基于空調(diào)冷凝水的環(huán)保自動加濕器——論文

1、<p>　　基于空調(diào)冷凝水的環(huán)保自動加濕器</p><p>　　基于空調(diào)冷凝水的環(huán)保自動加濕器</p><p><b>　　摘要:</b></p><p>　　眾所周知，冬季空氣比較干燥，白天的平均相對濕度一般低于50％，加之氣候寒冷，室內(nèi)采暖，居室內(nèi)的濕度常常只有30％左右。較低的空氣濕度對人體健康是不利的，尤其是對呼吸道疾病不利。

2、濕度過低會加快蒸發(fā)．干燥的空氣易奪走人體的水分，使人皮膚干裂，口腔、鼻腔黏膜受到刺激，出現(xiàn)口渴、干咳、聲啞、喉痛等癥狀。所以在冬季干冷空氣侵入時，極易誘發(fā)咽炎、氣管炎、肺炎等病癥。但若空氣濕度太高(如超過90％)，會使人體呼吸系統(tǒng)及黏膜產(chǎn)生不適，導(dǎo)致免疫力下降，對老年人尤其不利，會使其患上流感、哮喘、支氣管炎等病癥。</p><p>　　所以為了解決室內(nèi)環(huán)境濕度過低的問題，加濕器產(chǎn)品銷量急劇增長，采用加濕器增加

3、空氣的濕度，有效地提高室內(nèi)環(huán)境的濕度。然而，如何避免室內(nèi)濕度過高的問題，或者說精確控制加濕濕度？甚至實現(xiàn)溫度和濕度的匹配，來最大限度的提高人體舒適度和保障居民的身體健康？</p><p>　　為了解決上述難題問題，我組仔細(xì)研究了市場上主流的超聲波加濕器，設(shè)計了電路，查找相關(guān)的文獻(xiàn)，結(jié)合濕度傳感器、Arduino板、繼電器等元件，針對空調(diào)房屋的情況，采用了市面上超聲波加濕器的超聲波震動模塊，結(jié)合空調(diào)設(shè)備，設(shè)計并制作

4、了一款超聲波套加濕器，實現(xiàn)當(dāng)濕度過低時自動化加濕的功能，當(dāng)濕度達(dá)到設(shè)定值或者推薦值時，自動關(guān)斷超聲波加濕器，而空調(diào)的風(fēng)機(jī)則可以加速水霧的擴(kuò)散，快速提升室內(nèi)的濕度值。同時在綠色環(huán)保、節(jié)水和資源再利用的理念下，本產(chǎn)品將空調(diào)冷凝水通過凈水器凈化后引入超聲波加濕器的水源中，實現(xiàn)空調(diào)冷凝水的循環(huán)再利用，能有效增加室內(nèi)濕度，滋潤干燥的空氣，提升居民的人體舒適度，為居民的身體健康保駕護(hù)航，而且該加濕器結(jié)構(gòu)簡易輕巧、實用性強(qiáng)，填補(bǔ)市場空缺，具有廣闊應(yīng)用

5、前景。</p><p>　　關(guān)鍵詞：超聲波加濕器　空調(diào)冷凝水 自動控制　Arduino單片機(jī)</p><p><b>　　一、緒論</b></p><p><b>　　1.1 研究背景</b></p><p>　　科學(xué)家們通過流行病學(xué)調(diào)查發(fā)現(xiàn)，在低溫低濕季節(jié)，自喉、流感、百日咳、腦膜炎等病癥的發(fā)病率

6、顯著增高，哮喘、支氣管炎的發(fā)作次數(shù)也明顯增加。原因就是濕度過低，空氣干爆，使流感病毒和致病力很強(qiáng)的革蘭氏陽性病菌繁殖速度加快，并隨粉塵擴(kuò)散，引起疾病流行。另一方面，干燥的空氣會使鼻腔、氣管、支氣管牯膜脫水，彈性降低，枯液分泌減少，纖毛運(yùn)動減弱，抵抗力降低，使吸入的塵埃細(xì)菌不能很快清除出去， 容易誘發(fā)和加重呼吸系統(tǒng)疾病。干燥的空氣還會使表皮細(xì)胞脫水，角化加快，皮脂腺分泌減少， 導(dǎo)致皮膚粗糙起皺，開裂。</p><p&g

7、t;　　相對濕度過高對人體健康也很不利。最近，美國5個州對從事11種主要工業(yè)生產(chǎn)的1500名雇員進(jìn)行的一項調(diào)查顯示，相對濕度高于8O 時，工業(yè)意外事故增加了三分之一。另一項研究指出，當(dāng)濕度隨溫度上升而增高時，人會缺乏自控力，煩躁不安，打字員的出錯率增加若干倍，在相對溫度最高的4—9月，犯罪率也升高。</p><p>　　在我國，江南6月的霉季(也稱梅季)，相對濕度經(jīng)常達(dá)80以上，人感到悶熱難受。霉雨季節(jié)空氣中充滿

8、水分，無法再吸收水分，人體汗腺分泌的汗液不能蒸發(fā)而積蓄在體表，造成體溫上升，濕熱難受。醫(yī)學(xué)調(diào)查表明，濕熱的氣候易使人患偏頭痛、胃潰瘍，腦血栓及皮疹，甚至?xí)?dǎo)致某些行為改變。</p><p>　　同時現(xiàn)代醫(yī)學(xué)還證實，空氣過于干燥或潮濕，都有利于一些細(xì)菌和病菌的繁殖和傳播?？茖W(xué)家測定，當(dāng)空氣濕度高于65％或低于38％時，病菌繁殖滋生最快：當(dāng)相對濕度在45％~55％時，病菌的死亡率較高。</p><

9、p>　　同時在空調(diào)使用過程中，空調(diào)水一直是個頭疼的問題。在老式小區(qū)或者街道，只要是開空調(diào)的季節(jié)，空調(diào)水會滴滴答答，不時下漏，或是打濕下層居民晾曬的衣物，或是滴到路人頭上，這便成為了一個最不顯眼也沒人曾想過去解決的問題。</p><p>　　空氣加濕器主要的用途是滋潤空氣，凈化環(huán)境。加濕器通過多種方式在將水霧化過程中釋放大量富氧離子，作為一款適用于市場的設(shè)計，需要對整個市場和廠家的特性來進(jìn)行針對性的設(shè)計。&l

10、t;/p><p>　　據(jù)相關(guān)資料顯示，我國空調(diào)普及率在不斷上升，其中一級城市家庭的空調(diào)器擁有率達(dá)到64.8％，新增商品房對空調(diào)器產(chǎn)品的需求正逐漸成為一級市場的重要需求群體；而二、三級城市也分別達(dá)到了50.2％而使用加濕器的人遠(yuǎn)遠(yuǎn)低于美國、日本等發(fā)達(dá)國家。中國產(chǎn)業(yè)調(diào)研網(wǎng)發(fā)布的《2016年版中國加濕器行業(yè)深度調(diào)研及市場前景分析報告》認(rèn)為，加濕器能創(chuàng)造理想的室內(nèi)濕度，呵護(hù)家人的健康。相對濕度最容易被忽視，適當(dāng)?shù)南鄬穸瓤刂?/p>

11、對應(yīng)工廠的節(jié)能和工作效率也是重要因素之一。</p><p>　　在整個社會環(huán)保、資源再利用的理念下，我們組以此為切入點(diǎn)，思考：為什么不能將空調(diào)水利用起來呢？空調(diào)房里的濕度會較平時有所下降，會影響到人的睡眠狀態(tài)。而這部分缺失的水汽其實就是空調(diào)水的來源，如果將這部分水汽重新通過加濕器的方式利用起來，就得以解決空調(diào)冷凝水水浪費(fèi)的問題，還可以調(diào)節(jié)房間濕度，形成一個小范圍的水循環(huán)，一舉兩得。</p><

12、p><b>　　1.2 發(fā)展現(xiàn)狀</b></p><p>　　隨著人們生活水平的提高和綠色健康理念的追求，人們對空氣質(zhì)量要求越來越高。 目前市場上只有少部分的空調(diào)器具有加濕功能，且因使用的加濕技術(shù)的不同，存在很大的差異。部分空調(diào)中實現(xiàn)了加濕功能如大金空調(diào)，但存在問題：現(xiàn)有空調(diào)需要定期自行拆裝清洗過濾網(wǎng)，這樣不僅拆裝困難而且由于沒有經(jīng)常清洗會帶來清洗的困難。</p><

13、;p>　　市場上的中低端加濕器智能人為手動地控制加濕器的工作狀態(tài)，如果要相對精確地對濕度進(jìn)行調(diào)控還要結(jié)合濕度計的使用，而且在夜間，人們處于睡眠狀態(tài)，室內(nèi)的濕度對人體臉部皮膚和睡眠過程中的呼吸狀況都有影響。高端加濕器則價格昂貴，動輒八九百。</p><p>　　本作品在室內(nèi)調(diào)控濕度領(lǐng)域具有非常廣闊的應(yīng)用前景，運(yùn)用溫濕度傳感器DHT11實時測量室內(nèi)環(huán)境的溫濕度，通過繼電器控制加濕器是否供電，通過在購買的超聲波加

14、濕器的控制按鍵引腳輸入高低電平來模擬人為手動按鍵控制加濕器工作狀態(tài)，同時通過讀取加濕器各狀態(tài)指示燈的狀態(tài)來判斷加濕器的工作狀態(tài)，從而實現(xiàn)了閉環(huán)控制，達(dá)到了精確控制室內(nèi)溫濕度的目的。</p><p><b>　　二、實驗材料與方法</b></p><p>　　2.1 方案論證及選型</p><p><b>　　2.1.1 方案一<

15、/b></p><p>　　對網(wǎng)上購置的加濕器進(jìn)行拆裝，并分析其內(nèi)部裝置及電路。主要元器件即電路板、風(fēng)扇、控制按鍵、超聲波霧化片和指示燈。其中的超聲波加濕器工作時，換能器將高頻電能轉(zhuǎn)換為機(jī)械振動，以克服水分子的凝聚力，把霧化池內(nèi)的水處理為超微粒子的霧氣，霧氣在風(fēng)機(jī)產(chǎn)生的氣流作用下擴(kuò)散到室內(nèi)，從而達(dá)到加濕的目的。</p><p>　　此外，裝置有3個按鍵，分別控制整個系統(tǒng)工作時間、出霧

16、量的大小和照明燈的顏色。通電后，通過電壓表測定電路特定兩端的電壓，找到正負(fù)極，搞清楚各個部分的作用和原理。選擇放棄其原先的一整套裝置，只選取該超聲波加濕器的超聲震動模塊，結(jié)合水位傳感器，和Arduino相關(guān)的硬件設(shè)計一套自動化工作的超聲波加濕器。</p><p><b>　　2.1.2方案二</b></p><p>　　在網(wǎng)上購置的加濕器的基礎(chǔ)上，不對其內(nèi)部硬件電路進(jìn)

17、行改動，繼續(xù)采用其自帶的缺水?dāng)嚯婋娐吩O(shè)計，將整個購買的超聲波加濕器視為我們的操作對象，通過Arduino輸出高低電平來模擬人為按鍵的效果，同時通過讀取加濕器工作狀態(tài)指示燈的狀態(tài)信號來判斷加濕器的工作狀態(tài)，從而實現(xiàn)閉環(huán)反饋控制。首先將供電電源線剪斷，接進(jìn)繼電器后，通過Arduino控制器控制繼電器的通斷，從而達(dá)到控制超聲波加濕器電路的供電與否的目的。</p><p>　　2.1.3 方案選擇與論證</p>

18、;<p>　　方案一的優(yōu)勢在于各個功能模塊控制邏輯清晰，而且可直接對超聲震動模塊進(jìn)行操作，但是經(jīng)過研究發(fā)現(xiàn)超聲震動模塊原理比較復(fù)雜，而且超聲震動模塊的功率以及出霧量的設(shè)計需要大量的硬件電路設(shè)計經(jīng)驗，而我們發(fā)現(xiàn)能夠購買到的水位傳感器是根據(jù)液滴在傳感器表面的附著程度來測量水位的，對加濕器內(nèi)部這種高濕度的環(huán)境過于敏感，數(shù)據(jù)經(jīng)常出現(xiàn)錯誤。</p><p>　　方案二的優(yōu)勢在于將整個超聲波加濕器作為操作對象，

19、在不損壞其自身電路的情況下，通過模擬人為按鍵的效果來實現(xiàn)功能設(shè)置，同時通過讀取工作狀態(tài)指示燈的狀態(tài)信號來判斷加濕器是否正常工作，形成了一個完全的閉環(huán)，使得加濕器的穩(wěn)定性大大提高。而且這種設(shè)計依然支持人為手動地操作加濕器，對進(jìn)行加濕器的工作狀態(tài)進(jìn)行干涉。</p><p>　　經(jīng)過綜合考量，我組選擇方案二。方案二的優(yōu)勢在于能夠最大限度利用原有的功能，并能夠添加進(jìn)自己的想法。在同樣能夠?qū)崿F(xiàn)加濕、凈水、香薰的基礎(chǔ)上，我組

20、設(shè)計電路，能夠同時測定溫濕度，完全自動化的目的，將本產(chǎn)品與市面上已有產(chǎn)品區(qū)分開來，擁有自動化、節(jié)水的優(yōu)勢。</p><p>　　系統(tǒng)以水的循環(huán)為理念，通過以下步驟實現(xiàn)功能：如果濕度傳感器感測到濕度值低于設(shè)置值（條件一），同時水位高于最低水位設(shè)定（條件二），給到主板信號，繼電器收到LOW的信號后連通電路，啟動加濕器，開始工作，出霧時借助空調(diào)出風(fēng)口的力，加快房間加濕的效果，檢測到濕度值顯示在顯示屏上，讓使用者知道加濕

21、器在運(yùn)作。如果水箱里的水位過低，停止超聲波加濕器裝置，這點(diǎn)是出于安全角度的考慮，并且系統(tǒng)會給出相應(yīng)的缺水提示。</p><p>　　2.2主要元器件選型</p><p>　　2.2.1 單片機(jī)選型</p><p>　　Arduino UNO是Arduino USB接口系列的最新版本，作為Arduino平臺的參考標(biāo)準(zhǔn)模板，封裝信息見圖1。UNO的處理器核心是ATmeg

22、a228，一個16MHz晶體振蕩器，一個USB口，一個電源插座，一個ICSP header和一個復(fù)位按鈕。</p><p>　　選取Arduino UNO的主要原因在于其小巧而高效，符合多點(diǎn)監(jiān)控系統(tǒng)所要求的，小、精、準(zhǔn)的要求。同時，Arduino的開發(fā)環(huán)境也較為友好，便于多種不同類型的傳感器有機(jī)結(jié)合。在單片機(jī)內(nèi)屬于較合適的選型。</p><p>　　圖1、 Arduino UNO封裝信息&

23、lt;/p><p>　　2.2.2 溫濕度傳感器選型</p><p>　　DHT11是溫濕度一體的數(shù)字傳感器，實物圖見圖2。通過單片機(jī)等微處理器單總線的電路連接就能實時地采集本地溫度和濕度信息，且功耗較低。工作電壓范圍為2.5V～5.5V，可以直接和單片機(jī)的I/O口相連。</p><p>　　使用DHT11采用單總線的控制方式。線路簡單，編程容易，但是精度略低。考慮到電

24、路的設(shè)計復(fù)雜度、及功耗，選擇DHT11作為本系統(tǒng)的溫濕度傳感器。</p><p>　　圖2、溫濕度傳感器實物圖</p><p>　　2.2.3 超聲波加濕器選型</p><p>　　選擇市場上現(xiàn)有的超聲波加濕器：Hylor/漢勒 MP-2型號，實物圖見圖3，適用于臥室、書房等面積在30 m2以下的房間，符合本課題設(shè)計使用對象。功能包括純凈、加濕等。電源方式為

25、0;交流電，同時考慮到在空調(diào)位置一般只有一個插口，故搭配一個清華同方擴(kuò)展轉(zhuǎn)換器插排插座，以解決插頭資源短缺問題。同時，噪聲能夠控制在 26dB以下，不影響人睡眠，同時其硬件電路支持缺水?dāng)嚯姳Ｗo(hù)。</p><p>　　圖3、漢勒 MP-2型號超聲波加濕器</p><p>　　2.2.4 凈水器選型</p><p>　　采用具有進(jìn)口陶瓷濾芯的樂淘水龍頭凈水器，

26、實物圖見圖4，過濾精度高達(dá)0.5微米?？梢詾V除塵埃、寄生蟲、泥沙、細(xì)菌等雜質(zhì)。這個凈水器可以前后接通水管，適合本課題應(yīng)用場景。我組分別制作兩個接口，讓凈水器與兩根水管連接，讓干凈的水能順利流入加濕器。</p><p>　　加入凈水器的原因在于加濕器在工作時間內(nèi)處于一個長期不斷水的狀態(tài)，而且空調(diào)冷凝水循環(huán)利用，空氣中的微小顆粒物可能會沉淀在水中，所以需要對空調(diào)冷凝水進(jìn)行凈化。</p><p>

27、;　　圖4、樂淘水龍頭凈水器實物圖</p><p><b>　　2.3 硬件設(shè)計</b></p><p><b>　　2.3.1概述</b></p><p>　　系統(tǒng)以水的循環(huán)為理念，通過以下步驟實現(xiàn)功能：如果濕度傳感器感測到濕度值低于設(shè)置值，給到主板信號，通過電腦編程，將Expandboard上接口給出信號，通過高低電頻

28、的轉(zhuǎn)換，模擬出按鍵的效果，讓裝置收到開啟關(guān)閉的信號，啟動加濕器，開始工作，出霧時借助空調(diào)出風(fēng)口的風(fēng)力，加快霧氣的擴(kuò)散效果，環(huán)境溫度和濕度值顯示在顯示屏上，同時顯示加濕器工作狀態(tài)通知使用者加濕器的工作裝填。如果水箱里的水位過低，超聲波加濕器裝置會自動停止，這點(diǎn)是出于安全角度的考慮，并且系統(tǒng)會給出相應(yīng)的缺水提示。</p><p>　　本設(shè)計基于Arduino UNO進(jìn)行設(shè)計，采用DHT11作為室內(nèi)環(huán)境溫濕度的測量傳感

29、器，通過繼電器控制超聲波加濕器是否供電，配備OLED顯示屏作為人機(jī)交互接口，將當(dāng)前環(huán)境溫濕度值和加濕器工作狀態(tài)顯示在顯示屏上，具體框圖見圖5。</p><p><b>　　圖5、硬件控制框圖</b></p><p>　　2.3.2 濕度傳感器電路設(shè)計</p><p>　　DHT11數(shù)字溫濕度傳感器是一款含有已校準(zhǔn)數(shù)字信號輸出的溫濕度復(fù)合傳感器，

30、它應(yīng)用專用的數(shù)字模塊采集技術(shù)和溫濕度傳感技術(shù)，確保產(chǎn)品具有極高的可靠性和卓越的長期穩(wěn)定性。傳感器包括一個電阻式感濕元件和一個NTC測溫元件，并與一個高性能8位單片機(jī)相連接，實物圖見圖6。</p><p>　　圖6、DHT11應(yīng)用電路</p><p><b>　　2.4 軟件設(shè)計</b></p><p>　　本產(chǎn)品制作過程中主要用到3個軟件。&l

31、t;/p><p>　　本電路的程序的開發(fā)環(huán)境是基于的PlatformIO—Atom。（具體編程詳見附錄）</p><p>　　程序總流程圖見圖7。</p><p><b>　　圖7、程序總流程圖</b></p><p><b>　?。?）判斷裝置狀態(tài)</b></p><p>　　

32、OLED，DHT11和MyExpand是我組用的Arduino輸出接口板類型， state是一個只有true和false兩個狀態(tài)的變量，用來指示加濕器是否正在工作。</p><p>　　由于需要用擴(kuò)展板上的接口輸出方波信號來模擬按鍵操作來設(shè)置加濕器的工作狀態(tài)，故將這些接口設(shè)置為輸出接口。輸出接口的低電平相當(dāng)于按鍵按下的狀態(tài)，高電平相當(dāng)于按鍵沒有按下的狀態(tài)。同時需要用擴(kuò)展板上的四個接口來讀取加濕器的工作狀態(tài)指示燈的

33、高低電平從而判斷加濕器的工作狀態(tài)，故設(shè)這四個接口為輸入接口。在這四個接口中只要它們中任意一個接口電平為高電平即任意一個指示燈亮，則表示加濕器已經(jīng)在工作，state即為true，并把humi和state都顯示出來。</p><p>　　圖8、狀態(tài)設(shè)置流程圖</p><p><b>　?。?）判斷濕度</b></p><p>　　當(dāng)加濕器不工作（s

34、tate為false）且濕度值低于人體最適合的濕度時，才用開關(guān)打開加濕器。圖中輸出低電平、等待、輸出高電平的3個步驟相當(dāng)于開關(guān)被按了一下，就打開了加濕器。當(dāng)濕度達(dá)到所需，加濕器不必工作時，輸出一個2s的方波關(guān)斷加濕器。</p><p><b>　?。?）反饋</b></p><p>　　在程序設(shè)計中，反饋是我組程序的一個重要環(huán)節(jié)。加濕器上有四盞燈，表示定時的時間；當(dāng)四

35、盞燈中有燈亮?xí)r，就表示加濕器在工作。我組把這四盞燈接到Expandboard的輸入接口上，用digitalRead的方式讀取指示燈的狀態(tài)，從而形成一個反饋環(huán)，從而。這樣就可以判斷加濕器是否在工作。</p><p><b>　　圖9、控制流程圖</b></p><p>　　2．本產(chǎn)品的包裝外殼設(shè)計圖紙是用AutoCAD制作，外殼設(shè)計圖見圖10。</p>&

36、lt;p>　　圖10、 外包裝設(shè)計圖紙</p><p>　　3. 本產(chǎn)品中水管和凈水器的接口是用123D Design制作，設(shè)計圖紙見圖11，左圖為接口1，右圖為接口2。</p><p>　　圖11、接口設(shè)計圖紙</p><p>　　在接水這一環(huán)節(jié)，我組使用兩根水管，一根接上空調(diào)出水管和凈水器的一端，另一根接上凈水器的另一端和加濕器。由于水管和凈水器進(jìn)出口內(nèi)徑

37、不相等，上圖中的兩個接口可以卡在它們之間，成功引水。凈水器的進(jìn)口和出口內(nèi)徑也不同，導(dǎo)致了這兩個接口不同。</p><p>　　接口1的具體尺寸為上端內(nèi)徑5毫米，外徑7毫米；下端內(nèi)徑21毫米，外徑23毫米。</p><p>　　三、加濕器應(yīng)用與結(jié)果分析</p><p>　　我組在完成實物設(shè)計和制作后，通過實測對超聲波加濕器的性能進(jìn)行測試。研究表明，不同溫度對應(yīng)的最適濕

38、度有微小差異，所以對于不同溫度，我組通過文獻(xiàn)學(xué)習(xí)，進(jìn)行了數(shù)據(jù)分析，得出一個相對應(yīng)的關(guān)系。我組在不同場合下進(jìn)行了三組的實驗，從不同方面，全方面檢測了加濕器的性能，并對結(jié)果進(jìn)行了分析。</p><p>　　3.1 空調(diào)房內(nèi)環(huán)境的初步監(jiān)測與分析</p><p>　　3.1.1 空調(diào)房溫濕度數(shù)據(jù)測試</p><p>　　測試在不同的溫度條件下，加濕器不工作時的濕度變化。設(shè)置

39、場景內(nèi)空調(diào)25度制冷，觀察空調(diào)運(yùn)作時，濕度與溫度的變化情況，溫度每下降1攝氏度，監(jiān)測一次房間內(nèi)實時濕度。以50%RH（RH: Relative Humidity 表示氣體中所含水蒸氣量與氣體相同情況下飽和水蒸氣量的百分比）為標(biāo)準(zhǔn)值，低于此標(biāo)準(zhǔn)值的認(rèn)為是需要加濕。此實驗用于驗證本作品是否有使用的價值，測試數(shù)據(jù)見表1、表2。</p><p>　　表1、空調(diào)房里溫度與濕度的變化情況（第一組）</p>&l

40、t;p>　　表2、空調(diào)房里溫度與濕度的變化情況（第二組）</p><p>　　3.1.2 人體最適濕度分析</p><p>　　據(jù)研究調(diào)查，夏天，室內(nèi)濕度過低時，因上呼吸道粘膜的水分大量散失，人會感到口干、舌燥，甚至咽喉腫痛、聲音嘶啞和鼻出血等，并易患感冒。通過查閱文獻(xiàn)和實驗測定得出結(jié)論，最宜人的室內(nèi)濕度是：冬天為40％至50％；夏天為50％至60％。在此范圍內(nèi)感到舒適的人占95％以

41、上。在裝有空調(diào)的室內(nèi)，濕度為50％至55％時，人會感到最舒適，精神狀態(tài)好，思維最敏捷，工作效率高。</p><p>　　表3、溫度與最適濕度的關(guān)系</p><p>　　3.2 不同場景下加濕器應(yīng)用的實驗數(shù)據(jù)</p><p>　　我們將進(jìn)行三組實驗，分別檢測我們的作品在不同初始溫度，不同場所和不同濕度的工作狀態(tài)。我們?yōu)榱丝陀^的評估我們的加濕器的性能，嚴(yán)格控制變量，排除

42、其他因素的干擾，監(jiān)測加濕器的運(yùn)作狀態(tài)與能力。</p><p>　　第一組實驗，我們將測試環(huán)境選取在臥室內(nèi)，臥室面積為20m2，空調(diào)設(shè)置的溫度為28℃，當(dāng)檢測的濕度大于期望濕度值時，加濕器不工作30分鐘作為一個測試周期，如果檢測的濕度小于期望濕度值時，則以加濕器停止工作作為一個測試周期，表4、表5、表6是加濕器工作在不同初始溫度下的測試數(shù)據(jù)。</p><p>　　表4、臥室、開空調(diào)條件下的測

43、試數(shù)據(jù)（第一組）</p><p>　　表5、臥室、開空調(diào)條件下的測試數(shù)據(jù)（第二組）</p><p>　　表6、臥室、開空調(diào)條件下的測試數(shù)據(jù)（第三組）</p><p>　　從測試數(shù)據(jù)來分析，隨著空調(diào)的制暖功能，臥室內(nèi)溫度逐漸上升，同時濕度值開始下降，逐漸下降到舒適范圍，加濕器及時的工作，并可以相對快速地平衡室內(nèi)的溫濕度，將臥室內(nèi)濕度保持在50%左右。</p>

44、;<p>　　第二組實驗，我們將初始溫度先調(diào)節(jié)到24℃，選取上課教室和辦公室作為測試環(huán)境，兩個環(huán)境的面積大小基本一直，約為30m2，目標(biāo)溫度設(shè)置26℃，每20分鐘進(jìn)行一次測量，測試數(shù)據(jù)見表7、表8。</p><p>　　表7、小教室、開空調(diào)條件下的測試數(shù)據(jù)（第一組）</p><p>　　表8、辦公室、開空調(diào)條件下的測試數(shù)據(jù)（第二組）</p><p>　

45、　從測試數(shù)據(jù)分析，加濕器工作正常，但是由于辦公室和教室環(huán)境的濕度有明顯的浮動，而且由于人員進(jìn)出，造成室內(nèi)室外的對流換熱，對濕度的影響也不小，所以加濕器的工作時間相對比較長，這也是符合實際情況的。</p><p>　　第三組實驗，我們選擇在小面積的書房進(jìn)行，測試加濕器的長時間運(yùn)行能力，總測試時長為4小時，每隔30分鐘進(jìn)行一次數(shù)據(jù)記錄，數(shù)據(jù)見表9、表10。</p><p>　　表9、書房、開空

46、調(diào)條件下的測試數(shù)據(jù)（第一組）</p><p>　　表10、書房、開空調(diào)條件下的測試數(shù)據(jù)（第二組）</p><p>　　從測試數(shù)據(jù)分析，加濕器工作基本穩(wěn)定，在第二組數(shù)據(jù)中在3.5小時這個觀察點(diǎn)，加濕器工作狀態(tài)和理想狀態(tài)不一致，這是由于由于3.5小時的運(yùn)行，加濕器水源不足，加濕器啟動了缺水?dāng)嚯姳Ｗo(hù)。在加入適量水源后，繼續(xù)正常工作。</p><p><b>　　

47、3.3 實驗結(jié)論</b></p><p>　　我組進(jìn)行了多角度，多方位，不同場景設(shè)定下的產(chǎn)品試驗。分析數(shù)據(jù)后發(fā)現(xiàn)：在冬季空調(diào)房里的確需要使用加濕器，尤其是長時間開空調(diào)的情況下；而在空調(diào)運(yùn)作，濕度降低的同時，加濕器的狀態(tài)檢測在90%以上的情況下都是符合預(yù)期的，足以說明程序設(shè)置的正確和組裝的正確。加濕的時間不定，在20~60分鐘內(nèi)不等，效果良好。但對于一些未及時開啟裝置的試驗結(jié)果，做出分析得出三方面原因：

48、（1）濕度傳感器過于靈敏，導(dǎo)致加濕器切換狀態(tài)頻繁；（2）房間內(nèi)濕度分布不均勻?？傮w來說產(chǎn)品基本實現(xiàn)了產(chǎn)品需求，實現(xiàn)了自動化加濕的功能。</p><p><b>　　四、討論與展望</b></p><p>　　針對溫濕度傳感器自身受空調(diào)熱風(fēng)影響較大，不能完全意義上表征環(huán)境內(nèi)的濕度值，并且由于室內(nèi)濕度區(qū)域濕度分布不均勻造成實際加濕效果也是分布不均勻的情況，可以在后續(xù)的改進(jìn)

49、方案中考慮采用分布式布置傳感器，通過無線通信的方式，將分布式傳感器的溫濕度值返回到加濕器，從而建立室內(nèi)環(huán)境溫濕度的分布圖，可以據(jù)此進(jìn)行更加精確的溫濕度控制。</p><p><b>　　五、結(jié)論</b></p><p>　　1. 本作品利用超聲波加濕器出霧，再通過空調(diào)的風(fēng)力吹散到空氣中達(dá)到加濕的目的，實現(xiàn)快速、準(zhǔn)確的加濕，同時實現(xiàn)空調(diào)冷凝水的循環(huán)再利用，也增加室內(nèi)濕度

50、，舒緩神經(jīng)緊張，提升人體舒適性。</p><p>　　2. 本作品根本目的是讓空調(diào)冷凝水能夠循環(huán)利用，不僅綠色環(huán)保而且通過室內(nèi)濕度平衡功能迎合了人們的健康需求。</p><p>　　3. 空氣加濕器越來越受到廣大消費(fèi)者的青睞，通過調(diào)研發(fā)現(xiàn)，現(xiàn)有市場上空氣加濕器的功能方面都可以有新的突破與創(chuàng)新。本產(chǎn)品結(jié)合加濕器與空調(diào)，彌補(bǔ)市場空缺，同時通過對實現(xiàn)技術(shù)手段等相關(guān)產(chǎn)品信息進(jìn)行了調(diào)研分析，認(rèn)為該產(chǎn)

51、品的應(yīng)用創(chuàng)新設(shè)計是完全可以實現(xiàn)的。</p><p><b>　　六、創(chuàng)新點(diǎn)</b></p><p>　　1. 我組以Arduino Uno系統(tǒng)為基礎(chǔ)，結(jié)合超聲波加濕器、DHT11溫濕度傳感器板、繼電器、顯示屏等元器件，設(shè)計電路，制作實物，自動檢測濕度，啟動加濕器，實現(xiàn)自動化加濕的功能。這樣把空調(diào)冷凝的水集合到加濕器的水箱里，通過加濕器以水霧形式噴出。這樣同時解決了上述

52、兩個問題，不必讓人們自己去加水，減輕了麻煩，又提高人體舒適度。</p><p>　　2. 本作品結(jié)構(gòu)簡單，性能可靠，具有實用性；同時形成小范圍的水循環(huán)，符合我國節(jié)水節(jié)能、資源再利用、綠色環(huán)保的理念，更以此機(jī)會推及資源再利用的理念。從生活中小處著手，在倡導(dǎo)綠色環(huán)保的大背景下，希望在更多細(xì)微處解決實際問題。</p><p><b>　　七、參考文獻(xiàn)</b></p&

53、gt;<p>　　[1]黃虎, 束鵬程, 李志浩.中央空調(diào)系統(tǒng)的節(jié)能與能源合理利用[ J] .節(jié)能, 1998,(8):18-21.</p><p>　　[2]殷平.室內(nèi)空氣計算參數(shù)對空調(diào)系統(tǒng)經(jīng)濟(jì)性的影響[ J] .暖通空調(diào).2002 , 22(2):21-25 .</p><p>　　[3]吳清.產(chǎn)品設(shè)計概論[M].武漢：武漢大學(xué)出版社，2012.</p>&

54、lt;p>　　[4] 苗平. 濕空氣對人體舒適性的影響. 潔凈與空調(diào)技術(shù),2002（4）: 12-16.</p><p>　　附錄A系統(tǒng)源程序及說明（部分）</p><p>　　#include "system.h"</p><p>　　OledDisplay MyOLED;//定義OLED類</p><p>

55、　　TempHumidity MyTempHumidity;//定義DHT11類</p><p>　　ExpandBoard MyExpand;//</p><p>　　bool state = false;//</p><p>　　void setup()</p><p><b>　　{</b></

56、p><p>　　sysInit();//系統(tǒng)初始化</p><p>　　MyExpand.pinMode(7, OUTPUT); //開關(guān)按鍵</p><p><b>　　//四路狀態(tài)監(jiān)測</b></p><p>　　MyExpand.pinMode(3, INPUT);</p><p>　　M

57、yExpand.pinMode(4, INPUT);</p><p>　　MyExpand.pinMode(5, INPUT);</p><p>　　MyExpand.pinMode(6, INPUT);</p><p>　　MyOLED.displayClear();</p><p>　　delay(1000);</p>&l

58、t;p><b>　　}</b></p><p>　　void loop()</p><p>　　{int humi;</p><p>　　humi = MyTempHumidity.getHumidity();</p><p>　　MyOLED.displayString(1, 1, "humi:&qu

59、ot;);</p><p>　　MyOLED.displayDecimal(1, 7, humi);</p><p>　　//判斷加濕器的開關(guān)狀態(tài)</p><p>　　state = MyExpand.digitalRead(3)||MyExpand.digitalRead(3)||MyExpand.digitalRead(3)||MyExpand.digitalR

60、ead(3);</p><p>　　MyOLED.displayString(3, 1, "state:");</p><p>　　MyOLED.displayDecimal(3, 7, state);</p><p>　　if ((humi < 50) && (state == false)) {</p>&

61、lt;p>　　MyExpand.digitalWrite(7,LOW);</p><p>　　delay(50);</p><p>　　MyExpand.digitalWrite(7,HIGH);</p><p><b>　　}</b></p><p>　　else if(humi >= 50){</p

62、><p>　　MyExpand.digitalWrite(7,LOW);</p><p>　　delay(2000);</p><p><b>　　}</b></p><p>　　delay(1000);</p><p><b>　　}</b></p><p&