CN2935158Y - 智能型环境综合监测仪 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开一种智能型环境综合监测仪，包括外壳和外壳内的MCU微控制器、转换电路、采样/保持模数转换电路等，其特点为还包括压力传感器、湿度传感器、温度传感器、噪音传感器、人工煤气天然气传感器、液化石油气传感器、酒精传感器、一氧化碳传感器，操作键盘上的相应按键使MCU微控制器控制相应传感器的进行检测，检测信号由转换电路转换为变化的电压信号；转换后的电压信号经放大电路放大、采样/保持模数转换电路的模/数转换，送显示模块，并显示，当检测的环境噪音、酒精浓度、液化石油气浓度、天然气人工煤气浓度、一氧化碳浓度出现大于等于额定值时，会自动显示且发出声、振动、光示警。具有功能全、便于携带等特点。

Description

智能型环境综合监测仪

所属技术领域：

本实用新型涉及一种智能型环境综合监测仪。

背景技术：

现有环境监测仪存在如下缺点：

1、现有环境监测仪以专业监测仪为主，服务对象为专业技术人员，而非广大民众。

2、现有环境监测仪以单一功能为主，即单台仪器一般只能监测一种被测物理量，兼容性差，不便于携带，不利于广大民众使用。

3、现有环境监测仪功能单一，可共用的部件无法共用，部件利用率低，制造成本高，性价比低。

随着人们的环境意识不断增强，人们随时了解环境质量指标的愿望日益迫切，发明一种能随时监测环境质量指标的多功能便携式环境监测仪成为一种必要。

发明内容：

本实用新型的目的在于提供一种多功能的环境综合监测仪，旨在及时向使用者提供所处的环境质量指标。本实用新型的目的是这样实现的，所述的智能型环境综合监测仪，包括上盖可翻的仪器外壳和外壳内的MCU微控制器、非电物理量/电压转换及八通道多路转换电路、放大电路、采样/保持模数转换电路、显示模块、键盘、时钟模块、晶振、可充电电池和USB接口，显示模块包括显示屏，其结构特点为还包括压力传感器、湿度传感器、温度传感器、噪音传感器、人工煤气天然气传感器、液化石油气传感器、酒精传感器、一氧化碳传感器；所述的压力传感器、湿度传感器、温度传感器、噪音传感器、人工煤气天然气传感器、液化石油气传感器、酒精传感器或一氧化碳传感器分别连接在MCU微控制器的相应端上，键盘连接在MCU微控制器的相应接口上，压力传感器、湿度传感器、温度传感器、噪音传感器、人工煤气天然气传感器、液化石油气传感器、酒精传感器或一氧化碳传感器通过非电物理量/电压转换及八通道多路转换电路后经放大电路和采样/保持模数转换电路与显示模块连接。

本实用新型环境综合监测仪不但能随时监测环境质量指标，而且当所处的环境质量恶劣，危及身体健康、人身安全时，能及时向使用者发出声、光或振动、警示，并用文字在屏幕上显示出其内容。以便使用者及时采用措施，确保身体健康和人身安全。本实用新型环境综合监测仪具有如下特点：1、本实用新型的设计理念是以人为本，创造人与自然和谐为宗旨，适时提供环境主要质量指标。如；环境温度、环境湿度、大气压力、环境噪音、一氧化碳浓度，还能检测天然气、人工煤气、液化石油气有无泄露和浓度以及酒精浓度。为了提高生活质量和工作质量，增设有秘书(生活、工作)功能。如：设置有按时提醒起床、用餐、就寝、健身功能和提醒召开(参加)会议，给重要客户回电话(发传真)、会见客人、发送文件等提醒功能，以及名片存储、电话号码存储、重要客户资讯存储，个人、家庭健康资讯存储等功能。提醒功能通过声、光或振动、光并用文字显示具体内容来实现。2、本实用新型为了达到节能，延长电池使用时间的目的，电源管理采用拓扑管理方式。3、若需显示某个环境质量指标时，按下本实用新型相应的按键，即可达到目的。其他无关的传感器不通电，使之更节能。4、本实用新型的秘书功能可按天、星期设置。且在当天(周末)下午下班前还能提醒(显示)当天(本周)未完成的提醒工作项目，以便采取措施补救。5、本实用新型使用可充电电池作为电源，使用成本更低。6、本实用新型力求使可共用部件尽量共用，制造成本低，性价比高。7、本实用新型具有可自动巡回检测及手动选择项目检测非电物理量的特点。8、本实用新型具有体积小、重量轻、功能全、便于携带等特点。

附图说明：

图1为本实用新型的电气框图。

图2为本实用新型的外型结构示意图。

图3为本实用新型的上盖外翻的结构示意图。

图4为本实用新型的电路原理图。

图5为本实用新型的键盘输入电路连接图。

图6为本实用新型的语音录放电路图。

图7为本实用新型的74HC4051型非电物理量/电压转换及8通道多路转换器管脚布置图。

下面结合附图和实例对本实用新型的结构、工作原理和工作过程进行详细说明：

如图1、图2、图3、图4、图5、图6和图7所示，本实用新型环境综合监测仪包括上盖可翻的仪器外壳45和外壳内的压力传感器1、湿度传感器2、温度传感器3、噪音传感器4、人工煤气天然气传感器5、液化石油气传感器6、酒精传感器7、一氧化碳传感器8、非电物理量/电压转换及八通道多路转换电路9、放大电路10、采样/保持模数转换电路11、键盘12、晶振13、语音录入电路14-1、语音输出电路14-2、MCU微控制器15、显示模块16、时钟模块17、可充电电池、USB接口18等器件。以上所有器件均装在上盖可翻的仪器外壳内，见图1，这些器件可通过键盘上的按键来控制并实现其功能，另配有充电器对可充电电池充电，可充电电池用于对各电路提供电源，它能提供Ucc、Udd、Uss、Uee等电压值。显示模块包括显示屏44。选用HT48R70A-1芯片IC1作为MCU微控制器；采样/保持模数转换电路选用CA3310/A芯片IC2；选用DS12887芯片IC3作为时钟模块；键盘输入选用7289键盘芯片电路IC4；选用SMG12864芯片IC5作为液晶显示模块；放大电路选用AD626芯片用作放大器IC6；选用7663S稳压器IC7作为采样/保持模数转换电路的基准电压；选用ML-1020语音录放芯片IC8作为语音录入电路14-1、语音输出电路14-2；选用74HC4051芯片IC9作为非电物理量/电压转换及八通道多路转换电路，具有电阻/电压转换器作用以及开关作用，图4中的可变电阻RP2作用为灵敏度调节，可变电阻RP3作用为零点调节。放大电路10包括放大器IC6和周边元件电容等组成；采样/保持模数转换电路11包括芯片IC2和周边元件电阻、电容等组成；键盘12包括键盘芯片电路IC4和周边元件电阻、电容等组成；晶振13采用芯片YM3；语音录入电路14-1和语音输出电路14-2包括语音录放芯片IC8、录音键41、喇叭42、话筒43、发光二极管LED和周边元件电阻、电容组成；时钟模块包括芯片IC3和周边元件电阻、电容、二极管等构成；液晶显示模块包括芯片IC3、显示屏和周边元件电阻、电容等构成。

本实用新型环境综合监测仪内包括如下装置：下述的装置本身均为现有技术，但把这些组合起来的装置现在不存在。

1)湿度检测：湿度检测通过湿度传感器来实现的，湿度传感器采用湿敏电阻YM1作为湿敏元件，利用湿敏元件的电阻值随湿度变化而变化的原理，通过非电物理量/电压转换及八通道多路转换电路的电阻/电压转换器，将随湿度变化而引起电阻值的变化转化为电压变化，经放大、模/数转换，在显示模块的作用下，屏幕上显示出被测湿度值，完成湿度测试功能。

2)环境温度的测量：环境温度的测量是采用热敏元件Rw作为温度传感器，利用物质在温度变化时，自身电阻也随着发生变化的特性原理来实现对温度的测量。其电阻随温度的变化值通过非电物理量/电压转换及八通道多路转换电路的电阻/电压转换器，将电阻的变化转换为电压的变化信号，并把它送至信号放大、模/数转换，在显示模块的作用下，屏幕上显示出被测温度值。

3)大气压力的测量：大气压力的测量是利用硅压敏电阻Rs作为压力传感器，利用硅压阻效应原理，其电阻随着大气压的变化而变化的值通过非电物理量/电压转换及八通道多路转换电路的电阻/电压转换器，将电阻的变化转换为变化的电压信号，经放大、模/数转换，在显示模块的作用下，屏幕上显示出被测的大气压值。

4)噪音的监测：噪音的监测是采用Φ27毫米压电陶瓷片YM2的声敏元件作为噪音传感器，利用压电陶瓷片产生的电压随噪音的变化而变化的原理。通过非电物理量/电压转换及八通道多路转换电路转换成电压信号，并将电压信号送至放大、模/数转换，在显示模块的作用下，屏幕上显示出被测噪音值。处理后的电压信号当出现噪音值大于等于参考值时，在MCU微处理器控制下，发出声(振动)、光示警。

5)液化石油气(人工煤气、天然气)的检漏及浓度检测：为实现对液化石油气(人工煤气、天然气)的检漏及浓度检测功能，采用热线式半导体可燃性气敏元件作为传感器，液化石油气是选用MQK-II-C作为液化石油气传感器S1。人工煤气、天然气选用MQK-II-B作为人工煤气天然气传感器S2，利用气体吸附而引起气敏元件电阻值变化的原理来设计的。将其气敏元件的电阻变化经非电物理量/电压转换及八通道多路转换电路的电阻/电压转换器实现电阻的变化值转换为变化的电压信号，转换后的电压信号经放大、模/数转换，送显示模块，屏幕上显示出液化石油气(人工煤气、天然气)的浓度值；当该值大于等于参考电压值时，在MCU微处理器控制下，发出声(振动)、光示警。

6)酒精浓度的检测：酒精浓度的检测采用GS-D热线型气敏元件作为酒精传感器S3。利用气体的吸附而引起气敏元件电阻值变化的原理设计的。将酒精传感器的气敏元件的电阻变化，由非电物理量/电压转换及八通道多路转换电路的电阻/电压转换器实现电阻值的变化转换为变化的电压信号。转换后的电压信号经放大、模/数转换，送显示模块，屏幕上显示出酒精浓度值；当出现酒精浓度大于等于设定值时，在MCU微处理器控制下，发出声(振动)、光示警。

7)一氧化碳浓度检测：一氧化碳浓度检测采用热线式半导体可燃性气敏元件作为一氧化碳传感器S4，利用气体的吸附而引起气敏元件电阻值变化的原理设计的。将一氧化碳传感器的气敏元件的电阻变化，由非电物理量/电压转换及八通道多路转换电路的电阻/电压转换器实现电阻值的变化转换为变化的电压信号。转换后的电压信号经放大、模/数转换，送显示模块，屏幕上显示出一氧化碳浓度浓度值；当一氧化碳浓度大于等于设定值时，在MCU微处理器控制下，发出声(振动)、光示警。

8)秘书功能和提醒功能：秘书(生活秘书、工作秘书)功能(提醒功能)的实现，是通过操作键盘的相应按键，引导MCU微控制器去控制语音录放模块协调工作来实现的。

本实用新型环境综合监测仪的工作过程详细说明如下：键盘的按键包括有文字录入键47、文字输入标准键19，“ON/OFF”键20，自动巡回检测键21，消除/恢复键22，湿度检测键23，温度检测键24，大气压力检测键25，液化石油气检测键26，人工煤气天然气检测键27，酒精浓度的检测键28，噪音的监测键29，一氧化碳浓度检测键30，秘书功能键31，定时键32，小时键33，分钟键34，星期键35，时钟键36，语音录入键37，振动键38，年份键39以及月份键40、日期键46等等，见图3所示，键盘内还可以设有其它功能键，视需要而定；文字输入标准键一般与手机键盘数字和字母键的排列和分布一样，有数字1、2、3、4等和字母A、B、C等，即数字键2上也标ABC字母。当按下本实用新型环境综合监测仪的“ON/OFF”键时，屏幕显示星期、小时、分钟、秒等信息。再按下自动巡回检测键21时，本实用新型环境综合监测仪可自动按规定时间间隔依序检测各物理量，通过非电物理量/电压转换及八通道多路转换电路依次接通传感器的输出端至放大电路、模/数转换，送显示模块，在显示屏44上显示；如检测环境温度时，按下温度检测键24，非电物理量/电压转换及八通道多路转换电路IC9将接脚Y4与公共端Z接通，则图4电路中的温度传感器Rw工作进行温度检测，其它接脚Y0、Y1、Y2、Y3、Y5、Y6、Y7与公共端Z端均断开，(图4电路中的Y0、Y1、Y2、Y3、Y5、Y6、Y7、公共端Z即为图7的接脚)，即检测任何一个物理量时其它物理量就停止检测，检测完再依序检测另一物理量，来实现自动巡回监测湿度、环境温度、大气压力、环境噪音、酒精浓度、液化石油气浓度、天然气(人工煤气)浓度、一氧化碳浓度。当巡回检测至环境噪音、酒精浓度、液化石油气浓度、天然气(人工煤气)浓度或一氧化碳浓度且出现大于等于额定值时，会自动发出声(振动)、光示警，并停留在该物理量继续检测、警示状态，直至手动按下“消除/恢复”键后，示警解除。再按“消除/恢复”键，即再行恢复至自动巡回检测状态。若只需对某项环境物理量进行监测时，按下该环境物理量按键，即可达到只检测该项环境物理量的目的，当该项环境物理量值大于等于额定值时，发出声(振动)、光警示。这些功能均通过程序自动来完成的，这些程序固化在MCU微控制器内，是一般技术人员均能实现的技术。

秘书功能的操作：通过操作秘书按键、定时键、小时键、分钟键、星期键、语音键或振动键、语音录入键、文字录入键及相应的文字输入标准键19来完成。如设置“星期二早上9时30分召开安全生产工作会议”的操作。第一种声光提示的设置方式：首先按秘书键，按星期键(每按一次星期键按如下方式循环进一：星期一、三、五；星期二、四、六；星期六、日；星期一、二、三、四、五；星期一、二、三、四、五、六；星期一、二、三、四、五、六、日；星期一、星期二、星期三、星期四、星期五、星期六、星期日；使星期调至星期二，按定时键，按小时键(每按一次进一小时)，将调小时至09时，按“分钟”键，每按一次进一分钟)，使分钟显示为30分钟，按语音录入键，对准拾音器，输入口语“星期二早上9时30分召开安全生产工作会议”，再按定时键，设置结束。第二种振动，光提示的设置：如“星期一、三、五下午5时到健身房健身”的提示操作；首先按秘书键，按星期键，使星期显示出星期一、三、五，按定时键，按小时键，使时间显示在17时，按文字录入键，操作文字录入相应键，录入“星期一、三、五下午5时到健身房健身”字样，按定时键，设置结束。语音、振动功能切换操作：按语音键时，按照发出声、光警示运行，若使用者在开会或其它不便使用声、光警示方式时，按下振动键，即按照振动、光的警示运行。声、光或振动，光警示的光，均按闪烁方式发出。语音提示的音乐有数种和弦音可下载。通过操作音乐键，每按一次，换一种和弦音乐直至满意的和弦音乐出现，停止操作音乐键，即可获得满意的和弦音。上述这些功能均通过程序自动来完成的，这些程序固化在MCU微控制器内，是一般技术人员均能实现的技术。

Claims (1)

1、一种智能型环境综合监测仪，包括上盖可翻的仪器外壳和外壳内的MCU微控制器(15)、非电物理量/电压转换及八通道多路转换电路(9)、放大电路(10)、采样/保持模数转换电路(11)、显示模块、键盘、时钟模块、晶振、可充电电池和USB接口，显示模块包括显示屏，其特征在于还包括压力传感器(1)、湿度传感器(2)、温度传感器(3)、噪音传感器(4)、人工煤气天然气传感器(5)、液化石油气传感器(6)、酒精传感器(7)、一氧化碳传感器(8)；所述的压力传感器(1)、湿度传感器(2)、温度传感器(3)、噪音传感器(4)、人工煤气天然气传感器(5)、液化石油气传感器(6)、酒精传感器(7)或一氧化碳传感器(8)分别连接在MCU微控制器(15)的相应端上，键盘连接在MCU微控制器(15)的相应接口上，压力传感器(1)、湿度传感器(2)、温度传感器(3)、噪音传感器(4)、人工煤气天然气传感器(5)、液化石油气传感器(6)、酒精传感器(7)或一氧化碳传感器(8)通过非电物理量/电压转换及八通道多路转换电路后经放大电路(10)和采样/保持模数转换电路(11)与显示模块连接。

Images