CN204786839U - 基于单片机的pm2.5智能净化器 - Google Patents
基于单片机的pm2.5智能净化器 Download PDFInfo
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Abstract
本实用新型公开了一种基于单片机的PM2.5智能净化器，包括APM数据监测模块、数据分析处理与显示模块、风扇驱动模块和PM2.5净化处理模块，所述的APM数据监测模块和数据分析处理与显示模块相连接，所述的数据分析处理与显示模分别和风扇驱动模块、PM2.5净化处理模块相连接。本实用新型实现了空气净化的智能化，低功耗化，力求净化系统工作稳定，有效的完成所需要的工作，提高可靠性，能使它可随时改变工作模式，保证空气质量保持在一个稳定的洁净状态。
Description
技术领域
本实用新型涉及一种净化器，特别是涉及一种基于单片机的PM2.5智能净化器。
背景技术
最近中国各大城市的空气越来越差，许多人都开始关注空气污染，并采用各式各样的方法来提高空气质量，现在市面上的空气净化器也开始被人们关注，而且现在国内的空气净化器因为没有一个标准，再加上不少人夸大宣传，价格混乱，有的只要几千，有的要几万，所以这让不少大众心存疑虑。
现行的PM2.5检测法有三大类，一种是重量法，另外一种即为β射线吸收法，还有一种为微震荡天平法。将PM2.5直接截留到滤膜上，然后用天平称重，这就是重量法；重量法测量PM2.5浓度普遍采用大流量采样器，原理为采样泵抽取一定体积的空气进入切割器，将空气动力学直径小于30μm的颗粒物切割分离，PM2.5颗粒随着气流经切割器的出口被阻留在已称重的滤膜上。根据采样前后滤膜的质量差及采样体积，计算出PM2.5的浓度。将PM2.5收集到滤纸上，然后照射一束β射线，射线穿过滤纸和颗粒物时由于被散射而衰减，衰减的程度和PM2.5的重量成正比。根据射线的衰减就可以计算出PM2.5的重量；β射线吸收原理：原子核在发生β衰变时,放出β粒子。β粒子实际上是一种快速带电粒子，它的穿透能力较强，当它穿过一定厚度的吸收物质时，其强度随吸收层厚度增加而逐渐减弱的现象叫做β吸收。微震荡天平法是利用一头粗一头细的空心玻璃管，粗头固定，细头装有滤芯。空气从粗头进，细头出，PM2.5就被截留在滤芯上。在电场的作用下，细头以一定频率振荡，该频率和细头重量的平方根成反比。于是，根据振荡频率的变化，就可以算出收集到的PM2.5的重量。
一些PM2.5智能净化器虽然说有助于改善空气，但是可不可以完全净化PM2.5，这还是一个问题。有些说对PM2.5的去除率达到99%，可能就是这个材料本身对PM2.5的去除率，而不是运行后的效果。有些净化PM2.5的主要材料就是利用了甲醛，这可能会吸进我们的身体中，如果我们长时间接触甲醛可能会引起头晕，乏力，视觉障碍等，所以现在的PM2.5智能净化器存在了很多不稳定因素。
实用新型内容
为解决现有技术的不足，本实用新型的目的在于，提供一种基于单片机的PM2.5智能净化器，实现空气净化的智能化，低功耗化，力求净化系统工作稳定，有效的完成所需要的工作，提高可靠性，能使它可随时改变工作模式，保证空气质量保持在一个稳定的洁净状态。
本实用新型的技术方案为：基于单片机的PM2.5智能净化器，其特征是，包括APM数据监测模块、数据分析处理与显示模块、风扇驱动模块和PM2.5净化处理模块，所述的APM数据监测模块和数据分析处理与显示模块相连接，所述的数据分析处理与显示模分别和风扇驱动模块、PM2.5净化处理模块相连接。
前述的基于单片机的PM2.5智能净化器，其特征是，所述的APM数据监测模块为APM微尘传感器。
前述的基于单片机的PM2.5智能净化器，其特征是，所述的APM微尘传感器内设置有加热器。
前述的基于单片机的PM2.5智能净化器，其特征是，所述的数据分析处理与显示模块包括依次连接的电源、单片机和LCD显示器。
前述的基于单片机的PM2.5智能净化器，其特征是，所述的电源采用的电压为12V，单片机的型号为AT89S52。
前述的基于单片机的PM2.5智能净化器，其特征是，所述的风扇驱动模块为由电机驱动的风扇组。
前述的基于单片机的PM2.5智能净化器，其特征是，所述的PM2.5净化处理模块包括设置在进风口处的滤网和静电箱，所述滤网设置在静电箱的一侧，与静电箱相连接。
本实用新型所达到的有益效果：
1、可有效自动监控室内空气质量，并且智能判断是否需要对当前室内空气进行净化处理，净化完成后又可自动进入待机状态，继续监控室内空气质量，通过动态检测室内空气PM2.5浓度，实时监控，并且当空气PM2.5浓度高于健康水平时，自动开启净化除尘系统，可靠性高，能随时改变各个工作模式，使空气质量保持在一个稳定水平；
2、采用了可灵敏检测直径1微米以上的粒子的APM光学微尘传感器，能更好的检测出空气质量等级；
3、由单片机智能处理传感器检测回馈的数据并判断是否需要净化空气，不需要人工操作，性能稳定，能自动的完成各部分动作。
附图说明
图1是本实用新型的原理框图；
图2是本实用新型的结构示意图；
图3是本实用新型的工作流程图。
具体实施方式
下面结合附图对本实用新型作进一步描述。以下实施例仅用于更加清楚地说明本实用新型的技术方案，而不能以此来限制本实用新型的保护范围。
如图1和图2所示，基于单片机的PM2.5智能净化器，包括APM数据监测模块、数据分析处理与显示模块、风扇驱动模块和PM2.5净化处理模块，所述的APM数据监测模块和数据分析处理与显示模块相连接，所述的数据分析处理与显示模分别和风扇驱动模块、PM2.5净化处理模块相连接。
APM数据监测模块为APM微尘传感器1。APM微尘传感器1有两个输出脚和一个控制脚，第一个输出脚为普通输出脚位，灵敏度已预设定，最小粒子检出能力为1um；第二个输出脚为可调输出脚位，灵敏度可通过控制脚来调整，默认第一个输出脚的2.5倍即最小粒子检出能力为2.5um。它的特点是PWM脉宽调制输出、采用粒子计数原理、可灵敏检测直径1微米以上的粒子。内置加热器可加强悬浮颗粒的布朗运动，使传感器充分检测当前空气中的悬浮颗粒。
APM微尘传感器1检测室内空气PM2.5浓度的方式为：通过APM光学微尘传感器的检测，传感器将在检测到PM2.5粒子时输出低电平，每1ms检测反馈一次信号，计算5s内低脉冲占空比，即可近似计算出当前空气中含PM2.5百分比。
数据分析处理与显示模块包括依次连接的电源、单片机2和LCD显示器3。利用LCD1602显示器实时显示当前pm2.5浓度参量数据、空气质量等级，实现净化器的工作状态可视化。电源采用的电压为12V，单片机2选用AT89S52，它对APM微尘传感器1采集到的数据进行分析处理．并将处理后的数据通过电路传输处理，同时LCD显示器3实现与用户的交互。
风扇驱动模块为由电机驱动的风扇组4。使用12V直流电电源，通过以L298N为核心驱动芯片连接控制开启，使用两个风机，负责吸进空气进入进风口，加大处理空气的流量，以便于提高空气净化效率。
PM2.5净化处理模块包括设置在进风口处的滤网5和静电箱6，所述滤网5设置在静电箱6的一侧，与静电箱6相连接。风机在工作过程中要吸进大量的空气，如果空气不经过滤清，空气中悬浮的尘埃可能会妨碍空气净化器中的运作，这在干燥，灰尘多的工作环境中尤为重要。滤网5用于滤除空气中半径较大的颗粒。静电箱6是利用静电场以及电离作用来吸附空气中的半径较小的悬浮颗粒（如PM2.5）并使之沉淀于静电箱内的集尘栅格内来净化空气，含尘的空气通过静电场，流出来的空气，尘埃就会大大减少了。
组装方法：按照整个系统的结构示意图，净化器入风口安置滤网5，其后为静电箱6和风扇组4，这三样组件构成空气净化处理模块安置在外壳7的空气流通风道中；与风道相隔离的净化器机体仓内安装单片机2；净化器机体两侧各安装一个APM光学微尘传感器1，使用两个传感器以提高检测PM2.5结果的可靠性和稳定性；最后在机体的顶部安装LCD显示器3与电源总开关。组装安装完净化器样机，接通电源，即可进行调试。调试过程中用PM2.5检测仪作为参照对比，检验净化器检测PM2.5浓度的准确性，以及净化室内空气的效率。
工作过程：如图3所示，开机给单片机上电，首先强制关闭电机与静电箱，LCD显示屏显示开机等待的字样，系统等待30s给APM光学微尘传感器预热；预热完成后给单片机定时器定时5s，5s内传感器每1ms检测反馈一次信号，输出低电平时为检测到微尘，计算5s内低脉冲占空比，即可近似计算出当前空气中含PM2.5百分比，由此得出当前室内空气质量，LCD显示屏显示当前空气质量等级；根据不同的空气质量，系统需要判别是否需要开启静电箱，风扇组需要多高的转速，确定功耗，将当前净化器的工作状态显示于LCD显示屏上。系统完成这一系列处理后，循环执行检测-处理评判-确定工作状态的运行过程，即可达到动态检测当前室内空气质量，并且智能处理传感器检测回馈的数据并判断是否需要净化空气，不需要人工操作，性能稳定，能自动的完成各部分动作。可有效自动监控室内空气质量，并且智能判断是否需要对当前室内空气进行净化处理，净化完成后又可自动进入待机状态，继续监控室内空气质量。
以上所述仅是本实用新型的优选实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本实用新型技术原理的前提下，还可以做出若干改进和变形，这些改进和变形也应视为本实用新型的保护范围。
Claims (7)
1.基于单片机的PM2.5智能净化器，其特征是，包括APM数据监测模块、数据分析处理与显示模块、风扇驱动模块和PM2.5净化处理模块，所述的APM数据监测模块和数据分析处理与显示模块相连接，所述的数据分析处理与显示模分别和风扇驱动模块、PM2.5净化处理模块相连接。
2.根据权利要求1所述的基于单片机的PM2.5智能净化器，其特征是，所述的APM数据监测模块为APM微尘传感器。
3.根据权利要求2所述的基于单片机的PM2.5智能净化器，其特征是，所述的APM微尘传感器内设置有加热器。
4.根据权利要求1所述的基于单片机的PM2.5智能净化器，其特征是，所述的数据分析处理与显示模块包括依次连接的电源、单片机和LCD显示器。
5.根据权利要求4所述的基于单片机的PM2.5智能净化器，其特征是，所述的电源采用的电压为12V，单片机的型号为AT89S52。
6.根据权利要求1所述的基于单片机的PM2.5智能净化器，其特征是，所述的风扇驱动模块为由电机驱动的风扇组。
7.根据权利要求1所述的基于单片机的PM2.5智能净化器，其特征是，所述的PM2.5净化处理模块包括设置在进风口处的滤网和静电箱，所述滤网设置在静电箱的一侧，与静电箱相连接。
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