PM2.5克星-自制负离子空气净化器-从设计到制作（上）

Siagfried

一、缘起
从去年入冬，神州大地一片雾霾，尘疾思汗和尘世美和公雾源遍地都是，一派为喂人民服雾的大好景象。
现成的空气净化器虽好，可惜囊中羞涩，动辄四位数以上的价格实在消费不起。
一天电视里放上海交大自主研发出高科技的空气净化器，吹得那是天花乱坠，不由嘀咕两句，给老妈和老婆大人勒令 “平时不是很牛逼吹自己能和灰太狼媲美么，那就做个出来啊”。
于是本着“代表DIY低技低端生产力的现状，代表人民群众实际需求为方向，代表个人爱好为动力”的精神，以“吃软饭，慢慢干”的态度投入到研发制作过程中去。

二、概念设计
空气净化器核心么就是滤芯，交大那种不用换滤芯，直接把PM2.5变成二氧化碳和水的高科技咱是不想了。
在万能的X宝上找到了高端机器常用的标准HEPA滤芯，采用静电吸附原理可以有效过滤90%的2微米以上颗粒，80元一块40*30cm的。




有人研发出的松绑方案，滤芯靠墙,电扇距离5厘米左右,摆好就吹它。
据说用专业仪器测试，在一个十几平米的房间内，用2-3个小时，一个HEPA过滤网在一般的电扇前面就能平均消除房间内PM2.5的92%，PM.5的84%！
不过我就这样拿给家里领导用，估计要没晚饭吃了……
好吧，俺重新设计了一下结构，再加上在Yleee王老板哪里买来的负离子发生器。




（年底给那些公务员汇报多了，顺手画个分析图）


很简单的净化器结构，前后两个密封的腔体夹着主滤芯，风扇负责抽风（抽风………）。
本着节约滤芯的屌丝原则，加上粗滤和初滤。负离子负责消烟（效果很惊人呐）和产生臭氧来消毒（和虚无缥缈的负电子杀菌，我还是更相信鼻子闻得到的臭氧味道）。


三、外形方案设计
结构定下来就着手做外壳了，最近迷上做木板激光雕刻的东西了，表面图案和裁切一次搞定，作为电器摆在家里也比亚克力金属温馨些。
先在软件里面建模，恩，外形通常还是要和功能相配合的。





装上滤芯的样子，当然滤芯一定是可简单拆卸的，便于清洗更换，设计中怎样快速拆卸考虑了很多。


背后用了6个14cm的风扇抽风,12V供电时，每个电流在0.06A左右，总功率不到5W。


固定使用了木板开槽，螺丝固定的现代榫固方式。前面板找了些固定喇叭网罩的软胶钉，可以免螺丝拆卸。




完成。前面板为了美观没有留榫眼，狠狠心连开关都用触摸的，找了3个电容式触摸开关，结果电路部分对我这种电路小白而言太难了，到现在还没搞定。
以下附上CAD雕刻文件和三维建模的Sketchup文件。

四、功能及电路设计
面板上三个按钮：
1.定时，由于空气净化器的特性，定时功能是必须的，设想点按一下开机，再按下，每按一次调正一次延时时间，分别在2、4、6、8、10小时后关机，以6个指示灯指示。
定时电路用555想了半天，还是找了个单片机的定时插座，拆出主板。


可惜是220V控制，小白想办法，用触摸模块加继电器模拟微动按钮的操作 （大神不要笑我……），这样缺点是要加一路常开的5V电源给继电器和触摸模块用。

2.负离子开关，负离子产生臭氧，虽然可杀菌，可对呼吸道有一定刺激作用，所以开关是必须的。同样用锁存型触摸模块加继电器实现，用一个led指示灯即可。（这个成本哟）

3.风扇调速，6个风扇全速运行，噪音还是有一些的。所以考虑用最简单的三档电压来控制风扇转速，测试了以下5V能转但启动不起来，所以电压定了6V，9V，12V。用三个指示灯，默认启动9V亮两灯，按照中、低、高三档循环。
因为输入手头只有12V的电源，所以搞了片TL1963A的低压差稳压IC，最高11.5V没问题，电位器和拨动开关调压哥拿手，单键调压哥就没辙了，网上抄了个电路，焊出来一试，调压部分到是正常，可是切换部分只有第一个循环正常，接着就混乱了。补充：根据论坛中各位先学达人的指正，努力啃了一下4017和4066的原理，重新画了一个，焊接调试后正常了。发现和原先设计的三个LED灯串联指示也有关，4017用12V供电，输出控制脚的电压只有6V，带不动3个LED，硬生生的给逼疯了。

附上LochMaster画的洞洞板图，现在是正确的了，图片跑到最后去了，用5*7cm的单面板，正面放直插元件和飞线，背面都是贴片元件。
嘿嘿，以后电脑改装，做个线性可调电源、负载什么的都用的上，接下来研究用高低电平控制的电路，以配合触摸模块和单片机，学无止境啊……


今天就到这里了，过年的时候慢慢组装，组装过程会写（下）的。

snjlovelx

好东西赞一个 怕pm2.5的还的来我们神农架来耍啥

wumaoxu

设计的挺漂亮的，等下一步，4017用法有问题。

miao_li_ran

太专业了都，这个已经是发烧级别了。

xiagang11

楼主，你这电路能调压吗？是否画错了？

Siagfried

xiagang11 发表于 2014-1-23 20:57
楼主，你这电路能调压吗？是否画错了？

是画错了，还没找到原因

lnc

这电路如果是完整电路图做出来的产品真的是神仙了。我看电路有误。

梨花剑雨

直接用单片机控制多好！省事！

fiend

最近正好要装修房，趁机想做个。不过没雕刻机，外壳好难搞。

348531379

图片设计的很有创意啊