基于光触媒技术的空气清新发生器的研究与应用

郑发泰

摘 要 本文主要阐述了基于光触媒、臭氧发生器、加湿器以及紫外线的车内空气清新消毒器的研究过程。样机的研究朝着具有小型化、集成化、智能化的多参数设置、数据采集与控制功能进行。系统采用盛群HT64R24单片机控制和CA12864内建中文字库液晶显示模块。系统通过温度、湿度传感器的采集、信号预处理电路对车内环境进行温度、湿度等参数显示。实现了按定时、立即、分时对车内环境进行杀毒、清新、加湿功能。

关键词 光触媒 传感器 空气清新 发生器

中图分类号：R187 文献标识码：A

0引言

随着中国私家车数量的猛增，车内污染日益严重地影响了人们的健康。据调查统计，汽车、摩托车尾气及工业废气都会向空气中排放一氧化碳、氮氧化物等有害气体，严重影响空气环境。而全球多项研究表明，在拥挤的城市街道上，车内污染物浓度水平比城市环境空气污染水平高出10倍，即使关上车窗，关掉通风，人们还是长时间受到高浓度尾气污染物的侵害。这些车内污染物有的可能致癌，有的则可能会对神经系统、免疫系统、内分泌系统以及生殖系统产生影响。

1国内外同类研究工作现状

目前，车内环境的改善措施主要有：喷晒空气清新剂、活性碳吸附过滤、臭氧消毒和增加空气负离子含量等手段。其中，喷晒空气清新剂只能对污染欲盖弥彰，不足采用；而加装活性碳吸附过滤功能会因为时间的推延逐渐失去效力：臭氧消毒的方法则因其明显的副作用也不足取：此外，增加空气中负离子含量的方式虽然有益于人体的健康，却无法消除空气中原有的污染物质。可见，这些手段大多是治标不治本。

相比之下，光触媒高新技术更具有解决车内污染问题的彻底性。光触媒催化反应生成的氢氧自由基能对有机物质和有害气体进行氧化-还原反应，将其转化为无害的水和二氧化碳，从而达到净化空气环境的效果，能从根本上解决车内空气的污染，不仅效果显著，而且对人体绝对安全，因此被美国环保局誉为当前国际上治理室内环境污染的最理想材料。这种技术已经通过权威机构ISO国际质量认证体系的认证，鉴于其功效显著已在各行业都得到重视和应用。

2总体方案

由于车内空间有限，供电为12V电瓶提供。因此，样机的研究朝着具有小型化、集成化、 智能化的多参数设置、数据采集与控制功能进行。系统主要采用盛群HT64R24-AD单片机和CA12864K内建中文字库液晶显示模块。系统通过温度、湿度传感器的采集、信号预处理电路对车内环境进行温度、湿度等参数显示。系统可以按照定时、立即、分时对车内环境进行杀毒、清新、加湿功能。

对硬件系统的要求：

（1）结构要尽量轻便，而且要有良好的稳定性、抗干扰性和抗震性。

（2）单片机的硬件配置应满足软件系统的要求。

（3）要有良好的性能价格比，在满足基本要求的前提下，尽量选择便宜、经济的元器件，以便降低整个样机的成本，便于推广应用。

3硬件设计部分

3.1 HT64R24的选择

HT64R24是8位高性能、高效益的 RISC 结构单片机，用于直接处理模拟信号，该单片机直接连接传感器，包含一个集成的多通道模数转换器，以及一个或多个脉冲宽度调制输出。同时也增强了单片机的其它内部特性，如暂停、唤醒功能、振荡器选择和可编程分频器等，增加了单片机的使用灵活度，而这些特性也同时保证实际应用时只需要最少的外部器件，进而降低了整个样机的成本。有了集成的 A/D 和 PWM 功能的优势，再加上低功耗、高性能、灵活控制的输入/输出和低成本等特性，此单片机广泛地被应用在传感器信号处理、马达驱动、工业控制、消费性产品和子系统控制器等场合。该单片机具有所有的单片机相同的特性，主要的不同在于 I/O 引脚数目，RAM 和 ROM 的容量，定时器数目和大小，A/D 通道和 PWM 输出等方面。

3.2 CA12864K内建中文字库液晶显示模块的选择

样机选用CA12864K内建中文字库液晶显示模块，用中文提示操作，同时显示每一项功能，使其显示更加人性化，其主要性能：

（1）128*64点阵图型液晶模块；

（2）内建国标二级汉字字库；

（3）视域尺寸：70.7*38.8mm；

（4）工作电压：5V；

（5）背光源：CCFL、LED、EL；

（6）可选黄绿膜、灰膜、蓝膜；

（7）串、并口自由转换。

3.3主要传感器的选择

3.3.1 HR202电阻型湿度传感器

HR202湿敏电阻是采用有机高分子材料的一种新型的湿度敏感元件，感湿范围宽，长期使用性能稳定，可以应用于仓储、车厢、居室内空气质量控制、楼宇自控、医疗、工业控制系统及科研领域等广泛的应用。

3.3.2温度传感器的选择

NTC热敏电阻是一种对温度反应较敏感，电阻值会随温度的升高而变小的非线性电阻器。其电阻率和材料常数（B值）随材料成分比例、烧结温度、烧结气氛和结构状不同而变化，这种具有负温度系数特征的热敏电阻具有灵敏度高、稳定性好、响应快、寿命长、成本低等优点，广泛用于需要定点测温的自动控制电路。

4结论

（1）本研究完成了基于光触媒、臭氧发生器、加湿器以及紫外线的空气清新消毒器的研究过程。样机的研究朝着具有小型化、集成化、 智能化的多参数设置、数据采集与控制功能进行。

（2）系统采用盛群HT64R24单片机来控制臭氧发生器、加湿器的工作。以及采用CA12864内建中文字库液晶显示模块，通过温度、湿度传感器的采集、信号预处理电路和单片机技术对车内环境进行温度、湿度等参数显示。

（3）系统实现了按照定时、立即、分时对环境进行杀毒、清新、加湿组合功能。整个功能选择以及其它操作具有人性化特性。

参考文献

[1] 赵刚.光触媒技术应用于铁路客车空气净化的可行性研究[J].铁道车辆，2012（04）：30-32.