Résumé: De plus en plus l'objet d'une attention pour le purificateur d'air intérieur, mis au point un STM32 au cur du système de contrôle de purificateur d'air multi-fonctions. 8 met en uvre des systèmes communs détection de concentration de gaz pollués, la température et la détection de l'humidité, des boutons de commande, commande à distance infrarouge, l'entraînement du ventilateur, la désinfection ultraviolette, la purification des ions négatifs d'oxygène, et d'autres caractéristiques de conception de l'affichage à cristaux liquides. La première évaluation de l'indice de la pollution intégrée de la qualité de l'air intérieur, à faible bruit et faire l'objet, l'utilisation de plusieurs grand volume de ventilateurs à faible décibel réalisent. Le système de contrôle a une bonne stabilité, facilité d'utilisation, en fonction des besoins fonctionnels peuvent être efficacement emballage coupé, etc., est principalement utilisé dans la chambre à coucher, cuisine et salon où la maison de purificateur d'air.
format de citation chinois: Peng, Pingxian Ying, Huo Rui. Purificateur d'air multifonctions basé STM32 système de contrôle Technologie électronique, 2017,43 (3): 80-83.
Anglais format de citation: Zhang Peng, Feng Xi anying, Huo Rui. Etude du système de commande de purificateur d'air multi-fonctionnel basé sur STM32 .Application Technique électronique, 2017,43 (3): 80-83.
0 introduction
Avec l'amélioration du développement rapide de l'économie chinoise et les conditions de vie des gens, de plus en plus de gens Faites attention à leur propre milieu de vie. Cependant, avec le développement de l'économie et de la technologie, les gens modernes profitent des fruits du développement social, mais aussi par le mal qu'ils apportent pollution de l'environnement . À l'intérieur, les gens de la commodité, le confort et le plaisir de la vie, mais aussi la fabrication d'une variété de contaminants. Par exemple, l'utilisation à long terme de la climatisation reproduction de bactéries pathogènes, les murs de stuc et de meubles formaldéhyde volatile, TVOC, une fuite de gaz ou produites par la combustion incomplète de CO, CO2, déchets humains de toilette généré par la fermentation du NH3 et O3 et ainsi de suite. Ainsi, le filtre à air est entré en être.
À l'heure actuelle une grande variété de purificateur d'air à domicile, principalement utilisé dans la chambre à coucher, la plupart du temps ne sont recueillies d'un ou deux à l'API résolveur de valeur de concentration de gaz. Si un autre salon, la cuisine et salle de bains, etc., principalement en raison de l'absence de la fonction locale de détection de pollution par les gaz, la solution finale pour calculer l'indice de pollution diminuera, l'efficacité de purification automatique sera également tomber du ciel. Pendant ce temps, ces purificateurs pour l'évaluation de la méthode de jugement de niveau de qualité de l'air intérieur utilise le niveau de qualité de l'air extérieur, unilatéralité. Sur cette base, nous utilisons la méthode d'évaluation de l'indice de qualité de l'air, et devrait confier un besoins de l'entreprise pour développer un gaz polluants majeurs capables d'une variété de l'intérieur, y compris PM2,5, P10, HCHO, TVOC, CO, CO2, NH3 et O38 types de surveillance en temps réel du gaz et de l'air système de contrôle de filtre multifonction rapide de purification de l'air domestique efficace.
Une analyse de la fonction du système de commande
Le système de commande doit être d'atteindre le détecteur de concentration de gaz, la purification de l'air et les trois autres fonctions interactives. Cette conception utilise un capteur de gaz est la fonction de détection de concentration de gaz est obtenue à l'aide des touches, une sonnerie, un affichage à cristaux liquides, et l'unité de commande à distance pour mettre en uvre des fonctions interactives, le ventilateur est entraîné en rotation par l'entraînement d'accélérer l'écoulement d'air à travers le système de purification pour obtenir une purification. Les techniques de purification sont communs filtre HEPA et adsorption sur charbon actif, la décomposition catalytique d'un photocatalyseur, la désinfection de la lumière ultraviolette, la purification des ions négatifs d'oxygène, l'ozone et de précipitation électrostatique du plasma et des techniques de stérilisation. Etant donné que le précipitateur électrostatique doit être configuré grand dispositif de protection de la sécurité et de la consommation d'énergie, l'ozone a corrosive solide, la technologie de plasma complexe et immature, et de la pollution secondaire avec des raisons , de sorte que le système ne pas utiliser trois technologies de purification . Le système mettant en oeuvre des modules fonctionnels, le module représenté sur la figure 1 pour obtenir la Fig.
2 le fonctionnement du système de conception de circuit
2.1 Collecte de données
Sur la base de la fonction d'analyse, le réseau de capteurs tâche d'acquisition de données par le P2,5, PM10, HCHO, TVOC, CO, CO2, NH3 et O38 types de capteurs de gaz et des capteurs de température et d'humidité pour terminer. Parmi les avantages et les inconvénients du capteur de gaz en comparant le capteur sélectionné, comme indiqué dans le tableau 1 et énumérés dans les paramètres techniques pertinentes. La température et le modèle de l'humidité DHT11, il y a une sortie de signal numérique du capteur a été calibré, la gamme de 0 ~ 50 et 20% ~ 90% d'humidité relative, la sortie d'un seul bus de données série , une réponse rapide de, forte capacité anti-ingérence, le coût élevé et d'autres avantages. Le circuit d'interface de réseau de capteurs représenté sur la figure 2.
la génération de signaux correspondant à différentes élément différent du capteur de gaz sensible à gaz exposés à la pollution de l'air, le système d'acquisition de données basé sur les processus de résolveur et un système d'acquisition de données constitué SMC, les valeurs de concentration obtenues de gaz polluants. Indice de qualité de l'air basé sur la loi, le juge donne les niveaux de qualité de l'air et des principaux gaz polluants, et de prendre une stratégie efficace de nettoyage pour la purification.
2,2 fonction de purification de l'air
Pour plus de commodité pour l'utilisateur, le système fournit trois modes Purification: (1) le mode automatique, réglage manuel pour suivre les travaux de la vitesse du moteur à quatre, correspondant respectivement à un rapport cyclique de 25%, 50%, 75% et 100%, par le commutateur de bouton de commande de vitesse, (2) le mode automatique, le système automatiquement en fonction de la taille de l'indice de pollution de l'air changeant la vitesse du moteur, (3) un mode de veille, et le moteur fonctionne à l'état d'alimentation le plus bas de la plus faible bruit, à savoir correspondant à une vitesse de rotation. Comme le système de purification, les filtres HEPA glisser grand et bruyant, afin de résoudre le problème du bruit, superposé bruit sur l'accès à la connaissance peut être vu, si elle agit sur un pied d'deux sources sonores point de SPL, le niveau de pression acoustique que la synthèse totale de augmentation unique de seulement 3 dB, pour ainsi obtenir le débit d'air élevé et faible effet de bruit en utilisant une pluralité de ventilateur à faible décibels. En conséquence, la présente conception utilise six ventilateur centrifuge à turbine DC12 V NMB pour atteindre l'objectif de la haute pression, la quantité de vent et à faible bruit. Fan courant nominal 0,75 A, la vitesse nominale de 3200 tr / min, débit d'air de 20,5 CFM, le bruit est de 42 dB, suffisant pour la plupart un usage domestique. Pour des raisons de sécurité, la puce de commande de moteur L298N utilisé pour entraîner le ventilateur, en raison de sa forte capacité d'entraînement et un 46 V, 2 A la suite de deux moteurs à courant continu, et une fonction de protection à maximum de courant, lorsque le moteur bloqué se produit, peut être protégé et empêche le circuit de combustion du moteur, le circuit de commande 3 représenté à la Fig. Etant donné que seul le ventilateur vers l'avant, l'orifice de commande L298N IN1, IN3, et IN2, IN4 sont reliées respectivement à l'alimentation et la masse. Une seule impulsion de sortie du microcontrôleur PWM largeur signal modulé sera en mesure de commander le moteur pendant la rotation, l'économie des ressources de port.
Sous l'effet du ventilateur centrifuge, l'air pollué est forcé dans le passage de purge, le filtre grossier pour filtrer les grosses particules, puis à travers le filtre supprime efficacement les fines particules en suspension, des virus et des bactéries provoquant la désintégration de la mort par irradiation ultraviolette, et finalement la décharge d'ions négatifs dans une haute pression stérilisation supplémentaire sous l'influence. Par lampe ultraviolette installé à l'intérieur du purificateur peu d'espace d'irradiation, utilisez Philips 220 V / 8 W lampe sans ozone, de se rencontrer. générateur d'ions négatifs sur le marché, le choix de 220 V / 6 petit générateur d'ions négatifs de la maison de tête de diamètre des particules, le générateur est peu coûteux et facile à acheter. lampe UV similaire circuit de commande et le générateur d'ions négatifs, qui sont utilisés pour l'alimentation de commande et désactiver le relais, comme illustré sur la Fig. L'ensemble du relais K1 accès borne d'entrée de puissance de la lampe germicide de la puissance de commande sur et en dehors, en raison du relais est connecté à la ligne principale de circuit plus long, ce qui provoque facilement des interférences d'induction et d'autres raisons, la conception actuelle utilise des jambes SRD PC817 optocoupleur jambes relais -12VDC-SL-C optocoupleurs pour les isoler, ce qui empêche les microcontrôleurs de brouillage et de dommages et d'autres dispositifs électroniques, tandis que la diode D8 produite par le relais pour déconnecter le déchargement induit une force électromotrice.
2.3 fonctions interactives
Compte tenu de l'information d'affichage complet, l'écran doit fournir l'indice de pollution de l'air, la qualité de l'air, la température et l'humidité, le mode de fonctionnement du dispositif de nettoyage, le moment de l'heure, la vitesse du ventilateur, et le statut générateur d'ions lampe UV et la vie du filtre négatif oxygène exploitation informations. Comme la quantité d'information affichée est pas grande, compte tenu de l'économie, le choix en fonction de la taille du champ 73 × 99 mm, avec LCD128 rétro-éclairé de caractères 64 Il peut afficher 4 lignes 8 caractères à matrice de points, tandis que l'affichage 128 × 64 Les images suivantes de différentes tailles de pixels, les informations d'affichage ayant une riche, mince sans rayonnement, une faible consommation d'énergie et ne clignote pas, aucune distorsion visuelle et d'autres avantages.
Afin d'atteindre purificateur de contrôle à proximité loin, la conception actuelle utilise 9 pieds d'approvisionnement bon marché et facile non autobloquants interrupteur à clé, tandis que le HX 183 8 signal de télécommande universelle reçue par le capteur infrarouge, pour atteindre commutateur, sélectionner le mode de purge, le temps, la lampe UV et l'oxygène négatif commutateur de générateur d'ions, la vie de la lampe remise à zéro et de la fonction de filtre UV, dans lequel le bouton de commande et les données d'entrée en utilisant un capteur infrarouge déclencher interruption externe, après un système de démarrage, et ne reçoit que le bouton de l'interrupteur de commande à distance infrarouge interruption externe. Lorsque la lampe UV et la vie du filtre épuisé, l'interruption de l'horloge interne est déclenché, les sons de sonnerie, peuvent être déterminés par l'observation des besoins de l'appareil à remplacer sur un affichage de la valeur de durée de vie restante filtre et de la lampe ultraviolette.
2,4 core
D'après l'analyse ci-dessus, le coeur de processeur analogique besoin de collecte, PWM numérique en série et trois autres types de signaux, et pour délivrer en sortie une impulsion de largeur PWM signal modulé. Compte tenu du nombre d'interfaces, la facilité d'acquisition du signal, la précision et la complexité du matériel d'acquisition de données, et avec le développement actuel du microprocesseur, où le STM32 sélectionné « améliorée » série microcontrôleur STM32F103R8T6, la tension de fonctionnement de 3,3 V, il contient deux 12 bits ADC peut être utilisé pour l'acquisition de modules analogiques, trois compteurs 16 bits, et une minuterie à usage général peut être utilisé pour capturer le signal d'entrée PWM de haut niveau et délivre en sortie une impulsion PWM largeur signal de modulation; 3 interface de communication série USART peut être utilisé; 51 universel ports d'E / S peut être défini comme un port d'entrée d'interruption externe. Sa propre bibliothèque de firmware, les programmeurs peuvent faciliter le développement rapide des logiciels, est le courant dominant dans le domaine de SCM.
Le circuit d'alimentation 2.5
Dans le système de commande complet, le microcontrôleur tension de fonctionnement de 3,3 V, et le relais de ventilateur 12 V, d'autres dispositifs 5 V, et ont donc besoin de concevoir un circuit d'alimentation en puissance pour fournir une puissance électrique raisonnable au système de commande. En vue de la sécurité et de l'économie, nous avons sélectionné une surcharge protection contre les surtensions, modèle S-60-12 alimentation à découpage, est utilisé pour convertir secteur DC12V AC220V, les copeaux de ASM1117 par la tension de 12 V est séquentiellement vers le bas à 5 V et 3,3 V. circuit convertisseur représenté sur la figure 5.
3 Logiciel de conception
Après que le système de commande de puissance est initialisé dans un état d'attente, déterminée par le bouton d'interrupteur d'alimentation sur le dispositif de commande à distance est activé et le purificateur. Après purification tourné dans la boucle principale pour lire les derniers paramètres de l'état d'arrêt précédemment stockés dans Flash, et le traitement d'acquisition de signaux de résolveur, puis allumez l'interruption de la minuterie interne. Si une interruption est générée, le programme d'interruption correspondant est exécuté, le programme d'analyse autre clé. Une fois le bouton de numérisation pour ajuster le programme à exécuter l'état du système et d'autres paramètres pertinents invoqués par l'affichage du programme d'affichage tout en étant sauvé à Flash qui, après que le système est mis hors tension pour éviter la perte de données. Le flux principal du programme représenté sur la figure.
acquisition et traitement des données analogiques et un microcontrôleur numérique reçu par l'ADC, les minuteries et en série converties en la valeur de tension de modules correspondant correspondant à la solution de concentration de gaz calculée en fonction de la relation correspondante entre la tension de sortie et le capteur de concentration de gaz est fourni par le fabricant, et l'indice la plus grande pollution de gaz finale I et l'indice de la pollution solution calculée. La méthode actuellement utilisée pour l'évaluation de la qualité de l'air intérieur, il y a beaucoup, comme le modèle dynamique, la théorie grise, méthode des mathématiques floues, ces méthodes ont des lacunes. La méthode de calcul en utilisant l'indice de qualité de l'air extérieur et il semble très raisonnable, et donc ce document, un index pour juger de la qualité de l'air intérieur. La façon appartient à la méthode d'évaluation objective [3], non seulement une différence de réponse globale et intégrée entre la qualité de l'air intérieur et les avantages et les inconvénients de divers polluants sur le degré de contamination, mais aussi d'identifier les principaux polluants dans l'air intérieur, est une méthode d'évaluation idéale .
Après le calcul de l'indice de pollution par la méthode de l'index, en fonction de la concentration de polluants dans l'excès de multiple, dépassant le nombre de types de polluants et de différentes concentrations de polluants correspondant au degré d'impact sur l'environnement, l'indice de qualité de l'air intérieur est comprise segments objectif, divisé en fonction de la taille de l'index ~ niveau, comme indiqué dans le tableau 2.
Lorsque le dispositif de nettoyage fonctionne en mode automatique, ajuster le rapport de vitesse de moteur et de service PWM indice de pollution K linéairement en rapport avec I, en tenant compte de l'efficacité de la purification réelle et le rapport cyclique peut fonctionner moteur anormalement petits et d'autres facteurs, le I > 2, le rapport cyclique est réglé à 100%; I < 0,5, le rapport cyclique est fixée à 25%; 0.5I2, le cycle de service est fixé à 50% I.
4 Analyse expérimentale
Pour tester la stabilité de fonctionnement du système de contrôle, avec l'aide d'un côté arrière assemblées d'affaires du prototype purificateur d'air d'admission, et placé dans une pièce fermée de 30 m2. Une fois le système d'alimentation, le moniteur affiche les paramètres de sensibilité normale, le fonctionnement normal du ventilateur et touches de la télécommande, dans le cas où la touche mode automatique est enfoncé, l'écran affiche l'indice de pollution de l'air actuel de 0,68, a été évaluée comme une bonne qualité de l'air, principale de la pollution le gaz sous forme de CO2.
Etant donné que la qualité actuelle de l'air est bonne, une faible vitesse du moteur, afin de tester l'utilisation du nettoyeur de filtre opère dans six vitesse du moteur en mode automatique, ce qui crée une forte concentration de P2,5, CO et de l'environnement de CO2, la méthode est la suivante: une cigarette allumée, qui a été rapidement placé dans l'entrée d'air de nettoyage sur le sol est d'environ 20 cm, rapidement retirés après 1 min à l'extérieur de cigarettes. Dans la cigarette placée sur le sol en même temps, toutes les 20 valeurs de l'indice de pollution pour la lecture et l'enregistrement, et de préférence jusqu'à ce que la valeur de qualité de l'air atteint un plateau de la fluctuation. Afin de visualiser les changements de la valeur de l'indice de pollution intégré, le logiciel MATLAB en traitant les données expérimentales, en utilisant la courbe I-t représenté sur la Fig. 7 équipée d'interpolation interpolant quasi légitime. Dans l'indice initial, la pollution vu par le graphique augmente rapidement, puis a rapidement diminué, mais après une petite plage de fluctuation, mais la tendance générale a montré un déclin rapide, à environ 27 min jusqu'à 1,0 ou moins, environ 43 min ou moins à 0,5 , puis stabilisé à environ 0,5. Comme on peut le voir, le purificateur d'air purifiant rythme plus rapide. L'analyse de la courbe de ondulant motif: Dans un premier temps, en raison de la forte concentration de fumée, de la pollution et à proximité de l'entrée d'air du filtre, l'indice de pollution intégré a fortement augmenté, suivie par une diminution rapide et une faible plage de variation, en partie parce que le rôle de purificateur d'une purification rapide et en partie à cause des effets de diffusion continue de la pollution atmosphérique. Après 45 min, la valeur de l'indice de pollution est stabilisée à 0,5, parce que la qualité de l'air est excellente, la vitesse du moteur tombe au niveau 1, la purification de vitesse plus lente, mais les données enregistrées, la valeur de l'indice de pollution encore progressivement diminué. Tout au long de l'expérience, le bruit de décibels de bruit est détecté 35 ~ 60 dB (classes 2, pour les zones résidentielles), en mode veille, à savoir un bruit de vitesse est seulement 35 ~ 45 dB (0 catégorie, pour le sommeil ), moins de pollution sonore, répondre à l'intérieur des exigences.
5. Conclusion
Cet article développe un système de contrôle STM32 purificateur d'air multi-fonctionnelle à base, introduit la sélection du matériel, la conception de circuits et la conception logicielle des principales fonctions du module, analyse la méthode d'évaluation de l'indice de la pollution intégrée de la qualité de l'air intérieur, élaboré système de contrôle du moteur dans la stratégie d'exploitation des quatre modes, basé sur une conception modulaire, de sorte que le système de commande peut effectivement couper paquet en fonction des besoins fonctionnels, pour une utilisation à différentes occasions purificateur a une bonne capacité d'adaptation. Le système de commande est monté sur une expérimentation de prototypes d'essais effectués montrent que: le système de contrôle est stable, un fonctionnement simple, faible décibel utilisant une pluralité de faible système de ventilateur de bruit, le volume d'air, le taux de purification rapide.
références
Jaune ouvert. Armoire de contrôle du système et sur le filtre à air l'AVR Hefei: Université de technologie, 2013.
Tanghong Fu, Zhang Xingbo. La température intelligente basée sur un contrôleur STC MCU Electronic Technology, 2013,39 (5): 86-88.
mûriers stable Jiao, Jansson, Yan Gao. Intérieur Évaluation de la qualité de l'air Méthode Sécurité et Génie de l'environnement, 2004 (4): 26-28.
Informations Auteur
ZHANG Peng 1, 1,2 Pingxian Ying, Huo base 1
École de génie mécanique, Université du Shandong, Jinan 250061, Chine;
2. Nettoyer et efficace, Ministère de l'Education Laboratoire clé pour la fabrication, Jinan 250061, Chine;
