CN104190012A - 项链式防雾霾装置 - Google Patents
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Abstract
项链式防雾霾装置，属于空气净化技术领域。本发明是为了解决目前的个体便携式防雾霾装置透气性差，造成使用者的舒适感降低的问题。它的项圈的圆周分为进气段、两个过滤段、两个风机安放段及出气段，项坠与项圈的连接处位于出气段的中心，出气段的两侧对称设置风机安放段和过滤段，两个过滤段之间为进气段；进气段上均匀分散设置多个进气孔，出气段上均匀分散设置多个出气孔，过滤段内填充气体过滤物质，两个风机安放段内分别放置一个直流轴流风机；供电电源用于为控制器和两个直流轴流风机提供工作电源，可锁定按钮用于控制控制器和两个直流轴流风机处于电源接通状态，控制器用于控制两个直流轴流风机的启动和停止。本发明用于防雾霾。
Description
技术领域
本发明涉及项链式防雾霾装置，属于空气净化技术领域。
背景技术
当前,空气污染越来越严重,雾霾现象经常出现。由于雾霾会对人体造成巨大的伤害，因此出现了多种多样的防雾霾方法，以期减少对人体的影响。目前的防雾霾装置多为针对于环境的净化器，针对于个体便携式使用的通常为口罩，由于口罩的材质选择受限，若要达到防雾霾要求，通常透气性差；透气性好的材质，又无法实现对雾霾中小颗粒的防御。
发明内容
本发明目的是为了解决目前的个体便携式防雾霾装置透气性差，造成使用者的舒适感降低的问题，提供了一种项链式防雾霾装置。
本发明所述项链式防雾霾装置，它包括项圈及与其连接的项坠，它还包括两个直流轴流风机、控制器、供电电源和可锁定按钮，
项圈为软管式颈环，项圈的圆周分为进气段、两个过滤段、两个风机安放段及出气段，
项坠与项圈的连接处位于出气段的中心，出气段的两侧对称设置风机安放段和过滤段，两个过滤段之间为进气段；进气段上均匀分散设置多个进气孔，出气段上均匀分散设置多个出气孔，过滤段内填充气体过滤物质，两个风机安放段内分别放置一个直流轴流风机；
控制器、供电电源和可锁定按钮设置于项坠内；
供电电源用于为控制器和两个直流轴流风机提供工作电源，可锁定按钮用于控制控制器和两个直流轴流风机处于电源接通状态，控制器用于控制两个直流轴流风机的启动和停止；
所述控制器由空气质量传感器、电阻R1、电阻R2、电阻R3、型号为C8051F320的单片机、续流二极管D和IGBT管I组成，
两个直流轴流风机的线圈L1和L2并联后一端连接5V电源VE，另一端连接IGBT管I的源极，IGBT管I的源极连接续流二极管D的阳极，续流二极管D的阴极连接5V电源VE；IGBT管I的漏极连接单片机的P3.0引脚和COM引脚，单片机的COM引脚和P3.1引脚之间连接可锁定按钮；
单片机的电源连接端连接3.3V电源VI，单片机的AIN0.0引脚连接电阻R1的一端，电阻R1的另一端连接5V电源VE，单片机的AIN0.0引脚同时连接电阻R3的一端，电阻R3的另一端连接单片机的COM引脚，单片机的COM引脚连接GND；
单片机的AIN0.1引脚和COM引脚之间连接电阻R2，单片机的AIN0.1引脚同时连接空气质量传感器的第一接线端，空气质量传感器的第二接线端和第三接线端连接5V电源VE，空气质量传感器的第四接线端连接GND；
供电电源由9V电池、第一电源稳压芯片和第二电源稳压芯片组成，
9V电池的电源接线端连接第一电源稳压芯片和第二电源稳压芯片的电源接线端，9V电池的地接线端与第一电源稳压芯片和第二电源稳压芯片的地接线端连接后连接GND，第一电源稳压芯片的输出端为5V电源VE接线端，第二电源稳压芯片的输出端为3.3V电源VI接线端；
单片机内部预设置空气质量监测阈值AFWV，该空气质量监测阈值AFWV的数据位均分为高位和低位，所述高位存储于单片机内部A/D转换器的特殊功能寄存器ADC0GTH中，所述低位存储于单片机内部A/D转换器的特殊功能寄存器ADC0GTL中；
单片机内A/D转换器的AIN0引脚和AIN1引脚接收信号的方式设置为差动输入方式；单片机通过AIN0引脚和AIN1引脚接收空气质量传感器采集获得的空气质量数值；
单片机将该采集获得的空气质量数值与特殊功能寄存器ADC0GTH和特殊功能寄存器ADC0GTL中存储的监测阈值进行比较，若采集获得的空气质量数值大于预设置的监测阈值，则使单片机的P3.0引脚为高电平，进而使IGBT管I导通，然后判断可锁定按钮的当前状态及单片机的P3.0引脚状态；否则使单片机的P3.0引脚为低电平，进而使IGBT管I关断，然后判断可锁定按钮的当前状态及单片机的P3.0引脚状态；
若可锁定按钮为按下，并且单片机的P3.1引脚为高电平，则返回继续接收空气质量传感器采集获得的空气质量数值，并按上述过程进行防雾霾进程；否则结束防雾霾进程。
本发明的优点：本发明在使用时佩戴于使用者的颈部，当检测到空气质量低于标准数据时，便可启动直流轴流风机，使对应于使用者口鼻部的项圈出气段的出气孔不断释放净化后的空气，使使用者口鼻部周围始终充满被过滤后的纯净空气，具有携带和使用方便的优点。
所述防雾霾装置由于并不在使用者口鼻部形成遮挡，因此既不会造成使用者的不适，又保障了呼吸空气的质量。
附图说明
图1是本发明所述项链式防雾霾装置的结构示意图；
图2是控制器的电路原理图；
图3是供电电源的电路原理图；
图4是本发明装置的佩戴示意图；
图5是单片机的控制流程图。
具体实施方式
具体实施方式一：下面结合图1和图5说明本实施方式，本实施方式所述项链式防雾霾装置，它包括项圈1及与其连接的项坠2，它还包括两个直流轴流风机、控制器3、供电电源4和可锁定按钮5，
项圈1为软管式颈环，项圈1的圆周分为进气段1-1、两个过滤段1-2、两个风机安放段1-3及出气段1-4，
项坠2与项圈1的连接处位于出气段1-4的中心，出气段1-4的两侧对称设置风机安放段1-3和过滤段1-2，两个过滤段1-2之间为进气段1-1；进气段1-1上均匀分散设置多个进气孔1-11，出气段1-4上均匀分散设置多个出气孔1-41，过滤段1-2内填充气体过滤物质，两个风机安放段1-3内分别放置一个直流轴流风机；
控制器3、供电电源4和可锁定按钮5设置于项坠2内；
供电电源4用于为控制器3和两个直流轴流风机提供工作电源，可锁定按钮5用于控制控制器3和两个直流轴流风机处于电源接通状态，控制器3用于控制两个直流轴流风机的启动和停止；
所述控制器3由空气质量传感器3-1、电阻R1、电阻R2、电阻R3、型号为C8051F320的单片机3-2、续流二极管D和IGBT管I组成，
两个直流轴流风机的线圈L1和L2并联后一端连接5V电源VE，另一端连接IGBT管I的源极，IGBT管I的源极连接续流二极管D的阳极，续流二极管D的阴极连接5V电源VE；IGBT管I的漏极连接单片机3-2的P3.0引脚和COM引脚，单片机3-2的COM引脚和P3.1引脚之间连接可锁定按钮5；
单片机3-2的电源连接端连接3.3V电源VI，单片机3-2的AIN0.0引脚连接电阻R1的一端，电阻R1的另一端连接5V电源VE，单片机3-2的AIN0.0引脚同时连接电阻R3的一端，电阻R3的另一端连接单片机3-2的COM引脚，单片机3-2的COM引脚连接GND；
单片机3-2的AIN0.1引脚和COM引脚之间连接电阻R2，单片机3-2的AIN0.1引脚同时连接空气质量传感器3-1的第一接线端，空气质量传感器3-1的第二接线端和第三接线端连接5V电源VE，空气质量传感器3-1的第四接线端连接GND；
供电电源4由9V电池4-1、第一电源稳压芯片4-2和第二电源稳压芯片4-3组成，
9V电池4-1的电源接线端连接第一电源稳压芯片4-2和第二电源稳压芯片4-3的电源接线端，9V电池4-1的地接线端与第一电源稳压芯片4-2和第二电源稳压芯片4-3的地接线端连接后连接GND，第一电源稳压芯片4-2的输出端为5V电源VE接线端，第二电源稳压芯片4-3的输出端为3.3V电源VI接线端；
单片机3-2内部预设置空气质量监测阈值AFWV，该空气质量监测阈值AFWV的数据位均分为高位和低位，所述高位存储于单片机3-2内部A/D转换器的特殊功能寄存器ADC0GTH中，所述低位存储于单片机3-2内部A/D转换器的特殊功能寄存器ADC0GTL中；
单片机3-2内A/D转换器的AIN0引脚和AIN1引脚接收信号的方式设置为差动输入方式；单片机3-2通过AIN0引脚和AIN1引脚接收空气质量传感器3-1采集获得的空气质量数值；
单片机3-2将该采集获得的空气质量数值与特殊功能寄存器ADC0GTH和特殊功能寄存器ADC0GTL中存储的监测阈值进行比较，若采集获得的空气质量数值大于预设置的监测阈值，则使单片机3-2的P3.0引脚为高电平，进而使IGBT管I导通，然后判断可锁定按钮5的当前状态及单片机3-2的P3.0引脚状态；否则使单片机3-2的P3.0引脚为低电平，进而使IGBT管I关断，然后判断可锁定按钮5的当前状态及单片机3-2的P3.0引脚状态；
若可锁定按钮5为按下，并且单片机3-2的P3.1引脚为高电平，则返回继续接收空气质量传感器3-1采集获得的空气质量数值，并按上述过程进行防雾霾进程；否则结束防雾霾进程。
本实施方式在使用时，按下可锁定按钮5，装置便处于通电状态，首先空气质量传感器3-1会对空气质量进行检测，在空气质量不达标的情况下，启动两个直流轴流风机，则空气由进气段1-1的进气孔1-11进入项圈内部，经两侧的过滤段过滤后，最终在出气段1-4的出气孔1-41喷出。过滤段1-2内填充的气体过滤物质可以为活性碳。
空气质量传感器3-1的原理简述：
空气质量传感器3-1采用型号为TGS2600的传感器，其敏感材料是金属氧化物，最具代表性的是SnO2。金属氧化物晶体如SnO2在空气中被加热到一定高的温度时，氧被吸附在带一个负电荷的晶体表面。然后，晶体表面的供与电子被转移到吸附的氧上，结果在一个空间电荷层留下正电荷。这样，表面势能形成一个势垒，从而阻碍电子流动。
在传感器的内部，电流流过SnO2微晶的结合部位——晶粒边界。在晶粒边界与吸附的氧之间形成一个势垒阻止载流子自由移动，传感器的电阻即缘于这种势垒。还原性气体出现时，带有负电荷的氧的表面浓度降低，导致晶粒边界的势垒降低。降低了的势垒使传感器的阻值减小了。
综上所述，简单的说，敏感元件由一个以金属铝做衬底的金属氧化物敏感芯片和一个完整的加热器组成。在检测气体时,传感器的传导率依赖于空气中气体浓度的变化。TGS2600对空气中的低浓度香烟污染物，如H2、CO等有较高敏感度，它能检测到在几个ppm级的H2含量。
空气质量传感器3-1采用差分输入，抗干扰能力强。其以电桥方式进行传感，精密可靠。
工作原理：图2所示，AIN0.0和AIN0.1是单片机C8051F320的A/D转换器的输入端口，P3.0和P3.1是单片机C8051F320的数字输入和输出口，本发明中将P3.0配置为数字输出口，P3.1配置为数字输入口。空气质量传感器3-1的两个加热端子分别连到电源VE和地GND上，另两个端子与电阻R1、R2和R3一起构成一个电桥，电桥输出连到单片机C8051F320的A/D转换器的输入端口AIN0.0和AIN0.1上。两个直流轴流风机的线圈L1和L2并联后，由IGBT管I进行通断控制。可锁定按钮5连到单片机C8051F320的数字输入口P3.1上。图3所示，9V电池经电源稳压芯片TPS7350变为5V，又经电源稳压芯片TPS7333变为3.3V，分别给系统供电。
具体实施方式二：本实施方式对实施方式一作进一步说明，第一电源稳压芯片4-2的型号为TPS7350，第二电源稳压芯片4-3的型号为TPS7333。
Claims (2)
1.一种项链式防雾霾装置，它包括项圈(1)及与其连接的项坠(2)，其特征在于，它还包括两个直流轴流风机、控制器(3)、供电电源(4)和可锁定按钮(5)，
项圈(1)为软管式颈环，项圈(1)的圆周分为进气段(1-1)、两个过滤段(1-2)、两个风机安放段(1-3)及出气段(1-4)，
项坠(2)与项圈(1)的连接处位于出气段(1-4)的中心，出气段(1-4)的两侧对称设置风机安放段(1-3)和过滤段(1-2)，两个过滤段(1-2)之间为进气段(1-1)；进气段(1-1)上均匀分散设置多个进气孔(1-11)，出气段(1-4)上均匀分散设置多个出气孔(1-41)，过滤段(1-2)内填充气体过滤物质，两个风机安放段(1-3)内分别放置一个直流轴流风机；
控制器(3)、供电电源(4)和可锁定按钮(5)设置于项坠(2)内；
供电电源(4)用于为控制器(3)和两个直流轴流风机提供工作电源，可锁定按钮(5)用于控制控制器(3)和两个直流轴流风机处于电源接通状态，控制器(3)用于控制两个直流轴流风机的启动和停止；
所述控制器(3)由空气质量传感器(3-1)、电阻R1、电阻R2、电阻R3、型号为C8051F320的单片机(3-2)、续流二极管D和IGBT管I组成，
两个直流轴流风机的线圈L1和L2并联后一端连接5V电源VE，另一端连接IGBT管I的源极，IGBT管I的源极连接续流二极管D的阳极，续流二极管D的阴极连接5V电源VE；IGBT管I的漏极连接单片机(3-2)的P3.0引脚和COM引脚，单片机(3-2)的COM引脚和P3.1引脚之间连接可锁定按钮(5)；
单片机(3-2)的电源连接端连接3.3V电源VI，单片机(3-2)的AIN0.0引脚连接电阻R1的一端，电阻R1的另一端连接5V电源VE，单片机(3-2)的AIN0.0引脚同时连接电阻R3的一端，电阻R3的另一端连接单片机(3-2)的COM引脚，单片机(3-2)的COM引脚连接GND；
单片机(3-2)的AIN0.1引脚和COM引脚之间连接电阻R2，单片机(3-2)的AIN0.1引脚同时连接空气质量传感器(3-1)的第一接线端，空气质量传感器(3-1)的第二接线端和第三接线端连接5V电源VE，空气质量传感器(3-1)的第四接线端连接GND；
供电电源(4)由9V电池(4-1)、第一电源稳压芯片(4-2)和第二电源稳压芯片(4-3)组成，
9V电池(4-1)的电源接线端连接第一电源稳压芯片(4-2)和第二电源稳压芯片(4-3)的电源接线端，9V电池(4-1)的地接线端与第一电源稳压芯片(4-2)和第二电源稳压芯片(4-3)的地接线端连接后连接GND，第一电源稳压芯片(4-2)的输出端为5V电源VE接线端，第二电源稳压芯片(4-3)的输出端为3.3V电源VI接线端；
单片机(3-2)内部预设置空气质量监测阈值AFWV，该空气质量监测阈值AFWV的数据位均分为高位和低位，所述高位存储于单片机(3-2)内部A/D转换器的特殊功能寄存器ADC0GTH中，所述低位存储于单片机(3-2)内部A/D转换器的特殊功能寄存器ADC0GTL中；
单片机(3-2)内A/D转换器的AIN0引脚和AIN1引脚接收信号的方式设置为差动输入方式；单片机(3-2)通过AIN0引脚和AIN1引脚接收空气质量传感器(3-1)采集获得的空气质量数值；
单片机(3-2)将该采集获得的空气质量数值与特殊功能寄存器ADC0GTH和特殊功能寄存器ADC0GTL中存储的监测阈值进行比较，若采集获得的空气质量数值大于预设置的监测阈值，则使单片机(3-2)的P3.0引脚为高电平，进而使IGBT管I导通，然后判断可锁定按钮(5)的当前状态及单片机(3-2)的P3.0引脚状态；否则使单片机(3-2)的P3.0引脚为低电平，进而使IGBT管I关断，然后判断可锁定按钮(5)的当前状态及单片机(3-2)的P3.0引脚状态；
若可锁定按钮(5)为按下，并且单片机(3-2)的P3.1引脚为高电平，则返回继续接收空气质量传感器(3-1)采集获得的空气质量数值，并按上述过程进行防雾霾进程；否则结束防雾霾进程。
2.根据权利要求1所述的项链式防雾霾装置，其特征在于，第一电源稳压芯片(4-2)的型号为TPS7350，第二电源稳压芯片(4-3)的型号为TPS7333。
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