陳祖琦 洪武 王聯(lián)鴻 方俊杰

【摘要】甲醛是一種能誘發(fā)多種疾病且具有致癌性的有害氣體。針對(duì)學(xué)校實(shí)驗(yàn)室裝修及實(shí)驗(yàn)設(shè)備中甲醛用量較多的情況，本文提出一種簡(jiǎn)單、方便、實(shí)用的甲醛自動(dòng)檢測(cè)與通風(fēng)系統(tǒng)設(shè)計(jì)。

【關(guān)鍵詞】自動(dòng)檢測(cè)；通風(fēng)；實(shí)用

一、引言

隨著我國(guó)的經(jīng)濟(jì)發(fā)展，室內(nèi)裝修材料中用到復(fù)合板材、乳膠漆等也越來(lái)越多，其所含的甲醛、苯系物、TVOC等有機(jī)類揮發(fā)化合物揮發(fā)到空氣中后嚴(yán)重危害著人們的健康。尤其是甲醛對(duì)人們的身體健康造成嚴(yán)重的危害。我國(guó)《室內(nèi)空氣質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)》規(guī)定：一類建筑空氣中甲醛的標(biāo)準(zhǔn)濃度為0.08mg/m3，二類建筑空氣中甲醛的標(biāo)準(zhǔn)濃度為0.10mg/m3。當(dāng)甲醛濃度達(dá)到0.10mg/m3時(shí)就會(huì)對(duì)人體健康造成明顯影響，而當(dāng)甲醛濃度達(dá)0.30mg/m3以上時(shí)可能導(dǎo)致人們死亡。因此，非常有必要設(shè)計(jì)一款簡(jiǎn)單、方便、實(shí)用的室內(nèi)甲醛含量檢測(cè)與去除裝置。

雖然目前市場(chǎng)上有不少類型的空氣凈化機(jī)產(chǎn)品，但是通常要用到濾網(wǎng)，而考慮到濾網(wǎng)的使用壽命，需要定期更換，使用成本比較高。開窗通風(fēng)可以縮短有害氣體在室內(nèi)停留的時(shí)間，同時(shí)又能夠把室外相對(duì)新鮮的空氣帶入室內(nèi)，從而減少甲醛等對(duì)人體的危害，但是傳統(tǒng)的開窗方式空氣交換速度較慢，因此本文提出一種基于甲醛自動(dòng)檢測(cè)的通風(fēng)裝置設(shè)計(jì)。

二、甲醛檢測(cè)電路設(shè)計(jì)

MQ138傳感器是一款專門用于檢測(cè)甲醛氣體濃度的半導(dǎo)體傳感器，它有成本較低、靈敏度高、響應(yīng)速度快、性能穩(wěn)定和外圍驅(qū)動(dòng)電路簡(jiǎn)單等優(yōu)點(diǎn)，測(cè)試濃度范圍為1-10×10-6。圖1為MQ138構(gòu)成的甲醛濃度檢測(cè)電路，圖中1、4腳接預(yù)加熱電源，2、5腳為甲醛濃度輸出端，其電阻值隨著甲醛氣體濃度增加而增加。MQ138傳感器與電阻R3串聯(lián)分壓后接到比較器非反向輸入端，與設(shè)定的參考電壓比較，當(dāng)甲醛氣體濃度較低時(shí)，比較器輸出低電平，LED1綠色指示燈量，表示當(dāng)前空氣質(zhì)量較好；當(dāng)當(dāng)甲醛氣體濃度超出國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)時(shí)，比較器輸出高電平，LED2紅色指示燈量，表示當(dāng)前空氣質(zhì)量較差，同時(shí)通過(guò)通風(fēng)控制電路啟動(dòng)排風(fēng)扇加速室內(nèi)換氣。由于實(shí)驗(yàn)室一般面積較大，因此可以考慮在實(shí)驗(yàn)室不同位置設(shè)置多個(gè)檢測(cè)電路。

三、通風(fēng)電路設(shè)計(jì)

當(dāng)甲醛氣體濃度超出國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)時(shí)，甲醛檢測(cè)電路輸出的control高電平信號(hào)驅(qū)動(dòng)Q1三極管導(dǎo)通，使繼電器JK1得電吸合，從而接通排風(fēng)扇M。其中R5起到三極管基極限流作用，二極管D1起到續(xù)流作用，在三極管Q1關(guān)斷的瞬間續(xù)流導(dǎo)通，給繼電器線圈放電電流提供續(xù)流通道，從而避免三極管Q1過(guò)電壓燒掉?？紤]到實(shí)驗(yàn)室面積較大，可以在實(shí)驗(yàn)室不同窗口設(shè)置多個(gè)風(fēng)扇加速排風(fēng)。此外，本系統(tǒng)還增加了手動(dòng)開關(guān)S2，可以實(shí)現(xiàn)手動(dòng)開啟風(fēng)扇通風(fēng)。

四、電源電路設(shè)計(jì)

將220V交流電源通過(guò)雙15伏變壓器降壓后，再經(jīng)過(guò)整流橋整流，通過(guò)電容穩(wěn)壓濾波，然后使用三端集成穩(wěn)壓芯片7812、7805和7912，可以分別得到+12V、+5V和-12V的直流電壓，供給控制電路和檢測(cè)電路。

五、結(jié)語(yǔ)

本文針對(duì)當(dāng)前實(shí)驗(yàn)室室內(nèi)空氣中甲醛含量普遍偏高的問(wèn)題，設(shè)計(jì)了一款簡(jiǎn)單、實(shí)用的室內(nèi)空氣通風(fēng)裝置。根據(jù)國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)校準(zhǔn)設(shè)定值后，可以實(shí)現(xiàn)自動(dòng)而有效的對(duì)實(shí)驗(yàn)室空氣質(zhì)量進(jìn)行調(diào)節(jié)。雖然傳感器檢測(cè)精度受其他一些氣體濃度的干擾，但是對(duì)MQ138傳感器敏感的氣體一般也是苯系物、TVOC等有機(jī)類揮發(fā)化合物，而且作為實(shí)驗(yàn)室空氣質(zhì)量調(diào)節(jié)裝置，不需要做到太高的精度，滿足日常檢測(cè)需求，實(shí)現(xiàn)實(shí)用性。

參考文獻(xiàn)

[1]王博.便攜式甲酸氣體檢測(cè)儀的設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)[D].西安：西安電子科技大學(xué)，2015（12）.

[2]吳桐，張宇，劉艷華.動(dòng)物學(xué)實(shí)驗(yàn)室有害氣體凈化裝置研制[J].科技創(chuàng)新導(dǎo)報(bào)，2016（01）：124～125.

[3]孫占鵬，李佳，歐文.多傳感器室內(nèi)環(huán)境監(jiān)測(cè)系統(tǒng)[J].傳感器與微系統(tǒng)，2017（01）：87～90.

[4]劉福星，張克棟.高靈敏智能甲醛測(cè)試儀的設(shè)計(jì)與開發(fā)[J].鄭州輕工業(yè)學(xué)院學(xué)報(bào)（自然科學(xué)版），2015（z2）.

[5]周岳斌，王冬，楊凱，陳青青.便攜式甲醛及PM2.5檢測(cè)儀設(shè)計(jì)[J].機(jī)械管理開發(fā)，2015（03）：19～21，27.

[6]張鵬，馮顯英，霍睿.基于STM32的多功能空氣凈化器控制系統(tǒng)開發(fā)[J].電子技術(shù)應(yīng)用，2017，43（03）：80～83.

[7]宋建，鄭衛(wèi)娟.基于單片機(jī)的邊檢體液體檢測(cè)儀的設(shè)計(jì)[J].無(wú)線互聯(lián)科技，2015（04）：80～81.

[8]于波.基于單片機(jī)的室內(nèi)環(huán)境檢測(cè)系統(tǒng)設(shè)計(jì)[D].青島：中國(guó)海洋大學(xué)，2011.

[9]邢凱.基于單片機(jī)的室內(nèi)無(wú)線環(huán)境檢測(cè)系統(tǒng)設(shè)計(jì)與應(yīng)用[D].西寧：廣西民族大學(xué)，2014

[10]陳宇.甲醛分析儀的研制[D].成都：電子科技大學(xué)，2006

[11]劉福星，張克棟，顧唯兵，崔錚，汪琳，高靈敏智能甲醛測(cè)試儀的設(shè)計(jì)與開發(fā)[J].鄭州輕工業(yè)學(xué)院學(xué)報(bào)（自然科學(xué)版），2015（Z2）.

[12]蘭羽，盧慶林.基于MQ138傳感器的甲醛檢測(cè)儀設(shè)計(jì)[J].電子測(cè)量技術(shù)，2013（08）：111～114.

作者簡(jiǎn)介：洪武（1982—），男，碩士，臺(tái)州職業(yè)技術(shù)學(xué)院電子電氣工程系，講師，研究方向：電力電子技術(shù)、自動(dòng)檢測(cè)與應(yīng)用教學(xué)與研究。