空氣凈化器控制系統(tǒng)設計

李昂 孫昕* 沈陽工學院 信息與控制學院

1 室內空氣凈化器的主要結構型式

現如今我們所熟知的空氣凈化器基本都是有負離子發(fā)生器、微型風扇和空氣過濾器等系統(tǒng)所組成的?？諝鈨艋鬟x用前置濾網，在濾網后安裝離心風機和電機用于吸入和排出空氣，通過離心風機的吸力將空氣吸入空氣凈化器內，并在進入離心風機之前通過濾網就把空氣凈化干凈，在出風口安裝有負離子發(fā)生器、電加熱藥劑散播裝置和空氣加濕器，負離子和經過凈化的潔凈空氣一同排出凈化器，負離子可以有效的改善室內的空氣質量，電加熱藥劑散播裝置能夠用添加不同的藥劑的方法來實現香薰或者驅蚊的效果，加濕器可以加濕空氣。同時可以在風機停止工作時開窗通風換氣，負離子發(fā)生器可以繼續(xù)工作。

2 離心風機流場分析的必要性

合理的離心風機的設計可以有效的降低在離心風機運行過程中離心風機所產生的噪聲，使離心風機內殘留較少的空氣，提高空氣凈化器的工作效率，對離心風機進行流場分析可以分析出本文所設計的離心風機是否合理，并對其進行相應的優(yōu)化處理。

離心風機的氣動噪聲主要包括離散噪聲和渦流噪聲，離散噪聲是由于離心風機蝸殼內的空氣隨葉輪轉動時形成的周期性的沖擊力作用在離心風機機殼上所產生的；渦流噪聲是由于葉輪高速旋轉是氣流流經葉片發(fā)生邊界分離所形成的一系列的渦并脫離產生的。

采用ANSYS WORKBENCH軟件來對離心風機進行流場分析，ANSYS WORKBENCH能夠采用完全費結構化網格的有限元體積法，并且能進行定常和非定常流動的模擬，該軟件使用戶只需要指定初始網格和運動壁面的邊界條件，剩余的網格變化會有軟件自動生成，該軟件有強大的網格支持功能，支持界面不連續(xù)的網格，混合網格以及動變形網格。

3 控制系統(tǒng)硬件設計

室內空氣凈化器的控制系統(tǒng)通過STC89C54RD+單片機結合傳感技術和GSM無線通訊技術來控制負離子發(fā)生器、電加熱藥劑散播裝置和空氣加濕器。其中升壓電路通過LM2577-ADJ升壓電源來設計的一個升壓式開關調節(jié)器，LM2577-ADJ內置有一個可以控制升壓、反激和正向功能的轉換器，所以該升壓電路所需的外部元器件較少。

鋰電池保護電路模塊，采納FS8205A對電路中止過充愛惜管理，當電池失常充電時，電池的電壓會隨著充電功夫的添加而增長，當電壓升高至4.4V時，DW01芯片將會檢測到零碎處于過充外形，將會立刻斷開第三腳的輸出電壓，FS8205A內的開關管因第四腳無電壓而封鎖使電池停止充電，保護電路一直處于過充狀態(tài)，在保護板上的輸出接上放電負載后，FS8205A內的開關管處于閉合狀態(tài)，這使得電池內的電壓低于4.3V，DW01輸出高電頻使FS8205A的內置控制管導通，保證了電池正常的充放電。

該設計的充電電路模塊是通過完整的鋰電池充電器TP4056來設計的正負極反接保護，采納恒定電壓或電流線性管理的電路。充電電路采納外部PMOSFET架構，外加設計了防倒充電路，無需添加內部隔離二極管，充電電壓固定在4.2V，充電電流經過一個外接的電阻器來設置，當充電電流抵達浮充電壓之后下降到設定值的十分之一后，TP4056會主動中止充電循環(huán)。在斷開輸入電壓之后，TP4056會主動進入低電流形態(tài)，吧電池的漏電降到2之下，TP4056還帶有檢測電池溫度、欠壓閉鎖、主動再充電的性能，還自帶兩個用于LED燈來批示充電和完結。

4 控制系統(tǒng)軟件設計

控制系統(tǒng)程序是先將STC89C54RD+單片機的IO狀態(tài)初始化，同時把所有的數字外部傳感器一并初始化，將液晶顯示屏1062初始化使其顯示預設值信息，然后讀取DH11的數據并顯示，然后確定按鍵是否按下，如果按鍵按下，控制系統(tǒng)就執(zhí)行相應的動作并在顯示器上顯示。通過熱釋電紅外先傳感器檢測室內是否有人，空氣凈化器負離子發(fā)生器、加濕器和電加熱藥劑散播裝置開始工作，并在1062液晶顯示器上顯示出來。校舍用室內空氣凈化器的控制系統(tǒng)的電機控制獨立在其他控制系統(tǒng)之外，電機的控制通過旋鈕來調整電機及風機的轉速并將其顯示的液晶屏上。

5 結論

本文還重點敘述了空氣凈化器的功能，并對學校所用的空氣凈化器提出了自己的設計方案，可以滿足大部分標準校舍的空氣凈化需求。采用了主動加被動的空氣凈化形式，采用濾網和負離子發(fā)生器來凈化空氣，通過離心風機和配套的電機來進行空氣的吸入與排出，可以滿足一整間教室的空氣的凈化換氣。

[1]喬鑫,羅衛(wèi)東,劉晶茹,楊曉涵,黃嘉誠.室內空氣凈化器的發(fā)展趨勢[J].山西建筑,2015,(24):177-178.

[2]吳吉祥.靜電式空氣凈化器標準探討[A]. 中國環(huán)境保護產業(yè)協會電除塵委員會.第十三屆中國電除塵學術會議論文集[C].中國環(huán)境保護產業(yè)協會電除塵委員會:,2009:5.

[3]李成濤. 家庭空氣凈化器的設計研究與實踐[D].武漢理工大學,2013.