一种基于超声波的空气湿度检测系统的制作方法

一种基于超声波的空气湿度检测系统的制作方法
【技术领域】
[0001]本实用新型涉及电子、通讯与信息工程技术领域。
【背景技术】
[0002]常见的湿度传感器主要有电阻式、电容式两大类，除电阻式、电容式湿敏元件之夕卜，还有电解质离子型湿敏元件、重量型湿敏元件(利用感湿膜重量的变化来改变振荡频率)、光强型湿敏元件、声表面波湿敏元件等。由于电阻式和电容式湿度传感器制作成本比较低，所以被广泛的使用。这些湿度传感器多数采用感湿材料来检测空气中的含水量，容易导致湿度检测过程中的吸湿、脱湿及滞湿现象比较严重。另外如果长时间使用，感湿材料易被污染和腐蚀，对测量数据的准确度也会造成很大的影响。
【实用新型内容】
[0003]本实用新型的技术目的是针对现有技术存在缺陷，设计一种基于超声波的空气湿度检测系统以弥补现有技术的不足。
[0004]为实现上述技术目的，本实用新型公开的技术方案为:
[0005]一种基于超声波的空气湿度检测系统，其特征在于，包括单片机以及分别与单片机连接的超声波发射电路、超声波接收电路、温度检测模块、存储模块、网络模块和显示模块，所述超声波发射电路包括顺次连接的周期信号发生模块、信号放大模块、功率放大模块和超声波发射探头，所述周期信号发生模块的输入端与单片机输出端连接；所述超声波接收电路包括顺次连接的有效值转换电路、滤波器、信号放大模块与超声波接收探头，所述有效值转换电路的输出端与单片机连接。
[0006]在上述技术方案的基础上，进一步的设计内容还包括:
[0007]所述超声波发射探头与超声波接收探头之间的距离M设置为36mm。
[0008]作为优选，所述周期信号发生模块采用为AD9850芯片设计的DDS模块。
[0009]作为优选，所述超声波发射探头和接收探头均采用NU400E10TR-1型号的超声波探头。
[0010]作为优选，所述温度检测模块采用SHTlO模块。
[0011]作为优选，所述网络模块为SM900A模块。
[0012]作为优选，所述存储模块采用SD数据卡，安全可靠，读取方便。
[0013]作为优选，所述显示模块为ILI9341液晶显示器。
[0014]作为优选，所述单片机为STM32F103ZET6单片机。
[0015]本实用新型检测系统还包括一开孔的有机玻璃盒，所述超声波发射探头、超声波接收探头相对固定在所述有机玻璃盒内，且位于同一水平直线上；所述温度检测模块亦设置在所述有机玻璃盒内。
[0016]工作原理:
[0017]本实用新型检测系统超声波以恒定功率发射，经固定距离后接收转化为电信号，信号经过放大、带通滤波后进行有效值电压转换，可利用单片机内部的ADS进行电压测量。数据模块用于存放有效值电压、温度和湿度的关系表，温度检测模块测量环境温度后，系统将环境温度和有效值电压数据以查表的方式，查询存储模块内数据表，最终得出对应的环境湿度。此外系统数据可以通过网络模块和显示模块分别进行GPRS网络传输和数据显示等。
[0018]有益效果:
[0019]本实用新型利用超声波检测空气湿度，与传统温湿度传感器相比，能够克服传统湿度传感器普遍存在的吸湿、脱湿及滞湿问题。
【附图说明】
[0020]图1为本实用新型检测系统的装置结构示意图；
[0021]图2为本实用新型检测系统的模块结构示意图。
【具体实施方式】
[0022]为了进一步阐明本实用新型的技术目的和技术方案，下面结合附图与【具体实施方式】对实用新型做进一步的阐述。
[0023]如图1所示，为了降低空气流动对检测结果的影响，本实用新型检测系统将超声波探头固定在一个开小孔2的有机玻璃立方盒I内的水平直线上，使发射探头3与接收探头4间距36mm。另外，在立方盒内放置数字温湿度传感器5 (SHT10)，利用其温度检测模块检测环境温度。单片机上设有对应超声波收发探头和温度传感器的3个接口，使用屏蔽线进行连接。最后，单片机通过GPRS网络将数据发送至网络计算机上进行观测。
[0024]如图2所示，本实用新型一种基于超声波的空气湿度检测系统，包括以下组成部分:
[0025]I)单片机；
[0026]2)超声波发射电路；
[0027]所述超声波发射电路包括周期信号发生模块、信号放大模块、功率放大模块和超声波发射探头，所述周期信号发生模块的输入端与单片输出端连接，周期信号发生模块的输出端与信号放大模块输入端连接，信号放大模块输出端与功率放大模块输入端连接，所述功率放大模块的输出端与超声波发射探头连接；
[0028]3)超声波接收电路；
[0029]所述超声波接收电路包括控超声波接收探头、信号放大模块、滤波器、有效值转换电路，所述超声波接收探头的输出端与信号放大模块输入端连接，所述信号放大模块的输出端与滤波器的输入端连接，所述滤波器的输入端与有效值转换电路的输入端连接，所述有效值转换电路的输出端与单片机连接；
[0030]4)温度检测模块；
[0031]5)存储模块；
[0032]6)网络模块；
[0033]7)显示模块。
[0034]在本实施例中，超声波收发探头均为NU400E10TR-1型号的超声波探头，周期信号发生模块为AD9850芯片设计的DDS模块，网络模块为SM900A模块，显示模块为ILI9341液晶显示器，单片机为STM32F103ZET6单片机，存储模块为SD数据卡。
[0035]本实用新型使用前，结合其它方式进行多次实验，建立效值电压、温度和湿度的关系表。进行空气湿度检测时，首先将有机玻璃立方盒放入被测环境空气中，系统采用2个NU400E10TR-1的超声探头，在潮湿的空气中进行对射收发实验。所述周期信号发生模块产生400kHz的正弦信号，经过信号放大模块将信号放大至±10V，最后经过功率放大模块将信号从超声发射探头发出，间隔距离M36mm后，超声波接收探头将超声波转换电信号，经信号放大模块放大47倍，滤波器滤除信号中的噪声后，再通过有效值转换电路转换成有效值电压，并利用单片机内部的ADS进行电压测量。系统测量的温度和湿度值可以通过ILI9341液晶显示器进行显示，也可以通过GPRS将数据发送至远程计算机上进行远程观测。
[0036]以上显示和描述了本实用新型的基本原理、主要特征和本实用新型的优点。本行业的技术人员应该了解，本实用新型不受上述实施例的限制，上述实施例和说明书中描述的只是说明本实用新型的原理，在不脱离本实用新型精神和范围的前提下，本实用新型还会有各种变化和改进。本实用新型要求保护范围由所附的权利要求书、说明书及其等效物界定。
【主权项】
1.一种基于超声波的空气湿度检测系统，其特征在于，包括单片机以及分别与单片机连接的超声波发射电路、超声波接收电路、温度检测模块、存储模块、网络模块和显示模块，所述超声波发射电路包括顺次连接的周期信号发生模块、信号放大模块、功率放大模块和超声波发射探头，所述周期信号发生模块的输入端与单片机输出端连接；所述超声波接收电路包括顺次连接的有效值转换电路、滤波器、信号放大模块与超声波接收探头，所述有效值转换电路的输出端与单片机连接。
2.根据权利要求1所述的一种基于超声波的空气湿度检测系统，其特征在于，所述超声波发射探头与超声波接收探头之间的距离M为36mm。
3.根据权利要求1所述的一种基于超声波的空气湿度检测系统，其特征在于，所述周期信号发生模块为AD9850芯片DDS模块。
4.根据权利要求1所述的一种基于超声波的空气湿度检测系统，其特征在于，所述超声波发射探头和接收探头均为NU400E10TR-1型号的超声波探头。
5.根据权利要求1所述的一种基于超声波的空气湿度检测系统，其特征在于，所述温度检测模块为SHTlO模块。
6.根据权利要求1所述的一种基于超声波的空气湿度检测系统，其特征在于，所述网络模块为SIM900A模块。
7.根据权利要求1所述的一种基于超声波的空气湿度检测系统，其特征在于，所述存储模块为SD数据卡。
8.根据权利要求1所述的一种基于超声波的空气湿度检测系统，其特征在于，所述显示模块为ILI9341液晶显示器。
9.根据权利要求1所述的一种基于超声波的空气湿度检测系统，其特征在于，所述单片机为STM32F103ZET6单片机。
10.根据权利要求1-9中任一权项所述的一种基于超声波的空气湿度检测系统，其特征在于，包括一开孔的有机玻璃盒，所述超声波发射探头、超声波接收探头相对固定在所述有机玻璃盒内，且位于同一水平直线上；所述温度检测模块设置在所述有机玻璃盒内。
【专利摘要】本实用新型公开了一种基于超声波的空气湿度检测系统，其特征在于，包括单片机以及分别与单片机连接的超声波发射电路、超声波接收电路、温度检测模块、存储模块、网络模块和显示模块，所述超声波发射电路包括顺次连接的周期信号发生模块、信号放大模块、功率放大模块和超声波发射探头，所述周期信号发生模块的输入端与单片机输出端连接；所述超声波接收电路包括顺次连接的有效值转换电路、滤波器、信号放大模块与超声波接收探头，所述有效值转换电路的输出端与单片机连接。本实用新型利用超声波检测空气湿度，与传统温湿度传感器相比，能够克服传统湿度传感器普遍存在的吸湿、脱湿及滞湿问题。
【IPC分类】G01N29-02
【公开号】CN204613154
【申请号】CN201520239377
【发明人】行鸿彦, 王秋阳, 李阳, 朱清清
【申请人】南京信息工程大学
【公开日】2015年9月2日
【申请日】2015年4月21日