一种低功耗温湿度及磷化氢浓度检测装置的制作方法

本实用新型涉及一种检测装置，尤其是一种低功耗温湿度及磷化氢浓度检测装置，属于仓储检测技术领域。

背景技术：

磷化铝(AlP)是粮仓和烟叶储存库中最常用的熏蒸杀虫剂，其水解后产生的磷化氢为有毒物质，对蛀虫有很强的杀灭作用。一方面，当烟叶仓库内磷化氢的浓度和维持时间达不到要求，将难于完全杀灭蛀虫。另一方面，当高浓度的磷化氢在烟叶仓库中持续时间过长，将会影响工作人员的正常工作，甚至发生人身伤害事故。因此，对烟叶仓库中磷化氢浓度的准确监测及控制，是烟叶安全存贮的重要任务。此外，在烟包存放过程中,为保证烟叶的质量,温度、湿度也是重要的监控参数。

目前,在烟包杀虫过程中,测量磷化氢浓度通常根据浓度范围分为高浓度和低浓度检测。通常低浓度磷化氢气体采用便携式监测仪，其缺点是需要人工根据监测地点流动测量，一般需要人工记录数据,不能电子连续保留记录测量结果。在杀虫剂作业区域，高浓度磷化氢气体的测量通常由传感变送器将信号传输到配套安全区域放置的专用控制器，其中数据传输采用有线方式，或使用WIFI、ZigBee无线传输。有线方式的缺点是由于磷化氢气体对金属铜有腐蚀作用,长期使用导致信号线损坏。在无线物联网传输中，ZigBee网络的穿透性和传输距离受到制约，实际传输距离仅几十米到一两百米；WiFi网络频段容易受到一些蓝牙设备以及微波炉和移动电话的干扰，信号容易产生丢包，传输不稳定，同时，为满足仓库内的防爆要求，均要求由电池供电，其续航能力也对磷化氢浓度检测装置的低功耗特性提出更高要求。因此，有必要对现有技术加以改进。

技术实现要素：

针对于上述现有技术的不足，本实用新型提供一种低功耗温湿度及磷化氢浓度检测装置，以便在保证远距离传输和高稳定性传输的同时，极大地降低检测设备的功耗，并增加烟叶醇化仓库内的续航能力，使其对虫害具有足够的杀灭能力。

本实用新型通过如下技术方案完成：一种低功耗温湿度及磷化氢浓度检测装置，其特征在于包括时钟、传感器、电源检测器、控制器，通讯模块，所述传感器采用温湿度传感器、0-10ppm传感器和0-2000ppm传感器，且温湿度传感器、0-10ppm传感器和0-2000ppm传感器均与控制器相连，同时控制器还与时钟、电源检测器和通讯模块相连，通讯模块与远程控制器相连，以便在超低功耗状态下，完成温度、湿度及磷化氢浓度检测，并保证续航能力。

所述控制器采用型号为STM32L151C8T6芯片，其中：

管脚PA1和PA2与型号为PH3-2000的0-2000ppm传感器输出脚ADC1和A7EN相连，通过PH3-2000传感器内的两级AD8607AR功率放大后，将其获得的磷化氢浓度信号传送给STM32L151C8T6芯片；

管脚PA3和PA4与型号为PH3-10的0-10ppm传感器输出脚ADCO和A6EN相连，通过PH3-10传感器内的两级AD8607AR功率放大后，将其获得的磷化氢浓度信号传送给STM32L151C8T6芯片；

管脚B6EN和B5及B4与型号为HTU21D的温湿度传感器输出脚B6EN 和B5及 B4相连，用于将其获得的温湿度信号传送给STM32L151C8T6芯片；

管脚PB10和PB11与型号为M5310的通讯模块的TXD和RXD相连，用于传输数据给通讯模块，该通讯模块通过SIM_DATA管脚与SIM卡进行数据交换，再通过RF_ANT管脚发送携带数据的射频信号给远程控制器，以便适时掌握、监控各个烟叶醇化仓库的温湿度及磷化氢浓度。

管脚PB6与型号为DS3231的时钟相连，用于STM32L151C8T6芯片在需要工作时，由管脚PB6（CLK）唤醒时钟计时，不工作时处于休眠；

管脚NRST通过VSS及VCC 3V与电源检测器对应的VCC 3V相连，用于供电。

所述时钟为常规微处理器中使用的常规时钟控制电路。

所述远程控制器为设置在远程控制中心的常规控制器，用于对各个烟叶存储仓库的温湿度及磷化氢浓度参数进行集中管理和监控。

本实用新型具有以下优点和效果：采用上述技术方案，不仅能够在低功耗下完成温度、湿度及磷化氢浓度的检测，使功耗仅为1mAh左右，而且极大提升续航时间达两年，具有量程大、检测精度高、使用时间长等优点，尤其是电源仅在数据采集时通电使用、数据采集结束后处于休眠，极大降低了检测设备的功耗，并降低长时间用电带来的火灾风险，因此安全性能更高，且每一小时发送一条数据信息，因而在保证远距离传输和高稳定性传输的同时，增强其在大型烟叶醇化仓库内的续航能力。

附图说明

图1为本实用新型结构方框图；

图2为图1中的控制器电路图；

图3为图1中的温湿度传感器电路图；

图4为图1中的PH3-10传感器电路图；

图5为图1中的PH3-2000传感器电路图；

图6为图1中的电源检测器电路图。

具体实施方式

下面结合附图对本实用新型作进一步的说明。

本实用新型提供的超低功耗的温湿度及磷化氢浓度检测装置，包括时钟、传感器、电源检测器、控制器，通讯模块，所述传感器采用温湿度传感器、0-10ppm传感器和0-2000ppm传感器，且温湿度传感器、0-10ppm传感器和0-2000ppm传感器均与控制器相连，同时控制器还与时钟、电源检测器和通讯模块相连，通讯模块与远程控制器相连。

所述控制器采用型号为STM32L151C8T6芯片，其中的管脚PA1和PA2与型号为PH3-2000的0-2000ppm传感器输出脚ADC1和A7EN相连，通过PH3-2000传感器内的两级AD8607AR功率放大后，将其获得的磷化氢浓度信号传送给STM32L151C8T6芯片；管脚PA3和PA4与型号为PH3-10的0-10ppm传感器输出脚ADCO和A6EN相连，通过PH3-10传感器内的两级AD8607AR功率放大后，将其获得的磷化氢浓度信号传送给STM32L151C8T6芯片；管脚B6EN和B5及B4与型号为HTU21D的温湿度传感器输出脚B6EN 和B5及 B4相连，用于将其获得的温湿度信号传送给STM32L151C8T6芯片；管脚PB10和PB11与型号为M5310的通讯模块的TXD和RXD相连，用于传输数据给通讯模块，该通讯模块通过SIM_DATA管脚与SIM卡进行数据交换，再通过RF_ANT管脚发送信号给远程控制器，让远程控制中心的控制器适时掌握、监控各个烟叶醇化仓库的温湿度及磷化氢浓度参数；管脚PB6与型号为DS3231的时钟相连，用于STM32L151C8T6芯片在需要工作时，由管脚PB6（CLK）唤醒时钟计时，不工作时处于休眠；管脚NRST通过VSS及VCC 3V与电源检测器对应的VCC 3V相连，用于供电。

本实用新型的工作过程如下：

测量：初步判断磷化氢浓度状态，当PH3-10传感器采集的浓度高于5ppm时，定义状态值置为1，启动PH3-2000ppm传感器工作；当PH3-2000传感器采集的浓度低于5ppm时，定义状态值置为0，启动PH3-10传感器工作，同时启动温湿度传感器工作，延迟15s等传感器工作稳定，获取温湿度值后，停止温湿度传感器工作，获取PH3-10或PH3-2000传感器浓度值后，停止PH3-10或PH3-2000传感器工作，以扩大量程，提高测量精度；

发送数据：发送温湿度及磷化氢浓度数据给STM32L151C8T6芯片，再通过通讯模块发送携带温湿度及磷化氢浓度数据的信号给远程控制中心的控制器，以便进行集中管理和监控；

停止测量：发送数据完毕后，STM32L151C8T6芯片、通讯模块等元器件进入休眠状态，等待再次唤醒，尽可能降低功耗。

本实用新型具体应用途径很多，以上所述仅是本实用新型的优选实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本实用新型原理的前提下，还可以作出若干改进，这些改进也应视为本实用新型的保护范围。