淘宝彩票

深圳市淘宝彩票微電子有限公司
銷售部:158 1687 4032采購部:0755-8299 4126行政部:0755-8299 4126
咨詢電話
0755-8299 4141

生活電器

家用便攜空氣凈化器研發廠家


為了給人們提供清潔和安全的室內空氣,空氣凈化器行業的技術人員正在進行各種研究開發、創新設計,以此滿足用戶的需求,該市場前景廣闊,開發潛力巨大,隨著時間的推移,今后的空氣凈化器技術將更加完善,并有新的突破。

一、空氣凈化器過濾原理簡介

空氣凈化器是指能夠吸附、分解或轉化各種空氣污染物,有效提高空氣清潔度的設備,目前以清除室內空氣污染的家用和商用空氣凈化器為主。空氣污染造成的人類身心健康問題日趨嚴重,室內空氣污染中的裝修污染已成為居民生活的重要污染源,大量使用美化裝飾材料所釋放的揮發性氣體、甲醛、二甲苯等,同時混合其他細菌病毒,嚴重危害居者的健康。現在,具有去除室內空氣污染物功能的空氣凈化器成為人們家用電器的新成員。

根據過濾原理——過濾材料利用分子運動規則進行有效的過濾作用,共有三類(見圖1):①慣性碰撞吸附是指在氣流運動方向變化后,顆粒由于慣性作用做直線運動而碰撞到濾材上而產生的吸附。②擴散吸附是指在由于布朗運動,顆粒從氣流中擴散到纖維表面,在靜電作用下吸附到纖維上。擴散吸附只在氣體過濾時能起重要作用。③直接吸附是指當顆粒直徑大于過濾介質的通道孔徑時,不能通過而被攔截。直接吸附作用是表示孔徑分布的最基本的一個特征,孔徑越小,直接吸附的效率越高,去除顆粒的效率越高。

圖1 過濾原理示意圖

二、空氣凈化技術

圖2是常見的空氣過濾器基本結構分解示意圖,其由機箱外殼、進風口及通道、濾網組件(初效過濾層、高效HEPA組件過濾層、活性炭吸附層)、風機、出風口及通道組成,其核心為濾網組件即空氣過濾芯(器),起到過濾凈化空氣的作用。根據其基本結構,可知其影響空氣過濾器性能的因素主要有:濾料性能、被過濾氣流性質、氣流速度和過濾器結構。

圖2 空氣過濾器基本結構

在如圖3所示的空氣凈化過程中,進風口進入的有毒有害氣體,首先進行第一層預過濾(即初過濾階段),該階段的濾材一般為海綿濾網、PP尼龍過濾網,抗菌過濾棉,亦有海綿與活性炭的復合型材料等,譬如,其中的PP尼龍過濾網,材料為尼龍網,濾材以PP纖維紡織成型制成一體,外框為鋁合金,或者用鍍鋅框,用鐵絲支撐。尼龍網則用襯框繃緊后裝入框,尼龍網的層數可根據用戶的要求而定。其特性是除塵效果好,耐酸堿性,耐腐蝕性佳,阻力小,重量輕,能防潮,壽命長等優點,預過濾網能夠清除大顆粒灰塵懸浮物,花粉、大顆粒霉菌,寵物毛發等。抗菌過濾棉能夠去除灰塵、霉菌細菌等微生物,若是復合材料,例如含活性炭,則已經開始初步去除異味,甲醛等有害氣體了。

圖3 空氣凈化過程

其次,進入第二層(高效過濾層),其為HEPA組件(High efficiency particulate air Filter),空氣過濾凈化以纖維濾料為主,其原理是空氣經過纖維材料制成的空氣過濾器時,空氣中的顆粒物被纖維濾材截留,即如圖1所示的過濾原理,使顆粒物與空氣實現分離,從而完成空氣的進一步凈化過濾。根據我國的分類標準GB12218-89,GB/T14295-93,GB13554-92,可將空氣過濾等級大致分為三級:初級過濾(粒子粒徑≥5um)、中級過濾(1um≤粒子粒徑<5um)、高效過濾(粒子粒徑≤0.5um),高效過濾層主要用于捕集0.5um以下的顆粒灰塵及各種懸浮物,濾材為超細玻璃纖維紙等,此層的HEPA組件其優點是空氣可以通過,但空氣中的很細小的微粒無法通過,對直徑只有0.3um(人體頭發直徑的1/200)以上的微粒過濾效率達到99.7%以上,是細菌、極細灰塵顆粒,煙霧等污染物的有效過濾媒介。

上述的玻璃纖維紙作為高效過濾媒質,不論其粒徑大小,其過濾特點是捕捉固體顆粒,所以,該凈化技術為固體污染物凈化,而對于活性炭這種特殊的材料,活性炭吸附技術是空氣凈化中的氣態污染物凈化技術,活性炭是利用木炭、竹炭等作為原料,通過物理化學方法對原料進行加工處理而成的一種性能優良的吸附劑,其表面積越大,吸附能力就越強。

最后,殺菌棉以及活性炭過濾網,能夠再次有效殺菌、除臭、除異味,對預過濾層的空氣中遺漏的微生物、病毒菌等進行再過濾,最終輸出優質空氣,供室內居者呼吸使用。

三、空氣過濾器性能檢測方法

由圖3的空氣凈化過程示意圖可知,空氣凈化器能夠實現高效凈化功能的關鍵部件是高效空氣過濾器(HEPA過濾器),換言之,空氣過濾器性能的好壞直接影響著空氣凈化器凈化功能的優劣。目前高效空氣過濾器過濾效率檢測方法有:D.O.P法、油霧法、最易穿透粒徑法MPPS等。

3.1 D.O.P法

DOP法檢測過濾器過濾效率時,需要人工制造所需塵源粒徑(0.3um),采用一種名為鄰苯二甲酸二辛酯(DOP-DiOctyl-Phthalate),其為無色透明液體,將該液體在嚴格控制的條件下加熱汽化,再用冷空氣與之混合,使之凝結產生與灰塵粒徑大小相同的液滴(0.3um),用于實驗檢測用氣溶膠,是目前國際上較普遍的一種檢測方法。

3.2油霧法

作為一種檢測手段,油霧法檢測空氣過濾器性能,同樣也需要測試時的塵源,以此保證塵源的粒徑大小,在此基礎上,并在規定的檢測條件下,將經過充分混合均勻的油霧氣溶膠通過被測過濾器,測量過濾器前后的油霧濃度,由此來計算油霧過濾率和透過率。3.3 MMPPS法

最易穿透粒徑法(The Most PenetratingParticle Size)MPPS,其基本原理是用特制的噴嘴將D.O.P、DEHS等液體彎壓噴霧,形成0.01-1um的多分散氣溶膠,作為實驗用塵源,利用激光粒子計數器或凝聚核計數器測量過濾器上下游的粒子濃度,從而決定其效率。

四、空氣凈化技術發展趨勢

隨著全球工業經濟的快速發展,人類在實現高度發達的物質文明的同時,自身卻處在重重矛盾之中,環境問題日趨嚴重,其中,空氣污染肆虐,如工業廢氣,汽車尾氣,燃煤產生的粉塵,室內新型裝修材料的使用,因缺乏監管及環保檢測,在貪圖美觀的背后,是這些化學材料的濫用,室內環境污染問題日益突出,人們已經進入室內空氣污染時期,但與此同時,人類自身健康意識也在增強,如何使家居環境改善,能夠呼吸潔凈空氣,健康生活,是世界各國面臨的共同問題。

采用空氣凈化技術制造的各種空氣凈化器,如雨后春筍般產生。早期的空氣凈化器功能單一,結構簡單,難以滿足需求,目前設計的空氣凈化器,其發展趨勢是技術復合型,集各種功能于一身,且在原有凈化技術的基礎上,開發研制新型濾材,如光觸媒,其主要成分是TiO2,具有消毒功能,對各種常見的致病菌有較好的殺菌作用。所以,各種空氣凈化技術融合在一起是今后的發展方向。

五、便攜式空氣凈化器系統整體設計

近年來國內霧霾現象日益嚴重,國內多地受霧霾持續困擾,室內外空氣中的微粒、細菌、病毒和其他有害物質對人體健康構成危害,特別是對長期工作或生活在惡劣環境下的人。本文設計出一種多功能便捷式空氣凈化器,在檢測空氣質量的同時還可以利用過濾層及負離子發生器改善人體吸入空氣的質量,通過物聯網芯片將實時的空氣質量傳送給服務器進行分析。本設計可根據環境選取風量調速模式,具有能耗低,維護簡單和可隨身攜帶等優點。

本設計基于STM32單片機,由負離子發生器、微風扇、空氣過濾裝置等系統組成。微風扇使空氣流動,流動的空氣經過裝在風口的負離子發生器,將空氣不斷電離,產生大量負離子,形成負離子氣流,依次通過機內的粗濾棉、活性炭濾芯、PM2.5試紙后將各種污染物過濾或吸附,達到清潔凈化空氣的目的。

在霧霾環境下,傳感器感知周圍空氣,通過液晶顯示屏顯示當前未凈化空氣的PM2.5值、溫度值和濕度值。通過風扇的作用,空氣先流過負離子發生器,將空氣中帶電的大顆粒吸附到鐵絲過濾網上,通過粗濾棉進行第一層過濾,活性炭網進行第二層過濾,PM2.5濾紙過濾小微粒,再通過負離子發生器凈化空氣,使人體可以呼吸到潔凈空氣。此外,本系統搭配不同類型出風口也可作為車載凈化器使用。

5.1空氣凈化器系統硬件組成

系統主控模塊:本設計選用STM32單片機作為數據處理模塊,其對數據的處理速度快,能實時采樣PM2.5傳感器、溫濕度傳感器檢測的數據,精確計算出粉塵濃度、溫濕度,把實時數據傳輸給OLED顯示屏,具有性價比高,功耗低等特點。

PM2.5檢測模塊:本設計采用夏普PM2.5粉灰塵傳感器GP2Y1010AU0F檢測模塊,利用光學空氣質量傳感器感應空氣中的塵埃粒子。內部的紅外線發光二極管和光電晶體管,使其能夠探測到空氣中塵埃反射光,通過檢測經過空氣中灰塵折射過后的光線來判斷灰塵的含量。該傳感器輸出為模擬電壓,其值與粉塵濃度成正比,通過STM32單片機的采樣數據,運用卡爾曼濾波算法精確計算出粉塵濃度,測量PM2.5的含量。

風扇模塊:風扇作為凈化器空氣流動的動力來源,風量的大小決定凈化速度的快慢。本設計采用DC12V微型風扇,通過STM32單片機控制PWM調速,改變周期占空比大小來控制風扇端電壓,進而控制風扇的轉速。

溫濕度檢測模塊:本設計采用數字溫濕度傳感器DHT22模塊。DHT22數字溫濕度傳感器是一款含有校準數字信號輸出的溫濕度復合傳感器,具有極高的可靠性與穩定性。傳感器包括一個電容式感濕元件和一個NTC測溫元件。此模塊和STM32單片機單線制串行通信,簡易快捷,通過STM32單片機實時校準程序,使溫度、濕度數據更加精確。

負離子發生器模塊:通過負離子發生器的脈沖振蕩電路,將低電壓通過高壓模塊升壓為直流負高壓,經過碳素纖維尖端不斷產生負直流高電暈,高速的發射出大量的電子,立刻會被空氣中的氧分子捕捉,從而形成負離子。本設計利用負離子發生器使空氣中的甲醛、苯等有害氣體發生反應,將其分解為二氧化碳和水,達到除塵、滅菌、凈化空氣的目的。

電源模塊:本設計選用DC12V、5000mA容量鋰電池為系統供電。該電源為外部各個傳感器模塊和單片機模塊提供穩定的電壓和電流,紋波小。此外,當系統電量不足時,能通過OLED顯示屏進行低電量顯示,提示使用者及時充電。

cc2530芯片:通信模塊選擇美國TI公司的CC2530F256,其含有一個標準的增強型8051 CPU,256KB可編程閃存,8-KBRAM和先進的RF收發器,結合ZigBee協議棧,可實現強大和完整的無線通信。本設計將STM32單片機與CC2530芯片設置相同的波特率,進行串口通信,將PM2.5及溫濕度數據傳送到相鄰的服務器。

5.2空氣凈化器系統測試

將各個模塊進行連接,首先測試各個模塊運行,觀察其狀態變化,系統狀態值可以在OLED屏幕和示波器上觀察波形顯示。最后將各個模塊組裝測試。

風扇模塊監測:通過改變每個周期中占空比的大小來控制風扇兩端電壓的大小,進而控制風扇的轉速。本設計中占空比設定為0.25、0.5、0.75、1四個等級,通過示波器檢測STM32單片機輸出占空比。

PM2.5模塊監測:對PM2.5檢測模塊進行測試,當室內無煙時液晶顯示屏顯示PM2.5值為40,室內有煙時液晶顯示屏顯示PM2.5值為250,表明該模塊檢測靈敏度高。

溫濕度模塊監測:正常溫室15.5℃時,相對濕度為64.4%,當給溫濕度傳感器周圍添加熱源后,溫度上升為18.7℃,當給溫濕度傳感器周圍放置加濕器后,相對濕度上升到88.8%,表明溫濕度傳感器性能良好。

OLED顯示器模塊監測:OLED模塊與STM32單片機通過IIC實現數據的傳輸,PM2.5傳感器、溫濕度傳感器檢測的數據發送到STM32單片機進行數據的處理與分析,把處理后的數據發送給OLED顯示屏,顯示經過凈化器凈化前后的PM2.5數值和空氣的溫度、濕度。

總結

通過測試,該便攜式空氣凈化器可以有效地凈化人體吸入空氣,并最大程度地減少室內外空氣中懸浮的細菌和有害氣體,同時利用物聯網技術,可以實時將戶外空氣指數上傳至服務器,進行區域互聯,為行人提供一個安全舒適的室外呼吸環境。

以上就是我們深圳市淘宝彩票微電子有限公司為您介紹的便攜式空氣凈化器方案詳情。如果您有空氣凈化器的開發設計需求,可以放心交給我們,我們有豐富的電子產品定制開發經驗,可以盡快評估開發周期與IC價格,也可以核算PCBA報價。我們是多家國內外芯片代理商:松翰、應廣、杰理、安凱、全志、realtek,有MCU、語音IC、藍牙IC與模塊、wifi模塊。我們的開發能力涵蓋了PCB設計、單片機開發、藍牙技術開發、軟件定制開發、APP定制開發、微信公眾號開發等軟硬件設計。還可以承接智能電子產品研發、家用電器方案設計、美容儀器開發、物聯網應用開發、智能家居方案設計、TWS耳機開發、藍牙耳機音箱開發、兒童玩具方案開發、電子教育產品研發。

方案用到的產品

該方案成功案例

  • 返回頂部