家用智能空气加湿器的整体功能和设计背景

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家用智能空气加湿器的整体功能和设计背景

随着科学技术的发展，社会的不断进步，人们对生活质量的要求在不断提高。无论是工业、农业、信息产业还是服务行业，它们都朝着智能化、人性化的方向发展。以人为本的产品设计思路体现了极大的实际价值。

四季更替，迈过了气候宜人的秋季，寒冷干燥的冬季向人们一步步走来。在这个季节很多人容易皮肤干燥、嗓子干痛。身边迫切需要一台小型加湿设备。据此，我们设计了集显示、检测、液位保护、声光报警、手动调节、基于微处理器自动控制的室内智能加湿器。在生活中，我们随处可见使用加湿器的场合。经调查，在人们不断追求健康生活方式的今天，此实用新型的室内加湿器应有广泛的市场前景，极易为家庭所接受，在技术水准上具有领先水平，在市场竞争中占有绝对优势。

工作原理：采用电容三点式振荡电路驱动压电陶瓷超声换能器产生超声波，基于超声波高频振荡原理，在

需要进行雾化加湿时，将蒸馏水放入水杯中，水将被超声波打碎，在水表面产生大量直径达微米级的颗粒^水雾。这样便达到了给空气加湿的功能。

第一章绪论

1.1 课题背景及意义

四季更替，每当进入寒冷干燥的冬季，尤其是我国的北方城市由于风沙天气较多，人们很容易皮肤干燥、嗓子干痛。此时，身边需要一台小型室内加湿器改善我们的生活环境。据了解人体健康湿度在40%-60%之间，在此范围内，人体生理、思维皆处于良好状态，工作休息也才会有较好的效果。适宜的湿度还可以抑制病菌的滋生和传播，提高我们的免疫力。例如流感病毒喜干燥，绝对湿度对流感病毒传播影响很大。环境湿度低于35%时，流感病毒的存活时间超过24小时；环境湿度高于50%时，流感病菌的存活时间不超过10小时。因此，只要适当提高环境湿度，将环境湿度控制在50%以上，就可以有效抑制病毒的存活，防止病毒侵袭。

我们设计的室内智能加湿器是超声波式加湿器。超声波加湿器是利用超声波作为能源的设备。它由功率发生器产生高频电流经过安装在水雾化缸底的压电陶瓷换能片使其将高频电流转换为相同频率的声波，再由换能器产生的超声波通过雾化缸的耦合作用，穿过雾化杯底部的可以穿过声源的透声薄膜，从而使超声波直接作用于雾化杯中的蒸馏水中。超声波的振荡作用使水破碎为雾状微粒，实现增加空气湿度的目的。

事实上在生活中，我们随处可见使用加湿器的场合。在医院里我们会发现病房内配有室内加湿器；作为给药设备是加湿器转为雾化器的又一用途；在温室大棚中智能加湿器能起到满足作物良好生长的湿度要求；在计算机机房里，由于十分干燥也常常配有加湿器。除了上述基本功能外，一台小型的室内加湿器还有许多妙用的地方。加入板蓝根冲剂或鱼腥草注射液或抗病毒口服液，可有效预防流行性感冒；在加湿器里加几滴醋，能起到杀菌的作用；在加湿器里加几滴花露水能缓解儿童鼻塞；在加湿器里加几滴薰衣草精油能提高睡眠质量；居室加湿可以让木质家具不变形；加湿器内加入淡盐水，可舒缓喉痛及慢性咽炎；切洋葱

时打开加湿器可以避免流眼泪；电脑旁边放一台加湿器可以消除静电。

计算机科学技术，通信技术，控制技术的飞速发展，与人类健康息息相关领域的产品也不可避免的被赋予了数字化理念。事实上，过往传统的室内加湿器设计完全可以由模拟硬件电路单一实现,现在我们赋予室内加湿器数字化,智能化，自动化。利用单片机，通过编写模糊控制算法，实现软控制。代替手动控制，实现自动控制。室内智能加湿器的工作原理是随着社会的不断发展，人们对个体生命价值的认知不断提升，越来越多的家庭希望利用高科技手段保障身体健康，一种设计合理，技术先进、经济、实用、可靠的室内智能加湿器将会受到社会的欢迎。

本文是基于室内智能加湿器项目的硬件设计部分实际研究和开发，并对其进行了设计与实现。

1.2 国内外研究现状

目前市场上己经可以看到许多加湿器的应用产品，性能也比以前问世之初增强了许多。加湿器种类繁多，最常见的有超声波式加湿器、直接蒸发式加湿器、电热式加湿器和离心式加湿器。由于这些产品的结构和加湿原理不同，参数定值也有所不同。

这次设计的是超声波式的智能加湿器。超声波使蒸馏水转化为张力波，从而使水形成微粒，可随气流行走，达到加湿的目的。

超声波之所以在各个部门中有广泛的应用，主要之点还在于比声波具有强大得多的功率，即超声波的能量传递特性。为什么有强大的功率呢？因为当声波到达某一物质中时，由于声波的作用，使物质中的分子也跟着振动，振动的频率和声波频率一样。分子振动的频率决定了分子振动的速度。频率越高，速度越大。物质分子由于振动获得的能量除了与分子的质量有关外，还由分子振动的速度平方决定。所以如果声波的频率越高，也就是物质分子越能得到更高的能量，超声波的频率比声波高很多，超声波本身可以供给物质足够大的功率。

超声波的声压特性。当声波通入物体时，由于声波振动使物质分子产生压缩和稀疏的作用，将使物质所受的压力产生变化。由于声波振动引起附加压力现象叫声压作用。由于超声波所具有的能量很大，就有可能使物质分子产生显著的声压作用。在通过一般强度的超声波时，产生的附加压力可以达到好几个大气压力。液体中存在着如此巨大的声压作用，就会引起值得注意的声压现象。当超声波振动使液体分子压缩时，好像分子受到来自四面八方的压力；当超声波振动使液体分子稀疏时，好像受到向外散开的拉力，对于液体，它比较受得住附加压力的作用。所以在受到压缩力的时候，不大会产生反常情形。但是在拉力的作用下，液体就会支持不了了，在拉力集中的地方，液体就会断裂开来。这种断裂作用特别容易发生在液体中存在杂质或气泡的地方，因为这些地方液体的强度特别低，也就特别经受不起几倍于大气压力的拉力作用。由于发生断裂的结果，液体中会产生许多气泡状的小空腔。这种空泡存在的时间很短，一瞬间就会闭合起来，空腔合的时候会产生很大的瞬时压力。液体在这种强大瞬时压力下，温度会骤然升高。

国内外加湿器产品性能主要考虑以下几点：

加湿量

加湿效率即加湿器实际加湿量和输入功率的比值（1）噪声

（2）超声频率

（3）连续工作时间

（4）电源电压

（5）功率

（6）使用环境

（7）水槽装水量