一种激光扬尘传感器电路及双通道扬尘传感器的制作方法

1.本实用新型涉及空气污染物检测设备技术领域，尤其涉及一种激光扬尘传感器电路及双通道扬尘传感器。


背景技术：

2.空气污染物指数api是为了使公众对污染情况有更加直观认识的相关污染物的指标，一般是针对可吸入颗粒物(pm2.5，pm10)、二氧化硫等，如果api数值过高，会对人们的健康以及工业生产带来不利影响。
3.现有的扬尘检测设备大多是采用单一采集通道采集，各种直径的颗粒物均混合在空气中，这种在识别的过程中，对于特定大小的颗粒物的判断存在一定的干扰，导致检测结果不可靠；加上现有的扬尘检测设备是开放式的结构，传感器容易受外部光线、空气流量或者风向影响，导致检测的可靠性不高。综上所述，现有的扬尘检测手段亟待改进。


技术实现要素：

4.有鉴于此，本实用新型提出了一种结构合理、能够对不同区域的的扬尘进行检测的激光扬尘传感器电路及双通道扬尘传感器。
5.本实用新型的技术方案是这样实现的：
6.一方面，本实用新型提供了一种激光扬尘传感器电路，包括mcu、粉尘检测单元(1)、气压检测单元(2)、实时时钟单元(3)、显示输出单元(4)、按键单元(5)、风扇驱动单元(6)和两风扇(7)；
7.粉尘检测单元(1)具有两个互不连通的独立的检测腔体，两风扇(7)分别设置在各检测腔体的端部；风扇(7)与风扇驱动单元(6)的输出端电性连接；风扇(7)驱动空气强制流过检测腔体；
8.粉尘检测单元(1)的输出端、气压检测单元(2)的输出端、实时时钟单元(3)的输出端和按键单元(5)的输出端分别与mcu电性连接；mcu还与显示输出单元(4)的输入端和风扇驱动单元(6)的输入端电性连接。
9.在以上技术方案的基础上，优选的，所述粉尘检测单元(1)还包括第一激光粉尘检测芯片u1和第二激光检测芯片u2，第一激光粉尘检测芯片u1与第二激光检测芯片u2分别分别具有一个独立的检测腔体；mcu包括若干通用输入输出端口、定时器输出端口和若干串行端口；第一激光粉尘检测芯片u1的引脚3和引脚6以及第二激光检测芯片u2的引脚3和引脚6分别与mcu的不同的通用输入输出端口一一对应电性连接；第一激光粉尘检测芯片u1的引脚8和第二激光检测芯片u2的引脚8与mcu的不同的定时器输出端口电性连接；第一激光粉尘检测芯片u1的引脚4和引脚5与mcu的第一串行端口电性连接；第二激光检测芯片u2的引脚4和引脚5与mcu的第二串行端口电性连接。
10.优选的，所述气压检测单元(2)包括气压检测芯片u3；气压检测芯片u3的引脚2、引脚3、引脚4和引脚5分别与mcu的第三串行端口一一对应电性连接；气压检测芯片u3引脚1和
引脚7分别接地；气压检测芯片u3的引脚6和引脚8分别与+1.8v电源电性连接。
11.进一步优选的，所述实时时钟单元(3)包括rtc芯片u4；rtc芯片u4的引脚1和引脚2分别与晶振x2的两端电性连接；rtc芯片u4的引脚3和引脚4分别与电池bat1的正极和负极一一对应电性连接；rtc芯片u4的引脚5和引脚6与mcu的第四串行端口一一对应电性连接；rtc芯片u4的引脚5还与电阻r2的一端电性连接，rtc芯片u4的引脚6还与电阻r6的一端电性连接，电阻r2的另一端与+3.3v电源电性连接，电阻r6的另一端与+3.3v电源电性连接；rtc芯片u4的引脚7与电阻r10的一端电性连接，电阻r10的另一端与+5v电源电性连接；rtc芯片u4的引脚8直接与+5v电源电性连接。
12.进一步优选的，所述显示输出单元(4)包括液晶屏u5，液晶屏u5的引脚1和引脚16接地，液晶屏u5的引脚2与+5v电源电性连接；引脚3与可调电阻rp1的一端电性连接，可调电阻rp1的另一端与+5v电源电性连接；液晶屏u5的引脚4、引脚4、引脚6、
……
、引脚14分别与mcu的不同的通用输入输出端口一一对应电性连接；液晶屏u5的引脚15与可调电阻rp2的一端电性连接，可调电阻rp2的另一端与+5v电源电性连接。
13.更进一步优选的，所述按键单元(5)包括若干按键，各按键的一端分别与mcu的不同的通用输入输出端口一一对应电性连接，各按键的另一端接地。
14.更进一步优选的，所述风扇驱动单元(6)包括光耦合器u8和u9、三极管q1和q2、风扇继电器fan1和fan2；光耦合器u8的引脚1与电阻r1的一端电性连接，电阻r1的另一端与+3.3v电源电性连接，光耦合器u8的引脚2与mcu的通用输入输出端口电性连接，光耦合器u8的引脚4与电阻r5的一端电性连接，光耦合器u8的引脚3与三极管q1的基极电性连接，三极管q1的发射极接地，三极管q1的集电极与风扇继电器fan1的一端电性连接，风扇继电器fan1的另一端与电阻r5的另一端均与+12v电源电性连接；光耦合器u9的引脚1与电阻r3的一端电性连接，电阻r3的另一端与+3.3v电源电性连接，光耦合器u9的引脚2与mcu的另一通用输入输出端口电性连接；光耦合器u8的引脚4与电阻r4的一端电性连接，光耦合器u8的引脚4与三极管q2的基极电性连接，三极管q2的发射极接地，三极管q2的集电极与风扇继电器fan2的一端电性连接，风扇继电器fan2的另一端与电阻r4的另一端均与+12v电源电性连接；风扇继电器fan1与和fan2分别与一风扇(7)电性连接。
15.优选的，所述mcu为stm32f103zet6单片机。
16.进一步优选的，还包括数据传送单元(8)，数据传送单元(8)包括usb接口u7和usb接口转换单元u6；usb接口u7的引脚1与+5v电源电性连接，usb接口u7的引脚2和引脚3分别与usb接口转换单元u6的引脚2和引脚1对应电性连接；usb接口u7的引脚5接地；usb接口转换单元u6的引脚7和引脚10与+3.3v电源电性连接，usb接口转换单元u6的引脚8和引脚9与mcu的第五串行端口一一对应电性连接。
17.另一方面，本实用新型还提供了一种双通道扬尘传感器，包括壳体(100)和两通气管路(200)，壳体(100)内部中空，壳体(100)内设置有隔板(110)，隔板(110)将壳体(100)内部分隔为两个互不连通的第一腔室和第二腔室，两通气管路(200)分别贯通的设置在第一腔室与第二腔室内并穿过壳体(100)向外延伸；各通气管路(200)上顺次设置有上述的粉尘检测单元(1)和风扇(7)，粉尘检测单元(1)和风扇(7)分别与一通气管路(200)连通；mcu、实时时钟单元(3)和风扇驱动单元(6)设置在第一腔室或者第二腔室内；气压检测单元(2)、显示输出单元(4)和按键单元(5)嵌设在壳体(100)上；两通气管路(200)内设有不同直径的滤
网。
18.优选的，壳体(100)表面对称且间隔设置有向壳体(100)外伸出的突起部(210)，风扇(7)设置在该突起部(210)内部。
19.本实用新型提供的一种激光扬尘传感器电路及双通道扬尘传感器，相对于现有技术，具有以下有益效果：
20.(1)采用两路独立的激光检测芯片，结合可调转速风扇调节进气流量，对不同位置采用不同的检测腔体配合相应的通气管路，实现分别采样，提高检测结果的可靠性；
21.(2)按键单元可调节风扇驱动单元的转速，或者查看相应激光检测芯片的检测结果；
22.(3)将传感器电路集成在壳体内部，可提高设备的集成性能，并拥有相应的采集、显示、输入或者数据传输等多样化的功能；
23.(4)传感器通过两个独立的通气管路对不同的粒径的扬尘进行选择性分析，防止单一管道混入多种不同粒径的扬尘，提高后续检测结果的可靠性。
附图说明
24.为了更清楚地说明本实用新型实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本实用新型的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
25.图1为本实用新型一种激光扬尘传感器电路及双通道扬尘传感器的电路框图；
26.图2为本实用新型一种激光扬尘传感器电路及双通道扬尘传感器的mcu与粉尘检测单元、气压检测单元、实时时钟单元和数据传送单元的一种接线图；
27.图3为本实用新型一种激光扬尘传感器电路及双通道扬尘传感器的mcu与显示输出单元、按键单元和风扇驱动单元的一种接线图；
28.图4为本实用新型一种双通道扬尘传感器的立体图；
29.图5为本实用新型一种双通道扬尘传感器的半剖正俯视图。
具体实施方式
30.下面将结合本实用新型实施方式，对本实用新型实施方式中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施方式仅仅是本实用新型一部分实施方式，而不是全部的实施方式。基于本实用新型中的实施方式，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施方式，都属于本实用新型保护的范围。
31.如图1结合图2和图3所示，一方面，本实用新型提供了一种激光扬尘传感器电路，包括mcu、粉尘检测单元1、气压检测单元2、实时时钟单元3、显示输出单元4、按键单元5、风扇驱动单元6和两风扇7；风扇7起到强制抽风功能，加速空气流经粉尘检测单元1；
32.粉尘检测单元1包括两个互不连通的独立的检测腔体，其对应了两个不同区域的检测组件，两风扇7分别设置在各检测腔体的端部；风扇7与风扇驱动单元6的输出端电性连接；风扇驱动单元6驱动风扇工作，使空气强制流过检测腔体；或者停止风扇的工作状态；风扇7的转速可调节；
33.粉尘检测单元1的输出端、气压检测单元2的输出端、实时时钟单元3的输出端和按键单元5的输出端分别与mcu电性连接；mcu还与显示输出单元4的输入端和风扇驱动单元6的输入端电性连接。
34.本方案中，粉尘检测单元1检测至少两处的粉尘数据，实时时钟单元3记录当前检测时间信息；气压检测单元2检测环境中的温湿度以及气压条件；显示输出单元4显示检测的结果；按键单元5用于按键输入，选择性的切换其他组件的工作状态。
35.如图2所示，图示的粉尘检测单元1还包括第一激光粉尘检测芯片u1和第二激光检测芯片u2，第一激光粉尘检测芯片u1与第二激光检测芯片u2分别分别具有一个独立的检测腔体；mcu包括若干通用输入输出端口、定时器输出端口和若干串行端口；第一激光粉尘检测芯片u1的引脚3和引脚6以及第二激光检测芯片u2的引脚3和引脚6分别与mcu的不同的通用输入输出端口一一对应电性连接；第一激光粉尘检测芯片u1的引脚8和第二激光检测芯片u2的引脚8与mcu的不同的定时器输出端口电性连接；第一激光粉尘检测芯片u1的引脚4和引脚5与mcu的第一串行端口电性连接；第二激光检测芯片u2的引脚4和引脚5与mcu的第二串行端口电性连接。第一激光粉尘检测芯片u1和第二激光检测芯片u2选用的芯片完全相同，均是ld09芯片，其自带激光发射功能，激光的激励信号来自于mcu的定时器输出端口，即图示的pe13和pe14，对应的定时器通道tim ch3和tim ch4，由mcu内置的指令可以调节定时器输出端口输出的pwm波形的占空比，从而调节激光的波长；ld09芯片根据穿过其检测腔体的激光波长情况，通过第一串行端口或者第二串行接口将检测结果返回mcu中。作为一种优选方式，本方案中的mcu可采用stm32f103zet6单片机，该型号具有丰富的外部接口，具有较好的扩展能力，当然类似的产品也可以选用，在此不再赘述。
36.同样如图2所示，气压检测单元2包括气压检测芯片u3；气压检测芯片u3的引脚2、引脚3、引脚4和引脚5分别与mcu的第三串行端口一一对应电性连接；气压检测芯片u3引脚1和引脚7分别接地；气压检测芯片u3的引脚6和引脚8分别与+1.8v电源电性连接。气压检测单元2采用的是德国博世的bme280数字温湿度气压传感器，图示的结构中采用四线制的spi接口方式与mcu进行数据传输。气压检测芯片u3采用1.8—3.3v之间的工作电压均可。
37.图2中的实时时钟单元3包括rtc芯片u4；rtc芯片u4的引脚1和引脚2分别与晶振x2的两端电性连接；rtc芯片u4的引脚3和引脚4分别与电池bat1的正极和负极一一对应电性连接；rtc芯片u4的引脚5和引脚6与mcu的第四串行端口一一对应电性连接；rtc芯片u4的引脚5还与电阻r2的一端电性连接，rtc芯片u4的引脚6还与电阻r6的一端电性连接，电阻r2的另一端与+3.3v电源电性连接，电阻r6的另一端与+3.3v电源电性连接；rtc芯片u4的引脚7与电阻r10的一端电性连接，电阻r10的另一端与+5v电源电性连接；rtc芯片u4的引脚8直接与+5v电源电性连接。rtc芯片u4记录实际测量的实时时钟信息，以便结合粉尘检测单元1的测量结果，形成定时、定期的检测数据。
38.如图2所示，本实用新型还包括数据传送单元8，数据传送单元8包括usb接口u7和usb接口转换单元u6；usb接口u7的引脚1与+5v电源电性连接，usb接口u7的引脚2和引脚3分别与usb接口转换单元u6的引脚2和引脚1对应电性连接；usb接口u7的引脚5接地；usb接口转换单元u6的引脚7和引脚10与+3.3v电源电性连接，usb接口转换单元u6的引脚8和引脚9与mcu的第五串行端口一一对应电性连接。数据传送单元8采用有线方式进行数据传输，usb接口u7不能直接与mcu通信，故通过usb接口转换单元u6进行串口转换后与mcu通信。
39.如图3所示，显示输出单元4包括液晶屏u5，液晶屏u5的引脚1和引脚16接地，液晶屏u5的引脚2与+5v电源电性连接；引脚3与可调电阻rp1的一端电性连接，可调电阻rp1的另一端与+5v电源电性连接；液晶屏u5的引脚4、引脚4、引脚6、
……
、引脚14分别与mcu的不同的通用输入输出端口一一对应电性连接；液晶屏u5的引脚15与可调电阻rp2的一端电性连接，可调电阻rp2的另一端与+5v电源电性连接。显示输出单元通过8个引脚进行显示数据的传输，显示的内容为粉尘检测单元1、气压检测单元2或者实时时钟单元3发送给mcu的信息。液晶屏u5的引脚4、引脚5和引脚6为读、写或者使能端口；液晶屏u5的引脚15连接的可调电阻rp2用于调节液晶屏u5的背光亮度。
40.按键单元5包括若干按键，各按键的一端分别与mcu的不同的通用输入输出端口一一对应电性连接，各按键的另一端接地。各按键，即图示的k1、k2、k3和k4的引脚2与mcu电性连接，各按键k1、k2、k3和k4的引脚1接地，按键按下时，输入低电平信号。
41.如图3所示，风扇驱动单元6包括光耦合器u8和u9、三极管q1和q2、风扇继电器fan1和fan2；光耦合器u8的引脚1与电阻r1的一端电性连接，电阻r1的另一端与+3.3v电源电性连接，光耦合器u8的引脚2与mcu的通用输入输出端口电性连接，光耦合器u8的引脚4与电阻r5的一端电性连接，光耦合器u8的引脚3与三极管q1的基极电性连接，三极管q1的发射极接地，三极管q1的集电极与风扇继电器fan1的一端电性连接，风扇继电器fan1的另一端与电阻r5的另一端均与+12v电源电性连接；光耦合器u9的引脚1与电阻r3的一端电性连接，电阻r3的另一端与+3.3v电源电性连接，光耦合器u9的引脚2与mcu的另一通用输入输出端口电性连接；光耦合器u8的引脚4与电阻r4的一端电性连接，光耦合器u8的引脚4与三极管q2的基极电性连接，三极管q2的发射极接地，三极管q2的集电极与风扇继电器fan2的一端电性连接，风扇继电器fan2的另一端与电阻r4的另一端均与+12v电源电性连接；风扇继电器fan1与和fan2分别与一风扇7电性连接。以风扇继电器fan1为例，当pe9输出低电平时，光耦合器u8导通，三极管q1导通，风扇继电器fan1的线圈吸合，风扇7启动。本方案中采用的风扇7可采用单相直流电机。
42.需要说明的是，在获取上述芯片的同时，能够获得相应的技术手册，本实用新型不涉及程序的改进。
43.结合图4和图5所示，另一方面，本实用新型还提供了一种双通道扬尘传感器，包括壳体100和两通气管路200，壳体100内部中空，壳体100内设置有隔板110，隔板110将壳体100内部分隔为两个互不连通的第一腔室和第二腔室，两通气管路200分别贯通的设置在第一腔室与第二腔室内并穿过壳体100向外延伸；各通气管路200上顺次设置有上述的粉尘检测单元1和风扇7，粉尘检测单元1和风扇7分别与一通气管路200连通；mcu、实时时钟单元3和风扇驱动单元6设置在第一腔室或者第二腔室内；气压检测单元2、显示输出单元4和按键单元5嵌设在壳体100上；两通气管路200内设有不同直径的滤网。壳体100内部及表面空间用于布置两通气管路200和传感器电路的各单元，形成紧凑、封闭的机械结构，避免受到外部光照或者风向的不利影响。
44.另外，壳体100表面对称且间隔设置有向壳体100外伸出的突起部210，风扇7设置在该突起部210内部。凸起部210位于通气管路200一端的壳体端部位置。
45.以上所述仅为本实用新型的较佳实施方式而已，并不用以限制本实用新型，凡在本实用新型的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本实用新
型的保护范围之内。