CN110107967A - 一种主动式集尘负离子空气净化控制系统 - Google Patents

一种主动式集尘负离子空气净化控制系统 Download PDF

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Abstract

本发明涉及一种主动式集尘负离子空气净化控制系统，包括主机及集尘器，所述主机包括主体、支撑柱及座体，所述主体内还安装有抽气风扇、高压电源、转接线路板、UV灯、臭氧发生器、负离子发生器、排气风扇及电晕针组；所述支撑柱的柱体上还设有电晕针，所述集尘器外套于支撑支柱上，用于吸附空气中的灰尘。该空气净化器集单片机控制技术、液晶显示技术、数据自动采集技术、传感器技术、电机控制技术、紫外光杀菌技术以及负离子技术于一体，是一种能实现紫外光线菌的新型空气净化器。

Description

一种主动式集尘负离子空气净化控制系统
技术领域
本发明涉及一种空气净化设备，尤其涉及一种主动式集尘及负离子空气净化控制系统。
背景技术
目前空气净化器主要有几种：机械过滤式净化器、负离子净化器、紫外光空气净化器、机械过滤吸附式净化器、静电式净化器等。负离子净化器是目前被广泛使用的一种净化器，通过强电场产生负离子与颗粒污染物结合形成“重离子”，沉降或吸附在物体表面，并能杀灭细菌，净化效果良好，紫外光空气净化器，是利用了紫外线的原理通过紫外线的照射，穿透微生物的细胞膜，破坏各种病菌，细菌，寄生虫以及其他致病体的DNA 结构。
现有的空气净化器智能化程度较低，无法及时显示空气质量情况和机器运行的各种状态，也无法根据空气的质量状况来控制空气净化器的电机、紫外灯的工作，实现常规的开关机定时操作等。
本发明的目的在于集单片机控制技术、液晶显示技术、数据自动采集技术、传感器技术、电机控制技术、紫外光杀菌技术以及负离子技术于一体，设计出能够洁净是室内空气并实现紫外光线菌的新型空气净化器。
发明内容
本发明的目的在于针对现有技术的不足而提供一种主动式集尘负离子净化、除尘、除味、灭菌、除甲醛空气净化器。通过该净化器，可有效对空气进行净化、除甲醛、除尘和集尘、除味、灭菌。
为达到上述目的，本发明采用以下技术方案实现的：
一种主动式集尘负离子空气净化控制系统，包括主要有显示模块、按键处理模块、数据采集处理模块、蜂鸣器驱动模块、电机驱动模块、红外遥控模块、紫外灯管驱动模块和电源控制模块，其中，所述主动式集尘负离子空气净化控制系统硬件将由核心处理器、按键、显示器、交流电机、紫外灯管、空气质量传感器、人体热释电红外传感器、蜂鸣器和远程红外遥控设备组成。
进一步的，所述核心处理器为ATmega128单片机。
进一步的，所述空气质量传感器为FIGARO TGS800气体传感器。
进一步的，所述人体热释电红外传感器为LHi 878红外热释传感器。
进一步的，所述显示器为12864液晶显示器。
本发明的有益效果在于：
1、该空气净化器能够对室内空气质量状况进行实时监测、反应灵敏并且具有相应的处理措施；
2、能够感应人体活动有并作出判断给出相应处理措施；
3、能够吸附各种有害物质还具有杀菌功能；
4、具有友好的人机交互界面；
5、具有自动开关机、定时操作、多种工作模式选择和多种操作方式为一体的功能；
6、配置的装饰栏能够发出蓝色灯光，创造一种在黑夜中散发出梦幻星空的温馨睡眠环境。
附图说明
图1是本发明的立体结构图；
图2是本发明不带装饰栏时的立体结构图；
图3是本发明主机的立体结构图；
图4是本发明主机的分解结构图；
图5是本发明的爆炸结构图；
图6是本发明的爆电路控制原理图；
图7是本发明的工作示意图；
图8是本发明的控制系统的模块设计图；
图9是本发明的控制系统的硬件总体设计方框图；
图10是本发明的控制系统软件的总体设计方框图；
图11是本发明的控制系统软件的12864液晶模块内部结构图；
图12是本发明的控制系统软件的按键模块方框图；
图13是本发明的控制系统软件的空气质量监测原理图。
图中：主机100、装饰栏200、集尘器300、主机主体110、支撑柱120、座体130、顶盖111、电晕针组1111、后盖1112、前面板112-1、后面板112-2、排气风扇113、臭氧发生器114、负离子发生器115、UV灯116、高压电源117、转接线路板118、抽气风扇119、针盒121、电晕针122、底座131、控制线路板132、控制按键1321、线路板1322、臭氧开关1323、底盘133。
具体实施方式
以下结合附图对本发明的实施例做进一步详述：
如图1、2、3所示，一种主动式集尘负离子空气净化控制系统，包括有主机100、集尘器300及装饰栏200。集尘器、装饰栏可按垂直方向随意进行上下拆装，拆下后可用水对其进行清洗。
如图4所示，主机100由主体110、空心支撑柱120及座体130三部分组成。支撑柱120的下端通过螺丝固定安装于座体130的底座131上，主体110通过螺丝固定安装于支撑柱的上端上。
为更清楚的描述主体110、空心支撑柱120及座体130的内部结构，再下面结合附图5来对其结构进行详细的描述。
如图5中所示，主体110的外壳为由一顶盖111、半圆柱形的前面板112-1、半圆柱形的后面板112-2组合而成的圆柱体。主体的内部安装有抽气风扇119、高压电源117、转接线路板118、UV灯116、臭氧发生器114、负离子发生器115、排气风扇113及电晕针组1111。抽气风扇119安装于主体内的底部，抽取经由主机底部进入的空气；高压电源117、转接线路板118及UV灯116并排的安装于抽气风扇119的上方；臭氧发生器114、负离子发生器115并排的安装于高压电源117的上方；排气风扇113安装于主体内的顶部，即位于臭氧发生器、负离子发生器的上方；在顶盖与排气风扇之间还设有一后盖1112，后盖呈碗状，在沿盖体的圆周上均匀的分布有若干个电晕针组孔，电晕针组1111通过自身外套的软胶套嵌于盖体上的孔中。
空心支撑柱120上部的外周上均匀设有6个槽，槽中分别放置有安装有电晕针122的针盒121。集尘器300外套于空心支撑柱120上，装饰栏200外套于集尘器300上。
座体130包括底座131及底盘133，底座131底盘133通过螺丝固定于底座131上，在底盘与底座之间的空隙内还安置有圆环状的线路板1322，线路板1322的圆周边缘上均匀的分布有30颗LED灯，底座上与LED灯对应的位置处设有透光孔。线路板1322上安装有控制线路板132，控制线路板132上设有控制按键1321及外连接有臭氧开关1323。
再结合附图6对本发明的电路结构进行描述：
本发明的控制电路包括有控制按键、无线模块、主控模块、负离子发生器、高压电源、臭氧发生器、UV灯、抽气风扇、排气风扇、LED灯、电晕针组、电晕针及集尘器，主控模块分别与控制按键、无线模块、负离子发生器、高压电源、臭氧发生器、UV灯、抽气风扇、排气风扇、LED灯电连接。其中，负离子发生器、高压电源还分别与其对应的电晕针组及电晕针保持电连接，控制其工作的开启。集尘器接地，处于零电位状态。控制按键包括有开/关按键、负离子按键、UV消毒按键、强/弱按键、装饰灯按键。
本发明的净化器的工作原理为：
如图7所示，净化器通过抽气风扇将空气经底座抽入净化器，通过集尘器过滤粉尘，再经由UV灯管发出的紫外线及臭氧发生器发出的臭氧来杀菌消毒。
本发明的净化器通过控制按键发送指令至主控模块来控制各个模块或由遥控器（外设）通过无线模块与主控模块连接来控制各个模块。详细工作情况如下：
通过轻触开/关按键，可将机器开启待机模式或关机状态；
通过轻触负离子按键，开启高压电源及与其电连接的电晕针，电晕针发射出负高压与集尘器形成特定电场，能有效吸附灰尘；同时开启负离子发生器及与其电连接的电晕针组，电晕针组发出负离子来主动捕捉空气中的有害物质使其沉降；负氧离子可以快速打开它们的分子化学键，负离子具有极强的抗氧化性、还原性和扩散性，可以有效的将甲醛吸附，分解成二氧化碳和水，使其随气流排出室内，从而在根本上将其去除，在1m3的实验舱中，空白的实验舱中甲醛的浓度值为1.2mg/m3。样机开启负离子1H后，实验舱甲醛浓度为0.08mg/m3，除去甲醛率达93.3%。在室内空气净化方面有着很卓越的效果：
通过特殊工具轻触隐藏式臭氧开关，开启臭氧发生器，臭氧发生器发出的臭氧来有效去除循环空气中的烟尘，杀毒灭菌，增加空气含氧量，清新空气；
通过轻触UV消毒按键开关，开启UV灯，UV灯发出的紫外光线主动对循环空气杀毒灭菌；
通过轻触强/弱按键，可调整抽气风扇和排气风扇的转速，使机器达到强效或静音的状态；
通过轻触装饰灯按键，开启主控线路上的30个LED灯，射出的光线导入至装饰栏中的亚克力透明棒，使亚克力透明棒散发出温馨蓝光。
参见图8-图12，对设备的选型进行说明：
ATmega128单片机，为基于AVR RISC结构的8位低功耗CMOS微处理器，是典型的高档AVR系列单片机；
FIGARO TGS800气体传感器，典型的气体传感器，对于烟雾、天燃气、汽油和其他有害物质都反应灵敏；
LHi 878红外热释传感器，德国海曼公司生产，用于检测空气净化器工作
环境内由于人体移动产生的红外辐射信号；
12864液晶显示器，为128×64点阵汉字图形型液晶显示模块，可显示汉字、字符和图形；
单相异步交流电机，离心式电机，并附带MU微风扇；
Philips公司的8W单管紫外光灯，可以进行紫外线消毒杀菌；
38K红外信号接收头，接收红外遥控发射器的输出波形；
BC7210 解码芯片，低成本通用红外遥控信号解码芯片；
如图10，本控制系统软件主要由初始化模块、全局变量定义模块、显示模块、按键处理模块、数据采集处理模块、外部中断处理模块、时间处理模块、蜂鸣器驱动模块、电机驱动模块、紫外灯管驱动模块和电源控制模块等模块子程序和主程序构成。
本发明研究的控制系统中的数据自动采集处理模块将实现两个方面的功能：一是空气质量监测，即监测室内空气污染状况；二是人体活动红外辐射信号捕获，即工作环境内人体移动的检测，本控制系统能够实现自动数据自动采集处理，主要是因为采用了先进的采集传感器和信号调理电路以及合理有效的软件程序。
如图13，本发明SN1为TGS800传感器，UR1为可调电阻，Q1为场效应管55L104G，引线16连接单片机PB6端口作为导通场效应管接口，引线60作为传感器输出口连接单片机PF1(ADC1)。
Atmega128单片机控制场效应管55L104G导通，给TGS800加热。加热一段时间后传感器正常工作，通过输出端口给单片机ADC送电压模拟信号，经过转换后进入软件处理程序。
数据采集处理模块另一路采集是对人员的移动产生的红外辐射信号进行
捕获。这部分主要由LHI878 双元热释电型红外传感器和调理电路组成。
空气净化器显示模块用来将空气净化器工作状态直观显示，在操作过程中，
各相关参数改变，都将在显示模块中直观显示出来。
显示模块最主要由件为 12864 液晶模块及其驱动电路构成，通过核心处理器Atmega128 驱动12864 显示汉字和图形，展现出包括工作模式、房间大小、空气质量、电机档位、定时设置和过滤网、紫外灯管工作状态。
液晶显示原理是利用液晶的物理特性，通过电压对其显示区域进行控制，有电就有显示，这样即可显示图形。
点阵图形液晶模块是一种用于显示各类图像、符号、汉字的显示模块，其显示屏的点阵像素连续排列，行和列在排布中没有隔阂，因此可以显示连续、完整的图形。当然也能显示字母、数字等字符。点阵图形液晶模块依控制芯片的不同，其功能及控制方法不同。本文所述室内空气净化器控制系统采用ST7920控制芯片的显示分辨率为128×64的点阵图形液晶显示模块，其自带国标一级、二级简体中文字库。内置8192个国标GB2312码16×16点阵简体中文字库、128个字符8×16点阵ASCII字符及64×256点阵显示RAM。
12864液晶模块内部主要有3部分构成：LCD显示装置、驱动器和LCD控制器，128×64 液晶模块采用8 位并口连接方式，背光单独控制开关。
如图12，根据空气净化器功能需要本控制系统按键控制模块共设 7 个按键，分别为：电源开关按键、房间大小调节按键、工作模式选择按键、定时设置按键、显示器背光按键、滤网计时复位按键和紫外灯计时复位按键。按键的功能设置尽量使得系统使用的效率能够达到最大化，尽可能的节省能源。按键操作简单易会，容易上手。
空气净化器控制系统接收红外遥控信号通过解码模块实现。解码模块主要以解码芯片BC7210为核心，通过SPI端口接入核心处理器Atmega128中，SPI中断来处理遥控信号。
BC7210的D7(DAT)与单片机的MOSI引脚相连，CLK与SCK相连，SS与SS相连，设置AVR芯片的SPI接口工作于“从机、上升沿为起始沿(ClockPolarity=LOW)、起始沿采样、低位数据在前”模式即可。
需要强调的是，以上内容是结合具体的优选实施方式对本发明所作的进一步详细说明，不能认定本发明的具体实施只局限于这些说明。对于本发明所属技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明构思的前提下，还可以做出若干简单推演或替换，都应当视为属于本发明的保护范围。

Claims (5)

1.一种主动式集尘负离子空气净化控制系统，包括主要有显示模块、按键处理模块、数据采集处理模块、蜂鸣器驱动模块、电机驱动模块、红外遥控模块、紫外灯管驱动模块和电源控制模块，其中，所述主动式集尘负离子空气净化控制系统硬件将由核心处理器、按键、显示器、交流电机、紫外灯管、空气质量传感器、人体热释电红外传感器、蜂鸣器和远程红外遥控设备组成。
2.如权利要求1所述的一种主动式集尘负离子空气净化控制系统，其特征在于，所述核心处理器为ATmega128单片机。
3. 如权利要求1所述的一种主动式集尘负离子空气净化控制系统，其特征在于，所述空气质量传感器为FIGARO TGS800气体传感器。
4.如权利要求1所述的一种主动式集尘负离子空气净化控制系统，其特征在于，所述人体热释电红外传感器为LHi 878红外热释传感器。
5.如权利要求1所述的一种主动式集尘负离子空气净化控制系统，其特征在于，所述显示器为12864液晶显示器。
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