CN204330655U - 一种便携式甲醛与pm2.5检测装置 - Google Patents
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Abstract
一种便携式甲醛与PM2.5检测装置，包括甲醛检测模块、PM2.5检测模块、温湿度检测模块、微处理器模块、无线收发模块、液晶显示模块和按键输入模块。按键输入模块设置检测条件，甲醛检测模块、PM2.5检测模块和温湿度检测模块分别测量PM2.5浓度、甲醛浓度和温湿度信号，经过信号变换后送至微处理器模块，经过信号处理，在液晶显示模块中显示甲醛浓度、PM2.5浓度、温湿度的实时数据信息。无线收发模块利用无线方式实现远程访问，完成当前检测状态的实时监测以及历史信息检索。该便携式甲醛与PM2.5检测仪采用电化学式甲醛传感器和光学灰尘传感器，具有良好的灵敏度和响应速度，可用于家庭、办公室等场所。
Description
技术领域
本实用新型属于电子测量领域，具体涉及一种便携式甲醛与PM2.5检测装置。
背景技术
甲醛是一种无色、有强烈刺激性气味的剧毒气体，世界卫生组织已把它确立为致癌和致畸化学品。随着物质生活水平的提高，越来越多的人开始关注自己居住环境的甲醛含量。PM2.5是指环境空气直径小于等于2.5微米的颗粒物，PM2.5粒径小，面积大，活性强，易附带有毒、有害物质，且在大气中的停留时间长、输送距离远，因而对人体健康和大气环境质量的影响大。
目前，对于甲醛的检测主要有电化学检测法、分光度法、气相色谱法和液相色谱法等，对于PM2.5的检测主要有光散射法、震荡天平法以及称重法。市面上的甲醛检测仪和PM2.5检测仪大都是独立个体，检测功能单一，灵敏度较低、智能化程度不高。而少数厂家推出的具有多种气体检测功能的产品，相对价格昂贵、体积较大，不便于携带，不适于普通家庭和办公室等场所的持有和使用。
实用新型内容
本实用新型针对现有检测装置存在的缺陷，旨在提供一种便携式甲醛与PM2.5检测装置，该装置具有良好的灵敏度和响应速度，且适于普通家庭和办公室场所持有和使用。
本实用新型具体通过以下技术方案实现：
一种便携式甲醛与PM2.5检测装置，包括甲醛检测模块、PM2.5检测模块、温湿度检测模块、微处理器模块、无线收发模块、液晶显示模块和按键输入模块，所述的微处理器模块设有ADC、PWM、SPI、I2C、串口和数字I/O接口，其中甲醛检测模块连接到ADC接口，PM2.5检测模块连接到PWM接口，温湿度检测模块连接到I2C接口，无线收发模块连接到SPI接口，液晶显示模块和按键输入模块连接到数字I/O接口。
所述的甲醛检测模块包括电化学式甲醛传感器、信号放大电路、温度补偿电路；甲醛传感器内含一个两电极燃料电池传感器，其输出的电流值与空气中从零到高浓度的甲醛浓度呈线性关系；信号放大电路使用一个双电源供电的低功率、低噪声运算放大器，接成电流转电压的放大电路形式；温度补偿电路通过在运算放大器反馈回路中加入一个热敏电阻来实现。
所述的PM2.5检测模块包括灰尘传感器、光耦隔离电路，灰尘传感器采用PWM脉宽输出方式，内设气流发生器，可以自行吸引外部大气，检测PM2.5浓度；光耦隔离电路用于调制PWM信号，并对微处理器模块进行保护隔离。
所述的温湿度检测模块采用含有已校准数字信号输出的温湿度复合传感器，将传感元件和信号处理电路集成在一块微型电路板上，包含一个阻式感湿元件和一个测温元件，输出完全标定的数字信号，可与微处理器模块的数字I/O引脚直接相连。
所述的微处理器模块采用32位微处理器STM32F103RCT6作为主控芯片，其最高主频为72MHz，48K字节的RAM，256K字节的FLASH。
所述的无线收发模块包括天线和无线收发器，无线收发器通过一个SPI接口就可与微处理器模块连接，输出功率和通信频道可由微处理器模块的主控芯片进行配置。
本实用新型的有益效果为：该便携式甲醛与PM2.5检测装置利用无线收发模块或微处理器模块的串口，上位机设备借助通信数据管理软件，可随时查阅历史数据，观察数据曲线，进行数据分析，具有良好的灵敏度和响应速度，可用于家庭、办公室等场所。
附图说明
图1是本实用新型装置的***结构示意图；
图2是本实用新型装置的甲醛检测模块电路图；
图3是本实用新型装置的PM2.5检测模块电路图；
图4是本实用新型装置的温湿度检测模块电路图；
图5是本实用新型装置的微处理器模块电路图；
图6是本实用新型装置的无线收发模块电路图；
图7是本实用新型装置的按键输入模块电路图；
具体实施方式
下面结合附图对本实用新型内容做进一步的解释说明。
如图1～图7所示，一种便携式甲醛与PM2.5检测装置，包括甲醛检测模块、PM2.5检测模块、温湿度检测模块、微处理器模块、无线收发模块、液晶显示模块、按键输入模块，微处理器模块上的主控芯片有PA、PB、PC三组端口，各有16个引脚，可设置为ADC、PWM、SPI、I2C、串口、数字I/O等多种接口模式，其中甲醛检测模块连接到ADC接口，PM2.5检测模块连接到PWM接口，温湿度检测模块连接到I2C接口，无线收发模块连接到SPI接口，液晶显示模块和按键输入模块连接到数字I/O接口。
甲醛检测模块1包括电化学式甲醛传感器、信号放大电路、温度补偿电路。甲醛传感器实现甲醛信号的采集，内含一个两电极燃料电池传感器，通过其内部贵金属电极与甲醛产生电化学反应，将甲醛浓度转换为微弱模拟电流信号，输出的电流值与空气中从零到高浓度的甲醛浓度呈线性关系。信号放大电路接成电流转电压的放大电路形式，使用一个双电源供电的低功率、低噪声运算放大器，用于对甲醛传感器输出的微弱模拟电流信号进行放大。温度补偿电路通过在运算放大器反馈回路中加入一个负温度系数的热敏电阻来实现，该热敏电阻可以通过与其他的电阻的串并联进行修正。在微处理器模块4的软件控制下，热敏电阻的补偿会更加精确，经过温度补偿，甲醛传感器的线性度可达5ppm。信号放大电路采用负反馈放大结构，对输入的甲醛浓度信号进行等比线性放大和降噪处理，然后送入微处理器模块4的ADC接口进行模数转换，通过1个12位的us级ADC将放大后的甲醛浓度模拟信号转换为数字信号，再由微处理器模块4的主控芯片对其进行数字滤波和数制转换，得到的测量数据通过I/O接口送入液晶显示模块6的液晶驱动电路，液晶驱动电路为专用液晶显示屏进行电路驱动，实现测试数据和控制界面的显示。
PM2.5检测模块2包括灰尘传感器、光耦隔离电路。灰尘传感器选用DSM501A，基于光散射原理，采用粒子计数的方法，检测空气中的灰尘浓度，输出5V的PWM脉宽调制信号。光耦隔离电路对PWM脉宽调制信号进行电平转换、光电隔离以及功率驱动，将信号传入微处理器模块4的数字I/O接口，由主控芯片完成PWM脉宽调制信号的低脉冲率计算来获得PM2.5浓度。
温湿度检测模块3采用一个含有已校准数字信号输出的温湿度复合传感器SHT11。该传感器采用专用的数字模块采集技术和温湿度传感技术，具有极高的可靠性与稳定性。将传感元件和信号处理电路集成在一块微型电路板上，包含一个阻式感湿元件和一个测温元件。校准系数以程序的形式储存在OTP内存中，传感器内部在检测信号的处理过程中要调用这些校准系数。采用单线制串行接口，输出完全标定的数字信号，可与微处理器模块4的数字I/O接口直接相连。
微处理器模块4采用32位单片处理器STM32F103RCT6作为主控芯片，其最高主频为72MHz，48K字节的RAM，256K字节的FLASH，在性能上大大缩短了中断响应的时间，同时处理器功耗很低。该芯片集成了CAN、I2C、SPI、UART等常用通信接口，具有灵活的连通性。
无线收发模块5包括天线和无线收发器，采用NRF24L01作为无线收发器，通过一个SPI接口就可与微处理器模块4连接。NRF24L01可工作于2.4GHz～2.5GHz频段，内置频率发生器、模式控制器、功率放大器、晶体振荡器、调制器和解调器，输出功率和通信频道可由微处理器模块4的主控芯片进行配置。利用无线收发模块5或微处理器模块4的串口，上位机设备借助通信数据管理软件，可随时查阅历史数据，观察数据曲线，进行数据分析，具有良好的灵敏度和响应速度，可用于家庭、办公室等场所。
液晶显示模块6采用点阵字符型液晶显示元件LCD1602，其中包括液晶驱动电路和液晶显示屏，采用8位数据传输方式，通过一个标准的16针双排插口连接到微处理器模块4的数字I/O接口。
按键输入模块7采用4×4薄膜键盘，通过一个标准的8针单排插口连接到微处理器模块4的数字I/O接口。
Claims (6)
1.一种便携式甲醛与PM2.5检测装置，包括甲醛检测模块、PM2.5检测模块、温湿度检测模块、微处理器模块、无线收发模块、液晶显示模块、按键输入模块，其特征在于：所述的微处理器模块设有ADC、PWM、SPI、I2C、串口和数字I/O接口，其中甲醛检测模块连接到ADC接口，PM2.5检测模块连接到PWM接口，温湿度检测模块连接到I2C接口，无线收发模块连接到SPI接口，液晶显示模块和按键输入模块连接到数字I/O接口。
2.根据权利要求1所述的检测装置，其特征在于：所述的甲醛检测模块包括电化学式甲醛气体传感器、信号放大电路、温度补偿电路；
所述的甲醛气体传感器含两电极燃料电池传感器，其输出的电流值与空气中从零到高浓度的甲醛浓度呈线性关系；
所述的信号放大电路采用运算放大器接成电流转电压的放大电路形式；
所述的温度补偿电路通过在运算放大器反馈回路中加入一个热敏电阻来实现。
3.根据权利要求1所述的检测装置，其特征在于：所述的PM2.5检测模块包括灰尘传感器、光耦隔离电路，所述的灰尘传感器采用PWM脉宽输出方式，所述的光耦隔离电路用于调制PWM信号，并对微处理器模块进行保护隔离。
4.根据权利要求1所述的检测装置，其特征在于：所述的温湿度检测模块采用温湿度复合传感器，通过将传感元件和信号处理电路集成在一块电路板上，包含一个阻式感湿元件和一个测温元件，输出完全标定的数字信号。
5.根据权利要求1所述的检测装置，其特征在于：所述的微处理器模块采用32位单片处理器STM32F103RCT6作为主控芯片，其最高主频为72MHz，48K字节的RAM，256K字节的FLASH。
6.根据权利要求1所述的检测装置，其特征在于：所述的无线收发模块包括天线和无线收发器，无线收发器通过SPI接口与微处理器模块连接。
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| CN109030747A (zh) * | 2018-08-30 | 2018-12-18 | 武汉欣叶电子科技有限公司 | 一种连续检测空气质量的装置及检测方法 |
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