一種基于arm內(nèi)核的空調(diào)散熱片粉塵自動(dòng)監(jiān)測(cè)儀的制作方法
【專利摘要】本實(shí)用新型公開了一種基于ARM內(nèi)核的空調(diào)散熱片粉塵自動(dòng)監(jiān)測(cè)儀，包括ARM處理器以及分別與之連接的觸摸屏液晶顯示及輸入模塊、聲光報(bào)警模塊、繼電器開關(guān)控制模塊、時(shí)鐘模塊、串口通信模塊和多通道模數(shù)轉(zhuǎn)換器，還包括陣列式光電傳感器和微弱信號(hào)調(diào)理電路。陣列式光電傳感器將散熱片上的粉塵強(qiáng)度信號(hào)依次經(jīng)微弱信號(hào)調(diào)理電路和多通道模數(shù)轉(zhuǎn)換器傳送給ARM處理器，ARM處理器根據(jù)接收到的信號(hào)控制觸摸屏液晶顯示及輸入模塊、聲光報(bào)警模塊以及繼電器開關(guān)控制模塊工作。本實(shí)用新型通過陣列式光電傳感器實(shí)時(shí)精確地監(jiān)測(cè)空調(diào)散熱片上粉塵強(qiáng)度，并在粉塵強(qiáng)度過高時(shí)強(qiáng)制斷電，保證用戶健康。
【專利說明】—種基于ARM內(nèi)核的空調(diào)散熱片粉塵自動(dòng)監(jiān)測(cè)儀
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本實(shí)用新型屬于自動(dòng)檢測(cè)領(lǐng)域，特別涉及了一種基于ARM內(nèi)核的空調(diào)散熱片粉塵自動(dòng)監(jiān)測(cè)儀。
【背景技術(shù)】
[0002]空調(diào)是人們生話水平提高的一個(gè)標(biāo)志，炎熱的夏天，空調(diào)把溫度調(diào)節(jié)到適合人們工作、學(xué)習(xí)、生話的舒適房間內(nèi)，心情好，休息好，工作效率也高，這是社會(huì)進(jìn)步的一個(gè)里程碑。但是它在給我們營造一個(gè)舒適環(huán)境的同時(shí)，也給我們?nèi)祟惖慕】祹硪恍┎焕臇|西。作為空調(diào)冷熱交換的核心部件一散熱片不僅會(huì)積聚污垢灰塵，由于溫度、濕度適宜，散熱片還會(huì)在冷凝水作用下滋生大量細(xì)菌、霉菌、螨蟲等。當(dāng)空調(diào)開啟時(shí)，這些灰塵和病菌就被空調(diào)吹出來，隨呼吸道進(jìn)入人體，導(dǎo)致人體出現(xiàn)頭暈乏力，患上感冒、過敏性鼻炎，甚至誘發(fā)哮喘。國環(huán)境科學(xué)學(xué)會(huì)室內(nèi)環(huán)境與健康分會(huì)聯(lián)合上海家化家安對(duì)上海、北京、深圳等地的家用空調(diào)進(jìn)行入戶調(diào)研發(fā)現(xiàn)，88%的空調(diào)散熱片細(xì)菌總數(shù)超標(biāo)，84%的空調(diào)散熱片霉菌總數(shù)超標(biāo)，空調(diào)散熱片上檢出細(xì)菌最高的可達(dá)91259個(gè)/cm2，平均超過標(biāo)準(zhǔn)(每平方厘米細(xì)菌總數(shù)(100個(gè))近40倍，最嚴(yán)重的超標(biāo)高達(dá)近百倍。
[0003]因此，空調(diào)散熱片污染已成為危害家庭健康的主要因素之一。但是目前，這一問題并沒有引起人們的足夠重視。國內(nèi)外也沒有類似的能對(duì)空調(diào)內(nèi)部散熱片粉塵自動(dòng)監(jiān)測(cè)的新型空調(diào)或監(jiān)測(cè)裝置。
實(shí)用新型內(nèi)容
[0004]為了解決上述【背景技術(shù)】存在的技術(shù)問題，本實(shí)用新型旨在提供一種基于ARM內(nèi)核的空調(diào)散熱片粉塵自動(dòng)監(jiān)測(cè)儀，對(duì)空調(diào)散熱片的粉塵進(jìn)行自動(dòng)檢測(cè)。
[0005]為了實(shí)現(xiàn)上述技術(shù)目的，本實(shí)用新型的技術(shù)方案是:
[0006]一種基于ARM內(nèi)核的空調(diào)散熱片粉塵自動(dòng)監(jiān)測(cè)儀，包括ARM處理器以及分別與之連接的觸摸屏液晶顯示及輸入模塊、聲光報(bào)警模塊、繼電器開關(guān)控制模塊、時(shí)鐘模塊、串口通信模塊和多通道模數(shù)轉(zhuǎn)換器，還包括光電傳感器和微弱信號(hào)調(diào)理電路，所述光電傳感器經(jīng)微弱信號(hào)調(diào)理電路與多通道模數(shù)轉(zhuǎn)換器連接。所述繼電器開關(guān)控制模塊的常開觸點(diǎn)接入待檢測(cè)空調(diào)的供電回路中，所述光電傳感器安裝在待檢測(cè)空調(diào)的內(nèi)部散熱片上并將散熱片上的粉塵強(qiáng)度信號(hào)依次經(jīng)微弱信號(hào)調(diào)理電路和多通道轉(zhuǎn)換器傳送給ARM處理器，ARM處理器根據(jù)接收到的信號(hào)控制觸摸屏液晶顯示及輸入模塊、聲光報(bào)警模塊以及繼電器開關(guān)控制模塊工作。
[0007]其中，上述陣列式光電傳感器包含3個(gè)光電傳感器芯片，且該3個(gè)光電傳感器芯片排列成圓心角互成120°的陣列。
[0008]其中，上述3個(gè)光電傳感器芯片均采用H0A1404-002芯片。
[0009]其中，上述微弱信號(hào)調(diào)理電路包括3個(gè)相同的子電路，每個(gè)子電路的輸入端均連接一個(gè)光電傳感器芯片的輸出端，每個(gè)子電路的輸出端均連接多通道模數(shù)轉(zhuǎn)換器的一個(gè)輸入端，每個(gè)子電路都包含依次連接的前置放大電路、雙運(yùn)放帶通濾波器、中間級(jí)放大電路、二階低通濾波器與隔離放大電路。
[0010]其中，上述多通道模數(shù)轉(zhuǎn)換器采用AD7195數(shù)模轉(zhuǎn)換器。
[0011]其中，上述觸摸屏液晶顯示及輸入模塊采用ALIENTEK FTFIXD。
[0012]其中，上述聲光報(bào)警模塊包括分別與ARM處理器連接的蜂鳴器和發(fā)光二極管。
[0013]其中，上述時(shí)鐘模塊采用DS1302芯片。
[0014]其中，上述串口通信模塊還連接上位機(jī)，實(shí)現(xiàn)ARM處理器與上位機(jī)之間的交互通信；串口通信模塊采用RS232串口通信芯片。
[0015]采用上述技術(shù)方案帶來的有益效果是:
[0016](I)本實(shí)用新型通過陣列式光電傳感器實(shí)時(shí)精確地監(jiān)測(cè)空調(diào)散熱片上粉塵強(qiáng)度，可實(shí)現(xiàn)分級(jí)別通過液晶顯示和聲光報(bào)警來及時(shí)提示用戶清洗空調(diào)散熱片，并且為用戶的健康著想帶有著強(qiáng)制斷電功能；
[0017](2)本實(shí)用新型采用的各類模塊均為微型化模塊，可用普通5V鋰電池供電，具有低功耗、微型化、便攜式、低成本的特點(diǎn)，穩(wěn)定性高，具有很強(qiáng)的實(shí)用性。
【專利附圖】

【附圖說明】
[0018]圖1是本實(shí)用新型的系統(tǒng)結(jié)構(gòu)框圖。
[0019]圖2是本實(shí)用新型陣列式傳感器平面圖。
[0020]圖3是本實(shí)用新型的微弱信號(hào)調(diào)理電路的子電路示意圖。
[0021]圖4是本實(shí)用新型的聲光報(bào)警模塊電路圖。
[0022]圖5是本實(shí)用新型的繼電器開關(guān)控制模塊電路圖。
【具體實(shí)施方式】
[0023]以下將結(jié)合附圖，對(duì)本實(shí)用新型的技術(shù)方案進(jìn)行詳細(xì)說明。
[0024]如圖1所示的本實(shí)用新型的系統(tǒng)結(jié)構(gòu)框圖，一種基于ARM內(nèi)核的空調(diào)散熱片粉塵自動(dòng)監(jiān)測(cè)儀，包括ARM處理器以及分別與之連接的觸摸屏液晶顯示及輸入模塊、聲光報(bào)警模塊、繼電器開關(guān)控制模塊、時(shí)鐘模塊、串口通信模塊和多通道模數(shù)轉(zhuǎn)換器，還包括陣列式光電傳感器和微弱信號(hào)調(diào)理電路，所述陣列式光電傳感器經(jīng)微弱信號(hào)調(diào)理電路與多通道模數(shù)轉(zhuǎn)換器連接。所述繼電器開關(guān)控制模塊的常開觸點(diǎn)接入待檢測(cè)空調(diào)的供電回路中，所述陣列式光電傳感器安裝在待檢測(cè)空調(diào)的內(nèi)部散熱片上并將散熱片上的粉塵強(qiáng)度信號(hào)依次經(jīng)微弱信號(hào)調(diào)理電路和多通道模數(shù)轉(zhuǎn)換器傳送給ARM處理器，ARM處理器根據(jù)接收到的信號(hào)控制觸摸屏液晶顯不及輸入模塊、聲光報(bào)警模塊以及繼電器開關(guān)控制模塊工作。
[0025]本實(shí)用新型的一種優(yōu)選方案:所述ARM處理器采用STM32芯片。
[0026]本實(shí)用新型的一種優(yōu)選方案:所述陣列式光電傳感器采用3個(gè)H0A1404-002芯片，且該3個(gè)H0A1404-002芯片排列成圓心角互成120°的陣列。如圖2所示的本實(shí)用新型陣列式傳感器平面圖，本實(shí)用新型的信號(hào)采集采用H0A1405-002光電傳感器進(jìn)行散熱片粉塵的測(cè)量，由于H0A1405-002的響應(yīng)時(shí)間為12us，相對(duì)于散熱片工作的速率很快，所以利能精確測(cè)出散熱片動(dòng)態(tài)時(shí)候的粉塵厚度。此外，當(dāng)散熱片處于靜態(tài)時(shí)，考慮到散熱片的形狀，單個(gè)的光電傳感器可能處于散熱片的空隙中，從而不能測(cè)出散熱片上的粉塵，本實(shí)用新型采用3個(gè)H0A1404-002光電傳感器排列成圓心角相互成120°的陣列，能保證至少一個(gè)以上的光電傳感器測(cè)到散熱片上的粉塵。這樣陣列式的測(cè)量方式能實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)靜態(tài)或者動(dòng)態(tài)時(shí)散熱片上的粉塵。
[0027]本實(shí)用新型的一種優(yōu)選方案:所述的微弱信號(hào)調(diào)理電路包括3個(gè)相同的子電路，每個(gè)子電路的輸入端均連接一個(gè)H0A1404-002光電傳感器芯片的輸出端,每個(gè)子電路的輸出端均連接多通道模數(shù)轉(zhuǎn)換器的一個(gè)輸入端，每個(gè)子電路都包含依次連接的前置放大電路、雙運(yùn)放帶通濾波器、中間級(jí)放大電路、二階低通濾波器與隔離放大電路。如圖3所示的本實(shí)用新型的微弱信號(hào)調(diào)理電路的子電路示意圖，前置放大電路包含由第一運(yùn)放0PA1、第一電阻Rl和第二電阻R2構(gòu)成的差分放大電路，同時(shí)還包含由第一電容Cl和第三電阻R3,第二電容C2和第四電阻R4構(gòu)成的低通濾波器。OPAl的同相端經(jīng)R4接地，C2并聯(lián)R4，0PA1的反相端經(jīng)R3連接OPAl的輸出端，Cl并聯(lián)R3。OPAl的同相端與反相端連接光電傳感器的電壓信號(hào)輸出端。
[0028]雙運(yùn)放帶通濾波器包含第二運(yùn)放0PA2、第三運(yùn)放0PA3、第五電阻R5?第九電阻R9以及第四電容C4，0PA2的同相端經(jīng)R5連接OPAl的輸出端，0PA2的反相端連接0PA3的反相端，0PA2的輸出端連接0PA3的輸出端，0PA3的同相端經(jīng)R9接地，0PA3的輸出端依次串聯(lián)C4和R7后與0PA3的輸出端連接，0PA3的輸出端依次串聯(lián)R6和C3后接地。通過調(diào)節(jié)第六電阻R6可以調(diào)節(jié)雙運(yùn)放帶通濾波器的諧振頻率，通過調(diào)節(jié)第五電阻R5可以調(diào)節(jié)雙運(yùn)放帶通濾波器的Q值。中間級(jí)放大電路包含由第四運(yùn)放0PA4、第十電阻RlO和第十一電阻Rll構(gòu)成的同相比例放大器，起中間級(jí)放大作用，同時(shí)還包含由第十二電阻R12和第五電容C5，第十三電阻R13和第六電容C6構(gòu)成的低通濾波器。0PA4的同相端經(jīng)R12后接地，C5并聯(lián)R12，0PA4的同相端經(jīng)Rll與R8連接，0PA4的反相端經(jīng)RlO接地，0PA4的反相端經(jīng)R13連接0PA4的輸出端，C6并聯(lián)R13。二階低通濾波器與隔離放大電路包含由第五運(yùn)放0PA5構(gòu)成的電壓跟隨器和由第十四電阻R14、第十五電阻R15、第七電容C7和第八電容CS構(gòu)成的二階低通濾波器，電壓跟隨器有阻抗匹配，還有隔離功能。0PA5的輸出端連接0PA4的輸出端，0PA5的反相端連接0PA5的輸出端，0PA5的同相端經(jīng)C7后接地，0PA5的同相端連接R15的一端，R15的另一端分別連接R14的一端和C8的一端，C8的另一端接地，R14的另一端接多通道模數(shù)轉(zhuǎn)換器的輸入端。
[0029]本實(shí)用新型的一種優(yōu)選方案為:所述多通道模數(shù)轉(zhuǎn)換器采用AD7195模數(shù)轉(zhuǎn)換器。AD7195模數(shù)轉(zhuǎn)換器的輸入端連接微弱信號(hào)調(diào)理電路的輸出端。AD7195模數(shù)轉(zhuǎn)換器的輸出端與ARM處理器的I/O 口連接，它將接收到的電信號(hào)轉(zhuǎn)換為ARM處理器可識(shí)別的數(shù)字信號(hào)。且AD7195模數(shù)轉(zhuǎn)換器是24位Σ-Λ型模數(shù)轉(zhuǎn)換器，它的均方根噪聲為8.5 nV，功耗電流僅為400 μ Α,特別適合要求低功耗和高精度測(cè)量的應(yīng)用。
[0030]本實(shí)用新型的一種優(yōu)選方案為:如圖4所示的本實(shí)用新型的聲光報(bào)警模塊電路圖，聲光報(bào)警模塊包含蜂鳴器BEEP、發(fā)光二極管Dl、NPN型三極管Ql、第十六電阻R16、第十七電阻R17以及第十八電阻R18，BEEP的一端連接電源，另一端連接Ql的集電極，Ql的發(fā)射極接地，Ql的基極經(jīng)R16后接地，Ql的基極經(jīng)R17與ARM處理器的I/O 口連接。Dl的陰極接地，陽極經(jīng)R18與ARM處理器的I/O 口連接。當(dāng)I/O 口發(fā)出高電平時(shí)，蜂鳴器發(fā)出聲音，發(fā)光二極管發(fā)光。
[0031]本實(shí)用新型的一種優(yōu)選方案為:本實(shí)用新型的觸摸屏液晶顯示及輸入模塊采用ALIENTEK FTFLCD。
[0032]本實(shí)用新型的一種優(yōu)選方案為:所述時(shí)鐘模塊采用DS1302芯片。
[0033]本實(shí)用新型的一種優(yōu)選方案為:所述串口通信模塊還連接上位機(jī)，實(shí)現(xiàn)ARM處理器與上位機(jī)之間的交互通信；串口通信模塊采用RS232串口通信芯片。
[0034]如圖5所示的本實(shí)用新型的繼電器控制開關(guān)模塊示意圖，包含繼電器線圈和常開觸點(diǎn)K1、NPN型三極管Q2、手動(dòng)開關(guān)SI，繼電器的常開觸點(diǎn)接入空調(diào)的供電電路中。繼電器線圈的一端接電源，另一端接連接Q2的集電極，Q2的發(fā)射極接地，Q2的基極連接ARM處理器的I/O 口，當(dāng)ARM處理器向Q2的基極傳送低電平時(shí)，繼電器線圈斷電，繼電器的常開觸點(diǎn)斷開空調(diào)的供電電路。
[0035]本實(shí)施例的工作流程如下:當(dāng)空調(diào)開機(jī)后，STM32處理器被喚醒，各設(shè)備初始化。此時(shí)可通過觸摸屏液晶顯示及輸入模塊向STM32處理器輸入粉塵閾值。然后AD7195每隔一個(gè)周期對(duì)H0A1404-002光電傳感器測(cè)量的散熱片粉塵數(shù)據(jù)采樣一次。經(jīng)過微弱調(diào)理電路處理后送入AD7195進(jìn)行數(shù)模轉(zhuǎn)換后輸入到STM32進(jìn)行處理，STM32處理器將接收到的數(shù)據(jù)顯示在觸摸屏液晶顯示及輸入模塊，并判斷采集數(shù)據(jù)是否超過設(shè)值的粉塵閾值，若超過閾值，STM32處理器將驅(qū)動(dòng)蜂鳴警和二極管進(jìn)行聲光報(bào)警。當(dāng)超過10分鐘后，仍然無人采取措施，STM32處理器向繼電器控制模塊輸出低電平信號(hào)，繼電器的線圈斷電，繼電器的常開觸點(diǎn)斷開，切斷空調(diào)的供電，強(qiáng)制關(guān)閉空調(diào)。
[0036]STM32處理器的優(yōu)勢(shì)在于它的低功耗特性，本系統(tǒng)程序按照低功耗方式設(shè)計(jì)。STM32處理器大部分時(shí)間處于低功耗模式中，只有中斷被觸發(fā)時(shí)，才被喚醒，這一設(shè)計(jì)方案大大降低了系統(tǒng)功耗。為了進(jìn)一步降低功耗，當(dāng)不觀測(cè)數(shù)據(jù)時(shí)，STM32處理器控制觸摸屏液晶顯不及輸入|旲塊，關(guān)閉其背光，減少功耗。
[0037]本實(shí)用新型所涉及到的軟件程序都是公知的，本實(shí)用新型不涉及對(duì)軟件程序的任何改進(jìn)。
[0038]以上實(shí)施例僅為說明本實(shí)用新型的技術(shù)思想，不能以此限定本實(shí)用新型的保護(hù)范圍，凡是按照本實(shí)用新型提出的技術(shù)思想，在技術(shù)方案基礎(chǔ)上所做的任何改動(dòng)，均落入本實(shí)用新型保護(hù)范圍之內(nèi)。
【權(quán)利要求】
1.一種基于ARM內(nèi)核的空調(diào)散熱片粉塵自動(dòng)監(jiān)測(cè)儀，其特征在于:包括ARM處理器以及分別與之連接的觸摸屏液晶顯示及輸入模塊、聲光報(bào)警模塊、繼電器開關(guān)控制模塊、時(shí)鐘模塊、串口通信模塊和多通道模數(shù)轉(zhuǎn)換器，還包括陣列式光電傳感器和微弱信號(hào)調(diào)理電路，所述陣列式光電傳感器經(jīng)微弱信號(hào)調(diào)理電路與多通道模數(shù)轉(zhuǎn)換器連接；所述繼電器開關(guān)控制模塊的常開觸點(diǎn)接入待檢測(cè)空調(diào)的供電電路中，所述陣列式光電傳感器安裝在待檢測(cè)空調(diào)的內(nèi)部散熱片上并將散熱片上的粉塵強(qiáng)度信號(hào)依次經(jīng)微弱信號(hào)調(diào)理電路和多通道模數(shù)轉(zhuǎn)換器處理后傳送給ARM處理器，ARM處理器根據(jù)接收到的信號(hào)控制觸摸屏液晶顯示及輸入模塊、聲光報(bào)警模塊以及繼電器開關(guān)控制模塊工作。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種基于ARM內(nèi)核的空調(diào)散熱片粉塵自動(dòng)監(jiān)測(cè)儀，其特征在于:所述ARM處理器采用STM32芯片。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種基于ARM內(nèi)核的空調(diào)散熱片粉塵自動(dòng)監(jiān)測(cè)儀，其特征在于:所述陣列式光電傳感器包含3個(gè)光電傳感器芯片，且該3個(gè)光電傳感器芯片排列成圓心角互成120°的陣列。
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的一種基于ARM內(nèi)核的空調(diào)散熱片粉塵自動(dòng)監(jiān)測(cè)儀，其特征在于:所述3個(gè)光電傳感器芯片均采用H0A1404-002芯片。
5.根據(jù)權(quán)利要求3所述的一種基于ARM內(nèi)核的空調(diào)散熱片粉塵自動(dòng)監(jiān)測(cè)儀，其特征在于:所述的微弱信號(hào)調(diào)理電路包括3個(gè)相同的子電路，每個(gè)子電路的輸入端均連接一個(gè)光電傳感器芯片的輸出端，每個(gè)子電路的輸出端均連接多通道模數(shù)轉(zhuǎn)換器的一個(gè)輸入端，每個(gè)子電路都包含依次連接的前置放大電路、雙運(yùn)放帶通濾波器、中間級(jí)放大電路、二階低通濾波器與隔離放大電路。
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種基于ARM內(nèi)核的空調(diào)散熱片粉塵自動(dòng)監(jiān)測(cè)儀，其特征在于:所述的多通道模數(shù)轉(zhuǎn)換器采用AD7195數(shù)模轉(zhuǎn)換器。
7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種基于ARM內(nèi)核的空調(diào)散熱片粉塵自動(dòng)監(jiān)測(cè)儀，其特征在于:所述的觸摸屏液晶顯示及輸入模塊采用ALIENTEK FTFIXD。
8.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種基于ARM內(nèi)核的空調(diào)散熱片粉塵自動(dòng)監(jiān)測(cè)儀，其特征在于:所述的聲光報(bào)警模塊包括分別與ARM處理器連接的蜂鳴器和發(fā)光二極管。
9.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種基于ARM內(nèi)核的空調(diào)散熱片粉塵自動(dòng)監(jiān)測(cè)儀，其特征在于:所述時(shí)鐘模塊采用DS1302芯片。
10.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種基于ARM內(nèi)核的空調(diào)散熱片粉塵自動(dòng)監(jiān)測(cè)儀，其特征在于:所述串口通信模塊還連接上位機(jī)，實(shí)現(xiàn)ARM處理器與上位機(jī)之間的交互通信；串口通信模塊采用RS232串口通信芯片。
【文檔編號(hào)】G05B19/042GK203720586SQ201420019540
【公開日】2014年7月16日 申請(qǐng)日期:2014年1月14日 優(yōu)先權(quán)日:2014年1月14日
【發(fā)明者】顧芳, 付洋, 曹駿, 陳子煊, 管靚, 張加宏 申請(qǐng)人:南京信息工程大學(xué)