室内外空气流通智能控制器的制作方法

本实用新型涉及一种空气流通控制系统，尤其涉及一种室内外空气流通智能控制器。

背景技术：

目前状态下，由于工业污染，导致空气污染严重，PM2.5超标，空气的污染也是随之变化的，在室内一直关窗状态也会影响健康，而随时也难把控是否适合开窗通风，因此，存在改进空间。

技术实现要素：

本实用新型的目的就在于为了解决上述问题而提供一种室内外空气流通智能控制器。

本实用新型通过以下技术方案来实现上述目的：

本实用新型包括安装于室外的pm2.5与温湿度检测模块、室外单片机和室外WIFI模块，安装于室内的室内WIFI模块、室内pm2.5检测模块、室内二氧化碳检测模块、室内甲醛检测模块、室内温湿度检测模块、室内单片机、LCD显示模块、继电器、加湿器及空气净化器、舵机驱动、开窗驱动电机、L298N驱动和风机减速电机，室外的所述pm2.5与温湿度检测模块的信号传输端与所述室外单片机连接，所述室外单片机的网络信号端与所述室外WIFI模块连接，所述室外WIFI模块与所述室内WIFI模块无线连接，所述室内WIFI模块与所述室内单片机的网络信号端连接，所述室内pm2.5检测模块、所述室内二氧化碳检测模块、所述室内甲醛检测模块和所述室内温湿度检测模块均与所述室内单片机的信号传输端连接，所述室内单片机的显示信号输出端与所述LCD显示模块连接，所述室内单片机的电器控制信号输出端与所述继电器连接，所述继电器的控制输出端连接在所述加湿器及空气净化器的电源控制端，所述室内单片机的开窗信号输出端通过所述舵机驱动与所述开窗驱动电机连接，所述室内单片机的风机控制信号输出端通过所述L298N驱动与所述风机减速电机连接。

进一步，所述室外单片机和所述室内单片机均采用型号STM32F103RCT6的单片机。

进一步，所述室外WIFI模块和所述室内WIFI模块均采用型号ESP8266的WIFI模块。

本实用新型的有益效果在于：

本实用新型是一种室内外空气流通智能控制器，与现有技术相比，本实用新型基于STM32F103RCT6单片机控制的室内外空气流通智能控制器。系统分为单片机系统、室内外空气质量检测、WIFI局域网数据通信、智能调控输出、电机驱动电路、继电器电路。系统分为室内室外两部分，室内检测PM2.5、二氧化碳、甲醛浓度及温湿度，室外检测PM2.5浓度及温湿度。通过WIFI模块建立局域网将室外数据传送给室内控制系统，控制系统分析室内空气质量同时对比室内外空气质量分析判断输出。输出分内循环、外循环，通过控制系统最大限度的自动利用有效资源使得室内空气质量保持最佳。

附图说明

图1是本实用新型的结构原理框图；

图2是本实用新型的室内单片机的电源电路图；

图3是本实用新型的室外单片机的电源电路图；

图4是本实用新型的L298N驱动的电路图；

图5是本实用新型的舵机驱动电路图；

图6是本实用新型的控制流程图；

图7是本实用新型的WIFI通信原理图。

具体实施方式

下面结合附图对本实用新型作进一步说明：

如图1所示：本实用新型包括安装于室外的pm2.5与温湿度检测模块、室外单片机和室外WIFI模块，安装于室内的室内WIFI模块、室内pm2.5检测模块、室内二氧化碳检测模块、室内甲醛检测模块、室内温湿度检测模块、室内单片机、LCD显示模块、继电器、加湿器及空气净化器、舵机驱动、开窗驱动电机、L298N驱动和风机减速电机，室外的所述pm2.5与温湿度检测模块的信号传输端与所述室外单片机连接，所述室外单片机的网络信号端与所述室外WIFI模块连接，所述室外WIFI模块与所述室内WIFI模块无线连接，所述室内WIFI模块与所述室内单片机的网络信号端连接，所述室内pm2.5检测模块、所述室内二氧化碳检测模块、所述室内甲醛检测模块和所述室内温湿度检测模块均与所述室内单片机的信号传输端连接，所述室内单片机的显示信号输出端与所述LCD显示模块连接，所述室内单片机的电器控制信号输出端与所述继电器连接，所述继电器的控制输出端连接在所述加湿器及空气净化器的电源控制端，所述室内单片机的开窗信号输出端通过所述舵机驱动与所述开窗驱动电机连接，所述室内单片机的风机控制信号输出端通过所述L298N驱动与所述风机减速电机连接。

进一步，所述室外单片机和所述室内单片机均采用型号STM32F103RCT6的单片机。

STM32单片机NRST为低电平时产生复位，复位电路由RC电路组成。系统上电时由于电容两端电压不能突变，NRST引脚电压为低电平，上电后电容开始充电，充满后NRST引脚电压为高，单片机开始运行。单片机运行过程中，当按键被按下时电容开始放电，NRST引脚由高电平变为低电平单片机产生复位，电容放完电又开始充电，充满时NRST引脚由低变高，单片机开始运行。

进一步，所述室外WIFI模块和所述室内WIFI模块均采用型号ESP8266的WIFI模块。

如图2所示：输入直流电压经滤波电容后经开关稳压器LM2576，得到可调稳压源。瓷片电容起到滤高频信号的作用，电解电容起到滤低频和储能的作用，电感和二极管起到续流作用，RW100和R107起到电压反馈作用。

如图3所示：输入直流电压经滤波电容后经三端稳压器7805，得到5V稳压源。瓷片电容104起到滤除高频信号的作用，电解电容起到滤除低频和储能的作用，LED灯为电源指示灯，LED灯亮表示电源模块工作正常，LED灯灭表示电源模块未通电或者电源模块出现故障。

如图4所示：电机驱动集成芯片L298N是SGS公司的产品，内部包含4通道逻辑驱动电路。是一种二相和四相电机的专用驱动器，即内含二个H桥的高电压大电流双全桥式驱动器，接收标准TTL逻辑电平信号，可驱动46V、2A以下的电机。

如图5所示：舵机控制信号为20ms周期的PWM信号，对180度舵机而言正脉宽0.5ms对应舵机角度0度，正脉宽1.0ms对应舵机角度45度，正脉宽1.5ms对应舵机角度90度，正脉宽2.0ms对应舵机角度135度，正脉宽2.5ms对应舵机角度180度，采用三极管驱动舵机电路如图5所示。

ESP8266WIFI模块介绍：

工作原理分析

由ESP8266核构成的WIFI模块支持STA/AP/STA+AP三种工作模式。

AP模式：ESP8266模块作为热点，实现手机或电脑直接与模块通信，实现局域网无线控制。

STA模式：ESP8266模块通过路由器连接互联网，手机或电脑通过互联网实现对设备的远程控制。

STA+AP模式：两种模式的共存模式，即可以通过互联网控制可实现无缝切换，方便操作。

要进行两块WIFI数据的通信，选择一块设置为AP模式，一块设置为STA模式，让

STA去连接AP产生的热点。室内模块使用AT指令设置为AP模式，Access Point，提供无线接入服务，允许其它无线设备接入，提供数据访问，一般的无线路由/网桥工作在该模式下。室外模块使用AT指令设置为STA模式，Station,类似于无线终端，STA本身并不接受无线的接入，它可以连接到AP，一般无线网卡即工作在该模式。当室外模块连接上室内模块时，再设置室外模块为透传工作模式。室外单片机通过串口向WIFI模块发数据，当室内WIFI模块接收到数据时，通过串口发送给室内单片机，单片机判断数据是否正确，正确则接收数据，错误继续等待接收到正确信号。

室内单片机还连接空气质量传感器，夏普GP2Y1010AU0F灰尘传感器，该传感器为光学空气质量传感器，设计用来感应空气中的尘埃粒子，其内部对角安放着红外线发光二极管和光电晶体管，使得其能够探测到空气中尘埃反射光，即使非常细小的如烟草烟雾颗粒也能够被检测到。

AS-AQM201模拟输出甲醛传感器模块

自带零点修正、高一致性、高灵敏度、长寿命、低成本，自动校准、自带温湿度补偿、多种可选信号输出。

MH-Z19CO2检测传感器模块

MH-Z19二氧化碳气体传感器是一个通用型、小型传感器，利用非色散红外(NDIR)原理对空气中存在的二氧化碳进行探测，具有很好的选择性，无氧气依赖性，寿命长。内置温度补偿；同时具有数字输出与波形输出方式，方便使用。该传感器是将成熟的红外吸收气体检测技术与精密光路设计、精良电路设计紧密结合而制作出的高性能传感器。

DHT11温湿度传感器

DHT11传感器采用简化的单总线通信。单总线即只有一根数据线，系统的数据交换、控制都由单总线完成。设备通过一个漏枀开路或三态端口连至该数据线，以允许设备在不发送数据时能够释放总线，这样其它设备就能够使用总线；单总线一般要求外接一个约5.1kΩ的上拉电阻，因而总线闲置时，为高电平状态。由于它们是主从结极，只有主机呼叫从机时，从机才能应答，因此主机访问器件都必须严格遵循单总线序列，如果出现序列混乱，器件将不响应主机。

如图6所示：控制系统实现的功能如下：

(1)对PM2.5和甲醛传感器进行AD采样，二氧化碳传感器进行脉宽输入捕获，温湿度传感器进行串行接收，LCD显示空气质量。

(2)AT指令代码配置WIFI，并利用WIFI局域网传数据。

(3)分析数据，输出控制信号及脉冲宽度。

主程序流程图如图7所示程序初始化后对传感器进行采样，并接收WIFI发来的传感器数据然后显示在LCD液晶屏，之后分析比较室内外空气质量，输出控制信号。

如图7所示：WIFI串口通信系统设计

通过编写AT指令子程序代，系统初始化时STM32串口发送AT指令给WIFI模块，将模块配置为AP(STA)。STA模块通过指令连接AP模块，配置、连接成功后，即可发送数据。主控制器通过串口接收数据，接收数据的时候通过判断接收的数据得出数据是否正确，如果正确则使用接收到的数据，如果错误则放弃。通过WIFI通信实现室内室外空气质量的对比，系统流程图如图7所示。

本实用新型对室内室外空气的智能控制，实现了对室内室外空气质量的检测，并通过WIFI传输实现对比，根据不同的环境情况，输出控制信号，控制新风引进风机的功能。

本实用新型基于STM32F103RCT6为核心的室内外空气流通智能控制系统。实现以下功能：⑴对室内、室外的空气质量进行分别检测。LCD液晶屏显示传感器数据，时时向人们提示周围环境，以便做出是否戴口罩出门、是否出门运动、保暖需求等等。

⑵室外传感器数据采集室外空气质量并通过WIFI局域网传递给室内控制器。

⑶对室内、室外的空气质量进行对比分析，由系统程序做出判断是否开启窗户、排气扇、加湿器、净化器继电器等等。

以上显示和描述了本实用新型的基本原理和主要特征及本实用新型的优点。本行业的技术人员应该了解，本实用新型不受上述实施例的限制，上述实施例和说明书中描述的只是说明本实用新型的原理，在不脱离本实用新型精神和范围的前提下，本实用新型还会有各种变化和改进，这些变化和改进都落入要求保护的本实用新型范围内。本实用新型要求保护范围由所附的权利要求书及其等效物界定。