全自動(dòng)追蹤污染源移動(dòng)凈化器

德州學(xué)院機(jī)電工程學(xué)院 孔明 王志坤

目前大多數(shù)家庭凈化器為大型定點(diǎn)式，笨重、占地率高且凈化效率低。根據(jù)這些缺點(diǎn)，我們提出制造可折疊追蹤凈化器，為方便使用，在凈化空氣的時(shí)候，順便解決家庭衛(wèi)生情況，為此加入掃地功能，兩者功能結(jié)合，無(wú)需人為管理，自動(dòng)對(duì)家庭環(huán)境進(jìn)行全面清潔。

本文在stm32 單片機(jī)的基礎(chǔ)上，安裝氣體檢測(cè)模塊，通過(guò)空氣中濃度的變化，以及定位系統(tǒng)進(jìn)行移動(dòng)，安裝光電開(kāi)關(guān)以及感應(yīng)模塊，實(shí)現(xiàn)自動(dòng)避障，防止碰撞，以防損壞家具。全自動(dòng)追蹤污染源移動(dòng)凈化器具有普通掃地機(jī)器人的功能，安裝電機(jī)和麥克納姆輪，可以隨時(shí)前后左右靈活運(yùn)動(dòng)。將整個(gè)凈化器進(jìn)行機(jī)械結(jié)構(gòu)改造，實(shí)現(xiàn)工作時(shí)凈化器展開(kāi)，閑置時(shí)凈化器折疊，節(jié)省家庭空間。通過(guò)手機(jī)app 控制，實(shí)現(xiàn)互聯(lián)網(wǎng)連接，隨時(shí)監(jiān)測(cè)家中的空氣質(zhì)量，根據(jù)家中情況，靈活選擇凈化器運(yùn)行或停止，合理利用資源，當(dāng)空氣質(zhì)量?jī)?yōu)時(shí)凈化器將自動(dòng)關(guān)閉。這些功能體現(xiàn)了該凈化器的多重優(yōu)越性，可以滿足家庭需求。

1 基于stm32 單片機(jī)的追蹤系統(tǒng)的設(shè)計(jì)

設(shè)計(jì)系統(tǒng)總體思路，如程序框圖1。

圖1

1.1 監(jiān)測(cè)系統(tǒng)的設(shè)計(jì)

用stm32 單片機(jī)作控制系統(tǒng)，在此基礎(chǔ)上安裝空氣檢測(cè)模塊，空氣檢測(cè)模塊是由TGS2600 氣體傳感器、PM2.5 傳感器DN7C3JA001 和QM1H0P0073 溫濕度傳感器MQ 系列傳感器五合一組成的。采用ES485 數(shù)據(jù)總線和UART 串口TTL 電平兩種輸出模式，同時(shí)檢測(cè)CO2，甲醛，TVOC，PM2.5，溫濕一體。并對(duì)空氣檢測(cè)模塊的靈敏度進(jìn)行調(diào)節(jié)，達(dá)到最佳平衡狀態(tài)。采用1024×600 電容觸摸顯示屏，3.3v 電源可以控制，GND 接負(fù)，SDI、SCL、CS 分別接入SPI 數(shù)據(jù)輸入、時(shí)鐘信號(hào)輸入、選片信號(hào)輸入。RST、RS、BLK 分別為復(fù)位、輸入選擇和輸出，電容觸摸顯示屏如圖2。實(shí)現(xiàn)產(chǎn)品的智能化，在線監(jiān)測(cè)和數(shù)據(jù)收集，逐漸實(shí)現(xiàn)無(wú)人操作的全智能設(shè)備。

圖2

1.2 運(yùn)動(dòng)系統(tǒng)的設(shè)計(jì)

運(yùn)用NE0-07 GPS MINI 模塊定位凈化器，以及引導(dǎo)凈化器移動(dòng)。通過(guò)濃度變化，單片機(jī)安裝TB6612FNG 電機(jī)驅(qū)動(dòng)模塊，啟動(dòng)步進(jìn)電機(jī)，帶動(dòng)麥克納姆輪移動(dòng)。對(duì)濃度進(jìn)行PWM采集，通過(guò)變化，控制驅(qū)動(dòng)，驅(qū)動(dòng)有PWM引腳，以及AIN 控制正反停轉(zhuǎn)，AO連接電機(jī)的腳，控制電機(jī)的運(yùn)動(dòng)，實(shí)現(xiàn)自主移動(dòng)。凈化器移動(dòng)過(guò)程中，空氣更多地進(jìn)入凈化器內(nèi)，更好地凈化空氣。加上手機(jī)APP 控制利于對(duì)凈化器的精準(zhǔn)控制，當(dāng)空氣中存在有毒氣體，蜂鳴器發(fā)出警報(bào)，蜂鳴器通過(guò)IO 口，高低電平控制蜂鳴器，并向手機(jī)發(fā)送信號(hào)，實(shí)現(xiàn)互聯(lián)網(wǎng)設(shè)計(jì)。圖3 為APP 軟件圖?？蓪?shí)現(xiàn)平面中任何地方的移動(dòng)，在回家之前可以觀察家庭狀況，詳細(xì)了解家庭情況后，有更多的選擇。

圖3

1.3 掃地設(shè)計(jì)

在普通的掃地機(jī)器人基礎(chǔ)上，對(duì)機(jī)器人外殼進(jìn)行設(shè)計(jì)，實(shí)現(xiàn)掃地和凈化一體機(jī)，無(wú)縫連接。在凈化空氣的時(shí)候，可以選擇讓掃地功能工作，也可以選擇停止掃地工作，可以視家庭情況而定。該一體機(jī)節(jié)省家庭空間，功能多樣化，對(duì)家庭清潔工作做到效率最大化。

2 外型設(shè)計(jì)

采用總體是長(zhǎng)方形倒角結(jié)構(gòu)，上方開(kāi)孔，中間有屏幕顯示和開(kāi)孔，進(jìn)行空氣交換，下方小車設(shè)計(jì)，四輪模式，方便轉(zhuǎn)動(dòng)。如圖4、圖5。

圖4

圖5

3 總結(jié)

該產(chǎn)品將空氣凈化器進(jìn)行了設(shè)計(jì)，如果將凈化器固定位置，凈化器的效率和效果會(huì)大大降低，該產(chǎn)品將在空氣凈化器上加入自動(dòng)追蹤空氣凈化檢查技術(shù)，自動(dòng)追蹤空氣中的污染源，追蹤污染源然后將空氣凈化器進(jìn)行移動(dòng)，保證了轉(zhuǎn)化的效率以及效果。除了自動(dòng)追蹤，我們還將智能顯示空氣質(zhì)量，自動(dòng)避障，手機(jī)APP 遠(yuǎn)程操控等技術(shù)集于一體，從而達(dá)到高效率，以及針對(duì)性地尋找污染源，滿足了人們的需求，大大降低了空氣中的污染物含量，讓人們有好的身體以及心情。