CN220154373U - 具有物联网功能的可视化复合型居室环境监测设备 - Google Patents
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Abstract
具有物联网功能的可视化复合型居室环境监测设备，包括：空气质量监测模块，具有独立的第一外壳，包括：颗粒物传感器、甲醛传感器、TVOC传感器、CO2传感器、主控制器和集成有wifi功能的通信模块，外壳上布置有显示屏，且第一外壳内没有布置主动风扇通风设备；环境温湿度检测模块，具有独立的第二外壳，包括：温度电子传感器，湿度电子传感器，空气质量监测模块与环境温湿度检测模块之间通过线缆连接，两外壳之间距离6cm以上；电源转接模块，连接到空气质量监测模块和/或环境温湿度检测模块。既无需布置降温风扇，降低成本减少噪音，又能够有效避免温度传感器受到设备本身的热辐射影响，保证温度传感的工作稳定性和测量准确性，提高其使用寿命。
Description
技术领域
本实用新型涉及环境测量设备领域，具体是一种具有物联网功能的可视化复合型居室环境监测设备。
背景技术
现代社会，人们对居室环境监测设备有了越来越高的要求，除了普通的湿度温度，还希望能够检测PM2.5、甲醛、TVOC和CO2等。而且人们希望能够随时随地知道家里的环境情况，这就要求检测结果能够发送到手机等智能电子设备，因此环境监测设备需要集成互联网通信功能，而且在居家时候希望环境监测设备显示更直观、操作更友好、色彩更丰富，这需要设备集成彩色LCD或OLED等彩色显示屏。
实用新型内容
基于以上要求，发明人考虑环境监测设备在一个外壳中配备有诸多电子传感器、电路集成通信芯片、彩色显示屏以及具有更强处理能力的主控MCU等，电子传感器有温度传感器、湿度传感器、PM2.5传感器、甲醛、TVOC和CO2，以及降温风扇。
发明人发现，现有的集成上述功能的环境监测设备中温度测量显著不准确而且噪音较大，温度测量上与普通的物理温度计相比，误差可达2-3度，甚至可高达10多度；发明人经过大量实验发现造成温度测不准的原因是由于设备自身配备的屏幕、主控MCU和通信芯片发热产生的热辐射而引起的。
鉴于如上问题，发明人经过大量实验，最后提供了一种具有物联网功能的可视化复合型居室环境监测设备，其能够准确测量温度且降低噪音。
根据本实用新型的一个方面，提供了一种具有物联网功能的可视化复合型居室环境监测设备，其特征在于，包括：
第一空气质量监测模块，被安装于独立的第一外壳内，第一外壳内布置有：颗粒物传感器、甲醛传感器、TVOC传感器、CO2传感器、主控制器和集成有wifi功能的通信模块，外壳上布置有显示屏，且第一外壳内没有布置主动风扇通风设备；
第二环境温湿度检测模块，被布置于独立的第二外壳内，包括：温度电子传感器，湿度电子传感器，第一外壳与第二外壳之间距离6cm以上，
电源转接模块，在第一外壳外和第二外壳外，直接连接到第二环境温湿度检测模块，通过第二环境温湿度检测模块连接到第一空气质量监测模块。
可选地，所述第一外壳为三棱柱形状，所述显示屏布置于三棱柱的一个侧面。
可选地，第一外壳内还包括倾斜传感器，响应于倾斜传感器的检测结果，显示屏进行预定的显示。
可选地，所述连接第一空气质量监测模块与第二环境温湿度检测模块的线缆是Type C线缆。
可选地，第二环境温湿度检测模块使用I2C或UART通信接口，所述通信接口由在Type C上4根线分别作为I2C电源、地、SCL和SDA实现。
利用根据本实用新型实施例的可视化复合型居室环境监测设备，通过设置两个相距6cm以上的测量模块，能够避免电子温度传感器受到其它电子设备热辐射影响，保证温度测量的准确性，而且无需在两个外壳内设置降温风扇，降低了噪音，降低了制造成本。
进一步地，所述主控器和通信模块与UART直接通过UART接口通信。
进一步地，所述主控器、颗粒物传感器、甲醛传感器、TVOC传感器和CO2传感器均通过UART或I2C通信。
进一步地，所述屏幕的线路直接通过电路板上插座连接或焊接连接。
进一步地，所述Type C线长度大于10cm，小于1m；所述Type C线缆至少5芯，在温湿度传感器和电源共用地线的情况下，至少5芯，在温湿度传感器和电源不共用地线的情况下，至少6芯。
本实用新型与现有的技术相比的优点在于：可以有效地避免温度传感器或温度敏感的传感器，受到设备本身的热辐射影响，进而保证温度传感器或温度敏感的传感器的工作稳定性，保证测量的准确性。
附图说明
图1是根据本实用新型一个实施例的具有物联网功能的可视化复合型居室环境监测设备的整体结构示意图。
图2是根据本实用新型第一实施例的第一空气质量监测模块的组成结构示意图。
图3是根据本实用新型第二实施例的第二环境温湿度检测模块的组成结构示意图。
图4是根据本实用新型实施例的复合型居室环境监测设备和常规物理温度计、传统环境监测设备所测温度之间比较的测试数据表格。
具体实施方式
下面将结合本实用新型实施例中的附图，对本实用新型实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本实用新型一部分实施例，而不是全部的实施例；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前提下所获得的所有其他实施例，都属于本实用新型保护的范围。
图1是根据本实用新型一个实施例的具有物联网功能的可视化复合型居室环境监测设备100的整体结构示意图。
如图1所示，复合型居室环境监测设备100包括第一空气质量监测模块110、第二环境温湿度检测模块120、电源转接模块130，其中第一空气质量监测模块110和第二环境温湿度检测模块120彼此分离，被安装在各自独立的外壳内，通过线缆140连接，且线缆140长度大于6cm。
图2是根据本实用新型第一实施例的第一空气质量监测模块110的组成结构示意图。
如图2所示，第一空气质量监测模块100包括：PM2.5传感器111、甲醛传感器112、TVOC传感器113、CO2传感器114、主控制器115、集成有wifi功能的通信模块116、倾斜传感器117、光照亮度传感器118和声音控制传感器。另外，外壳上布置有显示屏，且第一外壳内没有布置主动风扇通风设备。
在一个示例中，主控制器115与PM2.5传感器111、甲醛传感器112、TVOC传感器113、CO2传感器114、倾斜传感器117、光照亮度传感器118和声音控制传感器119之间通过UART或I2C通信。显示屏与主控器之间可以直接通过电路板上插座连接或焊接连接。
PM2.5传感器111、甲醛传感器112、TVOC传感器113、CO2传感器114分别用于监测PM2.5、甲醛、TVOC和二氧化碳。
在图2示例中，设置了倾斜传感器117，倾斜传感器的设置能够满足设备的交互控制需求。现有设备通常采用硬件按钮或者触摸屏的方式实现人机交互。比如一个硬件按钮可以对应一个控制功能，也可以通过长按或短按提供不同的控制功能；通过触摸屏的方式则通过设计触摸按钮实现交互控制。但硬件按钮——尤其较多时——通常会破坏设备外观的简洁性和美观性，另外对设备组装的要求也多和高一些，这些都会带来成本的提高。触摸屏本身成本就比非触摸屏高。对于家用监测设备，这种交互是必需的，但同时这些交互的需求频度不高，因为这种必须且又频度小的需求，设备按钮设计或触摸屏设计会有些浪费，更重要的是影响了设备的简洁和美观性，因此对于极致产品设计来说是一个很大的问题。为此，本实用新型实施例布置了倾斜传感器，用于监测设备是否发生了一定角度的倾斜，图示示例中布置了3个倾斜传感器，用于感测三个方向的倾斜，不过根据需要的控制功能多少，可以布置1个、2个或者多于3个的倾斜传感器。主控制器从所述的倾斜传感器读取状态，根据倾斜传感器的状态，映射为不同的控制功能；例如主控制器从所述的空气质量监测传感器读取数据，在屏幕上显示数据；或者根据倾斜传感器的状态响应相应的人机交互页面。
倾斜传感器117可以采用滚珠型倾斜传感器、MEMS倾斜传感器，或者采用陀螺仪芯片来实现。
主控制器与倾斜传感器117之间，可以通过GPIO数字信号输入，根据电路设计，利用高低电平指示设备是否发生倾斜；主控制器与屏幕之间，可以通过UART或SPI或其它GPIO进行通信显示设计好的根据倾斜传感器响应的页面。
光照传感器118和声音传感器119与主控MCU之间通过GPIO模拟信号输入，由主控MCU进行模数转换(ADC)。光照传感器118用于自动监测环境的光线强度，当光线强度低于默认值或用户设置的阈值时，可以关闭屏幕；当光线强度高于默认值或用户设置的阈值时，可以开启屏幕。该功能主要为了避免在夜里屏幕开启引起的光污染，亦即实现夜里关灯睡觉时屏幕关闭，白天或室内有一定照明灯光时，屏幕开启。声音传感器119主要采用MEMS麦克风传感器，把采集到的噪音信号，转变为数字信号，在设备上主要承担两方面功能，一方面用于监测环境的噪音，另一方面根据环境噪音的突变，实现对设备的控制，如对屏幕关闭和开启的控制，当夜里设备处于屏幕关闭状态时，当监测有声音时，屏幕开启，可达到智能夜灯的效果。
图3是根据本实用新型第二实施例的第二环境温湿度检测模块120的组成结构示意图。第二环境温湿度检测模块120，被布置于独立的第二外壳内，包括：线缆接头(例如USBType-C接头)121，温度传感器122和湿度传感器123，DC直流电源插座124。温度电子传感器122和湿度电子传感器123与图1所示的第一空气质量监测模块110之间通过线缆140连接，线缆140温度电子传感器122和湿度电子传感器123与第一空气质量监测模块110之间距离6cm以上，保证不受到第一空气质量监测模块110中的显示屏和主板等热辐射的影响，使得能够准确地测量温度。第二环境温湿度检测模块120例如通过Type C接口及线缆与第一空气质量监测模块110之间物理连接，以及例如可以通过Type C接口及线缆与电源转接模块之间物理连接，连接对应的通信协议上可使用I2C或UART接口，所述通信接口可以例如由在Type C上4根线分别作为I2C电源、地、SCL和SDA实现。所述温度传感器122为例如PT100传感器。
图1中的电源转接模块130，在第一空气质量监测模块110相对应的第一外壳外和第二环境温湿度检测模块120相对应的第二外壳外，在图1所示的示例中，电源转接模块130直接连接到第二环境温湿度检测模块，第二环境温湿度检测模块通过线缆140连接第一空气质量监测模块110。
线缆140(例如为Type C线)优选长度大于10cm，小于1m，其要保证使得第一空气质量监测模块110与第二环境温湿度监测模块120之间距离大于6cm。在使用Type C线缆的情况下，Type C线缆至少5芯，更具体地，在温度传感器、湿度传感器和电源共用地线的情况下，至少5芯，在温度传感器和湿度传感器和电源不共用地线的情况下，至少6芯。
传统上，环境监测设备中通常会配置降温风扇，这不仅增加了环境监测设备的体积，增加了成本，而且还会产生噪音，而居室中一直存在的设备噪音对很多用户来说感觉无法忍受，在晚上需安静睡眠的情况下尤其如此。而且，发明人发现，即便配置了降温风扇，在温湿度监测传感器不与其他模块保持足够距离的情况下，也温湿度感测显示出显著的测量误差，例如高度几摄氏度甚至十摄氏度。
根据本实用新型实施例的可视化复合型居室环境监测设备100任何模块均不需要配置降温风扇，减小了设备总体体积，降低了成本，降低了工作期间的噪音，而且保证了温度和湿度测量的准确性。
图4使出了根据本实用新型实施例的环境监测设备与物理温度计(水银温度计)、传统的所有部件均在一个外壳内的传统环境监测设备的温度测量数据的对比表格。水银温度计作为物理温度计，这里的温度测量结果是最准确的，其余环境监测设备的测温结果与其越接近，表明测量的越准确，从表格可见，根据本实用新型实施例的环境监测设备获取了误差远远小于传统环境监测设备的温度测量结果。
需要说明的是，在本文中，诸如第一和第二等之类的关系术语仅仅用来将一个实体或者操作与另一个实体或操作区分开来，而不一定要求或者暗示这些实体或操作之间存在任何这种实际的关系或者顺序。而且，术语“包括”、“包含”或者其任何其他变体意在涵盖非排他性的包含，从而使得包括一系列要素的过程、方法、物品或者设备不仅包括那些要素，而且还包括没有明确列出的其他要素，或者是还包括为这种过程、方法、物品或者设备所固有的要素。
尽管已经示出和描述了本实用新型的实施例，对于本领域的普通技术人员而言，可以理解在不脱离本实用新型的原理和精神的情况下可以对这些实施例进行多种变化、修改、替换和变型，本实用新型的范围由所附权利要求及其等同物限定。
以上对本实用新型及其实施方式进行了描述，这种描述没有限制性，附图中所示的也只是本实用新型的实施方式之一，实际的结构并不局限于此。总而言之如果本领域的普通技术人员受其启示，在不脱离本实用新型创造宗旨的情况下，不经创造性的设计出与该技术方案相似的结构方式及实施例，均应属于本实用新型的保护范围。
Claims (6)
1.一种具有物联网功能的可视化复合型居室环境监测设备，其特征在于，包括：
第一空气质量监测模块，具有独立的第一外壳，第一外壳内布置有：颗粒物传感器、甲醛传感器、TVOC传感器、CO2传感器、主控制器和集成有wifi功能的通信模块，外壳上布置有显示屏，且第一外壳内没有布置主动风扇通风设备；
第二环境温湿度检测模块，具有独立的第二外壳，包括：温度电子传感器，湿度电子传感器，第一空气质量监测模块与第二环境温湿度检测模块之间通过线缆连接，第二第一外壳与第二外壳之间距离6cm以上；以及
电源转接模块，在第一外壳外和第二外壳外，连接到第一空气质量监测模块和/或第二环境温湿度检测模块。
2.根据权利要求1所述的具有物联网功能的可视化复合型居室环境监测设备，其特征在于，所述第一外壳为三棱柱形状，所述显示屏布置于三棱柱的一个侧面。
3.根据权利要求1所述的具有物联网功能的可视化复合型居室环境监测设备，其特征在于，第一外壳内还包括倾斜传感器，响应于倾斜传感器的检测结果，显示屏进行预定的显示。
4.根据权利要求1所述的具有物联网功能的可视化复合型居室环境监测设备，其特征在于，第一外壳内还包括光照亮度传感器和声音控制传感器，用于对屏幕的智能开关控制。
5.根据权利要求1所述的具有物联网功能的可视化复合型居室环境监测设备，其特征在于，所述连接第一空气质量监测模块与第二环境温湿度检测模块的线缆是Type C线缆。
6.根据权利要求5所述的具有物联网功能的可视化复合型居室环境监测设备，其特征在于，第二环境温湿度检测模块使用I2C或UART通信接口，所述通信接口由在Type C上4根线分别作为I2C电源、地、SCL和SDA实现。
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