基于静电吸附原理的空气净化器

基于静电吸附原理的空气净化器

作者：王煦焱韩冬严石桂名

来源：《世界家苑·学术》2018年第05期

本项目静电式吸附空气净化器是以静电吸附为基本，结合主流的智能化趋势而产生的新事物。其摒弃了活性炭吸附方法不能吸附有毒气体的缺点，也放弃了机械性过滤—HEPA网繁重又复杂的拆卸手段，同时本项目设计的空气净化器有着智能化，价格低廉，便于安装，积极采用高新技术等特点，这是一次大胆的创新。响应了国家提倡的节能环保，提高人们的生活质量，提供健康保障，同时也为市场的更新提供一个较好的发展方向。

1空气净化器的发展现状及前景

现在，空气浄化器已经有了多种不同的设计制作方式，并且每一次技术的变革都为人们室内空气品质的改善带来显著效果。而这一切目的只有一个：希望能浄化室内空气来提高人们的生活质量。目前市场上空气浄化器大都主要构成有：机箱外壳、过滤段、风道设计、电机、电源、液晶显示屏等。决定寿命的是电机，决定浄化效能的是过滤段，决定是否安静的是风道设计、机箱外壳、过滤段、电机。在“绿色、健康”理念越来越深入人心的今天，人们对自身所处的环境质量的要求越来越高，自然新鲜的空气是人们高品质健康生活的必要条件，空气净化器应运而生，其存在着巨大的市场，且此领域开发时间较短，有较大的创新空间。

2市场当前主流空气净化器总结

市场上存在两大类空气净化器：抽风式空气净化器和静电式空气净化器。抽风式空气净化器存在技术陈旧，安装形式僵化，体积大，噪音重等各种缺点旧式静电式空气净化器存在价格昂贵，生成大量臭氧，结构不合理等缺点市场上急需一项新的空气净化器来代替，并需要全方位改善之前两者的缺点。

3设计的研究方案

3.1项目研究的原理

静电吸附的原理：当一个带有静电的物体靠近另一个不带静电的物体时，根据静电感应原理，没有静电的物体内部靠近带静电物体的一边会集聚与带电物体所携带电荷相反极性的电荷（另一侧产生相同数量的同极性电荷），由于异性电荷互相吸引的特性，就会表现出“静电吸附”现象。

利用静电发生器对物体施加静电以产生吸附作用在其它行业也有很多应用，使用时可以根据情况调节静电发生器的输出电压高低来调节吸附力的大小。交流的升压电路，再加上倍压整流电路，就可将低压电变换成为高压的直流电，从而产生静电荷。

3.2项目研究内容及创新

制作基于静电吸附原理的空气净化器，在价格方面至少将价格降至市场同等产品的80%；将体积设计成较轻的重量，并减少其总体积，扩大其与空气的接触面积。通过嵌入式智能硬件使其与家庭中的物联网进行互动已达到最好的效果，扩大了影响范围，弥补了原来静电式空气净化器影响范围小的缺陷；启动频率低，使平均功耗大大减少；用紫外线分解无声放电时所生成的臭氧，减少对人体的影响。

我们团队设计的这款静电吸附式空气净化器在功能是绝不输与市面上有的用其他方法改善空气的净化器，首先，我们设计的这款净化器净化效率高，能够铺集小于0.01微米的细粒粉尘，而且可以根据客户的要求来调整参数，十分灵活方便。在这个社会，节能减排是时代的潮流，我们设计的静电吸附方式所受到的阻力小，提高空调进出风的效果。而且自身的技术原理决定了静电除尘方式没有噪音的产生，让客户在体验高品质空气的同时安静入睡，设计的风口风量范围大，适用于各种大小风量。采用的新型静电发生器，价格低廉，保障大部分的人可以使用。

静电的优势是能过滤比细胞还小的灰尘、烟雾和细菌，防止肺病、肺癌肝癌等疾病。空气里对人体最有害的是小于2.5微米的灰尘，因其能穿透细胞，进入血液。远大空气净化机采用6000V的高压静电，能完全杀灭空气中的病菌病毒，且能吸附小到0.1微米的微尘。

3.3设计的研究方法及技术路线

3.3.1研究方法

首先进行主要的静电吸附模块设计，在此基础上进行智能化控制设计。在实验室完成对静电电压，光线强度以及读写时间这三个参数进行检测的电子线路设计、安装与调试，通过后放到实际中进行检验与调试。在本设备中，对于距离的测量会有一定的误差，所以在软件的设计以及算法的使用上进行弥补也是本项目的关键。借助现有设备和已研发的科研成果，将传感器的筛选，硬件的设计、安装、调试，软件的设计调试并行开展，以提高速度，加快研究进度。

3.3.2程序设计

本系统在接通电源后，首先对所有模块进行初始化配置，延时5S对传感器预热处理，预热时间到达后系统模块进入正常工作模式。首先是传感器正常开启后对传感器检测区域进行数据的收集，并将检测到的数据传送到单片机，单片机读取到监测初始数据后需要经过数据处理函数，对数据进行处理并与设定的预警值进行比较，将比较后所得到的标志位数据进行报警电路和设备驱动电路的触发，并将实时数据传送到ssd1306液晶显示屏进行实时环境状态参数的显示。

如果检测到的环境参数超过预警值时，单片机将驱动继电器电路工作，继电器电路工作后会接通负离子空气净化装置和排风装置，通过运行相关净化装置使室内的空气质量保持到安全

阈值范围，此时，显示屏上显示检测的空气污染程度已经低于基础设定，风扇以及负离子空气净化装置停止工作。可以通过本地设置和红外遥控设定预警值，同时本设计也设定了手动启动程序，不论传感器检测到的数据是否超过基础值，当你手动打开时，都可以进行空气净化过程，风扇和负离子空气净化装置可以单独开启。同样，当设备工作的时候也可以手动停止设备的运行，当按下停止遥控按钮时，风扇和负离子空气净化装置同时停止。

3.3.2技术路线

功耗选择：出于节能环保的初衷，本产品为低频率启动，由此减少副产品的生成并减少功耗。对启动频率的设定需要结合其实验的实际效果，并由此来获得最为理的启动频率。

外形选择：由于产品的轻便化思路，所以外型测试需要更专业的设计，需要向有成熟产品的厂家进行技术咨询。

成本选择：本产品用户群为有意改善生活品质的客户（此类客户群的辐射范围大），以及愿意尝试新鲜事物的客户。

基金项目

2017年度大连科技学院大学生创新创业训练计划项目（国家级）+基于静电吸附原理的空气净化器（项目编号：201713207000041）；辽宁省教育科学"十三五"规划立项课题+转型背景下应用型本科双创教育课程体系改革（课题批准号：JG17DB080）；辽宁省民办教育协会2017年教育科研立项课题+民办高校电类专业创新创业课程体系研究+ LMJK2017076。

作者简介

王煦焱（1995-），男，籍贯：浙江省宁波市人，民族：汉职称：无，学历：在读本科生。

（作者单位：大连科技学院）