基于PM2.5檢測過濾功能的智能家居新風裝置的設計

劉華鋒　,程德芳　,曹芳菊,　楊翠平（.德龍鋼鐵有限公司;　.邢臺職業技術學院電氣工程系,河北　邢臺　054000）

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基于PM2.5檢測過濾功能的智能家居新風裝置的設計

劉華鋒1,程德芳2,曹芳菊2,楊翠平2
（1.德龍鋼鐵有限公司;2.邢臺職業技術學院電氣工程系,河北邢臺054000）

摘 要:該系統采用STC12C5A60S2單片機控制平臺，采用夏普PM2.5粉塵傳感器GP2Y1010AU0F，采用MS1100甲醛傳感器，以紅外遙控作為輸入控制設備，用C51編程實現了對室內PM2.5濃度、甲醛濃度、溫度、濕度的顯示，以及通過自適應算法自動或紅外遙控手動兩種方式控制風機的風速，從而實現對室內PM2.5濃度和甲醛濃度的控制。該系統界面友好，功耗超低，一天只需一度電，方便快捷，從而達到凈化室內空氣的目的。

關鍵詞:STC12C5A60S2；PM2.5；紅外；自適應算法

0　引言

由于如今的社會發展越來越快，工業廢氣、汽車尾氣等污染源越來越多，致使大氣中PM2.5顆粒含量越來越多。由于PM2.5可直接由人的上呼吸系統進入肺部，直接影響人的身體健康，所以空氣的清潔已刻不容緩，室外空氣的清潔有國家、地方政府制定相應政策壓減燃煤、嚴格控車、調整產業、強化管理、聯防聯控來依法治理霧霾，是個人不可控制的，而室內空氣的清潔是我們可以自己控制的裝設相應的空氣清新系統及新風系統來達到保護個體身體健康。

1　系統硬件結構

系統所采用的硬件環境是單片機開發平臺，核心采用STC12C5A60S2高速單片機，顯示部分為液晶12864，PM2.5粉塵傳感器采用的是夏普GP2Y1010AU0F，采用大功率驅動電路驅動大風量風機，進行室內外氣體的交換，采用紅外遙控無線調整進風量的大小，采用PM2.5過濾系統，對于大氣內的顆粒物質過濾。

1.1 硬件結構圖

系統硬件結構圖如圖1所示。

1.2硬件模塊

（1） PM2.5粉塵傳感器和單片機。采用夏普GP2Y1010AU0F，改傳感器的數據讀取必須采用高速單片機，STC12C5A60S2可以工作在1時鐘模式下，速度比普通單片機提高10-12倍。

（2）溫濕度傳感器。采用的高精度DHT22溫濕度傳感器。測量相對濕度，濕度分辨率0.1%RH，精度±2%RH，采樣周期2s。測量溫度，溫度分辨率0.1°C，±0.5℃。

（3）紅外遙控電路。系統板上采用HX1838紅外接收傳感器，可用紅外遙控無線調控風速。

（4）風機驅動模塊。采用MOS管NCE7580驅動大功率風機。

1.3 顯示界面（圖2）

2　系統軟件設計

該系統軟件用C51編程實現，主要是從PM2.5傳感器、甲醛傳感器、溫濕度傳感器獲取相應物理量的值，分手動和自動兩種控制模式，手動用紅外遙控控制風機風速，自動采用自適應算法來控制風機風速，進行室內外氣體的交換并過濾，進而達到凈化室內空氣的目的。

2.1軟件總體流程圖（圖2）

2.2自適應算法

針對室內PM2.5濃度、甲醛濃度的非線性、多變性、時變性的特點，一段時間不通風過濾，就有可能再次上升到較高值，結合自適應控制算法，實時由自適應控制器自動控制風機進行通風換氣。

3　結束語

經過一個階段的反復調試，各個模塊的功能均得以實現，可實時測量相對濕度、溫度、甲醛濃度、PM2.5濃度，手動操作風速3級調節，中速靜音，噪聲小，自動操作，風速自適應調節。超低功耗，一天只需一度電。

參考文獻：

[1]王金亮.自適應PID控制器研究及其在新風系統中的應用[J].北京郵電大學碩士論文,2011.

[2]楊洪斌,鄒旭東,汪宏宇,劉玉徹.大氣環境中PM2.5的研究進展與展望[J].氣象與環境學報,2012(06).

作者簡介：劉華鋒（1974—），本科，研究方向:微機控制與繼電保護。

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