溫濕度傳感器在空氣凈化器中的應用

隨著(zhù)消費者對大氣污染關(guān)注度的不斷提高，空氣凈化產(chǎn)品逐漸成為市場(chǎng)上的焦點(diǎn)，很多人家里都安裝了空氣凈化器。而各種傳感技術(shù)的發(fā)展和應用，使空氣凈化器的性能和功能全面提高，進(jìn)一步實(shí)現了舒適、安全、節能。當前市面上的空氣凈化器一般都裝有三種傳感器——溫濕度傳感器、粉塵傳感器和異味傳感器。

濕度傳感器是幾十年來(lái)的傳統元器件，目前產(chǎn)品越來(lái)越小型化，并通過(guò)精確的計算，賦予了新的應用生命力。對于空氣凈化器而言，溫濕度傳感器是必須的，其作用是檢測室內濕度(干燥狀態(tài))，凈化器根據該數據控制加濕量，即可保證室內環(huán)境在一定的濕度范圍內，以保持最舒適的濕度。

空氣凈化器設計方案：

本設計將采用世強代理的Silicon Labs EFM32TG840作為主控MCU，結合數字溫濕度一體傳感器芯片Si7020、以及CO2、環(huán)境傳感器等數據采集進(jìn)行空氣質(zhì)量分析，并控制加濕裝置、空氣凈化裝置來(lái)進(jìn)行空氣凈化。該空氣凈化器方案能夠對室內空氣質(zhì)量狀況進(jìn)行實(shí)時(shí)監測、反應靈敏并且具有相應的處理措施;能夠感應人體活動(dòng)有并作出判斷給出相應處理措施能夠吸附各種有害物質(zhì)還具有殺菌功能;具有友好的人機交互界面;具有自動(dòng)開(kāi)關(guān)機、定時(shí)操作、多種工作模式選擇和多種操作方式。

系統框圖如下：

圖：空氣凈化器系統框圖

主控MCU

世強代理的EFM32是由Silicon labs公司采用ARM Cortex-M0+M3M4內核設計而來(lái)的高性能低功耗32位微控制器。該設計采用M3內核的EFM32TG840F32單片機，其封裝為QFP64，flash和RAM資源為32KB和4KB;

溫濕度傳感器

數字溫濕度一體傳感器芯片Si7020：采用低K電介質(zhì)聚合物檢測溫濕度的專(zhuān)利設計，具有低漂移和遲滯及卓越的長(cháng)期穩定性，標準I2C數字輸出，寬的工作電壓范圍，同時(shí)具有很高的溫度精度(+/-0.3℃)和濕度精度(+/-2%RH)，專(zhuān)為極低功耗、小體積(3*3*1mm)應用設計，具有良好的品質(zhì)、快的響應速度、抗干擾能力強、性?xún)r(jià)比高等優(yōu)點(diǎn)。

空氣質(zhì)量C02傳感器

空氣質(zhì)量傳感器是用與測量顆粒物的傳感器，本設計選擇灰塵傳感器，可以靈敏感知到煙草產(chǎn)生的香煙氣和花粉、房屋粉塵顆粒等;CO2傳感器用于檢測空氣環(huán)境的二氧化碳濃度，二氧化碳濃度過(guò)高人體會(huì )感覺(jué)胸悶缺氧呼吸困難，甚至窒息死亡;目前市場(chǎng)上常用的都是紅外原理的二氧化碳傳感器。

電源模塊

空氣凈化器為市電供電，帶電壓轉換電路，EFM32的工作電壓為1.8~3.8V，Si7020工作電壓為1.9~3.6V，根據MCU、傳感器、EEPROM等來(lái)選擇轉換電壓。

空氣凈化裝置

采用雙波長(cháng)光氫等離子空氣凈化器，能夠吸附并電解空氣中的細小顆粒，對空氣中的細菌、病毒及有機污染物進(jìn)行殺滅、降解，使得室內的空氣得以?xún)艋?，從而提高室內空氣品質(zhì)。

加濕裝置

采用超聲波加濕裝置，超聲波加濕器已被廣泛應用在各種領(lǐng)域。超聲波加濕器采用每秒200萬(wàn)次的超聲波高頻震蕩，將水霧化為1微米到5微米的超微粒子和負氧離子，負氧離子，達到均勻加濕，能清新空氣，增進(jìn)健康，一改冬季暖氣的燥熱，營(yíng)造舒適的生活環(huán)境。

顯示模塊

采用段式LCD進(jìn)行顯示，顯示數據包括當前凈化器狀態(tài)、空氣溫濕度、控制質(zhì)量、灰塵顆粒濃度及CO2濃度等，由于主控MCU EFM32TG840F32積成了LCD驅動(dòng)，外部可以省去一個(gè)LCD驅動(dòng)芯片。

按鍵控制

按鍵主要為人工設置、信息查看等提供人機交互接口，本設計采用普通機械按鍵。

EEPROM

用于存儲相關(guān)參數，數據量并不大，可采用8K或者16K即可。

紅外遙控

紅外遙控采用一體化紅外遙控接收頭，它將紅外接收管(光電二極管)、放大器、濾波器及解調器集成在個(gè)硅片上,不僅尺寸小、無(wú)需外部元件,并且具有抗光電干擾性能好(無(wú)需外加磁屏蔽及濾光片)、并有接收角度寬等特點(diǎn)。

溫濕度傳感器Si7020的優(yōu)勢

據世強市場(chǎng)經(jīng)理張園根介紹，選用高精度、高可靠性及穩定性的溫濕度傳感器Si7020、控制質(zhì)量傳感器及C02傳感器，提供實(shí)時(shí)高質(zhì)量的空氣質(zhì)量監控;采用了多款低功耗器件，并由MCU自主對環(huán)境進(jìn)行檢測和判斷，適時(shí)啟用空氣凈化裝置和超聲波加濕器，可達到省電節能的目的;采用LCD顯示、紅外遙控顯示豐富、直觀(guān)，控制方便，具有良好的人機接口;內置EEPROM，能夠記憶用戶(hù)設置，根據用戶(hù)喜好智能化設置工作模式、空氣質(zhì)量參數等。

溫濕度傳感器Si7020具有優(yōu)異的可靠性、穩定性及高精度特性，非常適合于對溫濕度檢測指標有一定要求的空氣凈化器的應用，該溫濕度傳感器經(jīng)過(guò)出廠(chǎng)校準，并將校準數據保存在片上的非易失性存儲器內，并有可選的保護膜，保證了芯片的一致性及長(cháng)期穩定性。因此，Si7020非常適合于空氣凈化器。