一種車廂環境智能調節裝置的制作方法

本實用新型屬于環境控制裝置技術領域，具體涉及一種車廂環境智能調節裝置。

背景技術：

汽車和火車的出現給人們的出行帶來了極大的便利，尤其是長途汽車或者是較遠航程的火車，炎炎夏日，盡管車廂內開著空調，但是由于車窗關閉不能通氣，使得車廂內氧氣含量降低，時間久了會讓乘客感覺到惡心等不舒服的癥狀。針對這種情況，設計一種能夠使得封閉空間氧氣含量保持穩定且讓人感到溫度和光線適宜的控制裝置就顯得尤為重要。

技術實現要素：

本實用新型解決的技術問題是提供了一種結構簡單、設計合理且使用方便的車廂環境智能調節裝置，該智能調節裝置具有自動調節環境中氧氣含量以及根據環境中光纖的強度和溫度來智能控制燈光和冷暖空調的功能。

本實用新型為解決上述技術問題采用如下技術方案，一種車廂環境智能調節裝置，包括車廂頂板、車廂側壁和車廂底板，其特征在于：車廂頂板上分布有換氣孔、冷暖風出氣孔、車頂燈和氧氣出口，車廂頂板和車廂側壁的連接出設有行李架，車廂側壁上設有窗戶、氧氣濃度傳感器、溫度傳感器和光敏傳感器，車廂底板上設有座位和制氧機，車廂頂板內部經電路板裝有控制電路，該控制電路包括光電檢測電路IC1、溫度檢測電路IC2、氧濃度檢測電路IC3、單片機IC4、反相器電路IC5、雙向可控硅觸發電路IC6和電源電路IC7，單片機IC4分別與光電檢測電路IC1、溫度檢測電路IC2、氧濃度檢測電路IC3和反相器電路IC5相連，雙向可控硅觸發電路IC6分別與反相器電路IC5、電源電路IC7、制氧機M、燈光開關KD和冷暖空調開關KL相連。

進一步優選，所述單片機IC4的19腳分別接電容C1的一端和晶振X1的一端，單片機的18腳分別接電容C2的一端和晶振X1的另一端，電容C2和電容C1的共端接地；單片機的9腳分別接電容C3的一端、電阻R1的一端和復位按鍵SWA的一端，電阻R1的另一端接地，電阻R2的一端接復位按鍵SWA的另一端，電阻R2的另一端與電容C3的另一端共端接電源。

進一步優選，所述光電檢測電路IC1包括雙運算放大器2A，該雙運算放大器2A的1腳接電阻R21的一端，電阻R21的另一端接單片機IC4的2腳，雙運算放大器2A的8腳分別接電阻R3的一端和電阻R4的一端，雙運算放大器2A的3腳分別接電阻R4的另一端和光敏電阻RG1的一端，雙運算放大器2A的2腳分別接電阻R3的另一端和電阻R5的一端，雙運算放大器2A的4腳、電阻R5的另一端和光敏電阻RG1的另一端并聯接地。

進一步優選，所述溫度檢測電路IC2包括雙運算放大器2B和阻容元件組成，雙運算放大器2B的1腳分別接R6的一端和電阻R7的一端，電阻R7的另一端接單片機IC4的3腳，雙運算放大器2B的4腳分別接電源、電阻R8的一端和溫度傳感器RT1的一端，電阻R8經溫度傳感器RT2分別接電阻R9的一端和電位器PR2的一端，電阻R9的另一端分別接電阻R6的另一端和雙運算放大器2B的3腳，溫度傳感器RT1的另一端分別接電阻R10的一端和電位器PR1的一端，雙運算放大器2B的8腳、電位器PR1的另一端和電位器PR2的另一端并聯接地，雙運算放大器2B的2腳接電阻R10的另一端。

進一步優選，所述氧濃度檢測電路IC3包括氣體傳感器QM、與非門U3、與非門U4和阻容元件，氣體傳感器QM的1腳接電容C6的一端，電容C6的另一端接地，氣體傳感器QM的2腳接電容C7的正極端，電容C7的負極端分別接電阻R18的一端、二極管D6的反向端和電容C8的一端，電阻R18的另一端接氣體傳感器QM的3腳，氣體傳感器QM的4腳經電位器RV1與二極管D6的正向端和與非門U3的1腳連接，電容C8的另一端接與非門U3的2腳，與非門U4的1腳和2腳與與非門U3的3腳連接，與非門U4的3腳與單片機IC4的1.0腳相連。

進一步優選，所述反相器電路IC5包括并聯的反相器U1A、反相器U1B和反相器U1C，反相器U1A、反相器U1B和反相器U1C的1腳分別接單片機IC4的21腳、22腳和23腳，反相器U1A的2腳分別接電阻R1A的一端和電阻R11的一端，反相器U1B的2腳分別接電阻R1B的一端和電阻R21的一端，反相器U1C的2腳分別接電阻R1C的一端和電阻R31的一端，電阻R1A的另一端、電阻R1B的另一端和電阻R1C的另一端并聯接地。

進一步優選，所述雙向可控硅觸發電路IC6包括聲光耦合器U6和雙向可控硅VS，聲光耦合器U6的1腳經電阻R11接電源VCC，聲光耦合器U6的6腳接電阻R12的一端，電阻R12的另一端分別接電阻R13的一端和電容C9的一端，電阻R13的另一端接電感L3的一端和雙向可控硅VS的1腳，聲光耦合器U6的4腳接雙向可控硅VS的2腳，雙向可控硅VS的3腳接電容C9的另一端，聲光耦合器U6的2腳分別接電阻R11的另一端、電阻R21的另一端和電阻R31的另一端。

進一步優選，所述電源電路IC7包括互感線圈TR1和三端穩壓器U7，三端穩壓器U7的1腳分別接電容C10的一端、二極管D1的反向端和二極管D2的反向端，二極管D1的正向端經互感線圈TR1接二極管D2的正向端，三端穩壓器U7的3腳分別接電源、電容C11的一端和電容C12的一端，互感線圈TR1的另一端、電容C10的另一端、三端穩壓器U7的2腳、電容C11的另一端和電容C12的另一端并聯接地，電感L3的另一端經控制開關K的正極與互感線圈TR1的上端相連接，雙向可控硅VS的3腳經控制開關K的負極與互感線圈TR1的下端相連接。

進一步優選，所述雙運算放大器2A的型號為LM358，反相器U1A、反相器U1B和反相器U1C型號均為74LS04，聲電耦合器U6型號為MOC3063，三端穩壓器U7型號為7805，單片機IC4型號為AT89C51，雙向可控硅TR1型號為BTA600B。

本實用新型能夠實時智能控制車廂中的燈光開關、冷暖空調開關和制氧機開關，以實現智能調節車廂內部環境的功能。

附圖說明

圖1是本實用新型的結構示意圖；

圖2是本實用新型中光電檢測電路圖；

圖3是本實用新型中溫度檢測電路圖；

圖4是本實用新型中氧濃度檢測電路圖；

圖5是本實用新型中單片機電路圖；

圖6是本實用新型中反相器電路圖；

圖7是本實用新型中雙向可控硅觸發電路圖；

圖8是本實用新型中電源電路圖。

圖中：1、車廂頂板，101、氧氣出口，102、車頂燈，103、冷暖風出氣孔，104、換氣孔，2、車廂側壁，201、氧濃度傳感器，202、行李架，203、光敏傳感器，204、窗戶，205、溫度傳感器，3、車廂底板，301、座位。

具體實施方式

結合附圖詳細描述本實用新型的具體內容。一種車廂環境智能調節裝置，包括車廂頂板1、車廂側壁2和車廂底板3，車廂頂板1上分布有換氣孔104、冷暖風出氣孔103、車頂燈102和氧氣出口101，車廂頂板1和車廂側壁2的連接處設有行李架202，車廂側壁2上設有窗戶204、氧氣濃度傳感器201、溫度傳感器205和光敏傳感器203，車廂底板3上設有座位301和制氧機，車廂頂板1內部經電路板裝有控制電路，該控制電路包括光電檢測電路IC1、溫度檢測電路IC2、氧濃度檢測電路IC3、單片機IC4、反相器電路IC5、雙向可控硅觸發電路IC6和電源電路IC7，單片機IC4分別與光電檢測電路IC1、溫度檢測電路IC2、氧濃度檢測電路IC3和反相器電路IC5相連，雙向可控硅觸發電路IC6分別與反相器電路IC5、電源電路IC7、制氧機M、燈光開關KD和冷暖空調開關KL相連。

進一步優選，所述單片機IC4的19腳分別接電容C1的一端和晶振X1的一端，單片機的18腳分別接電容C2的一端和晶振X1的另一端，電容C2和電容C1的共端接地；單片機的9腳分別接電容C3的一端、電阻R1的一端和復位按鍵SWA的一端，電阻R1的另一端接地，電阻R2的一端接復位按鍵SWA的另一端，電阻R2的另一端與電容C3的另一端共端接電源。

進一步優選，所述光電檢測電路IC1包括雙運算放大器2A，該雙運算放大器2A的1腳接電阻R21的一端，電阻R21的另一端接單片機IC4的2腳，雙運算放大器2A的8腳分別接電阻R3的一端和電阻R4的一端，雙運算放大器2A的3腳分別接電阻R4的另一端和光敏電阻RG1的一端，雙運算放大器2A的2腳分別接電阻R3的另一端和電阻R5的一端，雙運算放大器2A的4腳、電阻R5的另一端和光敏電阻RG1的另一端并聯接地。

進一步優選，所述溫度檢測電路IC2包括雙運算放大器2B和阻容元件組成，雙運算放大器2B的1腳分別接R6的一端和電阻R7的一端，電阻R7的另一端接單片機IC4的3腳，雙運算放大器2B的4腳分別接電源、電阻R8的一端和溫度傳感器RT1的一端，電阻R8經溫度傳感器RT2分別接電阻R9的一端和電位器PR2的一端，電阻R9的另一端分別接電阻R6的另一端和雙運算放大器2B的3腳，溫度傳感器RT1的另一端分別接電阻R10的一端和電位器PR1的一端，雙運算放大器2B的8腳、電位器PR1的另一端和電位器PR2的另一端并聯接地，雙運算放大器2B的2腳接電阻R10的另一端。

進一步優選，所述氧濃度檢測電路IC3包括氣體傳感器QM、與非門U3、與非門U4和阻容元件，氣體傳感器QM的1腳接電容C6的一端，電容C6的另一端接地，氣體傳感器QM的2腳接電容C7的正極端，電容C7的負極端分別接電阻R18的一端、二極管D6的反向端和電容C8的一端，電阻R18的另一端接氣體傳感器QM的3腳，氣體傳感器QM的4腳經電位器RV1與二極管D6的正向端和與非門U3的1腳連接，電容C8的另一端接與非門U3的2腳，與非門U4的1腳和2腳與與非門U3的3腳連接，與非門U4的3腳與單片機IC4的1.0腳相連。

進一步優選，所述反相器電路IC5包括并聯的反相器U1A、反相器U1B和反相器U1C，反相器U1A、反相器U1B和反相器U1C的1腳分別接單片機IC4的21腳、22腳和23腳，反相器U1A的2腳分別接電阻R1A的一端和電阻R11的一端，反相器U1B的2腳分別接電阻R1B的一端和電阻R21的一端，反相器U1C的2腳分別接電阻R1C的一端和電阻R31的一端，電阻R1A的另一端、電阻R1B的另一端和電阻R1C的另一端并聯接地。

進一步優選，所述雙向可控硅觸發電路IC6包括聲光耦合器U6和雙向可控硅VS，聲光耦合器U6的1腳經電阻R11接電源VCC，聲光耦合器U6的6腳接電阻R12的一端，電阻R12的另一端分別接電阻R13的一端和電容C9的一端，電阻R13的另一端接電感L3的一端和雙向可控硅VS的1腳，聲光耦合器U6的4腳接雙向可控硅VS的2腳，雙向可控硅VS的3腳接電容C9的另一端，聲光耦合器U6的2腳分別接電阻R11的另一端、電阻R21的另一端和電阻R31的另一端。

進一步優選，所述電源電路IC7包括互感線圈TR1和三端穩壓器U7，三端穩壓器U7的1腳分別接電容C10的一端、二極管D1的反向端和二極管D2的反向端，二極管D1的正向端經互感線圈TR1接二極管D2的正向端，三端穩壓器U7的3腳分別接電源、電容C11的一端和電容C12的一端，互感線圈TR1的另一端、電容C10的另一端、三端穩壓器U7的2腳、電容C11的另一端和電容C12的另一端并聯接地，電感L3的另一端經控制開關K的正極與互感線圈TR1的上端相連接，雙向可控硅VS的3腳經控制開關K的負極與互感線圈TR1的下端相連接。

進一步優選，所述可調電容型號為CAP-PRE，雙運算放大器U2的型號為LM358，反相器U1A、反相器U1B和反相器U1C型號均為74LS04，聲電耦合器U6型號為MOC3063，三端穩壓器U7型號為7805，單片機IC4型號為AT89C51，雙向可控硅TR1型號為BTA600B。

本實用新型氧濃度檢測電路中的氣體傳感器，前面安裝有菲涅爾透鏡，可以有效的提高檢測的靈敏度和抗干擾能力。

本實用新型的具體運行過程為：打開控制開關K，單片機AT89C51開始初始化，檢測氧濃度傳感器的狀態，之后檢測單片機AT89C51的1腳，若單片機AT89C51的1腳為高電平，說明有氧氣體指令的發出，單片機控制相應的制氧機開始工作，產生氧氣；若單片機AT89C51的1腳為低電平，說明沒有氧氣體指令的發出，則單片機AT89C51不向制氧機發出制氧的指令。

打開控制開關K后，單片機AT89C51通過檢測P1.0（單片機AT89C51的第1腳）電平狀態決定執行與之相對應的指令。如果車廂中氧氣濃度低于標準水平（提前設定的氧氣濃度），單片機AT89C51的P1.0端口為高電平，此時氧濃度檢測電路將信號發給單片機，單片機AT89C51的P2.0端口（即單片機AT89C51的第21腳）輸出低電平，經過反相器U1A后變為高電平，此時聲光耦合器控制可控硅VS導通，開始對制氧機進行開啟的控制，對制氧機進行開啟控制時，出氧口打開，向車廂內釋放氧氣。經過一段時間后當氧濃度傳感器測得車廂內氧氣濃度適宜時，在單片機的控制下，制氧機停止工作，出氧口關閉，不再向車廂內釋放氧氣。

打開控制開關K后，單片機AT89C51通過檢測P1.1（單片機AT89C51的第2腳）電平狀態決定執行與之相對應的指令。如果車廂中光照強度低于標準水平（提前設定的光照強度），單片機AT89C51的P1.1端口為高電平，此時光敏傳感器將信號發給單片機，單片機AT89C51的P2.1端口（即單片機AT89C51的第22腳）輸出低電平，經過反相器U1B后變為高電平，此時聲光耦合器控制可控硅VS導通，開始對車廂頂部的燈進行開啟的控制；當光敏傳感器測得車廂內的光照強度接近標準光強時，光敏傳感器停止向單片機傳送信號，此時，單片機的P2.1端口輸出高電平，經過反相器U1B后變為低電平，此時聲光耦合器控制可控硅VS截止，車型頂部的燈不通電，車型頂部燈自然就不開啟或關閉。

打開控制開關K后，單片機AT89C51通過檢測P1.2（單片機AT89C51的第3腳）電平狀態決定執行與之相對應的指令。如果車廂中溫度低于下限溫度標準水平（提前設定的下限溫度為標準），單片機AT89C51的P1.2端口為高電平，此時溫度傳感器將信號發給單片機，單片機AT89C51的P2.2端口（即單片機AT89C51的第23腳）輸出低電平，經過反相器U1C后變為高電平，此時聲光耦合器控制可控硅VS導通，開始對車廂頂部的冷暖空調進行開啟暖氣的控制；當溫度傳感器測得車廂內的溫度高于上限溫度標準（以設定的上限溫度為標準）時，上限溫度傳感器開始向單片機傳送信號，此時，單片機的P2.2端口輸出低電平，經過反相器U1B后變為高電平，此時聲光耦合器控制可控硅VS導通，車型頂部的冷暖排氣口打開，向車型內排放冷氣。當車型內溫度在設定的上下限溫度范圍內時，溫度傳感器經信號傳給單片機，單片機的P2.2端口輸出高電平，經過反相器U1B后變為低電平，此時聲光耦合器控制可控硅VS截止，車型頂部的冷暖排氣口不開啟或關閉。

當通電狀態下時，倘若只有一個信號指令被檢測到時，該指令會被執行，直到該信號數據達到設定的標準。倘若在指令正在執行的過程中又有新的指令被檢測到，則系統不僅執行先前的指令，還會開始執行剛檢測到的信號指令，直到達到車廂內的標準數據。

如果電路受外界影響或者電路因長時間工作而導致功能紊亂，不能正常控制時，可以按下SWA復位鍵，使單片機各項功能復位。

本實用新型可以根據不同的有效的信號指令，相應的選擇不同的執行動作，可以實現3種功能的同時實現，以滿足車廂內環境的智能調節，既方便快捷，也提高了現代生活的品質。

以上顯示和描述了本實用新型的基本原理，主要特征和優點，在不脫離本實用新型精神和范圍的前提下，本實用新型還有各種變化和改進，這些變化和改進都落入要求保護的本實用新型的范圍。