一種基于超聲波的空氣濕度檢測系統(tǒng)的制作方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本實用新型涉及電子、通訊與信息工程技術(shù)領(lǐng)域。
【背景技術(shù)】
[0002]常見的濕度傳感器主要有電阻式、電容式兩大類，除電阻式、電容式濕敏元件之夕卜，還有電解質(zhì)離子型濕敏元件、重量型濕敏元件(利用感濕膜重量的變化來改變振蕩頻率)、光強型濕敏元件、聲表面波濕敏元件等。由于電阻式和電容式濕度傳感器制作成本比較低，所以被廣泛的使用。這些濕度傳感器多數(shù)采用感濕材料來檢測空氣中的含水量，容易導致濕度檢測過程中的吸濕、脫濕及滯濕現(xiàn)象比較嚴重。另外如果長時間使用，感濕材料易被污染和腐蝕，對測量數(shù)據(jù)的準確度也會造成很大的影響。
【實用新型內(nèi)容】
[0003]本實用新型的技術(shù)目的是針對現(xiàn)有技術(shù)存在缺陷，設(shè)計一種基于超聲波的空氣濕度檢測系統(tǒng)以彌補現(xiàn)有技術(shù)的不足。
[0004]為實現(xiàn)上述技術(shù)目的，本實用新型公開的技術(shù)方案為:
[0005]一種基于超聲波的空氣濕度檢測系統(tǒng)，其特征在于，包括單片機以及分別與單片機連接的超聲波發(fā)射電路、超聲波接收電路、溫度檢測模塊、存儲模塊、網(wǎng)絡(luò)模塊和顯示模塊，所述超聲波發(fā)射電路包括順次連接的周期信號發(fā)生模塊、信號放大模塊、功率放大模塊和超聲波發(fā)射探頭，所述周期信號發(fā)生模塊的輸入端與單片機輸出端連接；所述超聲波接收電路包括順次連接的有效值轉(zhuǎn)換電路、濾波器、信號放大模塊與超聲波接收探頭，所述有效值轉(zhuǎn)換電路的輸出端與單片機連接。
[0006]在上述技術(shù)方案的基礎(chǔ)上，進一步的設(shè)計內(nèi)容還包括:
[0007]所述超聲波發(fā)射探頭與超聲波接收探頭之間的距離M設(shè)置為36mm。
[0008]作為優(yōu)選，所述周期信號發(fā)生模塊采用為AD9850芯片設(shè)計的DDS模塊。
[0009]作為優(yōu)選，所述超聲波發(fā)射探頭和接收探頭均采用NU400E10TR-1型號的超聲波探頭。
[0010]作為優(yōu)選，所述溫度檢測模塊采用SHTlO模塊。
[0011]作為優(yōu)選，所述網(wǎng)絡(luò)模塊為SM900A模塊。
[0012]作為優(yōu)選，所述存儲模塊采用SD數(shù)據(jù)卡，安全可靠，讀取方便。
[0013]作為優(yōu)選，所述顯示模塊為ILI9341液晶顯示器。
[0014]作為優(yōu)選，所述單片機為STM32F103ZET6單片機。
[0015]本實用新型檢測系統(tǒng)還包括一開孔的有機玻璃盒，所述超聲波發(fā)射探頭、超聲波接收探頭相對固定在所述有機玻璃盒內(nèi)，且位于同一水平直線上；所述溫度檢測模塊亦設(shè)置在所述有機玻璃盒內(nèi)。
[0016]工作原理:
[0017]本實用新型檢測系統(tǒng)超聲波以恒定功率發(fā)射，經(jīng)固定距離后接收轉(zhuǎn)化為電信號，信號經(jīng)過放大、帶通濾波后進行有效值電壓轉(zhuǎn)換，可利用單片機內(nèi)部的ADS進行電壓測量。數(shù)據(jù)模塊用于存放有效值電壓、溫度和濕度的關(guān)系表，溫度檢測模塊測量環(huán)境溫度后，系統(tǒng)將環(huán)境溫度和有效值電壓數(shù)據(jù)以查表的方式，查詢存儲模塊內(nèi)數(shù)據(jù)表，最終得出對應(yīng)的環(huán)境濕度。此外系統(tǒng)數(shù)據(jù)可以通過網(wǎng)絡(luò)模塊和顯示模塊分別進行GPRS網(wǎng)絡(luò)傳輸和數(shù)據(jù)顯示等。
[0018]有益效果:
[0019]本實用新型利用超聲波檢測空氣濕度，與傳統(tǒng)溫濕度傳感器相比，能夠克服傳統(tǒng)濕度傳感器普遍存在的吸濕、脫濕及滯濕問題。
【附圖說明】
[0020]圖1為本實用新型檢測系統(tǒng)的裝置結(jié)構(gòu)示意圖；
[0021]圖2為本實用新型檢測系統(tǒng)的模塊結(jié)構(gòu)示意圖。
【具體實施方式】
[0022]為了進一步闡明本實用新型的技術(shù)目的和技術(shù)方案，下面結(jié)合附圖與【具體實施方式】對實用新型做進一步的闡述。
[0023]如圖1所示，為了降低空氣流動對檢測結(jié)果的影響，本實用新型檢測系統(tǒng)將超聲波探頭固定在一個開小孔2的有機玻璃立方盒I內(nèi)的水平直線上，使發(fā)射探頭3與接收探頭4間距36mm。另外，在立方盒內(nèi)放置數(shù)字溫濕度傳感器5 (SHT10)，利用其溫度檢測模塊檢測環(huán)境溫度。單片機上設(shè)有對應(yīng)超聲波收發(fā)探頭和溫度傳感器的3個接口，使用屏蔽線進行連接。最后，單片機通過GPRS網(wǎng)絡(luò)將數(shù)據(jù)發(fā)送至網(wǎng)絡(luò)計算機上進行觀測。
[0024]如圖2所示，本實用新型一種基于超聲波的空氣濕度檢測系統(tǒng)，包括以下組成部分:
[0025]I)單片機；
[0026]2)超聲波發(fā)射電路；
[0027]所述超聲波發(fā)射電路包括周期信號發(fā)生模塊、信號放大模塊、功率放大模塊和超聲波發(fā)射探頭，所述周期信號發(fā)生模塊的輸入端與單片輸出端連接，周期信號發(fā)生模塊的輸出端與信號放大模塊輸入端連接，信號放大模塊輸出端與功率放大模塊輸入端連接，所述功率放大模塊的輸出端與超聲波發(fā)射探頭連接；
[0028]3)超聲波接收電路；
[0029]所述超聲波接收電路包括控超聲波接收探頭、信號放大模塊、濾波器、有效值轉(zhuǎn)換電路，所述超聲波接收探頭的輸出端與信號放大模塊輸入端連接，所述信號放大模塊的輸出端與濾波器的輸入端連接，所述濾波器的輸入端與有效值轉(zhuǎn)換電路的輸入端連接，所述有效值轉(zhuǎn)換電路的輸出端與單片機連接；
[0030]4)溫度檢測模塊；
[0031]5)存儲模塊；
[0032]6)網(wǎng)絡(luò)模塊；
[0033]7)顯示模塊。
[0034]在本實施例中，超聲波收發(fā)探頭均為NU400E10TR-1型號的超聲波探頭，周期信號發(fā)生模塊為AD9850芯片設(shè)計的DDS模塊，網(wǎng)絡(luò)模塊為SM900A模塊，顯示模塊為ILI9341液晶顯示器，單片機為STM32F103ZET6單片機，存儲模塊為SD數(shù)據(jù)卡。
[0035]本實用新型使用前，結(jié)合其它方式進行多次實驗，建立效值電壓、溫度和濕度的關(guān)系表。進行空氣濕度檢測時，首先將有機玻璃立方盒放入被測環(huán)境空氣中，系統(tǒng)采用2個NU400E10TR-1的超聲探頭，在潮濕的空氣中進行對射收發(fā)實驗。所述周期信號發(fā)生模塊產(chǎn)生400kHz的正弦信號，經(jīng)過信號放大模塊將信號放大至±10V，最后經(jīng)過功率放大模塊將信號從超聲發(fā)射探頭發(fā)出，間隔距離M36mm后，超聲波接收探頭將超聲波轉(zhuǎn)換電信號，經(jīng)信號放大模塊放大47倍，濾波器濾除信號中的噪聲后，再通過有效值轉(zhuǎn)換電路轉(zhuǎn)換成有效值電壓，并利用單片機內(nèi)部的ADS進行電壓測量。系統(tǒng)測量的溫度和濕度值可以通過ILI9341液晶顯示器進行顯示，也可以通過GPRS將數(shù)據(jù)發(fā)送至遠程計算機上進行遠程觀測。
[0036]以上顯示和描述了本實用新型的基本原理、主要特征和本實用新型的優(yōu)點。本行業(yè)的技術(shù)人員應(yīng)該了解，本實用新型不受上述實施例的限制，上述實施例和說明書中描述的只是說明本實用新型的原理，在不脫離本實用新型精神和范圍的前提下，本實用新型還會有各種變化和改進。本實用新型要求保護范圍由所附的權(quán)利要求書、說明書及其等效物界定。
【主權(quán)項】
1.一種基于超聲波的空氣濕度檢測系統(tǒng)，其特征在于，包括單片機以及分別與單片機連接的超聲波發(fā)射電路、超聲波接收電路、溫度檢測模塊、存儲模塊、網(wǎng)絡(luò)模塊和顯示模塊，所述超聲波發(fā)射電路包括順次連接的周期信號發(fā)生模塊、信號放大模塊、功率放大模塊和超聲波發(fā)射探頭，所述周期信號發(fā)生模塊的輸入端與單片機輸出端連接；所述超聲波接收電路包括順次連接的有效值轉(zhuǎn)換電路、濾波器、信號放大模塊與超聲波接收探頭，所述有效值轉(zhuǎn)換電路的輸出端與單片機連接。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種基于超聲波的空氣濕度檢測系統(tǒng)，其特征在于，所述超聲波發(fā)射探頭與超聲波接收探頭之間的距離M為36mm。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種基于超聲波的空氣濕度檢測系統(tǒng)，其特征在于，所述周期信號發(fā)生模塊為AD9850芯片DDS模塊。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種基于超聲波的空氣濕度檢測系統(tǒng)，其特征在于，所述超聲波發(fā)射探頭和接收探頭均為NU400E10TR-1型號的超聲波探頭。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種基于超聲波的空氣濕度檢測系統(tǒng)，其特征在于，所述溫度檢測模塊為SHTlO模塊。
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種基于超聲波的空氣濕度檢測系統(tǒng)，其特征在于，所述網(wǎng)絡(luò)模塊為SIM900A模塊。
7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種基于超聲波的空氣濕度檢測系統(tǒng)，其特征在于，所述存儲模塊為SD數(shù)據(jù)卡。
8.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種基于超聲波的空氣濕度檢測系統(tǒng)，其特征在于，所述顯示模塊為ILI9341液晶顯示器。
9.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種基于超聲波的空氣濕度檢測系統(tǒng)，其特征在于，所述單片機為STM32F103ZET6單片機。
10.根據(jù)權(quán)利要求1-9中任一權(quán)項所述的一種基于超聲波的空氣濕度檢測系統(tǒng)，其特征在于，包括一開孔的有機玻璃盒，所述超聲波發(fā)射探頭、超聲波接收探頭相對固定在所述有機玻璃盒內(nèi)，且位于同一水平直線上；所述溫度檢測模塊設(shè)置在所述有機玻璃盒內(nèi)。
【專利摘要】本實用新型公開了一種基于超聲波的空氣濕度檢測系統(tǒng)，其特征在于，包括單片機以及分別與單片機連接的超聲波發(fā)射電路、超聲波接收電路、溫度檢測模塊、存儲模塊、網(wǎng)絡(luò)模塊和顯示模塊，所述超聲波發(fā)射電路包括順次連接的周期信號發(fā)生模塊、信號放大模塊、功率放大模塊和超聲波發(fā)射探頭，所述周期信號發(fā)生模塊的輸入端與單片機輸出端連接；所述超聲波接收電路包括順次連接的有效值轉(zhuǎn)換電路、濾波器、信號放大模塊與超聲波接收探頭，所述有效值轉(zhuǎn)換電路的輸出端與單片機連接。本實用新型利用超聲波檢測空氣濕度，與傳統(tǒng)溫濕度傳感器相比，能夠克服傳統(tǒng)濕度傳感器普遍存在的吸濕、脫濕及滯濕問題。
【IPC分類】G01N29-02
【公開號】CN204613154
【申請?zhí)枴緾N201520239377
【發(fā)明人】行鴻彥, 王秋陽, 李陽, 朱清清
【申請人】南京信息工程大學
【公開日】2015年9月2日
【申請日】2015年4月21日