智能家居温湿度检测系统研究与设计
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基于物联网技术的智能家居安全监测系统设计与实现智能家居安全监测系统的设计与实现是当前物联网技术发展的一个重要应用领域。
该系统可以通过连接各种传感器和设备,实现对家庭安全的全面监测和预警。
本文将介绍智能家居安全监测系统的设计原理和实现方法,包括系统架构、关键技术和功能实现。
一、系统架构智能家居安全监测系统的架构主要包括传感器、数据处理单元、通信模块和用户端。
传感器模块负责采集家庭环境中的各种参数,如温度、湿度、气体浓度等。
数据处理单元接收传感器数据,并进行实时处理和分析,判断是否存在安全隐患。
通信模块用于与用户端进行数据交互,向用户发送报警信息。
用户端可以通过智能手机或其他终端设备接收监测数据和报警信息。
二、关键技术1. 传感技术:智能家居安全监测系统需要使用各种传感器来实时监测家庭环境的参数。
常见的传感器有温湿度传感器、烟雾传感器和二氧化碳传感器等。
传感器需要具备高精度、低功耗和长寿命的特点。
2. 数据处理与分析技术:传感器采集到的数据需要进行处理和分析,以判断是否存在安全隐患。
数据处理技术可以使用数据挖掘和机器学习算法,通过对历史数据的学习,建立起安全隐患的预测模型。
同时,还可以使用数据可视化技术将监测数据以图表等形式展示给用户,方便用户了解家庭安全状况。
3. 通信技术:智能家居安全监测系统需要实现与用户端的数据交互。
通信技术可以选择Wi-Fi、蓝牙或移动通信技术进行数据传输。
选择合适的通信技术需要考虑传输距离、传输速率和能耗等因素。
4. 设备控制技术:智能家居安全监测系统可以连接各种设备,如灯光、门锁等。
通过设备控制技术,系统可以实现对家庭设备的远程控制,以便用户对家庭安全进行有效管理。
三、功能实现1. 温度和湿度监测:系统可以通过温湿度传感器实时监测家庭的温湿度情况,并向用户发送警报,防止过高或过低的温度和湿度对健康和家居设备造成损害。
2. 烟雾和可燃气体检测:系统可以通过烟雾传感器和可燃气体传感器实时检测家中是否有烟雾和可燃气体泄漏,并及时向用户发送报警信息,以保护家庭安全。
《基于单片机的温湿度控制系统的研究与应用》篇一一、引言随着科技的快速发展,智能家居的概念日益深入人心。
温湿度控制系统作为智能家居的核心部分,在工业生产、家居环境调节以及农业生产等领域都有广泛应用。
近年来,以单片机为核心控制器的温湿度控制系统已成为行业发展的热点。
本文旨在探讨基于单片机的温湿度控制系统的研究进展以及实际应用情况。
二、温湿度控制系统概述温湿度控制系统是一种通过传感器实时监测环境中的温度和湿度,并通过单片机等控制器对环境进行调节的智能系统。
该系统可以实现对环境的精确控制,提高环境舒适度,降低能耗,提高工作效率。
三、基于单片机的温湿度控制系统研究1. 硬件设计基于单片机的温湿度控制系统主要由传感器、单片机、执行器等部分组成。
传感器负责实时监测环境中的温度和湿度,单片机负责接收传感器数据并做出相应处理,执行器则根据单片机的指令进行环境调节。
在硬件设计方面,需要选择合适的传感器和执行器,以及设计合理的电路和布局,以确保系统的稳定性和可靠性。
2. 软件设计软件设计是温湿度控制系统的核心部分。
在软件设计中,需要根据实际需求设计合理的控制算法和程序,实现对环境温度和湿度的精确控制。
同时,还需要考虑系统的实时性、稳定性和可靠性等因素。
此外,还需要对系统进行调试和优化,以提高系统的性能和用户体验。
四、基于单片机的温湿度控制系统的应用1. 工业生产在工业生产中,温湿度控制系统的应用非常广泛。
例如,在制药、食品加工等行业中,需要对生产环境的温度和湿度进行精确控制,以保证产品的质量和安全。
基于单片机的温湿度控制系统可以实现对生产环境的实时监测和控制,提高生产效率和产品质量。
2. 家居环境调节随着智能家居的普及,基于单片机的温湿度控制系统在家庭环境调节方面的应用也越来越广泛。
通过安装温湿度传感器和执行器,可以实现对家庭环境的实时监测和控制,提高居住舒适度。
同时,还可以通过手机APP等智能设备进行远程控制和监控。
《基于单片机的温湿度控制系统的研究与应用》篇一一、引言随着科技的快速发展,智能家居的概念日益深入人心。
温湿度控制系统作为智能家居的重要组成部分,在各个领域都有着广泛的应用。
本文旨在探讨基于单片机的温湿度控制系统的研究与应用,通过对该系统的基本原理、设计方法以及应用领域的详细介绍,为相关研究和应用提供参考。
二、温湿度控制系统基本原理温湿度控制系统主要由传感器、单片机、执行器等部分组成。
传感器负责实时检测环境中的温湿度数据,单片机负责处理这些数据,并根据设定的阈值控制执行器进行相应的操作,以实现温湿度的调节。
其中,单片机作为系统的核心,其性能直接影响到整个系统的控制效果。
三、基于单片机的温湿度控制系统设计1. 硬件设计硬件设计主要包括传感器、单片机、执行器等部分的选型和电路设计。
传感器应选择具有较高精度和稳定性的产品,以保证数据的准确性。
单片机应选择具有较强处理能力和较低功耗的产品,以降低系统的能耗。
执行器应根据实际需求选择合适的类型和规格,以保证系统的可靠性。
2. 软件设计软件设计主要包括单片机的程序编写和调试。
程序应具备实时检测传感器数据、处理数据、控制执行器等功能。
同时,程序还应具备友好的人机交互界面,以便用户进行设置和操作。
在程序编写过程中,应充分考虑系统的稳定性和可靠性,采取必要的抗干扰措施。
四、温湿度控制系统的应用1. 家庭环境控制温湿度控制系统在家庭环境中有着广泛的应用。
通过安装在室内的传感器实时检测室内温湿度数据,单片机根据设定阈值控制空调、加湿器等执行器进行相应的操作,以实现室内环境的舒适性。
2. 农业种植在农业种植领域,温湿度控制系统可用于温室大棚的环境控制。
通过实时检测温室内的温湿度数据,单片机控制通风、灌溉等设备进行相应的操作,以提高作物的生长质量和产量。
3. 工业生产在工业生产过程中,温湿度控制系统的应用也十分广泛。
例如,在化工、制药等行业中,对生产环境的温湿度要求较高。
通过安装温湿度控制系统,可以实时监测生产环境的温湿度数据,并根据需要进行调整,以保证生产过程的稳定性和产品质量。
智能家居中的环境监测与控制系统设计与实现智能家居是指应用信息技术、网络通信技术以及控制技术等手段,实现对家庭环境的智能化管理和控制的一种家居模式。
环境监测与控制是智能家居中的核心功能之一,它通过传感器检测家庭环境数据,并通过控制器对各种设备进行智能调控,提供舒适、安全、节能的居住环境。
本文将详细介绍智能家居环境监测与控制系统的设计与实现。
一、智能家居环境监测系统设计智能家居环境监测系统需要满足以下要求:1. 传感器选择与布置:环境监测系统的性能取决于传感器的选择和布置。
常用的传感器有温湿度传感器、光照传感器、烟雾传感器、CO2传感器等。
在设计之初,需要根据实际需求确定传感器的类型和数量,并合理布置在家庭各个关键区域,以获取准确的环境数据。
2. 数据采集与传输:环境监测系统需要实时采集传感器的数据,并传输至控制中心。
可以采用有线或无线方式进行数据传输。
有线方式可以通过网络线连接控制中心和传感器节点,无线方式可以利用无线通信技术,如Wi-Fi、Zigbee、蓝牙等。
3. 数据处理与分析:传感器采集的数据需要经过处理和分析,从中提取有用的信息。
可以使用嵌入式系统或云计算技术进行数据处理与分析。
嵌入式系统具有实时性强、功耗低、可扩展性好等特点,适用于对环境数据进行实时处理。
云计算技术可以实现大数据处理和分析,用于挖掘环境数据背后的规律和趋势。
4. 用户界面设计与交互:环境监测系统需要提供友好的用户界面,方便用户实时了解家庭环境的各项指标,并进行操作和控制。
用户界面可以通过手机App、电脑软件或智能终端进行展示。
用户可以通过界面查看环境数据、设置温度、湿度等参数,并对设备进行远程控制。
二、智能家居环境控制系统设计智能家居环境控制系统需要实现以下功能:1. 自动设备控制:通过环境监测系统采集的数据,智能家居系统可以根据用户的需求自动控制各种设备,如空调、灯光、窗帘等。
例如,在温度过高时,系统可以自动打开空调调节室温;在光照不足时,系统可以自动打开窗帘或灯具。
智能家居温湿度控制系统设计收获与体会1引言随着社会的发展,人们对于生活居住条件的要求越来越高,人们希望可以像比尔盖茨-样随时随地掌控居住环境。
近些年,由于信息技术和传感器技术等的不断发展,智能家庭正在悄悄走进千家万户。
智能家庭是在联网设备的基础上,通过传感器采集数据,网络后台获取并存储数据,通过特定的算法对数据进行分析,将得到的结果返回给执行机构或通知用户,从而为用户提供-个智能的居家生活环境。
目前智能家庭系统方案众多,各有优缺点。
笔者在智能家庭方面进行了研究,提出了一套易于扩展、高性能的智能家庭系统。
本系统是-个轻级的但功能完整的智能家庭系统。
传统的智能家庭对设备的控制大多基于局域网络,只适应于家庭内部进行监测控制,本系统以家庭为单位,将所有家庭的数据采集到云端存储,便于以后的分析挖掘,本系统可以更加智能,同时系统采用分层的模块化架构,便于维护和扩展。
本系统在设计的时候充分考虑安全和成本,力求在安全的前提下降低系统成本。
2系统架构2.1整体架构设计如图1所示,每个家庭都通过TCP/IP协议接入智能家庭云平台,在家庭和Internet之间通过网关管理控制,家庭内部则采用Zigbee 构建的局域网进行通信,达到监测和控制的目的。
用户可以通过客户端连接到云平台查看家庭环境数据和控制家庭中的联网设备。
评台可以通过特殊的算法对采集到的数据进行分析处理,层而达到越用越聪明的目的。
Zigbee是一种低功耗、短距离、低速短延时、简单大容量、安全可靠的无线网络传输技术[1]。
zigbee具有强大的自组织网络性能,主要工作在ISM频段。
中,2.4GHz频段较为常见,并诅免费使用。
在每一个家庭中通过Zigbee构建局域网络,达到安全可靠成本低低功耗的家庭网络的需求。
家庭网关采用Arduino模块。
Arduino是-块基于开放原始代码的Simple I/O平台[2],因为Arduino是为业余电子爰好者开发的,所以开发语言和开发环境具有简单易懂的特点,同时Arduino开发语言是建立在C语言的基础上,功能强大,可以尽情发挥想象[3]。
智能家居中的智能环境温湿度监测控制系统研究智能家居是基于互联网技术和智能设备的一种智能化居家环境。
智能家居设备图像化、交互化、智能化、个性化的特点,让我们的生活方式发生了革命性的变化。
智能家居设备已经成为21世纪最具前景的产业之一。
目前,智能家居设备涉及了家庭安防、家庭娱乐、环境监测、智能家电、智能化生活用品等多个领域,其中环境监测是智能家居的重要功能之一。
本文将介绍智能家居中的智能环境温湿度监测控制系统研究。
一、智能家居中环境监测的重要性智能家居,就是通过物联网技术将家庭中的所有设备连接在一起,实现家庭智能化。
而环境监测则是智能家居中的重要功能之一。
商家、企业和消费者通过智能家居设备可以实时了解家庭的温度、湿度、空气质量等,实现对家庭环境的控制。
智能家居的环境监测可以给消费者提供一个智能、舒适、省心、环保、健康的生活方式。
二、智能家居中的智能环境温湿度监测控制系统1. 系统结构智能家居中的智能环境温湿度监测控制系统是由传感器、数据采集模块、数据传输模块、数据处理模块、用户交互模块五个部分组成的。
传感器负责采集温湿度信息,数据采集模块将传感器采集的温湿度数据传输到数据传输模块,数据传输模块将数据传输到数据处理模块进行数据处理,处理好后将数据通过用户交互模块反馈给用户。
2. 系统工作原理智能环境温湿度监测控制系统工作原理主要有两种方式,一种是主动传输,另一种是被动传输。
被动传输是指当传感器感应到室内温度或湿度发生变化时,会自动触发数据采集模块采集数据,并进行传输。
而主动传输是指用户可以通过智能家居APP对家庭温湿度进行监测控制,APP可以实时地向数据采集模块请求数据,实现对家庭温湿度的监测和控制。
3. 系统功能智能环境温湿度监测控制系统主要有以下几个功能:(1)实时温湿度监测智能环境温湿度监测控制系统可以实时监测家庭的温度和湿度。
实时监测可以帮助用户了解家庭环境的状态,做到心中有数。
(2)数据趋势分析智能环境温湿度监测控制系统可以对家庭温湿度的数据进行趋势分析,从而让用户更加清晰地了解家庭温湿度的变化趋势。
智能家居中的环境监测与控制系统设计与实现随着科技的不断进步和智能化需求的不断增加,智能家居已经逐渐成为人们生活的一部分。
作为智能家居的重要组成部分,环境监测与控制系统的设计和实现对于提升家居生活质量起着至关重要的作用。
本文将介绍智能家居中环境监测与控制系统的设计思路和实现方法。
一、环境监测系统的设计1. 传感器选择与布置环境监测系统的核心是传感器,通过传感器实时采集环境参数数据,如温度、湿度、光照强度、空气质量等。
在选择传感器时,需考虑其精确度、稳定性和功耗等因素。
常用的温湿度传感器有DHT11和DHT22,光照传感器可选择光敏电阻等。
传感器的布置位置需考虑到各个区域的实际需要,如客厅、卧室、厨房等。
2. 数据通信与处理采集到的环境数据需要通过无线通信方式传输给中央控制器,常见的通信协议有Wi-Fi、Zigbee、Z-Wave等。
其中,Wi-Fi应用广泛且成本较低,适合家庭环境。
在数据处理方面,可以选择使用专门的数据处理单元或应用微控制器进行数据的处理和分析。
3. 数据存储与可视化环境监测系统需要对采集到的数据进行存储和管理,可以选择使用云服务器或本地服务器进行数据的存储。
同时,环境监测数据的可视化展示也是必要的,可通过手机APP或网页等方式实现,方便用户对环境参数的实时监测。
二、环境控制系统的设计1. 控制器选择与布置环境控制系统的核心是控制器,通过控制器对家庭环境进行调控,如控制灯光、空调、窗帘等。
常见的控制器有智能插座、智能灯泡等。
同时,控制器的布置位置也需要考虑到各个区域的需要,以便实现对各个区域的远程控制。
2. 控制策略与场景设置环境控制系统需要设计合理的控制策略和场景设置,以满足用户的不同需求。
控制策略可以根据环境参数的变化进行自动调节,如低温自动启动暖气;场景设置可以根据用户的生活习惯进行定制,如起床场景、睡眠场景等。
3. 安全与便捷性考虑在设计环境控制系统时,安全性和便捷性是需要考虑的重要因素。
室内温湿度检测系统设计【摘要】本文介绍了室内温湿度检测系统设计的相关内容。
在分别从研究背景、研究目的和研究意义三个方面进行了论述。
在正文部分则详细阐述了传感器选择与布局设计、硬件系统设计、软件系统设计、系统性能测试以及数据处理与分析等内容。
在总结了设计的成果,并展望了未来的发展方向,同时也对系统的局限性进行了讨论。
通过本文的介绍,读者可以了解到室内温湿度检测系统设计的具体过程和关键技术,以及该系统在实际应用中的重要性和潜在的局限性。
【关键词】室内温湿度检测系统设计、传感器、布局设计、硬件系统、软件系统、性能测试、数据处理、设计总结、未来展望、局限性讨论。
1. 引言1.1 研究背景室内温湿度检测系统设计的研究背景对于室内环境的监测与调控起着至关重要的作用。
随着人们对居住环境舒适性的要求不断提高,室内温湿度的监测,实时控制以及数据分析变得愈发重要。
传统的温湿度检测方法主要依靠人工测量或使用简单的仪器进行监测,然而这些方法存在人力成本高、数据采集不精确等问题。
随着物联网技术的快速发展,室内温湿度检测系统的设计与应用变得更加便捷与智能。
通过使用各种传感器技术,可以实时监测室内温湿度数据,并通过硬件系统和软件系统实现数据处理与分析,从而实现智能化的室内环境监测与控制。
这不仅可以提高居住环境的舒适性,还可以节约能源资源,提高生活质量。
设计一套稳定、精准和智能的室内温湿度检测系统对于现代生活具有重要意义。
通过本研究,我们将探讨传感器选择与布局设计、硬件系统设计、软件系统设计、系统性能测试以及数据处理与分析等方面,为室内温湿度检测系统的设计与应用提供一定的参考和指导。
1.2 研究目的研究目的是为了设计一个能够准确监测和控制室内温湿度的系统,以提高室内环境的舒适度和健康性。
通过对室内温湿度的实时监测和分析,可以及时调整空调和加湿器的工作状态,确保室内空气质量达到最佳状态。
研究还旨在探索利用传感器技术和数据处理算法来实现智能化控制系统,从而提高能源利用效率和节约资源。
智能家居中的环境监测与控制系统设计随着科技的发展和智能化的需求不断增长,智能家居也逐渐成为了人们生活中的重要组成部分。
智能家居中的环境监测与控制系统是智能家居的核心之一,它可以帮助人们实时感知和控制家居环境,提供更加智能便捷的生活体验。
本文将详细介绍智能家居环境监测与控制系统的设计。
一、系统架构设计1.传感器部分:传感器部分用于感知家居环境的各种参数,包括温度、湿度、光照强度、气体浓度等。
传感器可以采用多种通信方式与控制器进行数据传输,如无线传感器网络(WSN)或者物联网(IoT)技术。
2.控制器部分:控制器部分负责对传感器获取到的环境参数进行处理和控制,实现对家居环境的智能调节。
控制器可以采用嵌入式系统或者微型计算机,具备较强的计算和控制能力。
3.用户界面部分:用户界面部分提供给用户一个可视化的界面,用于实时查看和控制家居环境。
用户可以通过手机、平板电脑或者电视等终端设备进行远程监控和控制。
二、环境监测与控制算法设计为了实现对家居环境的智能监测与控制,需要设计合适的算法来对环境参数进行分析和处理。
以下是一些常用的环境监测与控制算法:1.温度控制算法:根据家居环境的温度参数和用户设定的温度值,通过控制空调、暖气或者风扇等设备的运行状态,实现对温度的智能调节。
2.湿度控制算法:根据家居环境的湿度参数和用户设定的湿度值,通过控制加湿器或者除湿器等设备的运行状态,实现对湿度的智能调节。
3.光照控制算法:根据家居环境的光照强度参数和用户设定的光照要求,通过控制窗帘或者灯光等设备的开关状态,实现对光照的智能调节。
4.气体浓度控制算法:根据家居环境中的气体浓度参数和用户设定的阈值,通过控制空气净化器、排风扇等设备的运行状态,实现对空气质量的智能调节。
三、系统实现与应用智能家居环境监测与控制系统的实现主要包括传感器的选择与布置、控制器的搭建与配置以及用户界面的设计与开发。
1.传感器的选择与布置:根据需求选择合适的传感器,如温湿度传感器、光照传感器、气体传感器等,并根据家居布局合理安置传感器节点,保证全面感知家居环境。
智能家居环境监测系统的设计一、概述随着科技的快速发展和人们生活水平的不断提升,智能家居已成为现代家庭生活中不可或缺的一部分。
智能家居环境监测系统作为智能家居的重要组成部分,旨在实时监测和调控家庭环境,为居住者提供更加舒适、健康、安全的生活空间。
智能家居环境监测系统综合运用了物联网、传感器、云计算等先进技术,通过布设在家庭各个角落的传感器节点,实时采集温度、湿度、光照、空气质量等环境参数,并将数据传输至中央控制系统。
系统根据预设的阈值和算法,对采集到的数据进行处理和分析,进而控制智能家居设备自动调整环境状态,如调节空调温度、开启加湿器、控制窗帘开合等。
智能家居环境监测系统的设计与实现,不仅提高了家居生活的便捷性和舒适性,还有助于节能减排和绿色环保。
通过实时监测和智能调控,系统能够避免能源的过度消耗,降低家庭碳排放量,为可持续发展做出贡献。
本文将对智能家居环境监测系统的设计方案进行详细介绍,包括系统架构、硬件选型、软件开发等方面。
通过本文的阐述,读者将能够深入了解智能家居环境监测系统的原理、功能和实现方法,为相关领域的研究和应用提供参考和借鉴。
1. 智能家居的发展背景与意义随着科技的飞速发展,人们的生活水平日益提高,对于居住环境的要求也在不断提升。
在这样的背景下,智能家居应运而生,以其独特的优势逐渐改变着人们的生活方式。
智能家居的发展背景可以追溯至人们对更高效、更便捷、更舒适生活的追求,以及物联网、人工智能等技术的不断进步和普及。
智能家居,或称智能住宅,是以住宅为平台,兼备建筑设备、网络通讯、信息家电和设备自动化,集系统、结构、服务、管理为一体的高效、舒适、安全、便利、环保的居住环境。
它摆脱了传统居住环境的被动模式,成为具有能动性智能化的现代工具。
智能家居的意义在于,它不仅能够提供全方位的信息交换功能,还能优化人们的生活方式和居住环境,帮助人们有效地安排时间、节约各种能源,实现家电控制、照明控制、室内外遥控、窗帘自控、防盗报警、计算机控制、定时控制以及电话远程遥控等功能。
智能家居温湿度检测系统研究与设计发表时间:2017-10-12T11:56:42.963Z 来源:《电力设备》2017年第15期作者:徐琬婷1 邓延安1 李中望2 [导读] 摘要:智能家居系统技术中的温度检测是智能家居中的非常重要的技术,利用单片机控制各个温度是目前发展的主流。
随着社会的快速发展,智能家居的相关技术日趋成熟。
其中,家居中的温度检测是非常重要的一个部分。
(1.芜湖职业技术学院;2.电气工程学院 241006)摘要:智能家居系统技术中的温度检测是智能家居中的非常重要的技术,利用单片机控制各个温度是目前发展的主流。
随着社会的快速发展,智能家居的相关技术日趋成熟。
其中,家居中的温度检测是非常重要的一个部分。
近年来,我国加大了在温湿度控制方面的研究力度,结合目前的技术现状,总体上来看,已经逐步从简单应用的阶段逐步向实用性、综合性、智能化的方向过渡与发展。
智能家居要求对温湿度控制系统要实时测量工业现场的温度、湿度,并对数据进行保存记录,所以智能家居温湿度系统的设计尤为重要。
关键词:智能家居温湿度检测系统实时测量The Research and design of temperature and humidity detection system for smart home 1Xu Wanting ,1Deng Yanan ,2Li Zhongwang(1Department of Electrical Engineering,2Wuhu Institute of Technology ,Wuhu,241006) Abstract: the temperature detection in the intelligent home system technology is a very important technology in smart home, and it is the mainstream of the current development to use SCM to control the temperature. With the rapid development of society, the related technologies of smart home become more and more mature. Among them, the temperature detection in the home is a very important part. In recent years, China has increased in temperature and humidity control research efforts, combined with the present technical situation, on the whole, has been gradually from the simple application of the phase to the practical, comprehensive and intelligent direction of transition and development. Smart home requires temperature and humidity control system to real-time measure the temperature and humidity in the industrial field, and record the data.Therefore, intelligent home temperature and humidity system design is particularly important.Key words: intelligent home temperature and humidity detection system real-time measurement 1 系统总体方案总述根据系统的设计要求和功能要求,结合目前的技术发展趋势,制定出智能家居温度系统的总体结构框图,如图1所示。
图1 智能测温系统系统总体结构框图通过各种传感器,将室内的湿度、温度、以及水位检测信号输送给单片机,利用单片机水位控制单元、控制温湿度调控器、和加热处理单元,最后在显示单元显示各个监测值,以完成对室内的温度调控。
其中温湿度调控器是整个系统最核心的部分。
2 核心装置温湿度调控器的设计在控制系统中,调节空气的温度和湿度的办法基于水蒸气的气化原理。
升温后的水汽化变成水汽,实现对空气进行快速有效的加热。
该装置主要是以水作为中间介质,将电能转换成机械能,从而使水雾化。
控制器体积较小,便于携带,使用起来较方便,它工作持续时间长,可靠性高,且设置有自动保护功能。
2.1 调控器电路基本工作原理本系统采用的调控器电路如图2所示。
外部220V交流电压加入后,经过变压器降压为48V,再经过晶闸管整流装置D1~D4的整流作用以及C1电容的滤波作用提供电路的工作电源。
图中所标示的“检水触点”,是位于储水槽内换能器侧上方的一段裸露的金属丝,当储水器中无水时雾化器不会工作,这样可以防止雾化器因为无水工作而损坏。
当储水器中加入适量的水之后,检水触点通过水(可视为准电阻),与换能器的电源正极相连通,Q1将随之导通,电源通过R3、R5、SVR、Q1、W1、L2、R1、R8为Q2管的基极提供偏置电压,此时,由Q2及其外围电容、电感及换能器组成的振荡电路将开始工作。
图2 系统调控器器电路图控制器的振荡电路主要是用于产生一定的频率和幅度的信号,无需外加输入信号的控制,就可以自动地将直流电能转换为所需要的交流能量输出。
振荡电路的分类较多,按照不同的分类原则可以分为不同的种类。
本控制系统硬件电路中采用的是由高频压电式陶瓷片TD组成的一种工作振荡电路,如图3所示。
该振荡器振荡频率值达到1.7Mz, 晶体三极管与相应的电容共同构成电容三点式振荡器电路。
电路中TD具有较大的等效电感,除了决定电路工作频率之外,也同时作为雾化器的工作负载。
如果系统中的元件参数有稍许变化,电路仍可以稳定工作于换能器的固有频率;如果在使用过程中需要更换压电陶瓷片,不需要改变电路的其他各参数,振荡器频率可以自动跟随芯片的频率不需要使用者人工调整,十分方便。
电路中的电容C6和其左侧电感等效并联,谐振频率将低于工作频率,起到的作用是决定工作振荡器的起振幅度;电路中的电容C4和电感L1等效串联,谐振频率将高于工作频率,主要功能是决定振荡器的反馈量,维持振荡器起振以及较长时间的可靠振荡。
此种振荡器可以有效保障雾化器的雾化量,工作起来稳定安全,效率也是比较高的。
电路中设置D5管的作用是保护Q2管,防止发生被击穿的事故。
2.2换能器的工作原理本系统采用的换能器一方面确定了电路的振荡频率,另一方面,把振荡电路的电能转换为机械能,使储水槽中的水被超声波雾化,由风扇从喷口吹出,用于调节电路振荡强度,也就是调节雾化量。
使用者、维护人员可以通过调节安装在电路板上的微调电路做适当的微调。
图3 换能器工作电路3.温度测量系统设计温度测量是整个智能温度系统的重要一环。
针对本控制系统的实际情况,需要测量的温度值主要有两个:(1)室内温度测量温度通过测量装置得到温度并将温度值直接在液晶屏上显示,将实时告知用户室内的实测温度。
用户也可以经过用户面板去设定自己想要的室内温度值。
(2)水温度测量当水温升高,逐渐达到雾化器启动温度值时,单片机接收到启动信号,开始启动超声波雾化器。
若未接收到启动信号,雾化器将会停止工作,同时启动加热器件给水加热,实现雾化热水的自动控制,有效避免由于冷水雾化而导致室内温度降低的状况。
温度是属于非电物理量,因此,对于温度来说,无论是测量或是控制都需使用温度敏感元件或者相关的传感器。
一般传统的做法是采用热电偶、热敏电阻等测温元件。
虽然热电偶和热敏电阻都拥有比较高的测量精度和比较宽的测量范围,成本也相对较低,但是十分容易受到测量场所以及环境的限制,如果在高温条件下或是长期使用的情况下会使得其性能下降,因而需要经常性地检查与更换,给实际应用带来了很大的不方便。
所以,基于上述考虑,经过反复论证及实验,本控制系统采用AD公司生产的AD590集成温度传感器,如图4所示。
AD590集成度传感器具有精度高、线性度好、高灵敏度、高稳定性的突出优点。
另外其体积比较小,价格也适中,使用起来比较方便。
图4 AD590封装形式及其基本应用电路使用AD590时,一般接线如图5所示1、Vo的值为Io乘上10K,以室温25℃而言,输出值为10K×298μA=2.98V2、测量Vo时,不可分出任何电流,否则测量值会不准。
图5 AD590一般接线示意图使用AD590时,应当尽量努力使得增益调整和补偿调整相互独立。
本控制系统设计了具有独立调节功能的测温电路,电路图如图6所示。
AD590输出电流为(273+T)µA(T为摄氏温度),因此可以测得第一级电路输出电压UO1:UO1=(273+T)µA×10KΩ=(273+T)×10-2V (1)考虑到AD590的增益和电阻本身的误差,因此应该对电路进行有针对性的调整。
实际调整的方法为:把AD590置于于冰水混合物中,对于A1的电位器R1进行调整,使UO1取到2.732V。
也可以在室温25℃的条件下,对于A2的电位器R2进行适当地调整,使得UO2取到-2.732V,对A3的电位器R3进行调整,使得最终输出电压为1.25V,此种调整方法,可以有效保障测量精度。
图6 温度测量电路3.结论在智能家居的整体设计中,温度控制是重要的一个组成部分。
影响因素很多,包括光热辐射、室内灯光、电器使用过程中散发的热量等等,基于动态的变化因素,智能家居中温度控制适合进行模糊控制,进行模糊化、合成判别算法等程序,以获得较好的系统性能。
在必要的情况下,可以进一步改进为可调参数的自适应控制方法。
参考文献[1]马建如,吴立新.高频正弦波振荡器调测之探索.常州技术师范学院学报,200l(12):142一145.[2]肖明明.电子信息类专业实践教程[M].广东:北京中山大学出版社.2010.12.[3]沙占友,王彦朋等.单片机外围电路设计[M].北京:电子工业出版社,2003:135-137,222-226.[4]薛小玲,吴寿强.数字式温度检测系统的设计.闽江学院学报,2003(05):120一125.[5]姚传安.无线温湿度测量传感器网络设计[J].计算机测量与控制.2007(02):165-167.[6]黄操军.农业应用电子技术与自动化[M].北京:中国农业出版社.2010.08.[7]韩志军.单片机系统设计与应用实例[M].北京:机械工业出版社.2010.02.[8]周立功等.51单片机新技术[M].北京:北京航空航天大学出版社,2003,01:12-15.[9]童诗白,华成英主编,清华大学电子学教研室组编 .模拟电子技术基础.高等教育出版社. *基金项目: 安徽省教育厅2016年校级科技创新团队智能技术科技创新团队(项目编号:Wzyk2016A04),2016年安徽省科学研究项目基于多信息融合的智能家居控制系统关键技术研究(项目编号:KJ2017A557)。