智能空氣清新機(jī)說(shuō)明

1、高職高專(zhuān)“發(fā)明杯”發(fā)明制造類(lèi)項(xiàng)目設(shè)計(jì)說(shuō)明書(shū)創(chuàng)新作品名稱(chēng): 智能空氣清新機(jī) 作品申報(bào)者: 楊柳 輔導(dǎo)老師： 申報(bào)單位： 四川職業(yè)技術(shù)學(xué)院電子電氣工程系 2013年8月25日 摘要智能空氣清新機(jī)是一個(gè)小型家居品，能夠吸附、分解或轉(zhuǎn)化各種空氣污染物（一般包括粉塵、花粉、異味、甲醛之類(lèi)的裝修污染、細(xì)菌、過(guò)敏原等）對(duì)有毒有害氣體及活體病毒細(xì)菌等進(jìn)行快速降解，從而高效殺毒、滅菌、消煙、除塵且無(wú)毒害物質(zhì)產(chǎn)生、超強(qiáng)凈化能力、高效祛除異味、消除靜電功能、空氣加濕、增加氧氣含量等。該作品主水箱、副水箱、超聲波霧化頭兩個(gè)、空氣質(zhì)量傳感器、負(fù)離子發(fā)生器、臭氧發(fā)生器、風(fēng)扇、過(guò)濾網(wǎng)、水泵兩個(gè)、單片機(jī)控制電路和水位控制電路

2、，當(dāng)空氣清新機(jī)工作時(shí)外來(lái)空氣吸進(jìn)來(lái)之后各種各樣的細(xì)菌和灰塵通過(guò)霧、臭氧和負(fù)離子分解后容入水里，經(jīng)過(guò)長(zhǎng)時(shí)間工作后水越來(lái)越渾濁，所以空氣清新機(jī)工作6個(gè)小時(shí)實(shí)現(xiàn)自動(dòng)換水，副水箱一邊裝渾濁的水，一邊裝干凈水。空氣清新機(jī)換水時(shí)通過(guò)單片機(jī)控制水泵把主水箱的水排到渾濁水箱，這時(shí)主水箱沒(méi)水了通過(guò)以下電路把干凈水抽到主水箱來(lái)，就這樣就能自動(dòng)控制了，空氣清新機(jī)在出風(fēng)口增加一個(gè)過(guò)濾網(wǎng)防止大量水霧排出影響空氣濕度，另外可以在空氣清新機(jī)的出風(fēng)口加裝一個(gè)管道接口這樣可以實(shí)現(xiàn)與家里的吸塵器對(duì)接，這樣凈化的效果會(huì)更加完美。當(dāng)空氣質(zhì)量傳感器檢測(cè)到空氣差自動(dòng)運(yùn)行空氣清新機(jī)，或者檢測(cè)到家里煤氣泄漏等有毒氣體等會(huì)控制蜂鳴器實(shí)現(xiàn)報(bào)警功

3、能。擴(kuò)展功能實(shí)現(xiàn)遙控控制，能控制各個(gè)單元單獨(dú)工作，比如控制霧化器單獨(dú)工作等，這樣可以節(jié)能。關(guān)鍵詞：凈化、單片機(jī)、換水、報(bào)警、遙控11超聲波霧化器概述1.1.1工作原理簡(jiǎn)述超聲波霧化器實(shí)物如圖1所示，基本工作原理為：利用電子高頻震蕩（振蕩頻率為1.7MHz 或2.4MHz，超過(guò)人的聽(tīng)覺(jué)范圍，該電子振蕩對(duì)人體及動(dòng)物絕無(wú)傷害），通過(guò)陶瓷霧化片的高頻諧振，將液態(tài)水分子結(jié)構(gòu)打散而產(chǎn)生自然飄逸的水霧，不需加熱或添加任何化學(xué)試劑。與加熱霧化方式比較，能源節(jié)省了90%。另外在霧化過(guò)程中將釋放大量的負(fù)離子,其與空氣中漂浮的煙霧、粉塵等產(chǎn)生靜電式反應(yīng)，使其沉淀，同時(shí)還能有效去除甲醛、一氧化碳、細(xì)菌等有害物質(zhì)，使空

4、氣得到凈化，減少疾病的發(fā)生。 圖1 超聲波霧化器1.1.2分類(lèi)和用途超聲波霧化器采用高效集成電路，超小型一體化的獨(dú)特結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)，重要部件采用高品質(zhì)的霧化片。加濕器、熏香器、美容機(jī)、消毒機(jī)、浴缸造霧機(jī)、盆景、工藝品的廣泛用途。超聲波霧化器系列產(chǎn)品，從單噴頭到多噴頭、從簡(jiǎn)單投入式到多種法蘭安裝結(jié)構(gòu)式、從水的霧化器到耐二氧化氯等強(qiáng)氧化劑的霧化器，從鋅合金外殼到黃銅和不銹鋼外殼，選擇霧化器產(chǎn)品型號(hào)，合理調(diào)整霧化器的參數(shù)和工藝。2.1.3工作過(guò)程在正確的使用情況下，霧化片的使用壽命約3000小時(shí)，且極易更換。其使用壽命還與水的質(zhì)量有關(guān)，如果霧化片上沉積了水垢，請(qǐng)用柔布清洗。根據(jù)不同的的水質(zhì)和使用目的，可以

5、選用不同的霧化片，如水質(zhì)較硬的地區(qū)選用覆不銹鋼的霧化片，要求耐酸的使用環(huán)境選用玻璃釉面的霧化片。霧化器具有斷水自動(dòng)保護(hù)功能，當(dāng)水位低于水位開(kāi)關(guān)時(shí)，霧化器會(huì)自動(dòng)停止工作。霧化器工作時(shí)，請(qǐng)勿把手置于霧化片上方，因高頻震蕩，手會(huì)有刺痛的感覺(jué)，但這不是電的沖擊或漏電。霧化器的正確使用步驟為：將霧化器放入裝了水的容器內(nèi)霧化器的電源連接線接入變壓器再將變壓器的插頭接入電源即可如圖2。圖22.2空氣質(zhì)量檢測(cè)傳感器2.2.1基本工作原理MQ135氣體傳感器所使用的氣敏材料是在清潔空氣中電導(dǎo)率較低的二氧化錫(SnO)。當(dāng)傳感器所處環(huán)境 中存在污染氣體時(shí)，傳感器的電導(dǎo)率隨空氣中污染氣體濃度的增加而增大。使用簡(jiǎn)單的

6、電路即可將電導(dǎo)率的變化轉(zhuǎn)換為與該氣體濃度相對(duì)應(yīng)的輸出信號(hào)如圖3。 圖3 MQ135原理圖2.2.2使用方法圖4 MQ135實(shí)物圖第一步：給模塊（如圖4）供5V直流電（注意正負(fù)極別接反，否則容易燒毀芯片）。第二步：如果選擇DOUT,TTL高低電平端，輸出信號(hào)可以直接接單片機(jī)IO口或者接一個(gè)NPN型三極管去驅(qū)動(dòng)繼電器，電位器RP在這里用于調(diào)節(jié)輸出電平跳變的閥值，第三步：如果選擇AOUT，模擬量輸出，那樣就不用管電位器了，直接將AOUT腳接AD轉(zhuǎn)換的輸入端或者，帶有AD功能的單片機(jī)，就可以了。根據(jù)我們的經(jīng)驗(yàn)：在正常環(huán)境中，即：沒(méi)有被測(cè)氣體的環(huán)境，設(shè)定傳感器輸出電壓值為參考電壓，這時(shí)，AOUT端的電壓

7、在1V左右，當(dāng)傳感器檢測(cè)到被測(cè)氣體時(shí)，電壓每升高0.1V，實(shí)際被測(cè)氣體的濃度增加20ppm（簡(jiǎn)單的說(shuō)：1ppm=1mg/kg=1mg/L=1×10-6 常用來(lái)表示氣體濃度，或者溶液濃度。），根據(jù)這個(gè)參數(shù)就可以在單片機(jī)里面將測(cè)得的模擬量電壓值轉(zhuǎn)換為濃度值。2.2.3適用范圍 用于家庭用空氣污染報(bào)警器、工業(yè)用空氣污染控制器和便攜式空氣污染檢測(cè)器等一氧化碳、煤氣的探測(cè)。2.3負(fù)離子發(fā)生器2.3.1基本工作原理220V交流市電經(jīng)D1整流后向C3和C2充電，當(dāng)C2充電至氖泡導(dǎo)通并觸發(fā)SCR導(dǎo)通時(shí)，C3經(jīng)SCR、B的L1放電，經(jīng)B感應(yīng)升壓后，由D2反向整流得8kV直流高壓使發(fā)生器M的分子電離而產(chǎn)

8、生負(fù)離子。負(fù)離子發(fā)生器實(shí)物如圖5，電路原理圖如圖6所示。圖5 負(fù)離子發(fā)生器實(shí)物圖圖6 負(fù)離子發(fā)生器原理圖2.3.2基本作用負(fù)離子增加，對(duì)人有催眠、止汗、鎮(zhèn)痛、增進(jìn)食欲，使人精神爽快，消除疲勞的作用。1制造活性氧：負(fù)氧離子能有效激活空氣中的氧分子，使其更加活躍而更易被人體所吸收，有效預(yù)防疾病。2改善肺功能：人體吸入攜氧負(fù)離子后，肺可增加吸收氧氣20%，而多排出15%的二氧化碳。3促進(jìn)新陳代謝：激活肌體多種酶，促進(jìn)新陳代謝。4增強(qiáng)抗病能力：可改變肌體反應(yīng)能力，活躍網(wǎng)狀內(nèi)皮系統(tǒng)的機(jī)能，增強(qiáng)肌體免疫力。5改善睡眠：經(jīng)負(fù)氧離子作用，可使人精神振奮，工作效率提高，還可改善睡眠，有明顯的鎮(zhèn)痛作用。6殺菌功能

9、：負(fù)離子發(fā)生器在產(chǎn)生大量負(fù)離子的同時(shí)會(huì)產(chǎn)生微量臭氧，二者合一更易吸附各種病毒、細(xì)菌，使其產(chǎn)生結(jié)構(gòu)的改變或能量的轉(zhuǎn)移，導(dǎo)致其死亡。除塵滅菌，減輕二手煙危害更有效。環(huán)保健康看得見(jiàn)。7清新空氣、消煙除塵：帶負(fù)電荷的負(fù)離子與漂浮在空氣中帶正電荷的煙霧粉塵進(jìn)行電極中和，使其自然沉積。8保護(hù)作用：中和電視、電腦的高壓靜電，在其前面形成一層負(fù)離子保護(hù)層有效減少電視、電腦產(chǎn)生的高壓靜電對(duì)眼睛的傷害，有效預(yù)防近視，同時(shí)減少灰塵對(duì)電視、電腦的損害。9負(fù)離子可以加強(qiáng)頭發(fā)的保濕度，一般情況下頭發(fā)表面呈散開(kāi)的魚(yú)鱗狀，負(fù)離子可以使頭發(fā)表面散開(kāi)的魚(yú)鱗狀收復(fù)從而使頭發(fā)看上去更具光澤，同時(shí)可以中和頭發(fā)之間存在的靜電防止頭發(fā)開(kāi)叉

10、。2.4臭氧發(fā)生器2.4.1基本工作原理臭氧發(fā)生器實(shí)物如圖6，電路原理圖如圖7所示，臭氧發(fā)生器電路由三極管VT1、VT2與電感線圈L1一13、脈沖變壓器T、限流電阻器R1、充電電容器C3,雙向觸發(fā)二極管叨5等組成推挽振蕩電路；濾波電感線圈L0,整流二極管VD1與濾波電容器C1、C2等組成半波整流濾波電路。 接通電源，交流220V電壓經(jīng)LO濾波，VD1整流后，在C1兩端產(chǎn)生十280V左右的電壓，供給推挽振蕩電路。 在開(kāi)機(jī)瞬間，VT1導(dǎo)通。由于C3的充電作用，雙向觸發(fā)二極管VD5截止。當(dāng)C3兩端的充電電壓升至32V時(shí)，VD5被觸發(fā)而導(dǎo)通，使VT2導(dǎo)通。在VT2導(dǎo)通期間，C3逐漸放電，又使VT2截止

11、。VTl導(dǎo)通后，在脈沖變壓器T的作用下，L1、L2上產(chǎn)生正反饋電壓，此電壓分別加至VTl和VT2的基極，使VTl和VT2交替導(dǎo)通與截止（即VTl導(dǎo)通時(shí)，VT2截止；VT2導(dǎo)通時(shí)，VTl截止），推挽振蕩電路振蕩工作。 推挽振蕩電路工作后，在脈沖變壓器T的二次側(cè)繞組L6上產(chǎn)生脈沖高壓，使臭氧發(fā)生片VG工作，產(chǎn)生臭氧。      同時(shí)，發(fā)光二極管VD7也點(diǎn)亮工作。 元器件選擇 VTl、VT2選用2SC2653或BU406型硅NPN高反壓三極管。要求電流放大系數(shù)100。 VDl一VD4、VD6選用1 N4007型整流二極管；VD5選用DB3型

12、雙向觸發(fā)二極管。 R1一R6全部選用RJ一1/8W型金屬膜電阻器。 L0為5mH的磁心電感線圈，可用0.25mm的漆包線在骨架上繞210匝；L1一璐用0.2mm的單心塑銅線在同一磁環(huán)上繞制而成，其中L1、L2分別繞3匝，L3繞9匝。脈沖變壓器T可使用14in（英寸）黑白電視機(jī)行輸出變壓器改制，改制時(shí)用高壓包作為L(zhǎng)6，在低壓包骨架上用0.45mm的漆包線繞168匝作為L(zhǎng)4，用0.23mm的漆包線繞4匝作為L(zhǎng)5（在最外層繞制）。 臭氧發(fā)生片VG選用Z二10或Z一15、Z一20等型號(hào)。 制作與調(diào)試 除臭氧發(fā)生片VG外所有電子元器件安裝在一塊自制的印制電路板上，并將其裝人大小合適的塑料木制盒內(nèi)。在盒面

13、開(kāi)孔固定發(fā)光二極管VD7，接上臭氧發(fā)生片VG，只要元器件良好、接線無(wú)誤，通電即能正常工作。圖6 臭氧發(fā)生器實(shí)物圖7 臭氧發(fā)生器原理圖2.4.2基本作用家庭裝修后的甲醛處理；家庭廁所的除異味，漂白，脫色；消除櫥柜、冰箱、油煙和垃圾的異味分解甲苯、乙醇、氧化硫、一氧化碳、二氧化硫等有毒氣體；衣櫥、鞋柜除臭，球鞋襪子常用臭氧殺菌，可預(yù)防香港腳的傳染，也可消除異味；清除煙酒臭，裝潢臭，地毯惡臭；去除蔬菜瓜果的農(nóng)藥殘留，利用臭氧發(fā)生器處理的水可進(jìn)行臭氧浴。3系統(tǒng)電路設(shè)計(jì) 3.1.單片機(jī)系統(tǒng)電路設(shè)計(jì)單片機(jī)如圖8，最小系統(tǒng)如圖9，單片機(jī)系統(tǒng)實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)空氣質(zhì)量傳感器讀取信號(hào)，一旦檢測(cè)到有毒氣體實(shí)現(xiàn)報(bào)警，報(bào)警電路

14、如圖10，擴(kuò)展功能實(shí)現(xiàn)負(fù)離子發(fā)生器、臭氧發(fā)生器、風(fēng)扇和水泵單獨(dú)控制，單元電路設(shè)計(jì)如圖11.圖8 圖9 單片機(jī)最小系統(tǒng) 圖10 報(bào)警電路結(jié)束檢測(cè)是否有關(guān)機(jī)信號(hào) 3.2自動(dòng)上水電路設(shè)計(jì)圖12圖13如圖12為自動(dòng)為主水箱上水電路，當(dāng)空氣清新機(jī)主水箱沒(méi)水了時(shí)，單片機(jī)控制水泵將主水箱的水排出到副水箱，當(dāng)主水箱的水位低于B點(diǎn)這時(shí)電路工作控制副水箱的水泵使干凈的水抽到主水箱，當(dāng)水位到達(dá)A點(diǎn)水泵停止工作，就這樣空氣清新機(jī)就能反復(fù)的凈化空氣啦實(shí)物圖如圖13。4 機(jī)械結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)風(fēng)扇臭氧發(fā)生器兩個(gè)超聲波霧化頭負(fù)離子發(fā)生器過(guò)濾網(wǎng)如圖14過(guò)濾網(wǎng)管道接口如圖13水泵渾濁水區(qū)干凈水區(qū)實(shí)物圖圖13 管道接口圖14 過(guò)濾網(wǎng)5.各

15、單元電路實(shí)物圖8路繼電器電路部分控制各單元工作單片機(jī)電路紅外接收頭出風(fēng)風(fēng)扇進(jìn)風(fēng)風(fēng)扇十字旋轉(zhuǎn)LED用來(lái)打廣告的雙24V單12V單5V電源紅外遙控發(fā)射器智能空氣清新機(jī)實(shí)物圖排水效果圖5.1使用說(shuō)明書(shū) 第一步先將插頭插在220V交流店上，然后在干凈水區(qū)加滿(mǎn)水。第二步按下如圖15所示的CH鍵就能工作了，圖15按下>>|鍵實(shí)現(xiàn)關(guān)機(jī)，按下0鍵實(shí)現(xiàn)省電模式工作，按下1：實(shí)現(xiàn)排水、2：十字旋轉(zhuǎn)LED顯示、3：自動(dòng)上水、4：負(fù)離子和超聲波工作、5：進(jìn)風(fēng)風(fēng)扇和出風(fēng)風(fēng)扇工作、6：霧化器1工作、7：霧化器2工作、8：霧化器3工作、9：空氣質(zhì)量檢測(cè)。5系統(tǒng)評(píng)價(jià)該發(fā)明總共成本在180元左右，市面上的價(jià)格都在200元以上，這是一個(gè)優(yōu)點(diǎn)成本低，各單元全部工作時(shí)最大功率在60W左右，功率應(yīng)該比較算低的吧，空氣凈化功能也非常的強(qiáng)，但是房間太大呢凈化時(shí)間也會(huì)變長(zhǎng)的，如果用在大房間的話(huà)，該發(fā)明要增大體積和風(fēng)扇，所以該發(fā)明用在房間一般50m2左右的場(chǎng)合，市場(chǎng)上賣(mài)的各種各樣的空氣凈化器都是采用的過(guò)濾網(wǎng)來(lái)進(jìn)行除塵的，進(jìn)過(guò)長(zhǎng)時(shí)間工作后過(guò)濾網(wǎng)形成很厚的一層灰塵，不便清