汽車(chē)駕駛艙環(huán)境污染檢測(cè)裝置研制

王杰++劉全美++莫壽存++陳萌

摘 要：為有效監(jiān)測(cè)汽車(chē)駕駛艙環(huán)境有害氣體污染問(wèn)題，研制了適用于汽車(chē)駕駛艙環(huán)境的有害氣體檢測(cè)裝置。該裝置采用STC12C5A60S2為處理器，針對(duì)汽車(chē)駕駛艙環(huán)境空間的甲醛、一氧化碳等污染物采用電化學(xué)傳感器進(jìn)行檢測(cè)，并利用液晶顯示屏進(jìn)行污染濃度數(shù)據(jù)顯示，同時(shí)以國(guó)標(biāo)為依據(jù)進(jìn)行污染情況預(yù)警。

關(guān)鍵詞：駕駛艙 污染氣體 檢測(cè)

中圖分類(lèi)號(hào)：R136 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A 文章編號(hào)：1674-098X（2017）01（a）-0083-02

隨著城市汽車(chē)保有量的快速增長(zhǎng)，汽車(chē)已成為人們的常用代步工具。但由此而導(dǎo)致的汽車(chē)排放污染問(wèn)題，也正在直接或間接地?fù)p害著人們的身心健康。其中，駕駛員及乘客會(huì)相對(duì)較長(zhǎng)時(shí)間的停留在汽車(chē)駕駛艙環(huán)境中，從而汽車(chē)駕駛艙環(huán)境有害氣體污染問(wèn)題也日益凸顯。故該文進(jìn)行了相關(guān)汽車(chē)駕駛艙環(huán)境污染檢測(cè)裝置研制。

1 汽車(chē)駕駛艙環(huán)境污染檢測(cè)裝置工作原理

為滿(mǎn)足汽車(chē)駕駛艙環(huán)境的污染物檢測(cè)要求，該文依據(jù)《室內(nèi)環(huán)境空氣質(zhì)量監(jiān)測(cè)技術(shù)規(guī)范HJ/T167-2004》規(guī)范，應(yīng)用多傳感器耦合技術(shù)進(jìn)行設(shè)計(jì)，具體由傳感器、顯示器和報(bào)警器3部分組成。具體工作原理為，采用STC89C52單片機(jī)作為核心處理芯片，半導(dǎo)體原理的甲醛、VOCs空氣污染傳感器，并輔以1602液晶模塊顯示溫度數(shù)值，并依據(jù)國(guó)家室內(nèi)空氣質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)，進(jìn)行污染程度預(yù)警。

2 汽車(chē)駕駛艙環(huán)境污染檢測(cè)裝置設(shè)計(jì)

2.1 汽車(chē)駕駛艙環(huán)境污染檢測(cè)裝置硬件設(shè)計(jì)

（1）傳感器的選擇與電路設(shè)計(jì)：為滿(mǎn)足汽車(chē)駕駛艙環(huán)境污染檢測(cè)需求，特選擇甲醛、甲苯、一氧化碳為主要污染源進(jìn)行檢測(cè)。其采用的具體型號(hào)為SGM8042甲苯傳感器、SGM8552甲苯傳感器、SGM8042一氧化碳傳感器。

以上3種傳感器具有可以進(jìn)行軌到軌輸入和輸出的單電源運(yùn)放，寬供電電壓（1.4～5.5 V），低靜態(tài)電流（670 nA）的特點(diǎn)。在應(yīng)用時(shí)可以運(yùn)放采用單電源5 V供電，采樣電阻采用1 K，其輸出信號(hào)可送入單片機(jī)AD0進(jìn)行轉(zhuǎn)換。

（2）控制器組成與電路設(shè)計(jì)：控制器由MC9S12XS128單片機(jī)和液晶顯示器組成。該單片機(jī)芯片，是一個(gè)增強(qiáng)的16位單片機(jī)芯片，具有CPU12X V2內(nèi)核，可以運(yùn)行40 MHz總線上的頻率。

液晶顯示器采用1602型液晶顯示器。該液晶顯示器常用5 V電壓驅(qū)動(dòng)，它可以顯示2行，每行16個(gè)字符，內(nèi)置的包含128個(gè)字符的ASCII字符字庫(kù)。

2.2 汽車(chē)駕駛艙環(huán)境污染檢測(cè)裝置軟件設(shè)計(jì)

汽車(chē)駕駛艙環(huán)境污染檢測(cè)裝置的軟件設(shè)計(jì)主流程圖如圖1所示，汽車(chē)駕駛艙環(huán)境污染檢測(cè)裝置開(kāi)始工作后，系統(tǒng)首先參數(shù)初始化，讀取傳感器采集的信息，同時(shí)液晶顯示器開(kāi)始工作；而后，單片機(jī)根據(jù)傳感器采集的數(shù)據(jù)與設(shè)定的閾值相比較，從而判斷車(chē)內(nèi)的空氣污染物有沒(méi)有超過(guò)限定閾值，若超過(guò)限定的閾值，進(jìn)行污染報(bào)警；若不超過(guò)限定的閾值，則進(jìn)行濃度預(yù)測(cè)與友好建議提醒。

3 模擬試驗(yàn)與應(yīng)用效果分析

為了對(duì)所設(shè)計(jì)的汽車(chē)駕駛艙環(huán)境污染檢測(cè)裝置的功能和性能進(jìn)行考核驗(yàn)證，該研究在實(shí)車(chē)的駕駛艙內(nèi)進(jìn)行了相關(guān)測(cè)試。

（1）實(shí)驗(yàn)步驟：①將汽車(chē)駕駛艙環(huán)境污染檢測(cè)裝置放入實(shí)車(chē)的駕駛艙內(nèi)；②使車(chē)輛分別運(yùn)行在怠速、勻速、加速、減速等不同工況下；③觀察汽車(chē)駕駛艙環(huán)境污染檢測(cè)裝置的液晶顯示器上甲醛、甲苯、一氧化碳數(shù)值的變化，在此過(guò)程中用相機(jī)錄像，記錄試驗(yàn)的過(guò)程。

（2）試驗(yàn)結(jié)果與分析：通過(guò)表1可以發(fā)現(xiàn)，車(chē)輛行駛在怠速、勻速、加速、減速等不同工況下時(shí)，汽車(chē)駕駛艙環(huán)境污染檢測(cè)裝置均能有效記錄，對(duì)應(yīng)時(shí)刻的甲醛、甲苯、一氧化碳等污染物的濃度值，并進(jìn)行合理報(bào)警與預(yù)測(cè)。從而可以證明，該文所設(shè)計(jì)的監(jiān)測(cè)裝置具有良好的監(jiān)測(cè)和預(yù)警功能。同時(shí)，經(jīng)過(guò)進(jìn)一步的分析可以看出，總體來(lái)說(shuō)，車(chē)輛在怠速工況下運(yùn)行時(shí)，其駕駛艙環(huán)境污染最為嚴(yán)重，而減速行駛工況下的駕駛艙環(huán)境污染最輕。

4 結(jié)語(yǔ)

該試驗(yàn)所研制的汽車(chē)駕駛艙環(huán)境污染檢測(cè)裝置，可以實(shí)現(xiàn)對(duì)多種有害氣體的實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)、預(yù)測(cè)和報(bào)警。該項(xiàng)研究為改善汽車(chē)駕駛艙環(huán)境空氣質(zhì)量奠定了良好的技術(shù)基礎(chǔ)，在改善駕駛環(huán)境方面具有實(shí)際推廣意義。

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