基于PM2.5检测过滤功能的智能家居新风装置的设计

刘华锋　,程德芳　,曹芳菊,　杨翠平（.德龙钢铁有限公司;　.邢台职业技术学院电气工程系,河北　邢台　054000）



基于PM2.5检测过滤功能的智能家居新风装置的设计

刘华锋1,程德芳2,曹芳菊2,杨翠平2
（1.德龙钢铁有限公司;2.邢台职业技术学院电气工程系,河北邢台054000）

摘 要:该系统采用STC12C5A60S2单片机控制平台，采用夏普PM2.5粉尘传感器GP2Y1010AU0F，采用MS1100甲醛传感器，以红外遥控作为输入控制设备，用C51编程实现了对室内PM2.5浓度、甲醛浓度、温度、湿度的显示，以及通过自适应算法自动或红外遥控手动两种方式控制风机的风速，从而实现对室内PM2.5浓度和甲醛浓度的控制。该系统界面友好，功耗超低，一天只需一度电，方便快捷，从而达到净化室内空气的目的。

关键词:STC12C5A60S2；PM2.5；红外；自适应算法

0　引言

由于如今的社会发展越来越快，工业废气、汽车尾气等污染源越来越多，致使大气中PM2.5颗粒含量越来越多。由于PM2.5可直接由人的上呼吸系统进入肺部，直接影响人的身体健康，所以空气的清洁已刻不容缓，室外空气的清洁有国家、地方政府制定相应政策压减燃煤、严格控车、调整产业、强化管理、联防联控来依法治理雾霾，是个人不可控制的，而室内空气的清洁是我们可以自己控制的装设相应的空气清新系统及新风系统来达到保护个体身体健康。

1　系统硬件结构

系统所采用的硬件环境是单片机开发平台，核心采用STC12C5A60S2高速单片机，显示部分为液晶12864，PM2.5粉尘传感器采用的是夏普GP2Y1010AU0F，采用大功率驱动电路驱动大风量风机，进行室内外气体的交换，采用红外遥控无线调整进风量的大小，采用PM2.5过滤系统，对于大气内的颗粒物质过滤。

1.1 硬件结构图

系统硬件结构图如图1所示。

1.2硬件模块

（1） PM2.5粉尘传感器和单片机。采用夏普GP2Y1010AU0F，改传感器的数据读取必须采用高速单片机，STC12C5A60S2可以工作在1时钟模式下，速度比普通单片机提高10-12倍。

（2）温湿度传感器。采用的高精度DHT22温湿度传感器。测量相对湿度，湿度分辨率0.1%RH，精度±2%RH，采样周期2s。测量温度，温度分辨率0.1°C，±0.5℃。

（3）红外遥控电路。系统板上采用HX1838红外接收传感器，可用红外遥控无线调控风速。

（4）风机驱动模块。采用MOS管NCE7580驱动大功率风机。

1.3 显示界面（图2）

2　系统软件设计

该系统软件用C51编程实现，主要是从PM2.5传感器、甲醛传感器、温湿度传感器获取相应物理量的值，分手动和自动两种控制模式，手动用红外遥控控制风机风速，自动采用自适应算法来控制风机风速，进行室内外气体的交换并过滤，进而达到净化室内空气的目的。

2.1软件总体流程图（图2）

2.2自适应算法

针对室内PM2.5浓度、甲醛浓度的非线性、多变性、时变性的特点，一段时间不通风过滤，就有可能再次上升到较高值，结合自适应控制算法，实时由自适应控制器自动控制风机进行通风换气。

3　结束语

经过一个阶段的反复调试，各个模块的功能均得以实现，可实时测量相对湿度、温度、甲醛浓度、PM2.5浓度，手动操作风速3级调节，中速静音，噪声小，自动操作，风速自适应调节。超低功耗，一天只需一度电。

参考文献：

[1]王金亮.自适应PID控制器研究及其在新风系统中的应用[J].北京邮电大学硕士论文,2011.

[2]杨洪斌,邹旭东,汪宏宇,刘玉彻.大气环境中PM2.5的研究进展与展望[J].气象与环境学报,2012(06).

作者简介：刘华锋（1974—），本科，研究方向:微机控制与继电保护。

DOI:10.16640/j.cnki.37-1222/t.2016.03.114