王杰++劉全美++莫壽存++陳萌
摘 要:為有效監(jiān)測汽車駕駛艙環(huán)境有害氣體污染問題,研制了適用于汽車駕駛艙環(huán)境的有害氣體檢測裝置。該裝置采用STC12C5A60S2為處理器,針對汽車駕駛艙環(huán)境空間的甲醛、一氧化碳等污染物采用電化學(xué)傳感器進行檢測,并利用液晶顯示屏進行污染濃度數(shù)據(jù)顯示,同時以國標(biāo)為依據(jù)進行污染情況預(yù)警。
關(guān)鍵詞:駕駛艙 污染氣體 檢測
中圖分類號:R136 文獻標(biāo)識碼:A 文章編號:1674-098X(2017)01(a)-0083-02
隨著城市汽車保有量的快速增長,汽車已成為人們的常用代步工具。但由此而導(dǎo)致的汽車排放污染問題,也正在直接或間接地?fù)p害著人們的身心健康。其中,駕駛員及乘客會相對較長時間的停留在汽車駕駛艙環(huán)境中,從而汽車駕駛艙環(huán)境有害氣體污染問題也日益凸顯。故該文進行了相關(guān)汽車駕駛艙環(huán)境污染檢測裝置研制。
1 汽車駕駛艙環(huán)境污染檢測裝置工作原理
為滿足汽車駕駛艙環(huán)境的污染物檢測要求,該文依據(jù)《室內(nèi)環(huán)境空氣質(zhì)量監(jiān)測技術(shù)規(guī)范HJ/T167-2004》規(guī)范,應(yīng)用多傳感器耦合技術(shù)進行設(shè)計,具體由傳感器、顯示器和報警器3部分組成。具體工作原理為,采用STC89C52單片機作為核心處理芯片,半導(dǎo)體原理的甲醛、VOCs空氣污染傳感器,并輔以1602液晶模塊顯示溫度數(shù)值,并依據(jù)國家室內(nèi)空氣質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn),進行污染程度預(yù)警。
2 汽車駕駛艙環(huán)境污染檢測裝置設(shè)計
2.1 汽車駕駛艙環(huán)境污染檢測裝置硬件設(shè)計
(1)傳感器的選擇與電路設(shè)計:為滿足汽車駕駛艙環(huán)境污染檢測需求,特選擇甲醛、甲苯、一氧化碳為主要污染源進行檢測。其采用的具體型號為SGM8042甲苯傳感器、SGM8552甲苯傳感器、SGM8042一氧化碳傳感器。
以上3種傳感器具有可以進行軌到軌輸入和輸出的單電源運放,寬供電電壓(1.4~5.5 V),低靜態(tài)電流(670 nA)的特點。在應(yīng)用時可以運放采用單電源5 V供電,采樣電阻采用1 K,其輸出信號可送入單片機AD0進行轉(zhuǎn)換。
(2)控制器組成與電路設(shè)計:控制器由MC9S12XS128單片機和液晶顯示器組成。該單片機芯片,是一個增強的16位單片機芯片,具有CPU12X V2內(nèi)核,可以運行40 MHz總線上的頻率。
液晶顯示器采用1602型液晶顯示器。該液晶顯示器常用5 V電壓驅(qū)動,它可以顯示2行,每行16個字符,內(nèi)置的包含128個字符的ASCII字符字庫。
2.2 汽車駕駛艙環(huán)境污染檢測裝置軟件設(shè)計
汽車駕駛艙環(huán)境污染檢測裝置的軟件設(shè)計主流程圖如圖1所示,汽車駕駛艙環(huán)境污染檢測裝置開始工作后,系統(tǒng)首先參數(shù)初始化,讀取傳感器采集的信息,同時液晶顯示器開始工作;而后,單片機根據(jù)傳感器采集的數(shù)據(jù)與設(shè)定的閾值相比較,從而判斷車內(nèi)的空氣污染物有沒有超過限定閾值,若超過限定的閾值,進行污染報警;若不超過限定的閾值,則進行濃度預(yù)測與友好建議提醒。
3 模擬試驗與應(yīng)用效果分析
為了對所設(shè)計的汽車駕駛艙環(huán)境污染檢測裝置的功能和性能進行考核驗證,該研究在實車的駕駛艙內(nèi)進行了相關(guān)測試。
(1)實驗步驟:①將汽車駕駛艙環(huán)境污染檢測裝置放入實車的駕駛艙內(nèi);②使車輛分別運行在怠速、勻速、加速、減速等不同工況下;③觀察汽車駕駛艙環(huán)境污染檢測裝置的液晶顯示器上甲醛、甲苯、一氧化碳數(shù)值的變化,在此過程中用相機錄像,記錄試驗的過程。
(2)試驗結(jié)果與分析:通過表1可以發(fā)現(xiàn),車輛行駛在怠速、勻速、加速、減速等不同工況下時,汽車駕駛艙環(huán)境污染檢測裝置均能有效記錄,對應(yīng)時刻的甲醛、甲苯、一氧化碳等污染物的濃度值,并進行合理報警與預(yù)測。從而可以證明,該文所設(shè)計的監(jiān)測裝置具有良好的監(jiān)測和預(yù)警功能。同時,經(jīng)過進一步的分析可以看出,總體來說,車輛在怠速工況下運行時,其駕駛艙環(huán)境污染最為嚴(yán)重,而減速行駛工況下的駕駛艙環(huán)境污染最輕。
4 結(jié)語
該試驗所研制的汽車駕駛艙環(huán)境污染檢測裝置,可以實現(xiàn)對多種有害氣體的實時監(jiān)測、預(yù)測和報警。該項研究為改善汽車駕駛艙環(huán)境空氣質(zhì)量奠定了良好的技術(shù)基礎(chǔ),在改善駕駛環(huán)境方面具有實際推廣意義。
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