PM2.5自啟凈化器

雷曉艷 孫玉軒 陳維宇 張嬌嬌

摘要??? 本文設(shè)計的PM2.5自啟凈化器通過GP2Y1010AU0F灰塵傳感器檢測到PM2.5的濃度，最小系統(tǒng)根據(jù)判斷結(jié)果來控制繼電器作為自啟動的開關(guān)。DS1302定時，可以避免人們離開后忘記關(guān)閉，可以在人們進入室內(nèi)之前定時開啟，提前凈化空氣。

【關(guān)鍵詞】PM2.5 自啟動 GP2Y1010AU0F 定時

1 引言

隨著社會的發(fā)展，生活越來越好，但是由于社會的快速發(fā)展，空氣污染日益加重。室內(nèi)也存在PM2.5高或灰塵大的情況，那么PM2.5自啟凈化器主要是通過灰塵傳感器對室內(nèi)PM2.5的檢測，并顯示PM2.5污染程度，再由單片機控制自動開啟凈化裝置，對PM2.5進行過濾，降低室內(nèi)PM2.5的濃度。與以往普通的凈化裝置不同的是，PM2.5檢測凈化器具有定時功能，可以設(shè)置定時開啟與關(guān)閉，給生活提供更大的便捷。

2 工作原理

本設(shè)計主要是通過GP2Y1010AU0F灰塵傳感器來檢測到室內(nèi)的PM2.5，并且通過灰塵傳感器把檢測結(jié)果傳送到單片機，經(jīng)過判斷后在LCD1602顯示出來，最小系統(tǒng)根據(jù)判斷結(jié)果來控制繼電器的啟動與關(guān)閉，同時可以設(shè)置定時開啟與關(guān)閉的功能，也可以設(shè)置自動功能，在PM2.5的濃度降低并且2分鐘內(nèi)不反彈則會自動關(guān)閉。

3 結(jié)構(gòu)功能設(shè)計

本次設(shè)計的PM2.5自啟凈化器的功能主要有三個，第一：對空氣中的PM2.5進行檢測;第二：根據(jù)室內(nèi)空氣中PM2.5和灰塵污染程度進行判斷，并自動啟動凈化裝置;第三：進行定時啟動和關(guān)閉功能，使人們在離開后忘記關(guān)閉而達(dá)到節(jié)約能源的目的。PM2.5自啟凈化器的主要結(jié)構(gòu)如圖1所示。

3.1 PM2.5檢測模塊

PM2.5檢測功能的實現(xiàn)，主要是通過GP2Y1010AU0F灰塵傳感器模塊來檢測到空氣中出現(xiàn)的粉塵出現(xiàn)在檢測范圍內(nèi)時（檢測范圍0-1000ug/m3），由于這些粉塵而散射的光射入光接收元件作為電壓輸出。灰塵傳感器將檢測到的模擬信號通過ADC0832轉(zhuǎn)換成數(shù)字量信號傳給單片機，實時檢測空氣中的PM2.5濃度值并通過LCD1602顯示出來。

3.2 最小系統(tǒng)

最小系統(tǒng)通過PM2.5檢測模塊的檢測信號對檢測到的PM2.5濃度值做出判斷，可以自行設(shè)定一個PM2.5濃度報警值，當(dāng)實測3分鐘平均濃度超過設(shè)定報警值時，發(fā)出開機信號，從而啟動繼電器來啟動空氣凈化裝置，直至濃度在設(shè)定的報警值基礎(chǔ)上下降30，并在2分鐘之內(nèi)沒有反彈，則發(fā)出關(guān)機信號。

3.3 DS1302定時模塊

DS1302作為一種時鐘芯片，內(nèi)部有專用的寄存器用于存年月日時分秒，用的晶振是另接的，精度高。當(dāng)秒改變到一定量時，分會自動加1，寫程序比較簡單。

DS1302定時芯片可以對時間進行設(shè)置，把設(shè)置的時間傳給單片來控制PM2.5凈化器的自啟動與關(guān)閉。而該芯片具有時間自動調(diào)整能力，使用比較方便，并且功耗很低。DS1302的工作電壓比較寬，大概是2.0V～5.5V都可以正常工作，采用雙電源供電，當(dāng)主電源比備用電源高0.2V時，由主電源供電，否則采用備用電源，一般是一個紐扣電池，可以在斷電的時候繼續(xù)計時。它在工作電壓2.0V的時候，工作電流小于300nA。并且它使用串行I/O通信方式，相對并行來說比較節(jié)省IO口的使用。

3.4 凈化功能

空氣凈化主要是對空氣中的PM2.5進行過濾處理，使用渦輪風(fēng)機來使空氣經(jīng)過濾網(wǎng)來過濾空氣中的PM2.5，在HEPA濾網(wǎng)前面加一層粗效濾網(wǎng)，過濾掉一些大顆?；覊m，讓HEPA濾網(wǎng)全力對付PM2.5，也有效延長了HEPA的使用壽命。

由于在啟動風(fēng)機時，會產(chǎn)生一定的噪音。所以在風(fēng)機外部加上泡沫等隔音裝置來阻隔噪音，達(dá)到消音作用。

4 結(jié)束語

本次PM2.5自啟凈化器的設(shè)計中，采用GP2Y1010AU0F灰塵傳感器來檢測PM2.5，并顯示檢測結(jié)果。通過最小系統(tǒng)來控制繼電器，完成自動啟動的功能。同時，DS1302的定時功能可以自由設(shè)置自啟動與關(guān)閉時間，這樣就可以避免在人們離開以后忘記關(guān)閉而造成浪費的困擾，設(shè)置自動開機的時間，可以使之提前啟動來凈化室內(nèi)空氣。所以本次設(shè)計的PM2.5自啟凈化器更具有智能化，使用便利。

參考文獻(xiàn)

[1]蘭冰芯，諶海云，陳東，吉寧.基于單片機的PM2.5測試儀的設(shè)計與實現(xiàn)[J].物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)，2014，4（11）：32-34+38.

[2]張寧丹，金桂.基于STC89C52單片機DS1302時鐘芯片定時開關(guān)的設(shè)計與仿真[J].現(xiàn)代電子技術(shù)，2013，36（08）：4-6.