基于光觸媒技術(shù)的空氣清新發(fā)生器的研究與應(yīng)用

鄭發(fā)泰

摘 要 本文主要闡述了基于光觸媒、臭氧發(fā)生器、加濕器以及紫外線的車內(nèi)空氣清新消毒器的研究過程。樣機(jī)的研究朝著具有小型化、集成化、智能化的多參數(shù)設(shè)置、數(shù)據(jù)采集與控制功能進(jìn)行。系統(tǒng)采用盛群HT64R24單片機(jī)控制和CA12864內(nèi)建中文字庫(kù)液晶顯示模塊。系統(tǒng)通過溫度、濕度傳感器的采集、信號(hào)預(yù)處理電路對(duì)車內(nèi)環(huán)境進(jìn)行溫度、濕度等參數(shù)顯示。實(shí)現(xiàn)了按定時(shí)、立即、分時(shí)對(duì)車內(nèi)環(huán)境進(jìn)行殺毒、清新、加濕功能。

關(guān)鍵詞 光觸媒 傳感器 空氣清新 發(fā)生器

中圖分類號(hào)：R187 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A

0引言

隨著中國(guó)私家車數(shù)量的猛增，車內(nèi)污染日益嚴(yán)重地影響了人們的健康。據(jù)調(diào)查統(tǒng)計(jì)，汽車、摩托車尾氣及工業(yè)廢氣都會(huì)向空氣中排放一氧化碳、氮氧化物等有害氣體，嚴(yán)重影響空氣環(huán)境。而全球多項(xiàng)研究表明，在擁擠的城市街道上，車內(nèi)污染物濃度水平比城市環(huán)境空氣污染水平高出10倍，即使關(guān)上車窗，關(guān)掉通風(fēng)，人們還是長(zhǎng)時(shí)間受到高濃度尾氣污染物的侵害。這些車內(nèi)污染物有的可能致癌，有的則可能會(huì)對(duì)神經(jīng)系統(tǒng)、免疫系統(tǒng)、內(nèi)分泌系統(tǒng)以及生殖系統(tǒng)產(chǎn)生影響。

1國(guó)內(nèi)外同類研究工作現(xiàn)狀

目前，車內(nèi)環(huán)境的改善措施主要有：噴曬空氣清新劑、活性碳吸附過濾、臭氧消毒和增加空氣負(fù)離子含量等手段。其中，噴曬空氣清新劑只能對(duì)污染欲蓋彌彰，不足采用；而加裝活性碳吸附過濾功能會(huì)因?yàn)闀r(shí)間的推延逐漸失去效力：臭氧消毒的方法則因其明顯的副作用也不足?。捍送?，增加空氣中負(fù)離子含量的方式雖然有益于人體的健康，卻無法消除空氣中原有的污染物質(zhì)?？梢?，這些手段大多是治標(biāo)不治本。

相比之下，光觸媒高新技術(shù)更具有解決車內(nèi)污染問題的徹底性。光觸媒催化反應(yīng)生成的氫氧自由基能對(duì)有機(jī)物質(zhì)和有害氣體進(jìn)行氧化-還原反應(yīng)，將其轉(zhuǎn)化為無害的水和二氧化碳，從而達(dá)到凈化空氣環(huán)境的效果，能從根本上解決車內(nèi)空氣的污染，不僅效果顯著，而且對(duì)人體絕對(duì)安全，因此被美國(guó)環(huán)保局譽(yù)為當(dāng)前國(guó)際上治理室內(nèi)環(huán)境污染的最理想材料。這種技術(shù)已經(jīng)通過權(quán)威機(jī)構(gòu)ISO國(guó)際質(zhì)量認(rèn)證體系的認(rèn)證，鑒于其功效顯著已在各行業(yè)都得到重視和應(yīng)用。

2總體方案

由于車內(nèi)空間有限，供電為12V電瓶提供。因此，樣機(jī)的研究朝著具有小型化、集成化、 智能化的多參數(shù)設(shè)置、數(shù)據(jù)采集與控制功能進(jìn)行。系統(tǒng)主要采用盛群HT64R24-AD單片機(jī)和CA12864K內(nèi)建中文字庫(kù)液晶顯示模塊。系統(tǒng)通過溫度、濕度傳感器的采集、信號(hào)預(yù)處理電路對(duì)車內(nèi)環(huán)境進(jìn)行溫度、濕度等參數(shù)顯示。系統(tǒng)可以按照定時(shí)、立即、分時(shí)對(duì)車內(nèi)環(huán)境進(jìn)行殺毒、清新、加濕功能。

對(duì)硬件系統(tǒng)的要求：

（1）結(jié)構(gòu)要盡量輕便，而且要有良好的穩(wěn)定性、抗干擾性和抗震性。

（2）單片機(jī)的硬件配置應(yīng)滿足軟件系統(tǒng)的要求。

（3）要有良好的性能價(jià)格比，在滿足基本要求的前提下，盡量選擇便宜、經(jīng)濟(jì)的元器件，以便降低整個(gè)樣機(jī)的成本，便于推廣應(yīng)用。

3硬件設(shè)計(jì)部分

3.1 HT64R24的選擇

HT64R24是8位高性能、高效益的 RISC 結(jié)構(gòu)單片機(jī)，用于直接處理模擬信號(hào)，該單片機(jī)直接連接傳感器，包含一個(gè)集成的多通道模數(shù)轉(zhuǎn)換器，以及一個(gè)或多個(gè)脈沖寬度調(diào)制輸出。同時(shí)也增強(qiáng)了單片機(jī)的其它內(nèi)部特性，如暫停、喚醒功能、振蕩器選擇和可編程分頻器等，增加了單片機(jī)的使用靈活度，而這些特性也同時(shí)保證實(shí)際應(yīng)用時(shí)只需要最少的外部器件，進(jìn)而降低了整個(gè)樣機(jī)的成本。有了集成的 A/D 和 PWM 功能的優(yōu)勢(shì)，再加上低功耗、高性能、靈活控制的輸入/輸出和低成本等特性，此單片機(jī)廣泛地被應(yīng)用在傳感器信號(hào)處理、馬達(dá)驅(qū)動(dòng)、工業(yè)控制、消費(fèi)性產(chǎn)品和子系統(tǒng)控制器等場(chǎng)合。該單片機(jī)具有所有的單片機(jī)相同的特性，主要的不同在于 I/O 引腳數(shù)目，RAM 和 ROM 的容量，定時(shí)器數(shù)目和大小，A/D 通道和 PWM 輸出等方面。

3.2 CA12864K內(nèi)建中文字庫(kù)液晶顯示模塊的選擇

樣機(jī)選用CA12864K內(nèi)建中文字庫(kù)液晶顯示模塊，用中文提示操作，同時(shí)顯示每一項(xiàng)功能，使其顯示更加人性化，其主要性能：

（1）128*64點(diǎn)陣圖型液晶模塊；

（2）內(nèi)建國(guó)標(biāo)二級(jí)漢字字庫(kù)；

（3）視域尺寸：70.7*38.8mm；

（4）工作電壓：5V；

（5）背光源：CCFL、LED、EL；

（6）可選黃綠膜、灰膜、藍(lán)膜；

（7）串、并口自由轉(zhuǎn)換。

3.3主要傳感器的選擇

3.3.1 HR202電阻型濕度傳感器

HR202濕敏電阻是采用有機(jī)高分子材料的一種新型的濕度敏感元件，感濕范圍寬，長(zhǎng)期使用性能穩(wěn)定，可以應(yīng)用于倉(cāng)儲(chǔ)、車廂、居室內(nèi)空氣質(zhì)量控制、樓宇自控、醫(yī)療、工業(yè)控制系統(tǒng)及科研領(lǐng)域等廣泛的應(yīng)用。

3.3.2溫度傳感器的選擇

NTC熱敏電阻是一種對(duì)溫度反應(yīng)較敏感，電阻值會(huì)隨溫度的升高而變小的非線性電阻器。其電阻率和材料常數(shù)（B值）隨材料成分比例、燒結(jié)溫度、燒結(jié)氣氛和結(jié)構(gòu)狀不同而變化，這種具有負(fù)溫度系數(shù)特征的熱敏電阻具有靈敏度高、穩(wěn)定性好、響應(yīng)快、壽命長(zhǎng)、成本低等優(yōu)點(diǎn)，廣泛用于需要定點(diǎn)測(cè)溫的自動(dòng)控制電路。

4結(jié)論

（1）本研究完成了基于光觸媒、臭氧發(fā)生器、加濕器以及紫外線的空氣清新消毒器的研究過程。樣機(jī)的研究朝著具有小型化、集成化、 智能化的多參數(shù)設(shè)置、數(shù)據(jù)采集與控制功能進(jìn)行。

（2）系統(tǒng)采用盛群HT64R24單片機(jī)來控制臭氧發(fā)生器、加濕器的工作。以及采用CA12864內(nèi)建中文字庫(kù)液晶顯示模塊，通過溫度、濕度傳感器的采集、信號(hào)預(yù)處理電路和單片機(jī)技術(shù)對(duì)車內(nèi)環(huán)境進(jìn)行溫度、濕度等參數(shù)顯示。

（3）系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)了按照定時(shí)、立即、分時(shí)對(duì)環(huán)境進(jìn)行殺毒、清新、加濕組合功能。整個(gè)功能選擇以及其它操作具有人性化特性。

參考文獻(xiàn)

[1] 趙剛.光觸媒技術(shù)應(yīng)用于鐵路客車空氣凈化的可行性研究[J].鐵道車輛，2012（04）：30-32.