CN208953527U - 一种多功能水分测试仪 - Google Patents

Abstract

本实用新型涉及一种多功能水分测试仪，包括温湿度测量单元、设有探针的电阻式测量单元、设有第一极片和第二极片的电容式测量单元、按键单元、主控单元、显示单元、电源单元以及壳体，所述温湿度测量单元、电阻式测量单元、电容式测量单元、按键单元、显示单元、电源单元均电连接所述主控单元，所述温湿度测量单元、探针、极片、按键单元以及显示单元均固定于所述壳体上，所述电阻式测量单元、电容式测量单元、主控单元、电源单元均设于壳体内。本实用新型的有益效果：1、功能齐全，能满足多种水分测试应用的需求；2、能够在湿度较高时，以蜂鸣或LED灯闪烁或者二者结合的方式提示用户；3、能够将测得的数据通过蓝牙模块传输给手机或电脑端。

Description

一种多功能水分测试仪

技术领域

本实用新型涉及一种多功能水分测试仪，特别涉及一种用于测量环境温度、湿度、露点和测量木材、建材水分的水分测试仪，属于测量仪器领域。

背景技术

数字式温湿度计是利用温湿度传感器采集温度湿度并转换成电信号，再运用单片机进行数据的分析和处理。

电阻式水分测试仪是利用木材、建材的电导率与含水率正相关来进行设计的。木材、建材如果含有水分就会影响其导电性能，含水率高时电阻小，含水率低时电阻大。若将待测物体作为电阻分压检测电路的一部分并检测出其分压电压值，运用单片机进行处理，据此可以测定其水分含量。

电容式水分测试仪是利用木材、建材的介电常数差异而进行设计的。水的介电常数比木材、建材的介电常数大得多，所以待测物的少量含水将会导致其介电常数发生明显变化。若将含有待测物体的电容传感器作为电容检测电路的一部分并检测出其输出值，运用单片机进行处理，据此可以测定其水分含量。

现有数字式温湿度计、电阻式水分测试仪、电容式水分测试仪运用为独立的单一产品，功能单一，无法用于多种场合的使用环境。

如今智能手机已经普及，低功耗蓝牙技术已经成熟，若能在手机上无线远程显示测量数据不失为一个好办法。

实用新型内容

为了解决上述技术问题，本实用新型提供一种多功能水分测试仪，其集温湿度计、电阻式水分测试仪、电容式水分测试仪于一体的，同时带有蓝牙传输模块，通过蓝牙模块将数据传输给客户端。

本实用新型的技术方案如下：

一种多功能水分测试仪，包括温湿度测量单元、设有探针的电阻式测量单元、设有第一极片和第二极片的电容式测量单元、按键单元、主控单元、显示单元、电源单元以及壳体，所述温湿度测量单元、电阻式测量单元、电容式测量单元、按键单元、显示单元、电源单元均电连接所述主控单元，所述温湿度测量单元、探针、第一极片、第二极片、按键单元以及显示单元均固定于所述壳体上，所述电阻式测量单元、电容式测量单元、主控单元、电源单元均设于壳体内。

更优地，所述多功能水分测试仪还包括电连接至所述主控单元的LED及蜂鸣指示单元，其设于所述壳体内，所述LED灯设于所述壳体表面。

更优地，所述多功能水分测试仪还包括电连接至所述主控单元的蓝牙单元，所述蓝牙单元设于所述壳体内。

更优地，所述主控单元为单片机，所述单片机型号为STM8S005C6。

更优地，所述温湿度测量单元为温湿度传感器，其与主控单元相连。

更优地，所述电容式测量单元由第一极片、第二极片、信号发生电路和信号处理电路组成，所述第一极片和第二极片间隔设置于所述壳体表面，所述第一极片连接所述主控单元，所述信号发生电路连接所述第一极片，所述第二极片连接所述信号处理电路，所述信号处理电路的输出连接至所述主控单元。

更优地，所述蓝牙单元为HY254104V4芯片。

本实用新型具有如下有益效果：

1、本实用新型集温湿度测试仪、电阻式水分测试仪以及电容式水分测试仪为一体，功能齐全，能满足多种水分测试应用的需求；

2、本实用新型能够将测得的数据显示在显示屏上，同时还能通过蓝牙模块传输给手机或电脑端；

3、本实用新型能够在湿度较高时，以蜂鸣或LED灯闪烁或者二者结合的方式提示用户。

附图说明

图1为本实用新型的电路框图；

图2为本实用新型的主视图；

图3为本实用新型的后视图；

图4为本实用新型的主控单元的单片机电路；

图5为本实用新型的温湿度测量单元的电路示意图；

图6为本实用新型的电阻式测量单元的电路示意图；

图7为本实用新型的电容式测量单元的框图；

图8为本实用新型的电容式测量单元的信号处理电路图；

图9为本实用新型的按键单元的电路示意图；

图10为本实用新型的显示单元的电路示意图；

图11为本实用新型的电源单元的电路示意图；

图12为本实用新型的LED及蜂鸣指示单元的电路示意图；

图13为本实用新型的蓝牙单元的电路示意图。

图中附图标记表示为：

1、温湿度测量单元；2、电阻式测量单元；3、电容式测量单元；4、按键单元；5、主控单元；6、显示单元；7、电源单元；8、壳体；9、LED及蜂鸣指示单元；10、蓝牙单元；21、探针；22、电阻分压测量电路；31、第一极片；32、第二极片；33、信号发生电路；34、信号处理电路；61、1621显示芯片；62、段位液晶显示屏；71、供电控制电路；91、LED灯。

具体实施方式

下面结合附图和具体实施例来对本实用新型进行详细的说明。

如图1至图3所示，一种多功能水分测试仪,包括设有温湿度测量单元1、设有探针21的电阻式测量单元2、设有第一极片31和第二极片32的电容式测量单元3、按键单元4、主控单元5、显示单元6、电源单元7以及壳体8，所述温湿度测量单元1、电阻式测量单元2、电容式测量单元3、按键单元4、显示单元6、电源单元7均电连接所述主控单元5，所述温湿度测量单元1、探针21、第一极片31、第二极片32、按键单元4以及显示单元6均固定于所述壳体8上，所述电阻式测量单元2、电容式测量单元3、主控单元5、电源单元7均设于壳体8内。

更优地，所述多功能水分测试仪还包括均电连接至所述主控单元的LED及蜂鸣指示单元9和蓝牙单元10，所述蓝牙单元10和LED及蜂鸣指示单元9设于所述壳体8内，其中，所述LED灯91设于所述壳体8表面。

所述水分测试仪工作过程为接通电源后，电源单元7负责供电，主控单元5周期性读取温湿度测量单元1的测量值，并显示在显示单元8，通过按键单元4选择测量方式，主控单元5将选择的测量方式显示在显示单元8，并相应地控制电阻式测量单元2或电容式测量单元3，主控单元5对电阻式测量单元2或电容式测量单元3的信号进行采样，然后换算为水分值显示在显示单元6，并通过LED及蜂鸣指示单元9指示干湿程度。主控单元5还将显示的测量值通过蓝牙单元10同步传输到手机或电脑端。

请参阅图4，所述主控单元5由单片机、晶振和若干电容组成，所述单片机可选用型号为STM8S005C6的芯片。

请参阅图5，所述温湿度测量单元1可以采用SHT30温湿度传感器，将温湿度传感器的SDA、SCL与主控单元5的单片机PE2、PE1相连。SHT30温湿度传感器将获取的温度、湿度值分别以16位二进制数的格式通过IIC总线通讯传输到主控单元5的单片机，单片机将读取的16位二进制数转化为十进制数后，通过显示单元6显示出来，并根据露点公式计算露点并通过显示单元6显示出来。在本实施例中，所述露点公式为：

Dp＝((0.66077-logEW)*237.3)/(logEW-8.16077)，

LogEW＝0.66077+(7.5*T/(237.3+T))+log10(RH)–2，其中，T:温度，RH：相对湿度，Dp：露点。

请参阅图6，所述电阻式测量单元2包括相互电连接的电阻分压测量电路22与两所述探针21。使用时，将探针21插入木材或建材中，探针21间的被测材料具有一定的电阻，主控单元5根据电阻分压测量电路22的电压值依据程序预置的电压和水分数值模型换算成水分值，将其显示在显示单元6上。

所述电阻分压测量电路22由电阻R1-R4、跟随器U1A组成，主控单元5的单片机通过IO口PB5-PB2选通电阻R1-R4，分压电路的电压经过跟随器U1A到达主控单元5的单片机的模数转换通道AIN7，主控单元5的单片机通过模数转换获得分压电路的电压值。R1-R4分别选取高中低阻值，以使分压电路的电压值能落在跟随器U1A的线性放大范围内。所述跟随器U1A可选型号为MCP6002。

请参阅图7，所述电容式测量单元3由第一极片31、第二极片32、信号发生电路33和信号处理电路34组成，所述第一极片31和第二极片32间隔设置于所述壳体8表面，所述第一极片31连接所述主控单元5，所述信号发生电路33连接所述第一极片31，所述第二极片32连接所述信号处理电路34，所述信号处理电路34的输出连接至所述主控单元5。信号发生电路33产生的周期信号经由第一极片31输出，第二极片32接收衰减后的信号由信号处理电路34进行测量。第一极片31和第二极片32位于壳体8同一表面上，材料可以选用平整的导电橡胶或导电布。使用时，使第一极片31和第二极片32接触木材或建材表面，主控单元5根据接收的信号依据程序预置的电压和水分数值模型换算成水分值，将其显示在显示单元6上。

所述信号发生电路33由主控单元5的单片机TIM1_CH4引脚配置PWM，产生周期信号，然后经由第一极片31输出。请参阅图8，所述信号处理电路34由运算放大器U2A、U2B、电位器VR1、VR2及若干电阻、电容组成。主控单元5的单片机通过模数转换通道AIN6获得电压值。通过调整电位器VR1和VR2使得运放U2A输出电压值落在运放的线性放大范围。所述运算放大器U2A、U2B的型号可以选用MCP602。

请参阅图9，所述按键单元4的按键SW1、按键SW2、按键SW3一端分别与主控单元5的单片机IO口PE7-PE5相连，另一端接公共参考地，在按键按下时，单片机IO口检测到低电平。例如，通过按键SW1开机或关机，通过按键SW2选择测“测量水分模式”，主控单元5启用AIN7对电阻式测量单元2或启用AIN6对电容式测量单元3的输出信号进行采样。由于木材、建材的阻值和介电常数不同，需通过SW3按键“选择木材或建材的数值模型”(即阻值或介电常数与水分值的对应关系的数值模型)，主控单元5可将电阻式测量单元2或电容式测量单元3测得的信号换算成对应木材或建材的水分值。

请参阅图10，所述显示单元6由型号为1621显示芯片61和段位液晶显示屏62构成，1621显示芯片61通过DATA引脚和主控单元5的单片机IO口PD3-PD1相连，单片机将要显示的液晶段位传输到1621显示芯片61，1621显示芯片驱动段位液晶显示屏62显示。段位液晶显示屏62能够显示环境温度、湿度、露点，同时显示电阻式或电容式的测量方式以及对选定木材或建材的测量结果。

请参阅图11，所述电源单元7由稳压芯片(型号：7550)、滤波电容C2、C3、防反接二极管D1、电池BT1及供电控制电路71构成。稳压芯片的输出为单片机供电，单片机IO口PE3输出低电平使供电控制电路71的三极管Q2导通，产生PWR+5V为各个单元供电。

请参阅图12，所述LED及蜂鸣指示单元9与主控单元5的单片机IO口相连。单片机IO口PC7、PC3分别输出高电平和低电平点亮LD1。单片机IO口PD0输出1KHz信号驱动蜂鸣器LS1。例如当测得木材水分值高于10％时，LED灯91亮，高于20％时，LED灯91亮并蜂鸣。

请参阅图13，所述蓝牙单元10可以选用HY254104V4芯片，主控单元5的单片机通过异步串行通信口UART2进行数据传输。

以上所述仅为本实用新型的实施例，并非因此限制本实用新型的专利范围，凡是利用本实用新型说明书及附图内容所作的等效结构或等效流程变换，或直接或间接运用在其他相关的技术领域，均同理包括在本实用新型的专利保护范围内。

Claims (7)

1.一种多功能水分测试仪，其特征在于：包括温湿度测量单元(1)、设有探针(21)的电阻式测量单元(2)、设有第一极片(31)和第二极片(32)的电容式测量单元(3)、按键单元(4)、主控单元(5)、显示单元(6)、电源单元(7)以及壳体(8)，所述温湿度测量单元(1)、电阻式测量单元(2)、电容式测量单元(3)、按键单元(4)、显示单元(6)、电源单元(7)均电连接所述主控单元(5)，所述温湿度测量单元(1)、探针(21)、第一极片(31)、第二极片(32)、按键单元(4)以及显示单元(6)均固定于所述壳体(8)上，所述电阻式测量单元(2)、电容式测量单元(3)、主控单元(5)、电源单元(7)均设于壳体(8)内。

2.根据权利要求1所述的一种多功能水分测试仪，其特征在于：还包括电连接至所述主控单元(5)的LED及蜂鸣指示单元(9)，其设于所述壳体(8)内，所述LED灯(91)设于所述壳体(8)表面。

3.根据权利要求1所述的一种多功能水分测试仪，其特征在于：还包括电连接至所述主控单元(5)的蓝牙单元(10)，所述蓝牙单元(10)设于所述壳体(8)内。

4.根据权利要求1所述的一种多功能水分测试仪，其特征在于：所述主控单元(5)为单片机，所述单片机型号为STM8S005C6。

5.根据权利要求1所述的一种多功能水分测试仪，其特征在于：所述温湿度测量单元(1)为温湿度传感器，其与主控单元(5)相连。

6.根据权利要求1所述的一种多功能水分测试仪，其特征在于：所述电容式测量单元(3)由第一极片(31)、第二极片(32)、信号发生电路(33)和信号处理电路(34)组成，所述第一极片(31)和第二极片(32)间隔设置于所述壳体(8)表面，所述第一极片(31)连接所述主控单元(5)，所述信号发生电路(33)连接所述第一极片(31)，所述第二极片(32)连接所述信号处理电路(34)，所述信号处理电路(34)的输出连接至所述主控单元(5)。

7.根据权利要求3所述的一种多功能水分测试仪，其特征在于：所述蓝牙单元(10)为HY254104V4芯片。