溫濕度傳感器在空氣凈化器中的應用

隨著消費者對大氣污染關注度的不斷提高，空氣凈化產品逐漸成為市場上的焦點，很多人家里都安裝了空氣凈化器。而各種傳感技術的發(fā)展和應用，使空氣凈化器的性能和功能全面提高，進一步實現(xiàn)了舒適、安全、節(jié)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的傳統(tǒng)元器件，目前產品越來越小型化，并通過精確的計算，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(jù)該數(shù)據(jù)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(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)采集進行空氣質量分析，并控制加濕裝置、空氣凈化裝置來進行空氣凈化。該空氣凈化器方案能夠對室內空氣質量狀況進行實時監(jiān)測、反應靈敏并且具有相應的處理措施;能夠感應人體活動有并作出判斷給出相應處理措施能夠吸附各種有害物質還具有殺菌功能;具有友好的人機交互界面;具有自動開關機、定時操作、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

世強代理的EFM32是由Silicon labs公司采用ARM Cortex-M0+M3M4內核設計而來的高性能低功耗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(shù)字溫濕度一體傳感器芯片Si7020：采用低K電介質聚合物檢測溫濕度的專利設計，具有低漂移和遲滯及卓越的長期穩(wěn)定性，標準I2C數(shù)字輸出，寬的工作電壓范圍，同時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)應用設計，具有良好的品質、快的響應速度、抗干擾能力強、性價比高等優(yōu)點。

空氣質量C02傳感器

空氣質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，二氧化碳濃度過高人體會感覺胸悶缺氧呼吸困難，甚至窒息死亡;目前市場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(jù)MCU、傳感器、EEPROM等來選擇轉換電壓。

空氣凈化裝置

采用雙波長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行殺滅、降解，使得室內的空氣得以凈化，從而提高室內空氣品質。

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域。超聲波加濕器采用每秒200萬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，增進健康，一改冬季暖氣的燥熱，營造舒適的生活環(huán)境。

顯示模塊

采用段式LCD進行顯示，顯示數(shù)據(jù)包括當前凈化器狀態(tài)、空氣溫濕度、控制質量、灰塵顆粒濃度及CO2濃度等，由于主控MCU EFM32TG840F32積成了LCD驅動，外部可以省去一個LCD驅動芯片。

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、濾波器及解調器集成在個硅片上,不僅尺寸小、無需外部元件,并且具有抗光電干擾性能好(無需外加磁屏蔽及濾光片)、并有接收角度寬等特點。

溫濕度傳感器Si7020的優(yōu)勢

據(jù)世強市場經理張園根介紹，選用高精度、高可靠性及穩(wěn)定性的溫濕度傳感器Si7020、控制質量傳感器及C02傳感器，提供實時高質量的空氣質量監(jiān)控;采用了多款低功耗器件，并由MCU自主對環(huán)境進行檢測和判斷，適時啟用空氣凈化裝置和超聲波加濕器，可達到省電節(jié)能的目的;采用LCD顯示、紅外遙控顯示豐富、直觀，控制方便，具有良好的人機接口;內置EEPROM，能夠記憶用戶設置，根據(jù)用戶喜好智能化設置工作模式、空氣質量參數(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，該溫濕度傳感器經過出廠校準，并將校準數(shù)據(jù)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期穩(wěn)定性。因此，Si7020非常適合于空氣凈化器。