基于行空板K10的分体式空气自动监测&换气装置 简单

关键词： 行空板K10、PM2.5监测、空气净化、MQ-135、离心风机 

项目背景  
本人在相邻办公室DIY了一台光功率20W桌面激光雕刻机，利用监控和远程雕刻。在加工胶板时会产生大量烟尘和有毒气体（如甲醛、苯系物），长期吸入危害健康。原有大功率的抽气装置噪音较大。楼上有一间教室和多间办公室如果直接排出室外，其他办公室同事意见较大，因此我一般都是关门雕刻。市面净化设备昂贵且灵活性不足，于是设计了一套低成本自动监测+换气装置，核心功能：  
1. 实时监测：PM2.5和有害气体浓度（VOC）；  
2. 自动净化：超标触发二层过滤风机；  
3. 独立/联动模式：监测与净化模块可分离使用。  

材料清单  
 

实现过程

1. 硬件设计
① 传感器数据采集
PM2.5传感器适配难点：  
 Mind+无原生支持库，需参考Arduino例程解析串口数据。因行空板ADC位数（12bit）与Arduino（默认10bit）不同，调整公式：  
 
 原Arduino公式（假设10bit ADC）  
 pm25 = (raw_data * 5.0 / 1024) * 1000  # 转换为μg/m³  
 修改为行空板12bit ADC：  
 pm25 = (raw_data * 3.3 / 4096) * 1000 * 0.5  # 增加校准系数  
 
MQ-135：通过模拟输入量获取数值，

纯净空气基准值设定阈值，触发继电器。  

风机驱动电路  
12V离心风扇通过继电器模块控制，行空板GPIO输出高低电平触发控制；  
独立供电设计：监测与风机均为12V输入，避免主控板电流过载。  

2. PM2.5元件原理逻辑  
 

通过设置模块ILED引脚为高电平，从而打开传感器内部红外二极管。
等待0.28ms，外部控制器采样模块AOUT引脚的电压值。这是因为传感器内部红外二极管在开启之后0.28ms，输出波形才达到稳定。如下图所示：
 

采样持续0.04ms之后，再设置ILED引脚为低电平，从而关闭内部红外二极管。
（程序中读取PM2.5间隔时间就设置为0.00028秒） 

双传感器逻辑（PM2.5>100μg/m³或VOC>600ppm）。  

3. 外形结构设计  
过滤装置：椴木板切割成双层结构，首层初效滤棉拦截大颗粒，二层HEPA滤纸净化PM2.5；

离心风扇和滤芯滤棉：侧面排风风道优化气流效率。  

成果展示 
监测界面：行空板屏幕实时显示PM2.5和VOC数值

 
净化效果：开启风机后5分钟内PM2.5下降60%（实测数据对比）；  

独立模式：仅连接传感器时作为桌面监测仪，连接风机后全自动运行。  

外观设计图(图片占位：整体设备外观+屏幕特写)  

由于年终较忙信息技术统考复习和整理上交资料，放假后学校大楼落锁东西在办公室，一直没有使用，开学才开始学习。东西比较简陋功能也单一。后期有机会还是改进一下。

优化方向 ： 
1. 远程监控：通过OneNET或者其他平台上传数据，能实现远程监控；  
2. 功耗优化：增加待机模式，增加传感器采样准确性；  
3. 声光报警：蜂鸣器+LED提示当前污染等级。  

因时间有限，目前仅实现基础功能，修改的算法可能不合理，望大神不吝赐教！

本装置的确是关门后净化空气，激光雕刻粉尘很严重，滤芯和滤棉超级便宜，离心机如果输入24V，流量还是可以。虽然空气净化机更好，但是单位不会给激光机配这个，反正空气不断过滤即可，效果还可以。