CN106362319A - 一种智能风扇口罩 - Google Patents

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周松
申胜男
饶宇
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    • A62B9/06—Mouthpieces; Nose-clips
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F04—POSITIVE - DISPLACEMENT MACHINES FOR LIQUIDS; PUMPS FOR LIQUIDS OR ELASTIC FLUIDS
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Abstract

本发明公开了一种智能风扇口罩，包括口罩本体、风扇和控制器，所述风扇和控制器均设置在口罩本体上，所述控制器能够根据环境中的温湿度值智能的控制风扇的启停或者运转的速度，保持口罩内空气的清新，其过滤性、透气性良好，并且佩戴舒适。

Description

一种智能风扇口罩
技术领域
本发明涉及一种口罩，具体地指一种智能风扇口罩。
技术背景
空气污染目前是全球各特大城市面临的共同问题。空气污染的重要来源为PM2.5，也称为可入肺颗粒物，主要来自汽车尾气、燃煤、尘土和钢铁工业生产过程排放的废气。随着中国工业的深入发展，大量的煤炭消耗和机动车数量的持续增加，导致雾霾天气频繁发生，与颗粒物有关的健康危害日益严峻。相关研究表明，中国每年因室外空气污染导致的早死人数在35万到50 万人之间。
目前，中国大多数城市大气中颗粒物浓度超标呈现常态化趋势。流行病学统计显示，随着颗粒物浓度的增高，呼吸系统疾病的患病率、发病率和病死率均显著上升，这在有心肺疾病病史者、老人、幼儿等易感人群中尤其明显。可入肺颗粒物健康效应已成为国际气溶胶领域中研究的一个热点，对其进行预防和控制也成为一个世界性的研究课题。
为了获得较好的呼入颗粒物防护效果，市场上参差不齐的口罩产品，特别是欧美标准N95、N90 及FFP 系列的专业级工业口罩，被广泛用于居民日常生活中。由于目前我国民用口罩领域尚未出台国家标准，佩戴不规范的口罩存在巨大的健康隐患，容易出现面部不适、缺氧、头晕、恶心以及呕吐等症状。同时，工业口罩除了透气性较差之外，对于病毒和细菌的预防作用也不佳。人体呼吸中所携带的水汽容易附着在口罩内壁成为培养皿，让颗粒物上附着的细菌和病毒获得滋养，致使佩戴者呼吸系统受到二次污染。因此，对因口罩佩戴引起的人体不适机制的研究和寻找平衡口罩过滤性和透气性的方法刻不容缓。
发明内容
本发明就是针对现有技术的不足，提供了一种过滤性、透气性良好，并且佩戴舒适的智能风扇口罩。
为了实现上述目的，本发明所设计的智能风扇口罩，包括口罩本体和风扇，所述风扇设置在口罩本体上，其特征在于：还包括设置在口罩本体上的控制器，所述控制器能够根据环境中的温湿度值智能的控制风扇的启停或者运转的速度。
进一步地，口罩内的温湿度值低于控制器预设温湿度的下限值，所述控制器控制风扇停止运转；口罩内温湿度值在预设温湿度值之间，所述控制器控制风扇低速运转；口罩内温湿度值高于预设温湿度上限值所述控制器控制风扇高速运转。
更进一步地，所述控制器包括温湿度传感器模块、风扇电机驱动模块、单片机模块、电源模块和复位电路模块：
所述温湿度传感器模块用于检测口罩内温湿度，并将温湿度信号传递给单片机；
所述单片机模块将温湿度传感器测得温湿度值与预设的温湿度值做比较，输出特定的信号给风扇电机驱动模块，控制风扇电机驱动模块中电机的转速，从而控制风扇得运转；
所述电源模块用于为本控制器提供电源；
所述复位电路模块用于对单片机进行复位。
其中，所述单片机模块将温湿度传感器测得温湿度值与预设的温湿度值做比较，若低于预设温湿度的下限值，控制电机停止运转，若在预设温湿度值之间，控制电机低速运转，若高于上限值，控制电机高速运转。
再进一步地，所述单片机模块包括msp430f149单片机、32.768KHz的晶振和8MHz的外部晶振，所述32.768KHz的晶振并联在单片机的8号脚和9号脚，所述8MHz的外部晶振并联在单片机的52号脚和53号脚，所述单片机的52号脚和53号脚分别经30pF电容接地，所述单片机的1号脚经104电容接地，所述单片机的64号脚和+3.3V之间接10欧电阻并联103电容接地。所述msp430f149单片机的优点是体积小、超低功耗，能够满足实验要求。
再进一步地，所述温湿度传感器模块包括HTU21D传感器，所述传感器的1号脚接+3.3V电源，所述传感器的3号脚接地，所述传感器的2号脚与单片机17号脚连接，所述传感器的4号脚与单片机的20号脚连接。所述温湿度传感器的优点是体积小，精度高，反应灵敏，满足本实验的要求。
再进一步地，所述风扇电机驱动模块包括三极管放大电路和电机，所述三极管放大电路的发射极与电机正极连接，所述三极管放大电路的集电极与+3.7V电源连接，所述三极管放大电路的基极经10K电阻接单片机13号脚，所述单片机13号脚经10K电阻接+3.3V电源。
再进一步地，所述电源模块包括pam3101转压芯片和锂电池，所述转压芯片的4号脚经10nF电容接地，所述转压芯片5号脚经2.2uF电容和1uF电容转压芯片1号脚连接，2.2uF电容和1uF电容之间接地，所述转压芯片的1号脚和转压芯片的3号脚连接，转压芯片的2号脚接地；Jtag接口的2号脚与+3.3V电源连接，Jtag接口的1号脚与单片机54号脚连接，Jtag接口的3号脚与单片机55号脚连接，Jtag接口的5号脚与单片机56号脚连接，Jtag接口的7号脚与单片机57号脚连接，Jtag接口的9号脚接地，Jtag接口的11号脚与单片机58号脚连接。
再进一步地，所述复位电路模块包括按键和发光二极管，所述单片机的58号脚经104电容并联开关后接地，所述单片机的58号脚经发光二极管并联10K电阻后接+3.3V电源。
本发明的优点在于：不仅能够获得较好的呼入颗粒物防护效果，还根据不同的温湿度智能的开启或者停止风扇的运转，有效的改善了口罩的透气性和人体佩戴的舒适性，即使长时间的佩戴，也不会出现口罩腔内因CO2浓度和温湿度升高而引起的不适问题，而且该智能风扇口罩的控制器小巧、简单、便宜，能有效的满足居民日常生活中的使用。
附图说明
图1是本发明的结构示意图。
图2是本发明的单片机模块电路图。
图3是本发明的电压转换模块电路图。
图4是本发明的Jtag程序下载接口电路图。
图5是本发明的复位电路模块电路图。
图6是本发明的三极管放大电路模块电路图。
图7是本发明的电机接口电路图。
图8是本发明的电池接口电路图。
图9是本发明的温湿度传感器模块电路图。
图中：口罩本体1，风扇2，控制器3。
具体实施方式
下面结合附图和具体实施例对本发明作进一步的详细描述：
图中所示的智能风扇口罩，包括口罩本体1、控制器3和风扇2，风扇2和控制器3设置在口罩本体表面，控制器3包括温湿度传感器模块、风扇电机驱动模块、单片机模块、电源模块和复位电路模块。电源模块用于为本控制器提供电源；复位电路模块与单片机连接，用于对单片机模块进行复位操作；温湿度传感器模块，作为单片机模块的输入，温湿度传感器模块检测口罩腔内温湿度，并将该信号传递给单片机模块；单片机模块的输出信号与风扇电机驱动模块相连。单片机模块将温湿度传感器测得口罩内温湿度值与预设的温湿度值做比较，若低于预设温湿度的下限值，控制电机使其停止运转，若在预设温湿度值之间，控制电机使其处于低速运转状态，若高于上限值，控制电机使其处于高速运转状态。
单片机模块包括msp430f149单片机、32.768KHz的晶振和8MHz的外部晶振，32.768KHz的晶振并联在单片机的8号脚和9号脚，8MHz的外部晶振并联在单片机的52号脚和53号脚，单片机的52号脚和53号脚分别经30pF电容接地，单片机的1号脚经104电容接地，单片机的64号脚和+3.3V之间接10欧电阻并联103电容接地。
温湿度传感器模块包括HTU21D传感器，传感器的1号脚接+3.3V电源，3号脚接地，传感器的2号脚与单片机17号脚连接，传感器的4号脚与单片机20号脚连接。
风扇电机驱动模块包括三极管放大电路和电机，三极管放大电路发射极与电机正极连接，三极管放大电路集电极与+3.7V电源连接，三极管放大电路基极经10K电阻接单片机13号脚，单片机13号脚经10K电阻接+3.3V电源 。
电源模块包括pam3101转压芯片和锂电池，转压芯片的4号脚经10nF电容接地，转压芯片的5号脚经2.2uF电容和1uF电容与转压芯片的1号脚连接，2.2uF电容和1uF电容之间接地，转压芯片的1号脚和3号脚连接，转压芯片的2号脚接地。Jtag接口的2号脚与+3.3V电源连接，Jtag接口的1号脚与单片机54号脚连接，Jtag接口的3号脚与单片机55号脚连接，Jtag接口的5号脚与单片机56号脚连接，Jtag接口的7号脚与单片机57号脚连接，Jtag接口的9号脚接地，Jtag接口的11号脚与单片机58号脚连接。
复位电路模块包括按键和发光二极管，单片机58号脚经104电容并联开关后接地，单片机58号脚经发光二极管并联10K电阻后接+3.3V电源。
本发明在佩戴过程中，通过温湿度传感器测得温湿度值与控制器中预设的温湿度值做比较，若低于预设温湿度的下限值，控制电机使其停止运转，若在预设温湿度值之间，控制电机使其处于低速运转状态，若高于上限值，控制电机使其处于高速运转状态。有效的改善了口罩的透气性和人体佩戴的舒适性，即使长时间的佩戴，也不会出现口罩腔内因CO2浓度和温湿度升高而引起的不适问题，而且该智能风扇口罩的控制器小巧、简单、便宜，能有效的满足居民日常生活中的使用。
以上所述实施例仅表达了本发明的一种实施方式，其描述较为具体和详细，但并不能因此而理解为对本发明专利范围的限制。应当指出的是，对于本领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明构思的前提下，还可以做出若干变形和改进，这些都属于本发明的保护范围。因此，本发明专利的保护范围应以所附权利要求为准。

Claims (8)

1.一种智能风扇口罩，包括口罩本体和风扇，所述风扇设置在口罩本体上，其特征在于：还包括设置在口罩本体上的控制器，所述控制器能够根据环境中的温湿度值智能的控制风扇的启停或者运转的速度。
2.根据权利要求1所述的智能风扇口罩，其特征在于：口罩内的温湿度值低于控制器预设温湿度的下限值，所述控制器控制风扇停止运转；口罩内温湿度值在预设温湿度值之间，所述控制器控制风扇低速运转；口罩内温湿度值高于预设温湿度上限值所述控制器控制风扇高速运转。
3.根据权利要求2所述的智能风扇口罩，其特征在于：所述控制器包括温湿度传感器模块、风扇电机驱动模块、单片机模块、电源模块和复位电路模块：
所述温湿度传感器模块用于检测口罩内温湿度，并将温湿度信号传递给单片机；
所述单片机模块将温湿度传感器测得温湿度值与预设的温湿度值做比较，输出特定的信号给风扇电机驱动模块，控制风扇电机驱动模块中电机的转速，从而控制风扇得运转；
所述电源模块用于为本控制器提供电源；
所述复位电路模块用于对单片机进行复位。
4.根据权利要求3所述的智能风扇口罩，其特征在于：所述单片机模块包括msp430f149单片机、32.768KHz的晶振和8MHz的外部晶振，所述32.768KHz的晶振并联在单片机的8号脚和9号脚，所述8MHz的外部晶振并联在单片机的52号脚和53号脚，所述单片机的52号脚和53号脚分别经30pF电容接地，所述单片机的1号脚经104电容接地，所述单片机的64号脚和+3.3V之间接10欧电阻并联103电容接地。
5.根据权利要求4所述的智能风扇口罩，其特征在于：所述温湿度传感器模块包括HTU21D传感器，所述传感器的1号脚接+3.3V电源，所述传感器的3号脚接地，所述传感器的2号脚与单片机17号脚连接，所述传感器的4号脚与单片机的20号脚连接。
6.根据权利要求5所述的智能风扇口罩，其特征在于：所述风扇电机驱动模块包括三极管放大电路和电机，所述三极管放大电路的发射极与电机正极连接，所述三极管放大电路的集电极与+3.7V电源连接，所述三极管放大电路的基极经10K电阻接单片机13号脚，所述单片机13号脚经10K电阻接+3.3V电源。
7.根据权利要求6所述的智能风扇口罩，其特征在于：所述电源模块包括pam3101转压芯片和锂电池，所述转压芯片的4号脚经10nF电容接地，所述转压芯片5号脚经2.2uF电容和1uF电容转压芯片1号脚连接，2.2uF电容和1uF电容之间接地，所述转压芯片的1号脚和转压芯片的3号脚连接，转压芯片的2号脚接地；Jtag接口的2号脚与+3.3V电源连接，Jtag接口的1号脚与单片机54号脚连接，Jtag接口的3号脚与单片机55号脚连接，Jtag接口的5号脚与单片机56号脚连接，Jtag接口的7号脚与单片机57号脚连接，Jtag接口的9号脚接地，Jtag接口的11号脚与单片机58号脚连接。
8.根据权利要求7所述的智能风扇口罩，其特征在于：所述复位电路模块包括按键和发光二极管，所述单片机的58号脚经104电容并联开关后接地，所述单片机的58号脚经发光二极管并联10K电阻后接+3.3V电源。
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