内容

为了克服现有技术中的不足，本实用新型提供一种紫外线安全照射时间测算报警装置，能够显示当前紫外线的强度，并且当紫外线照射量到达一定量时，就进行报警，人们就可以采取措施，防止紫外线威胁到人们的健康。

为了达到上述实用新型目的，解决其技术问题所采用的技术方案如下：

一种紫外线安全照射时间测算报警装置，包括紫外线传感器、A/D转换芯片、单片机、液晶显示屏和蜂鸣器，其中：

所述紫外线传感器与所述A/D转换芯片电性连接，用于将200nm～370nm波段的紫外线转换成与波长成正比的0～3000mV的电压；

所述A/D转换芯片与所述单片机电性连接，用于将所述紫外线传感器转换得到的电压值模拟信号转换成数字信号并通过IIC协议传送给所述单片机；

所述单片机与所述A/D转换芯片、液晶显示屏和蜂鸣器电性连接，用于根据获得的电压值将紫外线光照强度划分为不同的强度等级并通过紫外线光照强度和累计的照射时间来判断紫外线的照射量；

所述液晶显示屏与所述单片机电性连接，用于显示紫外线的强度等级以及累计的照射时间；

所述蜂鸣器与所述单片机电性连接，用于当紫外线的照射量超过一定量时所述单片机会控制所述蜂鸣器进行报警而且报警的声音会随着照射量的增加而变得急促。

优选的，所述单片机采用STC89C52RC型8位微控制器。

优选的，所述紫外线传感器采用UVM-30A型紫外线传感器。

优选的，所述A/D转换芯片采用PCF8591型A/D转换芯片。

进一步的，所述紫外线光照强度的强度等级分为五级，且1-5级逐级增强，

其中：

当所述PCF8591型A/D转换芯片中的寄存器里的紫外线光照强度值在0～30的时候，紫外线强度为等级一；

当所述PCF8591型A/D转换芯片中的寄存器里的紫外线光照强度值在30～60的时候，紫外线强度为等级二；

当所述PCF8591型A/D转换芯片中的寄存器里的紫外线光照强度值在60～90的时候，紫外线强度为等级三；

当所述PCF8591型A/D转换芯片中的寄存器里的紫外线光照强度值在90～120的时候，紫外线强度为等级四；

当所述PCF8591型A/D转换芯片中的寄存器里的紫外线光照强度值在120～150的时候，紫外线强度为等级五。

优选的，所述液晶显示屏采用LCD1602型液晶显示屏。

进一步的，所述紫外线的照射量为光照强度乘以照射时间。

本实用新型由于采用以上技术方案，使之与现有技术相比，具有以下的优点和积极效果：

本实用新型提供一种紫外线安全照射时间测算报警装置，首先使用UVM-30A紫外线传感器模块将200nm～370nm波段的紫外线转换成与波长成正比的0～3000mV的电压，然后再使用PCF8591A/D转换芯片将模拟信号转换成数字信号并通过IIC协议传送给单片机，单片机根据获得的电压值将紫外线光照强度划分为不同的强度等级。同时，单片机将光照的累计时间显示在LCD1602液晶显示屏幕上。预先计算好不同紫外线照射强度对应相应的安全光照时长，当实际紫外线光照时长超过该安全时长，单片机驱动蜂鸣器进行报警，提醒使用者采取必要的防护措施，从而达到让使用者安全接受光照的目的。

附图说明

为了更清楚地说明本实用新型实施例的技术方案，下面将对实施例描述中所需要使用的附图作简单的介绍。显而易见，下面描述中的附图仅仅是本实用新型的一些实施例，对于本领域技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。附图中：

图1是本实用新型一种紫外线安全照射时间测算报警装置的结构示意图；

图2是本实用新型一种紫外线安全照射时间测算报警装置中单片机最小系统电路示意图；

图3是本实用新型一种紫外线安全照射时间测算报警装置中紫外线传感器电路示意图；

图4是本实用新型一种紫外线安全照射时间测算报警装置中A/D转换芯片电路示意图；

图5是本实用新型一种紫外线安全照射时间测算报警装置中液晶显示屏电路示意图；

图6是本实用新型一种紫外线安全照射时间测算报警装置中蜂鸣器电路示意图；

图7是本实用新型一种紫外线安全照射时间测算报警装置的整体电路原理图。

【主要符号说明】

1-紫外线传感器；

2-A/D转换芯片；

3-单片机；

4-液晶显示屏；

5-蜂鸣器。

具体实施方式

以下将结合本实用新型的附图，对本实用新型实施例中的技术方案进行清楚、完整的描述和讨论，显然，这里所描述的仅仅是本实用新型的一部分实例，并不是全部的实例，基于本实用新型中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动的前提下所获得的所有其他实施例，都属于本实用新型的保护范围。

本实用新型是利用单片机实现紫外线检测功能以及报警功能，并要到达两个目的：第一个目的是，要检测到紫外线的强度，并且把紫外线强度分成五个等级，同时把紫外线的强度等级以及照射的时间显示在液晶屏幕上；另一个目的是，当紫外线照射量达到一定的量时，即照射累计时间达到安全时长值时，该时长测算装置就要进行报警，并且报警的声音要随着照射量的增加而变得急促。

如图1所示，本实用新型公开了一种紫外线安全照射时间测算报警装置，包括紫外线传感器1、A/D转换芯片2、单片机3、液晶显示屏4和蜂鸣器5，其中：

所述紫外线传感器1与所述A/D转换芯片2电性连接，用于将200nm～370nm波段的紫外线转换成与波长成正比的0～3000mV的电压；

所述A/D转换芯片2与所述单片机3电性连接，用于将所述紫外线传感器1转换得到的电压值模拟信号转换成数字信号并通过IIC协议传送给所述单片机3；

所述单片机3与所述A/D转换芯片2、液晶显示屏4和蜂鸣器5电性连接，用于根据获得的电压值将紫外线光照强度划分为不同的强度等级并通过紫外线光照强度和累计的照射时间来判断紫外线的照射量；

所述液晶显示屏4与所述单片机3电性连接，用于显示紫外线的强度等级以及累计的照射时间；

所述蜂鸣器5与所述单片机3电性连接，用于当紫外线的照射量超过一定量时所述单片机3会控制所述蜂鸣器5进行报警而且报警的声音会随着照射量的增加而变得急促。本实施例中，此装置的报警功能是由有源蜂鸣器实现的，当单片机3输出高电平的时候，蜂鸣器5就会发出报警声音，蜂鸣器5的电路示意图如图6所示。

优选的，所述单片机3采用STC89C52RC型8位微控制器。如图2为STC89C52RC单片机的最小系统电路图，其包含单片机、晶振电路和复位电路。晶振电路采用的是11.0592MHz的晶振，可以精准的得到9600波特率和119200波特率。复位电路时由电容串联电阻构成，有“电压不能突变”的性质。当装置通电的时候，RST脚会出现高电平，并且这个高电平持续的时间由复位电路上的电阻的阻值和电容的容值来决定的。STC89C52RC单片机是当RST脚的高电平持续两个机器周期以上，就会进行复位，所以，适当的改变电阻和电容的值，就可以让单片机3复位。

优选的，所述紫外线传感器1采用UVM-30A型紫外线传感器。本实施例中，UVM-30A紫外线传感器是为需要可靠性和精确性的场合所设计，可以设计成检测太阳光紫外线强度总量，可以检测200～370nm波长的紫外线，并且具有响应快，线性电压输出信号，尺寸小的特点。紫外线传感器1电路如图3所示，VCC为电源脚，GND接地，Out可以输出与紫外线强度成正比的电压，电压范围为0-3V，可以通过模块上的功放芯片进行放大，最大可以放大一百倍。

优选的，所述A/D转换芯片2采用PCF8591型A/D转换芯片。如图4为PCF8591型A/D转换芯片的原理图和芯片引脚，AINO～AIN3为4路模拟输入接口，AOUT为1路模拟输出接口，Vref为基准电压，AGND为模拟信号地，A0～A2为地址线接口，SCL和SDA分别为IIC的时钟脚和数据脚。该电路主要实现AD转换，即将从UVM-30A紫外线传感器1脚输出的模拟信号信号接到PCF8591的1脚，从PCF8591的9脚(SDA)输出数字信号到单片机3的P3.7脚。

进一步的，所述紫外线光照强度的强度等级分为五级，且1-5级逐级增强，其中：当所述PCF8591型A/D转换芯片中的寄存器里的紫外线光照强度值在0～30的时候，紫外线强度为等级一；当所述PCF8591型A/D转换芯片中的寄存器里的紫外线光照强度值在30～60的时候，紫外线强度为等级二；当所述PCF8591型A/D转换芯片中的寄存器里的紫外线光照强度值在60～90的时候，紫外线强度为等级三；当所述PCF8591型A/D转换芯片中的寄存器里的紫外线光照强度值在90～120的时候，紫外线强度为等级四；当所述PCF8591型A/D转换芯片中的寄存器里的紫外线光照强度值在120～150的时候，紫外线强度为等级五。紫外线强度越高，表示紫外线辐射对人体皮肤的损伤程度愈强，也表示在愈短的时间里对皮肤的伤害愈强，因而本实用新型将安全照射时间的测算作为实用新型要点。

具体的，紫外线模块会根据紫外线强度的不同输出线性电压，这里电压的输出范围为0～3V。也就是说，紫外线强度最高的时候，紫外线模块输出的电压理论上为3V。本装置使用的AD芯片为PCF8591，这款芯片为8位的，采集的电压范围为0～5V。所以，芯片寄存器里的值的范围0～255，而紫外线传感器1输出的最大电压位3V，所以PCF8591寄存器里的值最大只能150多。分成5个等级，就可以得出上面的5个范围。

当在一定的紫外线强度照射超过一定的时间时，紫外线安全照射时长检测装置就会报警。例如下表所示，在紫外线强度在等级五的情况下，照射10分钟，紫外线检测装置就会开始报警，并且报警频率会随着时间的增加而变的急促。例如在等级五的时候，当时间超过10分钟的时候，报警器就会开始报警。当时间超过15分钟的时候，报警器的声音频率就会变的更高，当时间超过20分钟时，报警器的声音频率就会继续变的更高。

紫外线照射强度等级	对应天气情况	照射时间安全阈值/分钟
			一级	一般为阴或雨天	150分钟
二级	一般为多云天气	80分钟
			三级	一般为少云天气	45分钟
四级	一般为晴天无云	25分钟
			五级	一般为夏季晴日	10分钟

优选的，所述液晶显示屏4采用LCD1602型液晶显示屏。本实施例中，LCD1602型液晶显示屏可以显示16×2个字符，它的原理图如图5所示，VSS和VCC脚分别为电源脚和地，V0为LCD1602对比度调节脚，RS、RW和E脚为液晶的控制脚，分别连接到单片机3的P2.2、P2.3和P2.4，由单片机3来控制1602的显示。DB0～DB7为数据脚，接收从单片机3送过来的数据。BLA和BLK脚为背光的电源脚和地。

进一步的，所述紫外线的照射量为光照强度乘以照射时间。本实施例中，所述单片机3会通过紫外线强度和累计的照射时间来判断紫外线的照射量，即本实用新型所述照射量＝光照强度*照射时间。光照强度与安全照射时间成反比例关系，本实用新型可以给使用者提供一个安全接受光照的时间。当照射量超过一定量时，单片机3会控制报警器报警，而且报警的声音会随着照射量的增加而变得急促。为婴幼儿、户外运动者提供了更好的安全防护。

本报警装置的整体原理图如图7所示，STC89C52RC单片机通过P3.6脚和P3.7脚和PCF8591A/D转换芯片进行通信，通过IIC协议读取到型A/D转换芯片2采集到的紫外线传感器1的电压数据，紫外线传感器1会根据紫外线的强度而改变自己输出的电压值，然后把采集到的数据显示到LCD1602液晶显示屏幕上。如果达到报警条件，单片机3就会拉高P1.0脚，让蜂鸣器5进行报警。在P1.0脚上有一个上拉电阻给蜂鸣器5做电路驱动。

以上所述，仅为本实用新型较佳的具体实施方式，但本实用新型的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本实用新型揭露的技术范围内，可轻易想到的变化或替换，都应涵盖在本实用新型的保护范围之内。因此，本实用新型的保护范围应该以权利要求的保护范围为准。

Claims

1.一种紫外线安全照射时间测算报警装置，其特征在于，包括紫外线传感器、A/D转换芯片、单片机、液晶显示屏和蜂鸣器，其中：

2.根据权利要求1所述的一种紫外线安全照射时间测算报警装置，其特征在于，所述单片机采用STC89C52RC型8位微控制器。

3.根据权利要求1所述的一种紫外线安全照射时间测算报警装置，其特征在于，所述紫外线传感器采用UVM-30A型紫外线传感器。

4.根据权利要求1所述的一种紫外线安全照射时间测算报警装置，其特征在于，所述A/D转换芯片采用PCF8591型A/D转换芯片。

5.根据权利要求4所述的一种紫外线安全照射时间测算报警装置，其特征在于，所述紫外线光照强度的强度等级分为五级，且1-5级逐级增强，其中：

6.根据权利要求1所述的一种紫外线安全照射时间测算报警装置，其特征在于，所述液晶显示屏采用LCD1602型液晶显示屏。

7.根据权利要求1所述的一种紫外线安全照射时间测算报警装置，其特征在于，所述紫外线的照射量为光照强度乘以照射时间。