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        基于單片機(jī)技術(shù)的太陽能主動(dòng)式空氣過濾頭盔系統(tǒng)設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)

        2021-11-02 06:03:38王正優(yōu)趙建川黃菊香蔡鵬霄
        無線互聯(lián)科技 2021年17期
        關(guān)鍵詞:過濾網(wǎng)換氣頭盔

        王正優(yōu),趙建川,黃菊香,蔡鵬霄,劉 鮮,楊 澳

        (貴州師范學(xué)院 數(shù)學(xué)與大數(shù)據(jù)學(xué)院,貴州 貴陽 550018)

        0 引言

        騎行車輛離不開保護(hù)人們頭部安全的頭盔,現(xiàn)有騎行頭盔分為全罩式與半罩式兩種。半罩式頭盔雖然透氣性強(qiáng),但是不能過濾空氣中對(duì)人體有害的粉塵及細(xì)菌,且安全性低;全罩式頭盔相較于半罩式安全性變高,但是也存在頭盔內(nèi)部的空氣流通性變差,且空氣沒有進(jìn)行過濾等不足。本文因此將改善上述頭盔的不足及對(duì)綠色可再生能源的利用作為研發(fā)的主方向。太陽能主動(dòng)式空氣過濾頭盔是一款集太陽能供電、電源管理、頭盔內(nèi)部溫度檢測(cè)、主動(dòng)式進(jìn)氣、空氣過濾為一體的多功能全面罩騎行頭盔,在保護(hù)頭部的同時(shí)還能過濾空氣中的有害物質(zhì)[1-2]。

        1 太陽能主動(dòng)式空氣過濾頭盔的原理

        太陽能主動(dòng)式空氣過濾頭盔的原理設(shè)計(jì)[3]由供電管理以及降溫處理兩大部分組成。光伏發(fā)電板、電源管理電路、蓄電池構(gòu)成充電管理模塊。光伏發(fā)電板將光能轉(zhuǎn)換為電能儲(chǔ)存在蓄電池中,電源管理電路給降溫處理系統(tǒng)供電;降溫處理系統(tǒng)以STC系列芯片為主控,溫度傳感器塊將檢測(cè)到的頭盔內(nèi)部溫度與設(shè)定的溫度對(duì)比,當(dāng)達(dá)到開啟降溫處理的條件時(shí)開啟風(fēng)扇,增加空氣流動(dòng)性,以達(dá)到主動(dòng)進(jìn)氣及降低溫度的效果,同時(shí)頭盔內(nèi)部的溫度通過OLED顯示屏實(shí)時(shí)顯示。太陽能主動(dòng)式空氣過濾頭盔原理如圖1所示。

        2 太陽能主動(dòng)式空氣過濾頭盔的硬件設(shè)計(jì)

        2.1 電源電路設(shè)計(jì)

        本系統(tǒng)的電源電路[4]由光伏發(fā)電板、BQ2057充電管理芯片、PNP三極管、電池、電阻、LED等元器件組成。光伏發(fā)電板將光能轉(zhuǎn)換為電能,實(shí)現(xiàn)對(duì)綠色能源的有效利用。通過BQ2057以及外電路構(gòu)成電源充電管理電路,實(shí)現(xiàn)對(duì)蓄電池的充電管理;蓄電池電力不足時(shí)開啟充電模式,當(dāng)蓄電池充滿電后自行結(jié)束充電模式。電源電路設(shè)計(jì)如圖2所示。

        圖2 電源電路設(shè)計(jì)

        2.2 主動(dòng)換氣控制電路設(shè)計(jì)

        本換氣控制電路利用DS18B20檢測(cè)頭盔內(nèi)部溫度,當(dāng)檢測(cè)到頭盔內(nèi)部溫度達(dá)到設(shè)定溫度時(shí),啟動(dòng)風(fēng)扇P1、P2,將外界空氣由換氣罩側(cè)部的換氣孔抽入換氣罩內(nèi),經(jīng)濾棉活性炭過濾網(wǎng)過濾后,再由風(fēng)扇的出風(fēng)口導(dǎo)出,然后進(jìn)入頭盔本體內(nèi)腔空氣。主動(dòng)換氣控制電路設(shè)計(jì)如圖3所示。

        圖3 主動(dòng)換氣控制電路設(shè)計(jì)

        3 太陽能主動(dòng)式空氣過濾頭盔結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)

        太陽能主動(dòng)式空氣過濾頭盔包括基礎(chǔ)組件和換氣組件。

        基礎(chǔ)組件包括頭盔本體和護(hù)目鏡,頭盔本體上開設(shè)有觀察口,護(hù)目鏡鉸接在所述觀察口外側(cè)。換氣組件包括太陽能軟板、蓄電池、溫控開關(guān)、換氣罩、活性炭過濾網(wǎng)、固定架和風(fēng)扇;頭盔本體側(cè)部貫穿開設(shè)有開口,換氣罩固定在開口外側(cè);換氣罩側(cè)部貫穿開設(shè)有換氣孔,活性炭過濾網(wǎng)和固定架固定在換氣罩內(nèi)腔,風(fēng)扇安裝在固定架上。

        整個(gè)系統(tǒng)利用活性炭過濾網(wǎng)與換氣孔和外界進(jìn)行空氣交換。在換氣過程中,利用活性炭濾網(wǎng)層吸附汽車廢氣中的有機(jī)揮發(fā)物以及過濾空氣中對(duì)人體有害的粉塵及細(xì)菌,同時(shí)系統(tǒng)內(nèi)部搭微型風(fēng)扇,在對(duì)吸入空氣進(jìn)行凈化的同時(shí)能夠增大頭盔內(nèi)部空氣流通量。太陽能主動(dòng)式空氣過濾頭盔結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)如圖4所示。

        圖4 太陽能主動(dòng)式空氣過濾頭盔結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)

        4 結(jié)語

        太陽能主動(dòng)式空氣過濾頭盔可以在短時(shí)間內(nèi)對(duì)頭盔內(nèi)部進(jìn)行空氣交換,在空氣交換的過程中還能過濾粉塵,同時(shí)將太陽光儲(chǔ)存起來作為蓄電裝置,這樣既達(dá)到環(huán)保低碳的效果又能很好地保障人們的健康和安全,從而更有利于人們的出行,所以本文的研究將有很好的實(shí)用意義和前景。

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