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针对日益受人瞩目的室内空气净化器,开发了一种以STM32为核心的多功能空气净化器控制系统。系统实现了8种常见污染气体浓度检测、温湿度检测、按键操控、红外遥控、风机驱动、紫外杀菌、负氧离子净化、液晶显示等功能的设计。首次采用综合污染指数法评价室内空气品质,并提出了使用多个低分贝风机实现低噪音、大风量的目的。该控制系统具有稳定性好、操作简单、可依据功能需求进行有效裁剪封装等优点,主要用在卧室、厨房和客厅等家用场合的空气净化器上。
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基于基于STM32的多功能空气净化器控制系统开发的多功能空气净化器控制系统开发
针对日益受人瞩目的室内空气净化器,开发了一种以STM32为核心的多功能空气净化器控制系统。系统实现了8
种常见污染气体浓度检测、温湿度检测、按键操控、红外遥控、风机驱动、紫外杀菌、负氧离子净化、液晶显
示等功能的设计。首次采用综合污染指数法评价室内空气品质,并提出了使用多个低分贝风机实现低噪音、大
风量的目的。该控制系统具有稳定性好、操作简单、可依据功能需求进行有效裁剪封装等优点,主要用在卧
室、厨房和客厅等家用场合的空气净化器上。
0 引言引言
随着我国经济的飞速发展和人民生活水平的不断提高,人们越来越重视自己居住的生活环境。然而,随着经济及科技的发
展,人们在享受现代社会发展成果的同时,也深受其所带来的环境污染的危害
[1]
。在室内,人们在对便利、舒适生活享受的同
时,也制造了各种各样的污染物。例如空调的长期使用滋生的致病细菌,粉刷墙及家具挥发的甲醛、TVOC,煤气泄露或燃烧
不充分产生的CO、CO
2
,卫生间人体排泄物发酵生成的NH
3
和O
3
等。因此,空气净化器应运而生。
目前家用空气净化器种类繁多,主要放在卧室使用,大多只采集一、二种气体的浓度值来解算空气污染指数。若放在客
厅、厨房和卫生间等其他地方使用,由于缺少该地方主要污染气体检测功能,最终解算出的污染指数会有所下降,自动净化效
率也会随之而降。同时,这些净化器对于室内空气质量等级的评判采用的是室外空气质量等级的评判方法,具有片面性。基于
此,本文采用了空气质量综合指数评判法,并应某企业委托需求,开发了一种能够对多种室内主要污染气体,包括PM
2.5
、
PM
10
、HCHO、TVOC、CO、CO
2
、NH
3
和O
3
等8种气体进行实时监测,并有效快速净化空气的家居用多功能空气净化器控
制系统。
1 控制系统功能分析控制系统功能分析
控制系统应实现气体浓度检测、净化空气和人机交互等三大功能。本设计采用气体传感器来实现气体浓度检测功能,使用
按键、蜂鸣器、摇控装置和液晶显示器来实现人机交互功能,通过驱动风机转动使空气加速流过净化系统来实现净化功能。常
见的净化技术有HEPA和活性炭过滤吸附、光触媒催化分解、紫外灯杀菌、负氧离子净化、静电除尘以及臭氧和等离子体杀菌
等技术。由于静电除尘需配置安全保护装置且功耗大,臭氧有很强腐蚀性,等离子体技术复杂且不成熟、并带有二次污染等缘
故
[1]
,故该系统未采用后三种净化技术。将系统功能模块具体化,得到如图1所示模块图。
2 系统功能实现与电路设计系统功能实现与电路设计
2.1 数据采集功能数据采集功能
依据功能分析,数据采集任务由PM
2.5
、PM
10
、HCHO、TVOC、CO、CO
2
、NH
3
和O
3
等8种气体传感器以及温湿度传感器
组成的传感器阵列来完成。通过比较若干气体传感器的优缺点,选择如表1所示的传感器并列出相关技术参数。温湿度传感器
型号为DHT11,是一款有已校准数字信号输出传感器,量程为0 ℃~50 ℃和20%~90% RH,输出单总线串行数据
[2,3]
,有
响应超快、抗干扰能力强、性价比极高等优点。传感器阵列接口电路如图2所示。
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