改造一台可以计算滤芯使用寿命的智能空气净化器——硬件篇
时间：2022-12-16 05:30:00
随着空气污染的日益严重，人们对生活质量的要求越来越高，越来越多的人开始关注空气质量问题，智能空气净化器确保操作方便，支持智能控制，如果也可以根据空间空气质量调整净化强度，不仅可以帮助确保家庭呼吸健康，可以最大限度地节约资源。
空气净化器方案提高了净化强度的工作模式，提高了滤芯寿命的计算功能，同时保持了原有的功能。空气中有害物质的浓度可以自动检测，净化强度可以根据污染浓度实时自动调空气净化器滤芯的使用也可以检测，滤芯的使用寿命可以计算，滤芯的更换可以提醒。
一. 硬件方案
1. 硬件框图
2. 特性描述
- 涂鸦自主开发的主控模块主控模块WBRU模组，用于控制整机运行，包括按键检测，LED指示、负载控制、数据通信等
- 输出温湿度采用四合一粉尘传感器实时测量VOC 浓度、PM1.0/PM2.5 /PM10质量浓度
- 蜂鸣器采用压电无源蜂鸣器通过模块输出相应频率PWM信号驱动
- 微动开关可防止滤芯后盖误打开
- 光敏传感器可检测环境光强度，自动调节显示亮度
- LED定时、异常报警等信息可直观显示
- NFC读卡器能有效检测滤芯的匹配性和使用寿命
3. 设计方案
3.1 主控单元
本方案选用涂鸦智能低功耗WBRU模块作为主控板，基于模块SoC开发；实现电机控制和传感器数据采集。
3.2 电机控制
空气净化器空气净化器风机 MI-JK48HM主要由710控制信号PWM、FG、BRK，电平转换控制信号与模块之间的通信。
3.3 按钮和感光传感器
系统有两个按钮，主按钮: 长按开关机，短按切换不同的工作模式(自动、睡眠、最爱)；屏幕按钮: 短按切换屏幕和指示灯的状态（PM2.5，PM10，TVOC，温度、湿度、关闭)， 长按进入配网模式。系统中有一根光敏二极管，用于控制夜间暗光时显示的亮度。
3.4 显示电路
使用一个方案TM1650驱动IC驱动3位8段数字管和5个模式指示灯。通过屏幕按钮控制数字管显示空气指标PM2.5数据，PM10数据，TVOC数据、温度、湿度。
3.5 NFC驱动
方案使用MFRC522是一种高度集成的非接触式读写卡芯片，可根据不同的主机接口实现SPI、串行UART、I2C协议通信。使用方案SPI通信实现滤芯NFC检测功能(通过NFC判断滤芯的工作时间，是否更换新滤芯)。
3.6 四合一传感器驱动
AM1002 高性价比的多参数空气质量传感器集成模块，能实时测量输出温湿度，VOC 浓度、PM1.0/PM2.5 /PM10 质量浓度。
3.7 电源
方案使用 LOWPOWER(微源半导体)lp6498ab6f输出5V给一些传感器供电，ASM1117由5V转3.3V给模块供电不少于150mA。lp6498ab6f规格如下：最大输入电压4.530V；输出电压范围0.812V。开关频率600KHZ，最大连续电流可达1.2A。
3.8 其他驱动
另外还有蜂鸣器，UV仓门检测采用灯具和机械微动开关。
4. 原理图与PCB
二. 整机搭建
1. 实物展示图
以上就是本款智能空气净化器的硬件改造方案，方案使用涂鸦自研的WBRU以联网模块为主控，采用四合一粉尘传感器实时测量输出温湿度，VOC 浓度、PM1.0/PM2.5 /PM10质量浓度，NFC读卡器用于检测滤芯的匹配性和使用寿命。感兴趣的学生可以一起尝试，如果你有更好的想法和计划，你也可以留言与我们交流。
