Дизайн и разработка печатной платы интеллектуального увлажнителя воздуха

2020-10-14 07:58:02 fandoukeji

С развитием общества потребности людей в комфортной жизни все выше и выше, и их ожидания в отношении умных домов становятся все более актуальными. Летом с кондиционированием воздуха людям становится прохладнее, но вместе с тем наступает и сухость. Зимой люди на севере будут чувствовать себя плохо из-за недостаточной влажности в окружающей среде. Исследования показали, что от 50% до 60% относительной влажности окружающего воздуха влияет на организм человека. Здоровье людей - самое полезное, устойчивость людей к болезням - самая сильная, и люди чувствуют себя комфортно. Поэтому и возникли увлажнители. Однако большинство традиционных увлажнителей используют ручной режим запуска, который имеет простую структуру и единственную функцию.Он может только вручную регулировать количество тумана и не может точно понять условия температуры и влажности в режиме реального времени, что затрудняет достижение идеального уровня комфорта. Один тип может автоматически управлять ультразвуком. Рабочее состояние увлажнителя и интеллектуального мобильного увлажнителя, способного реализовать интеллектуальное регулирование и гуманизированную количественную настройку, стало реальными потребностями людей. Увлажнитель, разработанный в этой статье, использует простого робота в качестве платформы, чтобы избавиться от оков традиционных фиксированных увлажнителей, и использует принцип встроенного однокристального микрокомпьютера для реализации интеллектуальной работы увлажнителя, который может поддерживать равномерную влажность в помещении и соответствовать образу жизни современных людей.


1. Принцип работы интеллектуального увлажнителя воздуха.

В соответствии с анализом потребностей пользователя увлажнитель, разработанный в этой статье, отвечает следующим требованиям: автоматический запуск или остановка работы после контроля соответствующего диапазона влажности; возможность свободного движения во всем помещении для обеспечения равномерного движения; когда увлажнитель готов к высыханию. , Включите звуковую и световую сигнализацию; автоматически отрегулируйте размер спрея в соответствии с контролируемым значением влажности; отобразите влажность в помещении в реальном времени; оптимальное значение влажности может быть установлено пользователем. Для выполнения этих требований увлажнитель в основном разделен на 7 модулей для согласованной работы: центральный модуль управления с однокристальным микрокомпьютером в качестве ядра, модуль датчика с DHT11 в качестве ядра, интеллектуальный приводной модуль с L298N в качестве ядра и светодиодный ЖК-экран в качестве ядра. Модуль дисплея, модуль звуковой и световой сигнализации, модуль питания и независимая периферийная клавиатура, конкретная структура показана на рисунке 1. Модуль датчика будет контролировать влажность в помещении в режиме реального времени, отображать ее на светодиодном дисплее и передавать данные на центральный контроллер.Когда влажность в помещении достигает оптимальной относительной влажности, установленной пользователем, центральный контроллер отправляет команду на включение увлажнителя и Нижняя тележка перестает работать; когда влажность в помещении упадет ниже установленной минимальной влажности, увлажнитель и тележка снова заработают. В течение этого периода увлажнитель автоматически выберет подходящий размер струи в соответствии с влажностью в помещении для обеспечения комфорта в помещении; Когда уровень воды в увлажнителе упадет до предварительно установленного минимального уровня, увлажнитель перестанет увлажнять, а модуль звуковой и световой сигнализации подаст сигнал, чтобы напомнить пользователям о необходимости вовремя долить воду, чтобы предотвратить сухое горение.

图1 智能加湿器总体原理

2. Устройство интеллектуального увлажнителя воздуха.

(1) Центральный модуль управления: есть два центральных модуля управления на основе однокристального микрокомпьютера. Один отвечает за контроль влажности увлажнителя и рабочее состояние увлажнителя, а другой - за управление соответствующими функциями простого автомобиля внизу, такими как предотвращение препятствий, поворот, Для запуска, остановки и т. Д. Реле используется для соединения двух однокристальных микрокомпьютеров и управления ими. Однокристальный микрокомпьютер на увлажнителе в основном используется для управления однокристальным микрокомпьютером на простом автомобиле для отправки команд. Выбранный однокристальный микрокомпьютер представляет собой однокристальный микрокомпьютер 51 нового поколения с высокой скоростью, низким энергопотреблением и сверхвысокой защитой от помех. Рабочее напряжение составляет 5,5 ~ 3,5 В. Внутри имеется 8 высокоскоростных 10-битных аналого-цифровых преобразователей, а данные датчика температуры и влажности могут храниться непосредственно в однокристальном микрокомпьютере. Внутреннее аналого-цифровое преобразование сохраняет внешний модуль аналого-цифрового преобразования.


(2) Интеллектуальный приводной модуль: поскольку шаговый двигатель имеет более высокую точность и его легче контролировать, чем обычными двигателями, увлажнитель, разработанный в этой статье, использует шаговый двигатель и микросхему привода двигателя L298N. L298N - это монолитная интегральная схема, высоковольтный, сильноточный, четырехканальный привод, который может напрямую управлять двигателем без изолирующей цепи. Через вход ввода-вывода однокристального микрокомпьютера для изменения уровня терминала управления микросхемой, двигатель может работать вперед, назад и останавливаться. Это очень удобно и также может соответствовать высоким требованиям по току мотор-редуктора постоянного тока. При отладке следуйте руководству по микросхеме и используйте программу Введите соответствующее значение кода, чтобы выполнить соответствующее действие. Принципиальная схема приводного модуля показана на рисунке 2.

图2 智能加湿器驱动模块原理图

(3) Модуль источника питания: источник питания, используемый в этой конструкции, включает однокристальный источник питания 5 В, источник питания микросхемы привода двигателя 5 В и источник питания двигателя 7,2 В, но для питания используются только две литиевые батареи 3,6 В. Следовательно, в модуле питания Необходимо добавить цепь падения напряжения 7805 для снижения напряжения и поддержания нормальной работы цепи.


(4) Модуль сигнализации: схема модуля сигнализации показана на рисунке 3. Когда датчик уровня воды обнаруживает, что уровень воды в увлажнителе падает до установленного минимального уровня воды, центральный модуль управления отправляет команду, то есть выдает низкий уровень и зуммер Устройство издает звуковой сигнал "ди ди".

图3 加湿器报警原理图

(5) Модуль датчика: модуль датчика использует DHT11 в качестве ядра. DHT11 - это датчик температуры и влажности, который хранит цифровые калибровочные сигналы, включая датчик влажности и элемент измерения температуры, и эти два элемента внутренне объединены с высокопроизводительным датчиком 8 Однокристальный микрокомпьютер подключается для сбора данных о температуре и влажности.


(6) Модуль светодиодного дисплея: в этой конструкции используется жидкокристаллический дисплей в качестве индикатора состояния вывода, который имеет преимущества хорошей стабильности и непростой мигалки. После того, как центральный модуль управления получает информацию о влажности, отправляемую датчиком температуры и влажности, он использует существующий 8-битный высокоскоростной модуль аналого-цифрового преобразования для преобразования информации в цифровой сигнал внутри однокристального микрокомпьютера, а затем вводит его на жидкокристаллический дисплей с общим катодом для отображения.


3. Программный дизайн интеллектуального увлажнителя.

Увлажнитель, представленный в этой статье, делит программное обеспечение на две основные части: одна часть представляет собой простой автомобиль внизу: инфракрасный датчик предотвращения препятствий установлен с левой и правой стороны автомобиля. Если препятствие не обнаружено слева и справа, автомобиль будет двигаться вперед; если препятствие обнаружено слева, а препятствие справа, автомобиль повернет направо; если препятствие обнаружено справа, а препятствие слева, Затем позвольте машине повернуть налево; при обнаружении препятствий с левой и правой стороны, позвольте машине сначала остановиться, а затем назад на 50 мс; другая часть - увлажнитель: сначала инициализируйте ЖК-экран, интерфейс загрузки и т. Д .; отсканируйте кнопку в соответствии с режимом, выбранным пользователем за работой. Рабочий режим увлажнителя разделен на режим мониторинга и режим предварительной настройки влажности, а режим его настройки разделен на автоматический режим и режим ручной настройки. В режиме автоматического управления режимом мониторинга реле определяет, выполнять ли увлажнение, и управляет работой увлажнителя в соответствии с результатом сравнения верхнего / нижнего предела заданного значения влажности и текущего значения влажности. Эта система ограничивает диапазон заданного значения влажности до 0 ~ 100% относительной влажности. Используйте 1602LCD для отображения текущей влажности и заданного значения влажности. Кроме того, когда уровень воды ниже установленного минимального значения, система включает зуммер, чтобы предотвратить сухое горение.


Вывод


В этой статье используется метод модульной конструкции для успешного проектирования интеллектуального увлажнителя, который может свободно перемещаться по комнате и автоматически регулировать размер распыляемой жидкости.При условии обеспечения равномерного увлажнения в комнате он также может обеспечить эффективное раннее предупреждение для предотвращения высыхания увлажнителя. Отображение влажности в помещении в реальном времени. Сначала используйте программирование на языке C, после отладки Keil4, AltiumDisgner и другого программного обеспечения и реальных испытаний доказано, что увлажнитель, разработанный в этой статье, эффективно решает вышеупомянутые проблемы традиционного увлажнителя, что делает увлажнитель шагом к умному дому. Низкая стоимость, простота в эксплуатации и определенная ценность для практического применения.


Взаимодействие с другими людьми