便携式空气检测仪的设计【字数：3827】
目录
引言 1
一、空气检测仪的总体设计 2
（一）设计要求 2
（二）空气检测仪的工作原理与要求 2
二、空气检测仪的系统硬件设计 3
（一）传感器检测模块 3
（二）显示模块 5
（三）电源模块 5
（四）开关模块 6
（五）信号输出模块 6
三、空气检测仪的结构设计 7
（一）外形设计 7
（二）外壳材料 8
（三）按键设计 8
（四）卡扣设计 9
（五）散热孔结构设计 9
总结 11
参考文献 12
谢辞 13
引言
近年来，随着人们生活水平的提高，越来越多的人开始意识到，经济增长带来的不都是好的方面，同样也带来了环境污染的问题，例如这两年来已经为大家熟悉的PM2.5、雾霾等等。即使在家，新的家具、装修的材料、新买的玩具都有可能释放出甲醛气体，危害到人们的身体健康。因此很多人都非常关心空气质量问题，但是如何直观的了解周围的空气情况呢？
空气质量检测的概念源自欧美等发达国家，在我国，随着科学技术的发展，空气检测仪的技术也越来越成熟，室内空气质量（IAQ）的概念逐步为大家所接受，空气质量检测开始走入大众生活。本次毕业设计就围绕这个课题，目的设计一款便携式空气检测仪，利用先进的传感器能及时感知身边的空气质量情况，并以数字的方式直观的显示在屏幕上，让大家很方便的了解身边的空气问题，以便做出合理的措施预防。而且该款空气检测仪设计的很小，方便携带，可以适合办公室、家庭等多种环境的使用。
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/> 本篇论文主要阐述了一款便携式空气检测仪的设计方案，重点分析了空气检测仪的检测原理与工作过程，各组成系统的软硬件设计，以及结构外形的设计。
图01 三维设计外形 图02 空气检测仪样品 一、空气检测仪的总体设计
（一）设计要求
根据市场调研以及市场上同类产品的比较，我们提出这样几个设计观点：
1、空气检测仪设计是定位为办公室或者普通家庭使用，应充分考虑造型美观，体积小巧，符合消费电子产品设计的安全标准及规范，美观大方。
2、在空气检测仪的功能方面，要能够针对用户关心的空气质量数据进行检测，例如甲醛浓度和可吸入颗粒物PM2.5等数据，并实时显示空气质量。
3、系统预留蓝牙模块，可以与手机APP连通，在手机上显示空气质量，给用户不一样的体验。
4、结构设计预留间隙，以免模具的误差出现零件无法装配。
5、显示测量浓度值可以实现mg/m、ppm、ppb单位的切换，要能够显示室内外的湿度、温度以及显示时间的功能。
6、采用了大屏幕液晶显示，可以直观动态的显示各种检测数据、仪器的工作状态。
（二）空气检测仪的工作原理与要求
空气检测仪的使用范围非常广泛，家庭、公司、企业、学校、商场都可以会使用到，因此设计时要考虑到功能的适用性，空气检测仪工作过程主要是依靠内部的传感器，用到的传感器包括甲醛传感器，PM2.5传感器，TVOC传感器以及温湿度传感器等，对空气中的污染物浓度、温度、湿度进行实时测量，并将传感器信号，通过运算放大器放大信号，然后通过AD采集，传送至CPU进行处理计算，并计算出污染物浓度值、空气质量指数AQI，当浓度超标时，系统发出报警。并同时将数据在液晶屏上加以显示。以及还可以通过蓝牙提供与手机APP相连，在手机上显示空气质量数值。
系统工作流程见图11：
图11 系统组成图
二、空气检测仪的系统硬件设计
空气检测仪电路原理图设计如下：
图 8 空气检测仪电路图
图21电路原理图
空气检测仪按照工作原理与设计要求，可以分为传感器检测模块（数据处理模块）、显示模块、电源模块、蓝牙模块等几部分组成。
（一）传感器检测模块
这款空气检测仪考虑到需要做的小巧，便于携带，所以选用了进口的高灵敏传感器，激光粉尘传感器PM2008S。这款传感器响应速度快，分辨率高，线性好，检测下限可达ppb级。内部集成有一颗STM32F030F4P6 32位微控制器。该传感器广泛用于空气净化器、新风系统、带净化功能家用电器上面。
图22 激光粉尘传感器PM2008S
激光粉尘传感器PM2008S内部结构见图23：
图23 激光粉尘传感器PM2008S内部原理图
激光粉尘传感器PM2008S采用光学散射原理，通过风扇驱动气流，在传感器内部产生负压，让空气流入检测室，对外界空气进行采样。
由光源（激光）照射采样气体，气体内的粒子产生光散射现象，散射的光线被光敏器识别转换成电信号。粒子越大得出该电信号就越大（波峰值），只要根据计算波峰值与波峰个数就可以得到气体浓度的实时数据。
PM2008S的光源部分由激光管和驱动电路组成、探测部分由光敏件和转换放大电路组成。
PM2008S内部集成的MCU微处理器型号是STM32F030F4P6，是基于 ARM Cortex™M0 核心的32位嵌入式处理器，体积小，性能强，低功率，适合数字信号处理、实时运用场所。能够完成对采用后数据的实时处理，并通过UART通讯接口将数据输出给显示模块。
原文链接：http://www.jxszl.com/jxgc/mjsk/564652.html
