空气净化器控制系统设计

李昂 孙昕* 沈阳工学院 信息与控制学院

1 室内空气净化器的主要结构型式

现如今我们所熟知的空气净化器基本都是有负离子发生器、微型风扇和空气过滤器等系统所组成的。空气净化器选用前置滤网，在滤网后安装离心风机和电机用于吸入和排出空气，通过离心风机的吸力将空气吸入空气净化器内，并在进入离心风机之前通过滤网就把空气净化干净，在出风口安装有负离子发生器、电加热药剂散播装置和空气加湿器，负离子和经过净化的洁净空气一同排出净化器，负离子可以有效的改善室内的空气质量，电加热药剂散播装置能够用添加不同的药剂的方法来实现香薰或者驱蚊的效果，加湿器可以加湿空气。同时可以在风机停止工作时开窗通风换气，负离子发生器可以继续工作。

2 离心风机流场分析的必要性

合理的离心风机的设计可以有效的降低在离心风机运行过程中离心风机所产生的噪声，使离心风机内残留较少的空气，提高空气净化器的工作效率，对离心风机进行流场分析可以分析出本文所设计的离心风机是否合理，并对其进行相应的优化处理。

离心风机的气动噪声主要包括离散噪声和涡流噪声，离散噪声是由于离心风机蜗壳内的空气随叶轮转动时形成的周期性的冲击力作用在离心风机机壳上所产生的；涡流噪声是由于叶轮高速旋转是气流流经叶片发生边界分离所形成的一系列的涡并脱离产生的。

采用ANSYS WORKBENCH软件来对离心风机进行流场分析，ANSYS WORKBENCH能够采用完全费结构化网格的有限元体积法，并且能进行定常和非定常流动的模拟，该软件使用户只需要指定初始网格和运动壁面的边界条件，剩余的网格变化会有软件自动生成，该软件有强大的网格支持功能，支持界面不连续的网格，混合网格以及动变形网格。

3 控制系统硬件设计

室内空气净化器的控制系统通过STC89C54RD+单片机结合传感技术和GSM无线通讯技术来控制负离子发生器、电加热药剂散播装置和空气加湿器。其中升压电路通过LM2577-ADJ升压电源来设计的一个升压式开关调节器，LM2577-ADJ内置有一个可以控制升压、反激和正向功能的转换器，所以该升压电路所需的外部元器件较少。

锂电池保护电路模块，采纳FS8205A对电路中止过充爱惜管理，当电池失常充电时，电池的电压会随着充电功夫的添加而增长，当电压升高至4.4V时，DW01芯片将会检测到零碎处于过充外形，将会立刻断开第三脚的输出电压，FS8205A内的开关管因第四脚无电压而封锁使电池停止充电，保护电路一直处于过充状态，在保护板上的输出接上放电负载后，FS8205A内的开关管处于闭合状态，这使得电池内的电压低于4.3V，DW01输出高电频使FS8205A的内置控制管导通，保证了电池正常的充放电。

该设计的充电电路模块是通过完整的锂电池充电器TP4056来设计的正负极反接保护，采纳恒定电压或电流线性管理的电路。充电电路采纳外部PMOSFET架构，外加设计了防倒充电路，无需添加内部隔离二极管，充电电压固定在4.2V，充电电流经过一个外接的电阻器来设置，当充电电流抵达浮充电压之后下降到设定值的十分之一后，TP4056会主动中止充电循环。在断开输入电压之后，TP4056会主动进入低电流形态，吧电池的漏电降到2之下，TP4056还带有检测电池温度、欠压闭锁、主动再充电的性能，还自带两个用于LED灯来批示充电和完结。

4 控制系统软件设计

控制系统程序是先将STC89C54RD+单片机的IO状态初始化，同时把所有的数字外部传感器一并初始化，将液晶显示屏1062初始化使其显示预设值信息，然后读取DH11的数据并显示，然后确定按键是否按下，如果按键按下，控制系统就执行相应的动作并在显示器上显示。通过热释电红外先传感器检测室内是否有人，空气净化器负离子发生器、加湿器和电加热药剂散播装置开始工作，并在1062液晶显示器上显示出来。校舍用室内空气净化器的控制系统的电机控制独立在其他控制系统之外，电机的控制通过旋钮来调整电机及风机的转速并将其显示的液晶屏上。

5 结论

本文还重点叙述了空气净化器的功能，并对学校所用的空气净化器提出了自己的设计方案，可以满足大部分标准校舍的空气净化需求。采用了主动加被动的空气净化形式，采用滤网和负离子发生器来净化空气，通过离心风机和配套的电机来进行空气的吸入与排出，可以满足一整间教室的空气的净化换气。

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