原创《智能清洁鞋柜的设计》
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随着世界科技的发展,人们对智能家居的要求越来越智能,越来越喜好有利于身心健康的智能家居.同时人们对脚部的舒适度及健康越来越关注,对鞋子的内清洁等更加重视.针对人们的需求,设计了一款智能清洁鞋柜.笔者在鞋柜内加入净化以及杀菌除臭装置帮助人们自动清洁鞋子,节约了时间；同时鞋柜内加入空气净化装置解决了原有鞋柜异味等问题,杜绝了霉菌以及鞋内细菌的滋生.
一、 杀菌除臭设计及其原理
针对鞋内的细菌及脚臭味,本鞋柜的杀菌除臭装置设计分为两部分,一部分为敞开式设计,以低温等离子体为主,能够实现对鞋柜内气体的高效除臭、灭菌,另一部分则是较封闭式的设计,在指定的空间内利用臭氧以氧原子的氧化作用破坏微生物膜结构的方式,结合气体高效的穿透性和覆盖性对该空间内鞋物残余的白癣菌及气体灭菌处理.打破了原有以及现有鞋柜的单一摆鞋、存储功能,凸显了智能家居生活的设计理念.
二、低温等离子体消毒
低温等离子体杀菌、消毒是一种新型的、高效的方法,其原理是不断从外部对物质施加能量而使其离解为阴、阳电荷粒子的物质状态.通过对气体施加电场,使荷粒子加速,由于粒子较重,所以被加速的都是电子,再通过电子与较重的粒子碰撞引起电离,这就形成了等离子体；在中低压状态下,作为等离子体质量主体的较重粒子其温度要比电子低至少一个数量级,因此这种等离子就是低温等离子体.在等离子体形成的过程中产生的大量的紫外线直接破坏生物的基因物质,紫外光子自有的光解作用则会打破微生物分子的化学键,最终生成如CO、CHx等具有挥发性的化合物,在等离子蚀刻作用的过程中,等离子的活性物质和微生物体内的电白和核酸发生化学反应,从而摧毁微生物和扰乱微生物的生存功能；在研究中表明,单一气体中气体对菌孢子的杀灭作用不尽相同,效果的强弱则分别是O2、CO2、H2、Ar、N2；利用混合气体来激发等离子体,其杀菌消毒的效果往往比单一中性气体好.就杀菌速度而言,等离子体杀菌在混合气体中比紫外线更高效、更彻底,这是一种物理杀菌的方式,无二次污染.不仅可以有效的防止物品的霉变,更能起到防臭的作用.
三、臭氧杀菌、除臭
臭氧（O3）是氧的同素异性体,在浓度适中的情况下带有一种“清新”的气味,我国工业经济联合会臭氧专业委员会主任、清华大学教授王世汶先生曾披露：在0.15ppm下接触8小时不会对人体有任何影响和损害.一般质量合格的家用臭氧发生器产生臭氧的浓度低于安全浓度标准,可以放心使用的.臭氧具有较强的氧化能力,能对细菌、霉菌、病菌具有较强的杀灭性.由于臭氧分解产物是氧气,不会有二次污染,且其扩散性好,针对鞋物上残余的白癣菌具有极佳的针对性灭杀效果.
四、硬件电路设计
1.低温等离子体与符合安全标准的臭氧进行杀菌.通过激发产生辉光放电,形成低温等离子体,再以过氧化氢等离子体中含有的HO自由基、过羟自由基、激发态H2O2、活性氧、氢原子等作为介质,这些活性离子以及丰富的紫外线具有很高的热动能,可以极大的提高与微生物蛋白质和核酸物质的作用效能,可使得其在极短的时间内使微生物死亡,灭菌后分解为水分子和氧分子,无毒害残留,也无需通风和排水.鞋物上残余的白癣菌是脚气的罪魁祸首,同时也是脚臭气味的主要成分,符合人们日常生活使用的臭氧发生装置产生定量的臭氧气体,在相对密闭的空间隔层内对鞋物残余的白癣菌以及诸多细菌具有极佳的灭杀效果,该隔层添加了臭氧检测装置和驱动系统,当臭氧自动分解为氧气后方可打开柜门.
2.采用NE555作为信号发生电路,使得输出信号的耦合完成交替导通,在变压器初级时产生交流脉冲,当变压器升压到500v以上时,推动电路的运行.
3.空气环境检测.使用标准MQ135空气质量传感器,对烟雾、苯系列蒸汽、硫化物以及氨气等有害气体的检测.
4.整体控制系统.通过控制面板实现电源的分配,结合空气质量传感器、电磁门控检测、单片机控制电路、低温等离子体电器组、烘干电路控制组成.
五、软件控制流程
通过控制面板打开电磁锁即开启鞋柜门控开关,开门信号加到中控系统,中控系统发出开灯指令,照明灯亮以便于人们存取鞋物操作,与此同时关闭低温等离子体发生器.通过控制面板可检测臭氧系统的工作状态.当关闭柜门,照明灯亮关闭,低温等离子体装置根据空气质量传感器检测空气的质量情况判断是否进行除臭消毒工作.
低温等离子装置以及臭氧装置能有效地解决封闭式鞋柜存在的异味问题以及鞋物残余的细菌问题,防止鞋内细菌的滋生,对换季鞋物的发霉变质起到了有效的预防作用.减少了房间内的空间占据以及鞋臭问题,提高了生活品质.
参考文献：
[1]李鑫,韩均,雷苏勇,等.智能鞋柜发展现状研究[J].电子测试,2016（1）：56-57.
[2]孙泽翼,刘朝阳.智能除臭杀菌鞋柜的制作[J].科技创新与应用,2017（2）：33.
［作者单位］
南京机电职业技术学院
（编辑：王洁雅）
智能论文参考资料：
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