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[7月赛] 【造物工坊】WIFI负离子空气净化器设计---持续更新

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发表于 2017-7-20 12:14:03 | 显示全部楼层 |阅读模式
本帖最后由 cjm736267102 于 2017-7-20 12:19 编辑

其实之前一直都有发帖子的欲望,但由于懒人心态作祟,一直也没发,今天有任务安排特整理最近一项项目(负离子空气净化器)开发的思路流程,抛砖引玉,供各位同学做参考
FateMu
2017/7
图片1.png

图片2.png


        ---------------------------------------------------------分割线--------------------------------------------------------------------------
一、与甲方对接商议后,列出以下产品功能要求:

(一)控制要求:
1、负离子控制:开关  
2、风速控制:开关 、调速(异步电机和直流PWM电机的调速,需两种风机的接插件都同时工作,需要哪种就插哪种)。
3、水帘控制:电机的开关
4、消毒灯控制:开关
5、各类工作模式控制:开关、切换
6、原设备不支持联网控制,需联网控制方案

(二)显示要求:
     1、原数码管显示界面替换为段码液晶显示界面。
2、空气质量模拟输出(段码液晶背光的绿、兰、黄、红四种色)及空气质量等级数显(0、1、2、3)
3、定时时间显示
4、温度
5、湿度
6、灰尘(pm2.5)
7、负离子产生量
8、APP连接状况
9、智能模式/液晶模式 与否
10、清洁提示
11、风机工作状态(档位)
参数
标识
单位
温度
TEMP
°C
湿度
HUMID
%RH
细颗粒物
PM2.5
ug/m³
负离子量
ANION
10^7pcs/cm³
空气质量
AIR
级(LEVEL)
定时
TIMING
H(小时)M(分钟)
风速
(三)按键控制
1、开关
2、风速调节
3、水帘/加湿
4、智能模式(根据室内空气质量情况调节风机工作状况)
5、紫外线消毒灯
6、定时时间
7、夜间模式(关闭显示灯光)
(四)功能简述
插上电源插头,机器接通电源,电源指示灯闪亮,进入待机状态。按下①按键(待机/运行)时,电源指示灯常亮,同时打开显示屏,此时按下对应调风速、调水帘、智能模式、调紫外线、定时、夜间模式开始有效。再按下①按键关机时,关闭显示,电源指示灯闪亮,进入待机状况,其他键也对应无效。
在开机时,负离子工作,当机器待机或关机时负离子不工作。
在开机时,风机默认停止,按下②按键(风速),风机最小档(1档),再按为中档(2档),再按为最大档(3档),再按风机停止,再按又为最小档。连续按风速调节键,几档依次循环。
风速1脚:风速控制输出端,其动作取决于风速输入脚风速控制输入端,按下风速输入脚第一次,第五次,第九次,第(4n+1)次时只风速1脚输出高,风速2、风速3脚为低。(芯片处于工作状态有效;待机复位)。
风速2脚:风速控制输出端,其动作取决于风速输入脚风速控制输入端,按下风速输入脚第二次,第(4n+2)次时风速1、风速2脚输出高风速3脚为低。
(芯片处于工作状态有效;待机复位)。
风速3脚:风速控制输出端,其动作取决于风速输入脚风速控制输入端,按下风速输入脚第三次,第(4n+3)时风速1、风速3脚输出高。风速2脚为低。(芯片处于工作状态有效;待机复位)。
风速指示状态
风速1脚
风速2脚
风速3脚
风速指示灯1
高     +
低       -
低       -
风速指示灯2
高     +
高       +
低       -
风速指示灯3
高     +
低       -
高       +
在开机时,按下③按键(过滤/加湿),对应打开水帘电机继电器,再按关闭。
在开机时,按下⑤按键(UV/消毒),对应打开紫外线继电器,UV灯管工作,再按关闭。
在开机时,按下⑥按键(定时),每长按3秒定时键,时间加1小时,点按1秒,时间增加10分钟,到60分钟时,自动进位1小时,同时分钟数返回到0分钟。可交替使用长按和点按,时间累加到24小时后,返回到0,再按再从0增加时间。定时时间到了,机器自动回到待机状态。
在开机时,按下⑦按键(智能模式/夜间模式)时,进入智能工作状态,当湿度在低于40%时水帘自动工作,当湿度高于70%时,水帘自动关闭。当空气质量为0-1档时,风机为最小档1档,当空气质量为2档时,风机为最中档2档,当空气质量为3档时,风机为最大档3档。
再按该键,进入夜间模式状态。关闭液晶显示屏、数码灯光、和其它除电源指示灯外的其它指示灯,消毒功能也关闭,只有电源指示灯和负离子工作。
用户可以遥控(6键)以上操作,电源开、关合为一个键。
定时时间到了,机器关机(待机)。
机器累积运行2160小时(90天)后,液晶或数码屏上显示红色“请清洁”,提示清扫整理过滤网。持续显示到用户关机。用户关机清扫后再开机复位,累积计时重新开始,2160小时(90天)一个周期。
机器在运行一小时后,关闭风机、水帘电机、紫外线、负离子、灯光(夜间模式)休息3分钟,3分钟后恢复之前的状况,但紫外线不恢复而是关闭的。
每按一次按钮都有蜂鸣器声
整机的显示及操作通过WIFI连接到互联网,使用手机APP远程显示及操控
        ---------------------------------------------------------分割线--------------------------------------------------------------------------
二、根据需求,绘制系统框图草图
图片3.png

--------------------------------------------------------------分割线-----------------------------------------------------------------------
三、关于器件选择
       主控IC:根据项目产品功能来看,STM32F103能满足需求(引脚数、传感器通讯接口 UART数量、任务处理速率)。
QQ截图20170720105359.png
       速度:72MHz
       通讯接口:CAN,I2C,IrDA,LIN,SPI,UART/USART,USB
       外围设备:DMA,电机控制PWM,PDR,POR,PVD,PWM, 温度传感器,WDT
       输入/输出数:51
       程序存储器容量:256KB
       程序存储器类型:FLASH
       RAM容量:48K
       工作温度:-40°C ~ 85°C
       封装/外壳:64-LQFP


       段码式液晶:由于是定制品,联系好上家谈好价格,开模。上图

       图片4.png
       图片5.png
       图片6.png



       段码式液晶驱动IC:液晶共计4位COM脚,27位SEG脚,可选择合泰/天微的TM1621驱动,由于价格因素我选择的是天微,SSOP48封装。
       图片7.png
      



       温湿度传感器:DH12,DH11升级版,不再过多赘述。
       图片8.png

        
       空气质量传感器:AQM-300,AQM-300系列空气质量模块采用先进成熟的旁热式结构广谱型半导体气敏元件AQS501。该传感器由陶瓷加热器上涂覆纳米级半导体材料SnO2并掺杂适当微量元素构成,对甲醛、苯、一氧化碳、氨气、氢气、酒精、香烟烟雾等有机挥发气体具有极高的灵敏度。模块经过老化、调试、标定校准,具有良好的一致性以及极高的灵敏度。
       图片9.png        图片10.png                   
模块型号
AQM-300E V1.2
传感器
AQS501空气质量传感器
检测气体
甲醛、苯、一氧化碳、氢气、酒精、氨气、香烟烟雾等
物理接口
XH2.54-4立式插座
输出数据
0-3级污染信号
工作电压
5.0±0.2VDC
工作电流
≤80mA
预热时间
2分钟
响应时间
≤30秒
恢复时间
≤20秒
工作温度
0~50℃
工作湿度
≤95%RH
存储温度
-20~60℃
存储湿度
≤60%RH
外形尺寸
24×20×16mm(L×W×H)
重量
约20克
灵敏度
0.5ppm
使用寿命
≥10年


       PM2.5颗粒传感器:FS00201激光粉尘传感器是一款数字式通用颗粒物浓度传感器,可以用于获得单位体积内空气中悬浮颗粒物个数及质量,即颗粒物浓度,并以数字接口形式输出。采用激光散射原理,即令激光照射在空气中的悬浮颗粒物上产生散射,同时在某一特定角度收集散射光,得到散射光强随时间变化的曲线,进而微处理器利用基于米氏(MIE)理论的算法,得出颗粒物的等效粒径及单位体积内不同粒径的颗粒物数量。

传感器特点:一致性5%以内(符合甲方的一致性要求),最小分辨粒径0.3微米、、零错误报警率、实时响应、数据准确、长寿命、超静音。
图片12.png
参数
指标
单位
测量范围
0.3~1.0: 1.0~2.5:2.5~10
微米(um)
技术效率
50%@0.3um  98%@>=0.5um
称准体积
0.1
升(L)
响应时间
≤10
秒(S)
直流供电电压
5.0±0.1
伏特(V)
纹波
小于50
毫伏(mv)
最大工作电流
120
毫安(mA)
待机电流
≤200
微安(uA)
数据接口电平
L <0.8@3.3   H >2.7@3.3
伏特(V)
工作温度范围
-20~+50
摄氏度(℃)
工作湿度范围
0~99%
RH
平均无故障时间
>3万
小时(H)
最大尺寸
50×35×21
毫米(mm)
       关于激光PM2.5颗粒传感器的数据帧格式;
       例:
起始符
1
起始符
2
帧长度
H
帧长度
L
数据
1H
数据
1L
数据
2H
数据
2L
数据
3H
数据
3L
数据
4H
数据
4L
数据
5H
数据
5L
数据
6H
数据
6L
数据
7H
数据
7L
数据
8H
数据
8L
数据
9H
数据
9L
校验位
H
校验位
L
42
4D
00
14
00
22
00
2D
00
33
00
22
00
2D
00
33
00
00
00
00
00
00
01
A7
空气PM1(CF=1) 0000 0000 0000 0022单位ug/m³  换算后34ug/m³
空气PM2.5(CF=1) 0000 0000 0000 002D单位ug/m³ 换算后45/m³
空气PM10(CF=1)0000 0000 0000 0033 单位ug/m³ 换算后51/m³
空气PM1(大气环境下) 0000 0000 0000 0022单位ug/m³ 换算后34ug/m³
空气PM2.5(大气环境下)0000 0000 0000 002D 单位ug/m³ 换算后45/m³
空气PM10(大气环境下) 0000 0000 0000 0033单位ug/m³ 换算后51/m³

       二氧化碳传感器:
MH-Z14A 二氧化碳气体传感器是一个通用智能小型传感器, 利用非色散红外NDIR) 原理对空气中存在的 CO2进行探测, 具有很好的选择性和无氧气依赖性, 寿命长。 内置温度补偿; 同时具有数字输出、 模拟输出及 PWM 输出, 方便使用。该传感器是将成熟的红外吸收气体检测技术与精密光路设计、 精良电路设计紧密结合而制作出的高性能传感器。 图片15.png
       关于二氧化碳传感器的数据帧格式;类似PM2.5,可参考PM2.5
       WIFI模组:选择ESP8266-12F,是ESP8266-12的增强版,完善外围电路,四层板板工艺,增强阻抗匹配,信号输出更佳,无论是稳定性还是抗干扰能力,PCB天线经过专业实验室测试,完美匹配,经过ROHS认证,都得到了大幅度的提升!增强版完全兼容之前固件,引脚在ESP-12的基础上又新增六个IO口、SPI口引出。
图片16.png

   --------------------------------------------------------------------------分割线--------------------------------------------------------------------------------

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发表于 2017-7-20 13:58:57 | 显示全部楼层
不错不错,要是能做出成品,也可以后续来展示一下
1、OneNET交流群6:887624121
该群目前非常活跃,欢迎大家参与进来,交流,讨论,答疑,解惑~~
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