空气质量检测净化器

项目简介

本项目是基于ESP32单片机的空气质量检测净化器，具有检测检测室内的PM2.5、PM10、TVOC、甲醛、二氧化碳、温度、湿度、气压环境参数和自动控制风扇转速来净化空气的功能。

项目功能

本项目检测室内的PM2.5、PM10、TVOC、甲醛、CO2、温度、湿度、气压显示到0.96寸TFT屏幕上并根据绿、黄、橙、红四种颜色区分舒适程度，也可通过ESP32内置的Web服务在手机查看；并通过控制4线PMW风扇或2线DC风扇转速来实现净化空气的功能。

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项目参数

本设计采用ESP32主控，包括USB转串口和自动下载电路；
可使用USB或12~24V电源供电，有ESD和自恢复保险丝；
本设计NMOS和PWM信号同时控制风扇，适应4线PWM机箱风扇和暴力风扇；
本设计采用SHT20温湿度传感器，具有较宽的温度测量范围，可以满足一般需求；
本设计采用PMS7003测量PM2.5和PM10浓度（PMS7003T还可测量温湿度）；
本设计采用SGP40测量TVOC浓度；
本设计采用BME280测量气压；
本设计采用C8D双通道红外二氧化碳传感器测量二氧化碳浓度；
本设计采用电化学甲醛传感器测量甲醛浓度。

原理解析（硬件说明）

本项目由以下部分组成，电源部分、USB转串口部分、主控部分、显示和按键部分、传感器部分、风扇控制部分。

主控板接口

传感器板接口

电源部分使用TPS54302 DC-DC芯片可使用12~24V电源供电，并使用TVS管保护电路。（购买电容时请注意耐压值）

风扇控制部分共使用了4个引脚：引脚1可通过光耦隔离控制NMOS通断控制2线风扇转速；NMOS打开的情况下，可使用引脚2通过PWM信号控制4线PWM风扇转速；引脚3通过上拉电阻接风扇转速信号线（开漏输出，风扇每转会产生两个占空比50%的方波）；引脚4为5V ARGB接口。（MOS最大电流为10A，DC005接口额定电流为3A，建议使用小于3A的风扇）

ESP32的34-39号引脚无内部上拉电阻，按键上拉并使用RC电路防抖，并联TVS管防止冬天静电。

USB接口CC引脚使用5.1K电阻下拉，TVS管阵列和自恢复保险丝保护电路。

其他部分参考DeetSheet原理图。
......

软件代码

软件流程图（按键为显示板中间按键）

软件使用Micropython编写，并编译成.mpy字节码文件增加运行速度。烧录固件后，代码可通过MicroPython File Uploader上传，具体代码见附件。
使用的Micropython固件为V1.22版本对应mpy-cross为v6.2版本。
boot.py 上电运行
test2.py 主程序(二选一)
t_t.py 使用PMS7003T获取温湿度的主程序(二选一)
hardware.py 硬件驱动
html_page.py 存放网页内容
sysfont.py 屏幕显示的字体
st7735.py 屏幕驱动
voc_index.py TVOC基线算法
wifi.txt 列表格式的WiFi名称和密码

编译.mpy字节码方法

pip install mpy-cross-v6.2
cd C:\...\空气净化器\code
mpy-cross-v6.2 -march=xtensawin -O3 -o hardware.mpy hardware.py

注意事项

贴片传感器手工焊接时一定要迅速，防止烫坏；
注意FPC排线座上下接和FPC排线方向，我采用的是显示板排线座上接，对应主控板下接；传感器板下接，对应主控板上接。FPC排线长度分别为6cm，10cm，均为同向；
风扇插座建议买2510错位4P，RGB插座建议买2.54mm 4P堵1P圆排针；
二氧化碳传感器和甲醛传感器型号参考实物图；
由于连接WiFi情况下主控板发热较大，SGP40加热等原因，建议不焊接SHT20，使用PMS7003T来读取温湿度；
如实物图所示，屏幕建议对准丝印，用1~2mm双面胶贴在PCB上；
TVOC基线算法约20s后会产生数据。