CN113294864B - 一种基于规划式扫地的智能空气净化器 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及空气净化器技术领域，特别是一种基于规划式扫地的智能空气净化器，包括底板，所述底板上设有三个测速电机静音行星减速电机，静音行星减速电机外侧设有全向轮；所述底板中心设有吸尘口，吸尘口内设有滚刷，滚刷连接有控制电机，底板于吸尘口一侧设有集尘盒，底板于集尘盒一侧设有电源，本发明的目的是提供一种基于规划式扫地的智能空气净化器，通过静音行星减速电机控制全向轮使整体移动，从而使滚刷可进行清理工作，同时带动整体移动，解决空气净化器固定的问题，同时通过海绵块配合旋转轮工作，控制圆筒型复合滤芯定期活动，保证过滤效率。

Description

一种基于规划式扫地的智能空气净化器
技术领域
本发明涉及空气净化器技术领域，特别是一种基于规划式扫地的智能空气净化器。
背景技术
空气净化所指代的是对针对室内的各种环境问题提供杀菌消毒、降尘除霾、祛除有害装修残留以及异味等整体解决方案，可以提高改善生活、办公条件。我国目前现有的空气净化器多为固定式结构，移动不便导致净化范围有限，或是具有一定的移动功能但需人为操控，针对较大范围的空间进行空气净化，效率较低，影响正常的生活；而且功能单一，空气净化器内的滤芯安装较为固定，仅能实现简单的空气循环，多次循环后容易降低净化质量。
发明内容
本发明的目的是提供一种基于规划式扫地的智能空气净化器，本发明解决了当前固定式空气净化器移动不便导致净化范围有限，或是具有一定的移动功能但需人为操控，而且功能单一，性价比不高的问题。
本发明的技术方案：一种基于规划式扫地的智能空气净化器，包括底板，其特征在于：所述底板上设有多个静音行星减速电机，静音行星减速电机外侧设有全向轮；所述底板中心设有吸尘口，底板于吸尘口一侧设有控制电机，控制电机的输出端连接有滚刷，且滚刷设置在吸尘口内；底板于吸尘口一侧设有集尘盒，集尘盒的开口设置在吸尘口侧旁；所述底板上侧设有外壳，外壳内设有滤芯更换块，外壳于滤芯更换块上侧设有多个空气质量传感器模块，外壳于滤芯更换块下侧设有倒锥形出风网，倒锥形出风网和滤芯更换块之间设有负离子产生装置和等离子发生装置，倒锥形出风网下侧设有第二风扇和第一风扇，第二风扇和第一风扇之间设有复合滤网；所述滤芯更换块内设有滤芯槽，滤芯槽底壁连通有通风口，滤芯槽顶壁连通有滤芯孔，滤芯孔内设有圆筒型复合滤芯。
上述的基于规划式扫地的智能空气净化器中，所述外壳顶壁设有WiFi模块和TFT全彩触控屏。
前述的基于规划式扫地的智能空气净化器中，所述底板内侧壁上设有三组超声波模块，底板外侧壁上设有三组柔性薄膜压敏传感器。
前述的基于规划式扫地的智能空气净化器中，所述底板于集尘盒一侧设有电源。
前述的基于规划式扫地的智能空气净化器中，所述外壳顶壁于WiFi模块外侧设有通风页网。
前述的基于规划式扫地的智能空气净化器中，所述滤芯槽连通有贯穿所述滤芯更换块的进风口，外壳于进风口处设有风孔。
前述的基于规划式扫地的智能空气净化器中，所述滤芯槽两侧壁设有海绵块，滤芯槽一侧于海绵块下侧设有驱动槽，驱动槽内设有旋转电机，旋转电机上设有旋转轮；所述底板和倒锥形出风网之间设有分隔板，分隔板上设有控制模块，控制模块包括STC8A8K64S4A12单片机和arduino MEGA 2560。
前述的基于规划式扫地的智能空气净化器中，所述圆筒型复合滤芯(18)包括初效滤网和触媒活性炭滤网。
前述的基于规划式扫地的智能空气净化器中，底板上设有三个静音行星减速电机且互相成120°分布。
前述的基于规划式扫地的智能空气净化器中，该控制净化器的工作方法是：在空气质量较好时，进行规划式扫地；在空气污染范围较大时，自动进行移动覆盖式净化；当某一方向有污染源时，能够进行自主定位、追踪和净化；且该方法还会对净化任务分割，STC8A8K64S4A12单片机单独控制空气检测模块，在检测到污染物浓度较高时，采用下降沿触发arduino mega2560的外部中断的方式使其对空气净化模块和静音行星减速电机作出相应控制；带小孔的外壳、倒锥形出风口和两组风扇的结构加强了空气对流，圆筒型滤芯和复合滤网的两次过滤和负离子产生装置以及等离子发生装置的加入，实现了空气净化功能。
与现有技术相比，本发明集成了扫地移动模块、空气检测模块和净化模块，解决了当前固定式空气净化器移动不便导致净化范围有限，或是具有一定的移动功能但需人为操控，而且功能单一，性价比不高的问题，使得空气净化器在空气污染范围较大时，能够自动进行移动覆盖式净化；当某一方向有污染源时，能够进行自主定位、追踪和净化，大大提高了工作效率。进一步地，本发明通过STC8A8K64S4A12单片机和arduino mega 2560进行整体的调整控制，配合空气传感器模块，根据实际情况控制静音行星减速电机和控制电机工作，静音行星减速电机通过控制全向轮使本装置可根据需要进行移动，通过控制电机控制滚刷的工作，进行垃圾的收集清理工作，保证装置的自主活动性，方便装置在不同位置进行空气净化工作，使得空气净化器在空气污染范围较大时，能够自动进行移动覆盖式净化，能够进行自主定位、追踪和净化，大大提高了工作效率，通过旋转轮控制圆筒型复合滤芯间歇活动，圆筒型复合滤芯配合海绵块活动，调整位置，保证空气过滤的效率。
此外，本装置通过外壳的风孔和倒锥形出风网配合第一风扇、第二风扇，加强了装置内的空气流通，通过圆筒型滤芯和复位滤网的二次过滤以及负离子产生装置和等离子发生装置的工作，保证装置空气净化能力。
此外，通过柔性薄膜压敏传感器和超声波模块，提高了装置的避障能力。
附图说明
图1是本发明的基于规划式扫地的智能空气净化器结构示意图；
图2是本发明的***结构示意图；
图3是本发明的底板***结构示意图；
图4是本发明的滤芯更换块***解结构示意图；
图5是本发明的滤芯更换块内部结构示意图。
附图中的标记为：1—底板、2—静音行星减速电机、3—全向轮、4—滚刷、5—控制电机、6—集尘盒、7—电源、8—STC8A8K64S4A12单片机、9—arduino mega 2560、10—柔性薄膜压敏传感器、11—超声波模块、12—外壳、13—负离子产生装置和等离子发生装置、14—倒锥形出风网、15—第一风扇、16—复合滤网、17—第二风扇、18—圆筒型复合滤芯、19—滤芯更换块、20—空气质量传感器模块、21—TFT全彩触控屏、22—WIFI模块、23-吸尘口、24-进风口、25-旋转轮、26-旋转电机、27-驱动槽、28-滤芯槽、29-通风口、30-滤芯孔、31-海绵块、32-风孔、33-分隔板。
具体实施方式
下面结合附图和实施例对本发明作进一步的说明，但并不作为对本发明限制的依据。
实施例：一种基于规划式扫地的智能空气净化器，包括底板1，所述底板1上设有三个静音行星减速电机2，静音行星减速电机2外侧设有全向轮3；所述底板1中心设有吸尘口23，吸尘口23内设有滚刷4，滚刷4连接有控制电机5，底板1于吸尘口23一侧设有集尘盒6，底板1于集尘盒6一侧设有电源7；所述底板1上侧设有外壳12，外壳12内设有滤芯更换块19，外壳12于滤芯更换块19上侧设有四个空气质量传感器模块20，外壳12于滤芯更换块19下侧设有倒锥形出风网14，倒锥形出风网14和滤芯更换块19之间设有负离子产生装置和等离子发生装置13，倒锥形出风网14下侧设有第二风扇17和第一风扇15，第一风扇17和第二风扇15之间设有复合滤网16；所述滤芯更换块19内设有滤芯槽28，滤芯槽28连通有贯穿所述滤芯更换块19的进风口24，外壳12于进风口24处设有风孔32，滤芯槽28底壁连通有通风口29，滤芯槽28顶壁连通有滤芯孔30，滤芯孔30内设有圆筒型复合滤芯18；所述滤芯槽28两侧壁设有海绵块31，滤芯槽28一侧于海绵块31下侧设有驱动槽27，驱动槽27内设有旋转电机26，旋转电机26上设有旋转轮25；所述底板1和倒锥形出风网14之间设有分隔板33，分隔板33上设有STC8A8K64S4A12单片机8和arduino MEGA 2560 9。
所述外壳12顶壁设有WiFi模块22，WiFi模块22上设有TFT全彩触控屏21，外壳12顶壁于WiFi模块22外侧设有通风页网。
所述底板1内侧壁上设有三组超声波模块11，底板1外侧壁上设有三组柔性薄膜压敏传感器10。作为优选，所述的超声波模块采用SR09高精度超声波温度补偿测距仪。
第一风扇17、第二风扇15和负离子产生装置以及等离子发生装置13通过MOSFET管与MEGA 2560 9相连，三个静音行星减速电机2、滚刷4的控制电机5、柔性薄膜压敏传感器10、超声波模块11和功能选择按键直接与MEGA 2560 9相连。
工作原理
本发明是由STC8A8K64S4A12单片机8读取并处理空气质量传感器模块20的数据判断污染情况，由MEGA 2560 9控制移动和净化模块的启动，四个空气质量传感器模块20与STC8A8K64S4A12单片机8的四个串口以及WIFI模块22相连，将检测到的数据通过串口发送给STC8A8K64S4A12单片机8和WIFI模块22，STC8A8K64S4A12单片机8再将数据发送给TFT全彩触控屏21；WIFI模块22将数据发送到MySQL数据库从而在Web页面上显示。
STC8A8K64S4A12单片机8的P6.0、P6.1、P6.2、P6.3、P6.4分别于MEGA 2560的数字2、3、4、5、6引脚相连。其中MEGA 2560 9的2引脚为外部中断0引脚，设置为下降沿中断。STC8A8K64S4A12单片机8的P6.1、P6.2、P6.3、P6.4四个引脚的八种状态0000—0111分别表示移动方向为正前方、正后方、正左方、正右方、左前方、左后方、右前方、右后方八个方向，第九种状态1000表示污染物已经扩散、应进行移动覆盖式净化；STC8A8K64S4A12单片机8读取并处理空气质量传感器模块20的数据，根据不同方向污染物的浓度值判断污染情况并将P6.1、P6.2、P6.3、P6.4设置为相应的值，然后先将P6.0置1，再将P6.0置0，产生下降沿。当P6.1、P6.2、P6.3、P6.4的值为1000时，启动定时器0，1分钟后将P6.0重新置1，关闭定时器0；为0000-0111时，启动定时器1，5s后将P6.0重新置1，关闭定时器1。P6.0置0时，MEGA 2560 9启动净化模块，同时开启定时器，1分钟后关闭净化模块，当MEGA 2560读取到3、4、5、6引脚的值为1000时，净化器进行移动覆盖式净化；为0000-0111时，净化器控制静音行星减速电机2向指定方向移动一段距离。
本体在移动时，静音行星减速电机2工作，通过控制全向轮3使底板1带动装置移动，通过围绕整个净化器外壳一圈的三个柔性薄膜压敏传感器10和三个方向的超声波模块11来进行避障。当某个超声波模块11读取的距离小于设定值时净化器后退并旋转一定角度再前进；当净化器在某一方向发生碰撞时，相应方向的柔性薄膜压敏传感器10输出高电平，净化器后退并旋转一定角度再前进。
净化模块工作时，空气先经过外壳12的风孔32被吸入，然后经过穿过进风口24接触圆筒型复合滤芯18，进行初次过滤，再经过负离子产生装置和等离子发生装置13沉积，第一风扇15将沉积后的空气吹过复合滤网16进行二次过滤，最后经过第二风扇17把干净的空气从底座1下侧吹到室内。等离子发生装置同时产生的正离子与负离子在空气中进行正负电荷中和的瞬间产生巨大的能量释放，从而导致其周围细菌结构的改变或能量的转换，从而致使细菌死亡，实现其杀菌的作用。由于负离子的数量大于正离子的数量，因此多余的负离子仍然飘浮在空气中，可以达到消烟、除尘、消除异味、改善空气的品质，以促进人体健康的保健作用。等离子具有：除异味、除烟味、除皮革味、除脚臭味、除汗味、杀菌消毒。负离子具有：清新空气、增加供氧、汽车进气、空调房、二手烟、除PM2.5。
当选择空气净化模式时，MEGA 2560 9控制静音行星减速电机2和控制电机5停止运行，STC8A8K64S4A12单片机8实时读取空气质量传感器模块的数据，当读取的数据超过阈值时，将P6.1、P6.2、P6.3、P6.4置为1000，先将P6.0置0，再将P6.0置1，产生下降沿，同时启动定时器0，1分钟后将P6.0重新置1，关闭定时器，此时MEGA 2560 9控制进行净化工作，同时启动定时器，净化器原地净化一分钟，若一分钟后传感器检测到的数据仍然超过阈值，则继续净化。
当选择扫地—空气净化模式时，净化器在扫地的同时检测空气质量。当STC8A8K64S4A12单片机8读取的空气质量传感器模块20的数据超过阈值且各方向的数据相差很小时，将P6.1、P6.2、P6.3、P6.4置为1000，先将P6.0置0，再将P6.0置1，产生下降沿，同时启动定时器0，1分钟后将P6.0重新置1，关闭定时器0，此时MEGA 2560 9控制进行净化工作启动，同时启动定时器，净化器在扫地的同时进行覆盖式净化一分钟，若一分钟后空气质量传感器20检测到的数据仍然超过阈值，则继续进行。当读取的空气质量传感器20的数据超过阈值且不同方向存在一定差值时，根据不同情况将P6.1、P6.2、P6.3、P6.4置为0000-0111之间的一个值，将P6.0置0，再将P6.0置1，产生下降沿，同时启动定时器1，5s后将P6.0重新置1，关闭定时器1，此时MEGA 2560 9控制进行净化工作，同时启动定时器，一分钟后停止工作，净化器开始定位、追踪、净化污染，STC8A8K64S4A12单片机8会根据读取的空气质量传感器数值每五秒发送MEGA 2560 9一个移动信号，控制净化器移动，直到它判断并找到污染源或者污染物浓度下降。

Claims (2)

1.一种基于规划式扫地的智能空气净化器，包括底板(1)，其特征在于：所述底板(1)上设有多个静音行星减速电机(2)，静音行星减速电机(2)外侧设有全向轮(3)；所述底板(1)中心设有吸尘口(23)，底板(1)于吸尘口(23)一侧设有控制电机(5)，控制电机(5)的输出端连接有滚刷(4)，且滚刷(4)设置在吸尘口(23)内；底板(1)于吸尘口(23)一侧设有集尘盒(6)，集尘盒的开口设置在吸尘口侧旁；所述底板(1)上侧设有外壳(12)，外壳(12)内设有滤芯更换块(19)，外壳(12)于滤芯更换块(19)上侧设有多个空气质量传感器模块(20)，外壳(12)于滤芯更换块(19)下侧设有倒锥形出风网(14)，倒锥形出风网(14)和滤芯更换块(19)之间设有负离子产生装置和等离子发生装置(13)，倒锥形出风网(14)下侧设有第二风扇(17)和第一风扇(15)，第二风扇和第一风扇之间设有复合滤网(16)；所述滤芯更换块(19)内设有滤芯槽(28)，滤芯槽(28)底壁连通有通风口(29)，滤芯槽(28)顶壁连通有滤芯孔(30)，滤芯孔(30)内设有圆筒型复合滤芯(18)；所述滤芯槽(28)连通有贯穿所述滤芯更换块(19)的进风口(24)，外壳(12)于进风口(24)处设有风孔(32)；净化模块工作时，空气先经过外壳(12)的风孔(32)被吸入，然后经过穿过进风口(24)接触圆筒型复合滤芯(18)，进行初次过滤，再经过负离子产生装置和等离子发生装置(13)沉积，第一风扇(15)将沉积后的空气吹过复合滤网(16)进行二次过滤，最后经过第二风扇(17)把干净的空气从底座(1)下侧吹到室内；所述外壳(12)顶壁设有WiFi模块(22) 和TFT全彩触控屏(21)；所述底板(1)内侧壁上设有三组超声波模块(11)，底板(1)外侧壁上设有三组柔性薄膜压敏传感器(10)；所述底板(1)于集尘盒(6)一侧设有电源(7)；所述外壳(12)顶壁于WiFi模块(22)外侧设有通风页网；所述滤芯槽(28)两侧壁设有海绵块(31)，滤芯槽(28)一侧于海绵块(31)下侧设有驱动槽(27)，驱动槽(27)内设有旋转电机(26)，旋转电机(26)上设有旋转轮(25)；所述底板(1)和倒锥形出风网(14)之间设有分隔板(33)，分隔板(33)上设有控制模块，控制模块包括STC8A8K64S4A12单片机(8)和arduino MEGA 2560(9)；所述圆筒型复合滤芯(18)包括初效滤网和触媒活性炭滤网；底板上(1)设有三个静音行星减速电机(2)且互相成120°分布。
2.根据权利要求1所述的基于规划式扫地的智能空气净化器，其特征在于：控制净化器的工作方法是：在空气质量较好时，进行规划式扫地；在空气污染范围较大时，自动进行移动覆盖式净化；当某一方向有污染源时，能够进行自主定位、追踪和净化；且该方法还会对净化任务分割，STC8A8K64S4A12单片机单独控制空气检测模块，在检测到污染物浓度较高时，采用下降沿触发arduino mega2560的外部中断的方式使其对空气净化模块和静音行星减速电机作出相应控制；带小孔的外壳、倒锥形出风口和两组风扇的结构加强了空气对流，圆筒型滤芯和复合滤网的两次过滤和负离子产生装置以及等离子发生装置的加入，实现了空气净化功能。
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