溫濕度傳感器在空氣凈化器中的應(yīng)用

隨著消費(fèi)者對(duì)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(yīng)用，使空氣凈化器的性能和功能全面提高，進(jìn)一步實(shí)現(xiàn)了舒適、安全、節(jié)能。當(dāng)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(tǒng)元器件，目前產(chǎn)品越來(lái)越小型化，并通過(guò)精確的計(jì)算，賦予了新的應(yīng)用生命力。對(duì)于空氣凈化器而言，溫濕度傳感器是必須的，其作用是檢測(cè)室內(nèi)濕度(干燥狀態(tài))，凈化器根據(jù)該數(shù)據(jù)控制加濕量，即可保證室內(nèi)環(huán)境在一定的濕度范圍內(nèi)，以保持最舒適的濕度。

空氣凈化器設(shè)計(jì)方案：

本設(shè)計(jì)將采用世強(qiáng)代理的Silicon Labs EFM32TG840作為主控MCU，結(jié)合數(shù)字溫濕度一體傳感器芯片Si7020、以及CO2、環(huán)境傳感器等數(shù)據(jù)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?qū)κ覂?nèi)空氣質(zhì)量狀況進(jìn)行實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)、反應(yīng)靈敏并且具有相應(yīng)的處理措施;能夠感應(yīng)人體活動(dòng)有并作出判斷給出相應(yīng)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(jī)交互界面;具有自動(dòng)開關(guān)機(jī)、定時(shí)操作、多種工作模式選擇和多種操作方式。

系統(tǒng)框圖如下：

圖：空氣凈化器系統(tǒng)框圖

主控MCU

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

溫濕度傳感器

數(shù)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(cè)溫濕度的專利設(shè)計(jì)，具有低漂移和遲滯及卓越的長(zhǎng)期穩(wěn)定性，標(biāo)準(zhǔn)I2C數(shù)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)，專為極低功耗、小體積(3*3*1mm)應(yīng)用設(shè)計(jì)，具有良好的品質(zhì)、快的響應(yīng)速度、抗干擾能力強(qiáng)、性價(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(cè)量顆粒物的傳感器，本設(shè)計(jì)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(cè)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(zhuǎn)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(jù)MCU、傳感器、EEPROM等來(lái)選擇轉(zhuǎn)換電壓。

空氣凈化裝置

采用雙波長(zhǎng)光氫等離子空氣凈化器，能夠吸附并電解空氣中的細(xì)小顆粒，對(duì)空氣中的細(xì)菌、病毒及有機(jī)污染物進(jìn)行殺滅、降解，使得室內(nèi)的空氣得以凈化，從而提高室內(nèi)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(yīng)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(fù)氧離子，負(fù)氧離子，達(dá)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(shù)據(jù)包括當(dāng)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(qū)動(dòng)，外部可以省去一個(gè)LCD驅(qū)動(dòng)芯片。

按鍵控制

按鍵主要為人工設(shè)置、信息查看等提供人機(jī)交互接口，本設(shè)計(jì)采用普通機(jī)械按鍵。

EEPROM

用于存儲(chǔ)相關(guān)參數(shù)，數(shù)據(jù)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(diào)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(shì)

據(jù)世強(qiáng)市場(chǎng)經(jīng)理張園根介紹，選用高精度、高可靠性及穩(wěn)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(jiān)控;采用了多款低功耗器件，并由MCU自主對(duì)環(huán)境進(jìn)行檢測(cè)和判斷，適時(shí)啟用空氣凈化裝置和超聲波加濕器，可達(dá)到省電節(jié)能的目的;采用LCD顯示、紅外遙控顯示豐富、直觀，控制方便，具有良好的人機(jī)接口;內(nèi)置EEPROM，能夠記憶用戶設(shè)置，根據(jù)用戶喜好智能化設(shè)置工作模式、空氣質(zhì)量參數(shù)等。

溫濕度傳感器Si7020具有優(yōu)異的可靠性、穩(wěn)定性及高精度特性，非常適合于對(duì)溫濕度檢測(cè)指標(biāo)有一定要求的空氣凈化器的應(yīng)用，該溫濕度傳感器經(jīng)過(guò)出廠校準(zhǔn)，并將校準(zhǔn)數(shù)據(jù)保存在片上的非易失性存儲(chǔ)器內(nèi)，并有可選的保護(hù)膜，保證了芯片的一致性及長(zhǎng)期穩(wěn)定性。因此，Si7020非常適合于空氣凈化器。