智能除臭杀菌鞋柜的制作

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摘 要：为解决封闭式鞋柜内容易滋生细菌、鞋子发霉、产生臭味等问题，设计了该款智能除臭装置，该装置能够根据鞋柜内空气质量，智能开启消毒杀菌、通风除臭功能，达到净化居住环境的目的。

关键词：冷阴极紫外线管；气敏传感器；除臭鞋柜

1 简介

随着土地面积的日益减少，各个城市的住宅建筑都是高楼林立，高楼大厦有着许多优点，住在高层视野开阔，俯视远处美景，享受充足的阳光照射，远离地面的噪音干扰，特别是到了夏季高楼上的蚊虫较少；但是高层楼房阳台都采用封闭式建筑，晾衣服、鹦子很不方便，穿过的鞋子放到鞋柜里，空间相对密闭，鞋子上的细菌容易继续滋生，产生异味。

2 鞋臭产生的主要原因

汗液由身体上的汗腺分泌，主要成分是水，还包含少量盐分（比如氯化钠）、一些氨基化物（如少量尿素、乳酸、脂肪酸等这是汗臭的主要来源）、激素及微量元素。汗液的pH值介于4.2～7.5之间。通常24小时内蒸发约600～700毫升水分。由于脚心汗腺多，容易出汗，鞋子透气性差，汗液不易排出，鞋子内的湿度与酸碱度给白癣菌提供了一个适宜的生长环境，加上脚上坏死的角质层给白癣菌带来充足的营养，使白癣菌大量繁殖，分解皮肤的角质蛋白及汗液中的尿素、乳酸等成分，形成含有甲基硫醇、氨、短链脂肪酸、二氧化碳等臭味的各种代谢物。这些味道混在一起，就会形成难闻的脚臭。

3 除臭原理

3.1 紫外线（UVC）杀菌原理。紫外线杀菌是一种传统的、高效的方法，其原理是利用适当波长的紫外线能够破坏微生物机体细胞中的DNA（脱氧核糖核酸）或RNA（核糖核酸）的分子结构，造成生长性细胞和再生性细胞死亡，达到杀菌消毒的效果。紫外线杀菌的波长范围为UVA（400～315nm）UVB（315～280nm）UVC（280～200nm）和真空紫外线（200～100nm）。就杀菌速度而言，UVC处于微生物吸收峰范围之内，可在1s内通过破坏微生物的DNA结构杀死病毒和细菌。紫外线杀菌速度快，只要被高强度、高能量的紫外线照射几秒钟即可彻底灭菌；是一种物理杀菌方法，无二次污染；不但可防止物品变霉，而且可以防臭；还可以杀灭苍蝇、蚊子和几乎对所有的细菌、病毒、寄生虫、病原体和藻类等幼虫。此外操作简便、使用及维护费用低，并且设计上可以做到紫外线剂量量化。

3.2 紫外线（UVC）杀菌的注意事项。每一种微生物都有其特定紫外线杀灭剂量标准，紫外线的照射剂量则取决于紫外线的强度大小以及照射时间的长短。紫外线的只能沿直线传播，穿透能力弱，纸片、铅玻璃、塑料都会大幅降低照射强度，因此尽量使鞋子暴露于紫外线下。

4 硬件选择与设计

4.1 采用冷阴极紫外线灯进行杀菌。由于冷阴极紫外线灯辉光放电采用正离子轰击高纯金属阴极产生二次电子维持放电，阴极电流主要由正离子贡献，电流较小。其寿命长达到20000小时以上。耐震动性能强，适合在强振的环境中使用。冷阴极紫外线灯比热阴极紫外灯的尺寸小得多，特别是灯管的直径小了就可以加工成U型、M型或盘香型等，从而使长度大大缩短，便于使用和保管。由于冷阴极的电流较小，又可以使用直流电，节能比较多。

4.2 紫外线发生电路。采用NE555做为信号发生电路，输出信号耦合到Q2和Q3推挽管，交替导通，在变压器初级产生交流脉冲，经过变压器升压到500V以上，推动UV紫外线管发光，如图1所示。

4.3 空气质量检测电路。采用标准MQ135空气质量传感器，适宜于氨气、芳族化合物、硫化物、苯系蒸汽、烟雾等气体有害气体的探测。

4.4 整体控制系统。系统由空气质量传感器、门控检测、单片机控制电路、紫外线除臭电路、排风控制电路组成，如图2所示。

5 软件设计

当开启鞋柜时，门控开关打开，开门信号加到单片机，单片机发出开灯指令，点亮照明灯，方便存取鞋子操作，同时关闭紫外线和通风风扇。当主人放好鞋子关闭厨门，门控开关闭合，单片机检测到开关闭合，关闭照明灯，根据空气质量传感器的检测信号进行判断，如果无异味，紫外线灯与换风扇都关闭；如果有臭味，控制紫外线灯打开，按设定时间进行消毒除臭，并且启动换风扇，风干鞋柜内部。当鞋柜内部细菌被除掉，不再产生臭味，空气质量传感器输出信号到单片机，控制换风扇停止转动，关闭紫外线消毒灯。流程图如图3所示。

6 结束语

除臭装置能有效地解决封闭式鞋柜的异味问题，防止鞋子内细菌生长，对鞋子的发霉变质起到了有效的预防作用。房间内减少了鞋臭，提高了生活品质。

参考文献

[1]彭生辉.基于紫外线杀菌的衣物消毒架设计[J].山东工业技术，2015（3） .

[2]时谦.基于单片机的智能自动行走紫外线杀菌机的设计[J].机械工程与自动化，2014（1）.

[3]周国顺.紫外线杀菌灯正确使用的探讨[J].中国照明电器，2016（2）.

作者简介：孙泽翼，男，衡水第一中学，学生。

刘朝阳，男，衡水第一中学，物理教师。