CN219871829U - 一种便携式气象数据监测系统 - Google Patents
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Abstract
本实用新型公开了一种便携式气象数据监测系统，包括控制器模块、气压检测模块、湿度检测模块、电源模块、串口模块、无线通信模块和显示器模块；其中，气压检测模块和湿度检测模块均与控制器模块连接，控制器模块还分别与显示器模块、串口模块和电源模块连接，串口模块还与温度检测模块连接。本实用新型提供的一种气象数据采集传输系统具有稳定、高效和安全的特点，通过传感器模块对气象数据进行采集，并实现了数据的显示，通过控制器模块对数据进行除杂分析，保证了采集数据的准确性以及数据精度。
Description
技术领域
本实用新型属于气象数据采集传输技术领域，具体涉及一种便携式气象数据监测系统。
背景技术
天气变化与人们的生产活动、社会活动、军事活动以及日常生活都有着十分密切的关系。从20世纪中叶以来，在电子信息技术蓬勃发展之下，气象领域的智能化建设被许多国家的气象部门接受。气象数据在采集和传输上已经能够实现多通道的不同通信接口设计，使气象设备的研制朝着多样化发展，这为正确地应对处置各种自然灾害及为国民经济发展提供了十分有用和广泛的帮助。一般自动化站是无法搬移的，只能固定测量本站的气象数据，而现有的便携式装备也存在体积过大，只能通过车辆进行运输。现阶段中国的气象技术还不完善，已有的气象探测设备有采样精度低、采集通道少、数据存储少、传输效率低等缺点，不利于气象的发展。
实用新型内容
针对现有技术中的上述不足，本实用新型提供的一种便携式气象数据监测系统解决了传统的气象数据采集设备采集精度不高的问题。
为了达到上述发明目的，本实用新型采用的技术方案为：一种便携式气象数据监测系统，包括控制器模块、气压检测模块、湿度检测模块、电源模块、串口模块、无线通信模块和显示器模块；
其中，所述气压检测模块和无线通信模块均与所述控制器模块连接，所述控制器模块还分别与所述显示器模块、串口模块和电源模块连接，所述串口模块还与所述温度检测模块连接。
进一步地：所述控制器模块设置有单片机芯片UX1，所述单片机芯片UX1的型号具体为ESPWROM32。
进一步地：所述电源模块包括电源稳压芯片U1、接地电容C1、接地电容C2、接地电容C3和接地电容C4，所述电源稳压芯片U1的型号具体为AMS1117-3.3；
其中，所述电源稳压芯片U1的1号引脚接地，所述电源稳压芯片U1的2号引脚分别与所述接地电容C2、接地电容C3和单片机芯片UX1的2号引脚连接，所述电源稳压芯片U1的3号引脚分别与所述接地电容C1、接地电容C4和VCC电源连接。
进一步地：所述串口模块包括UART接口U2、振荡器芯片U3、二极管D1、二极管D2、电阻R3、电阻R6、电阻R7、接地电容C6、接地电容C7、接地电容C8和接地电容C9；所述振荡器芯片U3的型号具体为CP2102；
其中，所述振荡器芯片U3的25号引脚通过电阻R7分别与所述二极管D1的负极和单片机芯片UX1的35号引脚连接，所述二极管D1的正极通过电阻R3与所述电源稳压芯片U1的2号引脚连接，所述振荡器芯片U3的26号引脚通过电阻R6与所述单片机芯片UX1的34号引脚连接；
所述振荡器芯片U3的4号和5号引脚分别与所述UART接口U2的3号和2号引脚一一对应连接，所述振荡器芯片U3的1号引脚分别与所述二极管D2的正极和3V电源连接，所述二极管D2的负极与所述VCC电源连接；
所述振荡器芯片U3的6号引脚分别与所述振荡器芯片U3的7号引脚、接地电容C6、接地电容C7和电源稳压芯片U1的2号引脚连接，所述振荡器芯片U3的8号引脚分别与所述接地电容C8、接地电容C9和3V电源连接。
进一步地：所述温度检测模块包括NPN三级管Q1、NPN三级管Q2、接地电容C5、电阻R1、电阻R2、电阻R4、电阻R8、电阻R9、电阻R10、开关S1和开关S2；
其中，所述NPN三级管Q1的基极通过电阻R4分别与所述振荡器芯片U3的28号引脚和NPN三级管Q2的发射极连接，所述NPN三级管Q2的基极通过电阻R8分别与所述振荡器芯片U3的24号引脚和NPN三级管Q1的发射极连接，所述NPN三级管Q1的集电极分别与所述电阻R1的一端、接地电容C5和电阻R9的一端连接，所述电阻R9的一端通过开关S1接地，所述NPN三级管Q2的集电极分别与所述电阻R2的一端和电阻R10的一端连接，所述电阻R10的另一端通过开关S2接地，所述电阻R1的另一端分别与所述电阻R2的另一端和电源稳压芯片U1的2号引脚连接。
进一步地：所述气压检测模块具体为TOS压电陶瓷传感器。
进一步地：所述显示器模块具体为液晶显示器，所述液晶显示器的型号具体为LCD1602。
进一步地：所述湿度检测模块设置有湿度传感器，所述湿度传感器的型号具体为：DTH1106。
进一步地：所述无线通信模块设置有射频芯片，所述射频芯片额型号具体为：E220-900T30S。
本实用新型的有益效果为：
(1)本实用新型提供的一种气象数据采集传输系统具有稳定、高效和安全的特点，通过传感器模块对气象数据进行采集，并实现了数据的显示，通过控制器模块对数据进行除杂分析，保证了采集数据的准确性以及数据精度。
(2)本实用新型的系统体积小，便于携带，机动性强，采用的LCD显示屏在电源断开无法修复的条件下还可以借助外部光源进行读取数据，更符合野外气象探测的特点。
附图说明
图1为本实用新型的一种便携式气象数据监测系统示意图。
图2为本实用新型的单片机芯片引脚图。
图3为本实用新型的电源模块原理图。
图4为本实用新型的串口模块原理图。
图5为本实用新型的温度检测模块原理图。
图6为本实用新型的无线通信模块原理图。
具体实施方式
下面对本实用新型的具体实施方式进行描述，以便于本技术领域的技术人员理解本实用新型，但应该清楚，本实用新型不限于具体实施方式的范围，对本技术领域的普通技术人员来讲，只要各种变化在所附的权利要求限定和确定的本实用新型的精神和范围内，这些变化是显而易见的，一切利用本实用新型构思的发明创造均在保护之列。
如图1所示，在本实用新型的一个实施例中，一种便携式气象数据监测系统，包括控制器模块、气压检测模块、温度检测模块、湿度检测模块、电源模块、串口模块和显示器模块；
其中，所述气压检测模块和无线通信模块均与所述控制器模块连接，所述控制器模块还分别与所述显示器模块、串口模块和电源模块连接，所述串口模块还与所述温度检测模块连接。
气压检测模块用于采集气压数据，温度检测模块用于采集温度数据，湿度检测模块用于采集湿度数据，串口模块用于将采集的温度数据发送至控制器模块，控制器模块用于处理采集的气压、温度和湿度数据，显示器模块用于显示气压、温度和湿度的数值，无线通信模块用于将采集的数据传输至移动端。
如图2所示，所述控制器模块设置有单片机芯片UX1，所述单片机芯片UX1的型号具体为ESPWROM32。
在本实施例中，使用国产乐鑫ESP32单片机主芯片采用低功耗双核32位cpu，主频240mhz峰值运算600dmips，自带WiFi/蓝牙双路通讯为数据上云以及数据整理做硬件储备。
如图3所示，所述电源模块包括电源稳压芯片U1、接地电容C1、接地电容C2、接地电容C3和接地电容C4，所述电源稳压芯片U1的型号具体为AMS1117-3.3；
其中，所述电源稳压芯片U1的1号引脚接地，所述电源稳压芯片U1的2号引脚分别与所述接地电容C2、接地电容C3和单片机芯片UX1的2号引脚连接，所述电源稳压芯片U1的3号引脚分别与所述接地电容C1、接地电容C4和VCC电源连接。
如图4所示，所述串口模块包括UART接口U2、振荡器芯片U3、二极管D1、二极管D2、电阻R3、电阻R6、电阻R7、接地电容C6、接地电容C7、接地电容C8和接地电容C9；所述振荡器芯片U3的型号具体为CP2102；
其中，所述振荡器芯片U3的25号引脚通过电阻R7分别与所述二极管D1的负极和单片机芯片UX1的35号引脚连接，所述二极管D1的正极通过电阻R3与所述电源稳压芯片U1的2号引脚连接，所述振荡器芯片U3的26号引脚通过电阻R6与所述单片机芯片UX1的34号引脚连接；
所述振荡器芯片U3的4号和5号引脚分别与所述UART接口U2的3号和2号引脚一一对应连接，所述振荡器芯片U3的1号引脚分别与所述二极管D2的正极和3V电源连接，所述二极管D2的负极与所述VCC电源连接；
所述振荡器芯片U3的6号引脚分别与所述振荡器芯片U3的7号引脚、接地电容C6、接地电容C7和电源稳压芯片U1的2号引脚连接，所述振荡器芯片U3的8号引脚分别与所述接地电容C8、接地电容C9和3V电源连接。
如图5所示，所述温度检测模块包括NPN三级管Q1、NPN三级管Q2、接地电容C5、电阻R1、电阻R2、电阻R4、电阻R8、电阻R9、电阻R10、开关S1和开关S2；
其中，所述NPN三级管Q1的基极通过电阻R4分别与所述振荡器芯片U3的28号引脚和NPN三级管Q2的发射极连接，所述NPN三级管Q2的基极通过电阻R8分别与所述振荡器芯片U3的24号引脚和NPN三级管Q1的发射极连接，所述NPN三级管Q1的集电极分别与所述电阻R1的一端、接地电容C5和电阻R9的一端连接，所述电阻R9的一端通过开关S1接地，所述NPN三级管Q2的集电极分别与所述电阻R2的一端和电阻R10的一端连接，所述电阻R10的另一端通过开关S2接地，所述电阻R1的另一端分别与所述电阻R2的另一端和电源稳压芯片U1的2号引脚连接。
基于三极管发射结电压良好的温度特性，使用该器件进行温度检测方便，准确度高。三极管发射结电压具有负的温度特性，且在-40℃和125℃的温度范围内，其温度特性线性度较为良好。因此，可以使用三极管发射结电压的负温度特性实现对温度的采样。
所述气压检测模块具体为TOS压电陶瓷传感器。
TOS压电陶瓷传感器用于检测气压的传感器。在硅片的中间背面腐蚀形成了正方形膜片，膜片将压力转换成应力，膜片的表面，通过扩散杂质形成了四个p型测量电阻，按桥式电路连接，利用压阻效应将加在膜片上应力变换成电阻变化，此电阻的变化通过桥式电路之后，在桥式电路的两个输出端之间，以电位差的形式对外输出。
所述显示器模块具体为液晶显示器，所述液晶显示器的型号具体为LCD1602。
LCD1602液晶显示器是广泛使用的一种字符型液晶显示模块，其稳定性较强，测试耐久度较高，较为适合本系统的开发设计。LCD1602是由字符型液晶显示屏(LCD)、控制驱动主电路HD44780及其扩展驱动电路HD44100，以及少量电阻、电容元件和结构件等装配在PCB板上而组成。
所述湿度检测模块设置有湿度传感器，所述湿度传感器的型号具体为：DTH1106。
如图6所示，所述无线通信模块设置有射频芯片，所述射频芯片额型号具体为：E220-900T30S。
E220-900T30S型号的射频芯片采用LoRa扩频技术，抗干扰能力更强，速度更快，通信距离更远，支持空中唤醒，极大降低接收端功耗，配备高效看门狗防护，保证设备稳定运行。
本实用新型系统的工作过程为：气象数据监测系统开启工作，气压检测模块、温度检测模块和湿度检测模块采集数据，并将采集的数据发送至控制器模块，控制器模块对采集的数据进行处理，在数据异常时可及时处理，获得高精度的气象数据，将高精度的气象数据发送至显示器模块，显示器模块实时显示气象数据，通过无线通信模块将采集的数据传输至移动端，完成气象数据监测。
本实用新型的有益效果为：本实用新型提供的一种气象数据采集传输系统具有稳定、高效和安全的特点，通过传感器模块对气象数据进行采集，并实现了数据的显示，通过控制器模块对数据进行除杂分析，保证了采集数据的准确性以及数据精度。
本实用新型的系统体积小，便于携带，机动性强，采用的LCD显示屏在电源断开无法修复的条件下还可以借助外部光源进行读取数据，更符合野外气象探测的特点。
在本发明的描述中，需要理解的是，术语“中心”、“厚度”、“上”、“下”、“水平”、“顶”、“底”、“内”、“外”、“径向”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的设备或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。此外，术语“第一”、“第二”、“第三”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或隐含指明的技术特征的数量。因此，限定由“第一”、“第二”、“第三”的特征可以明示或隐含地包括一个或者更多个该特征。
Claims (8)
1.一种便携式气象数据监测系统，其特征在于，包括控制器模块、气压检测模块、温度检测模块、电源模块、串口模块、无线通信模块和显示器模块；
其中，所述气压检测模块和无线通信模块均与所述控制器模块连接，所述控制器模块还分别与所述显示器模块、串口模块和电源模块连接，所述串口模块还与所述温度检测模块连接。
2.根据权利要求1所述的便携式气象数据监测系统，其特征在于，所述控制器模块设置有单片机芯片UX1，所述单片机芯片UX1的型号具体为ESPWROM32。
3.根据权利要求2所述的便携式气象数据监测系统，其特征在于，所述电源模块包括电源稳压芯片U1、接地电容C1、接地电容C2、接地电容C3和接地电容C4，所述电源稳压芯片U1的型号具体为AMS1117-3.3；
其中，所述电源稳压芯片U1的1号引脚接地，所述电源稳压芯片U1的2号引脚分别与所述接地电容C2、接地电容C3和单片机芯片UX1的2号引脚连接，所述电源稳压芯片U1的3号引脚分别与所述接地电容C1、接地电容C4和VCC电源连接。
4.根据权利要求3所述的便携式气象数据监测系统，其特征在于，所述串口模块包括UART接口U2、振荡器芯片U3、二极管D1、二极管D2、电阻R3、电阻R6、电阻R7、接地电容C6、接地电容C7、接地电容C8和接地电容C9；所述振荡器芯片U3的型号具体为CP2102；
其中，所述振荡器芯片U3的25号引脚通过电阻R7分别与所述二极管D1的负极和单片机芯片UX1的35号引脚连接，所述二极管D1的正极通过电阻R3与所述电源稳压芯片U1的2号引脚连接，所述振荡器芯片U3的26号引脚通过电阻R6与所述单片机芯片UX1的34号引脚连接；
所述振荡器芯片U3的4号和5号引脚分别与所述UART接口U2的3号和2号引脚一一对应连接，所述振荡器芯片U3的1号引脚分别与所述二极管D2的正极和3V电源连接，所述二极管D2的负极与所述VCC电源连接；
所述振荡器芯片U3的6号引脚分别与所述振荡器芯片U3的7号引脚、接地电容C6、接地电容C7和电源稳压芯片U1的2号引脚连接，所述振荡器芯片U3的8号引脚分别与所述接地电容C8、接地电容C9和3V电源连接。
5.根据权利要求4所述的便携式气象数据监测系统，其特征在于，所述温度检测模块包括NPN三级管Q1、NPN三级管Q2、接地电容C5、电阻R1、电阻R2、电阻R4、电阻R8、电阻R9、电阻R10、开关S1和开关S2；
其中，所述NPN三级管Q1的基极通过电阻R4分别与所述振荡器芯片U3的28号引脚和NPN三级管Q2的发射极连接，所述NPN三级管Q2的基极通过电阻R8分别与所述振荡器芯片U3的24号引脚和NPN三级管Q1的发射极连接，所述NPN三级管Q1的集电极分别与所述电阻R1的一端、接地电容C5和电阻R9的一端连接，所述电阻R9的一端通过开关S1接地，所述NPN三级管Q2的集电极分别与所述电阻R2的一端和电阻R10的一端连接，所述电阻R10的另一端通过开关S2接地，所述电阻R1的另一端分别与所述电阻R2的另一端和电源稳压芯片U1的2号引脚连接。
6.根据权利要求2所述的便携式气象数据监测系统，其特征在于，所述气压检测模块具体为TOS压电陶瓷传感器。
7.根据权利要求2所述的便携式气象数据监测系统，其特征在于，所述显示器模块具体为液晶显示器，所述液晶显示器的型号具体为LCD1602。
8.根据权利要求2所述的便携式气象数据监测系统，其特征在于，所述无线通信模块设置有射频芯片，所述射频芯片额型号具体为：E220-900T30S。
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