CN104165903A - 空气净化器滤网检测电路及检测方法 - Google Patents

Abstract

空气净化器滤网检测电路及检测方法，检测电路包括直流电源、第一、第二放大器和单片机，电源的正、负极之间依次串接有马达和电阻，电源负极接地，马达正极与第二放大器输入正相连，第二放大器的输入负提供第一参考电压，第二放大器输出与单片机的A/D1口连接，第二放大器输入正与电阻和马达的连接端相连，第二放大器输入负提供第二参考电压，第一放大器输出端与单片机的A/D2口连接，马达的转速调节口与单片机的Vsp口连接，马达的转速反馈口与单片机的FG口连接。本发明结构简单，容易实现，判断精准；过流保护的设置避免过流时烧坏检测电路；LM358成本低；开关的设置，方便启动关闭该功能，避免不用时浪费电能。

Description

空气净化器滤网检测电路及检测方法

技术领域

本发明属于检测电路领域，尤其是空气净化器滤网检测电路。

背景技术

当前的空气净化器大部分都采用过滤网对进入空气净化器的空气进行过滤，由于空气在空气净化器内往复循环使空气中的灰尘、纤维等杂物不断地在过滤网上积累沉淀，从而使风阻不断的增大、空气净化器的过滤效率降低，能源的利用率降低。

目前在空气净化器上解决这个问题的方案主要有以下四种：

1、通过检测风量以确定滤网是否需要清理。该方案成本非常之高，不利于产品实现。

2、通过检测风速以确定滤网是否需要清理。该方案成本非常之高，不利于产品实现。

3、通过在空气净化器外部附加一个独立的计时模块进行检测，此种方式采取人为设定滤网使用时间，从用户第一次开始使用起就独立进行时间计算，开机不开机都和计时无关，忽略了用户不开机的时间及外部空气质量环境之变化，所以这种检测根本就不能反映滤网真正的使用寿命，更不能准确提示用户滤网的清洗时间，而且增加了成本。

4、通过计算空气净化器开机时间进行检测，此种方式采取人为设定滤网使用时间，忽略了外部空气质量环境之变化，所以这种检测也不能真正反映滤网使用寿命，更不能准确提示用户滤网的清洗时间。

所以如何设计一种结构简单、成本低且可以准确反映滤网使用情况的滤网检测电路成为本领域技术人员研究的课题。

发明内容

本发明要解决的问题是提供一种结构简单、成本低且可以准确反映滤网使用情况的滤网检测电路。

为解决上述技术问题，本发明采用的技术方案是：一种空气净化器滤网检测电路，包括直流电源、第一运算放大器、第二运算放大器和单片机，所述直流电源的正、负极之间依次串接有马达和电阻，电源负极接地，所述马达的正极与第二运算放大器的输入正相连，所述第二运算放大器的输入负提供第一参考电压，所述第二运算放大器的输出与所述单片机的A/D1口连接，所述第二运算放大器的输入正与电阻和马达的连接端相连，所述第二运算放大器的输入负提供第二参考电压，所述第一运算放大器的输出端与所述单片机的A/D2口连接，所述马达的转速调节口与所述单片机的Vsp口连接，所述马达的转速反馈口与所述单片机的FG口连接。

所述电源正极与所述马达之间设有过流保护元件。

所述过流保护元件为保险丝。

所述第一、第二运算放大器为LM358。

所述电源正极与所述过流保护元件之间设有开关。

所述单片机为STM32F10X单片机或PIC16F系列单片机中的一种。

所述单片机的输出端连有提醒显示、报警装置。

一种空气净化器过滤网检测方法，包括如下步骤：

A.参数设定；

B.单片机通过FG口采集马达的转速信息；

C.单片机判断马达的转速是否达到设定值，是就执行E步骤，否就执行D步骤；

D.单片机通过Vsp口控制马达转速达到设定值；

E.单片机测量马达的电压、电流，并计算出马达的输入功率；

F.判断马达的输入功率是否降到清洗值，是就执行G步骤，否就继续执行F步骤；

G.单片机控制提醒显示、报警装置显示清洗的提示信息；

H.判断马达的输入功率是否降到更换值，是就执行I步骤，否就继续执行H步骤；

I.单片机控制提醒显示、报警装置显示更换的提示信息。

本发明具有的优点和积极效果是：本发明是在原有电路的基础上增加了马达控制及功率检测相应的极少的几个部件，基本不会增加什么成本，同时结构简单，容易实现，且可以对滤网的污染程度做出精准的判断；过流保护的设置避免过流时烧坏检测电路；LM358成本低；开关的设置，方便启动关闭该功能，避免不用时浪费电能；本检测方法简单、不需要额外增加外部附加模块，成本低。

附图说明

图1是本发明原理图；

图中：M.马达，R1.电阻.，U1.第二运算放大器，U2.第一放大器电路，F1.保险丝。

具体实施方式

现根据附图对本发明的具体实施方式进行说明，如图1所示，一种空气净化器滤网检测电路，包括直流电源、第一运算放大器U2、第二运算放大器U1和单片机，所述直流电源的正、负极之间依次串接有马达M和电阻R1，电源负极接地，所述马达M的正极与第二运算放大器U1的输入正相连，所述第二运算放大器U1的输入负提供第一参考电压，所述第二运算放大器U1的输出与所述单片机的A/D1口连接，所述第二运算放大器U1的输入正与电阻R1和马达M的连接端相连，所述第二运算放大器U1的输入负提供第二参考电压，所述第一运算放大器U2的输出端与所述单片机的A/D2口连接，所述马达M的转速调节口与所述单片机的Vsp口连接，所述马达M的转速反馈口与所述单片机的FG口连接。

进一步，为了对检测电路进行过流保护，所述电源正极与所述马达M之间设有过流保护元件。

所述过流保护元件为保险丝F1。

为了减少成本，所述第一、第二运算放大器U1为LM358。

为了节约电能，用的时候打开，不用的时候关闭，所述电源正极与所述过流保护元件之间设有开关。

所述单片机可选意法半导体的STM32F10X单片机或PIC公司的PIC16F系列单片机中的一种。

所述单片机的输出端连有提醒显示、报警装置。(图中未示出)

一种空气净化器过滤网检测方法，包括如下步骤：

A.参数设定；

B.单片机通过FG口采集马达M的转速信息；

C.单片机判断马达M的转速是否达到设定值，是就执行E步骤，否就执行D步骤；

D.单片机通过Vsp口控制马达M转速达到设定值；

E.单片机测量马达M的电压、电流，并计算出马达M的输入功率；

F.判断马达M的输入功率是否降到清洗值，是就执行G步骤，否就继续执行F步骤；

G.单片机控制提醒显示、报警装置显示清洗的提示信息；

H.判断马达M的输入功率是否降到更换值，是就执行I步骤，否就继续执行H步骤；

I.单片机控制提醒显示、报警装置显示更换的提示信息。

工作原理：单片机8通过FG口反馈检测到的马达M的转速，通过Vsp口控制马达M的转速，如果马达M的转速没有达到预定的值，单片机8通过马达M的转速控制口调节马达M的转速达到预定的值，这样就能稳定地控制马达M的转速在一个稳定的转速值。

当马达M的转速稳定后，单片机8测出电阻R1两端的电压后，测算出流过电阻R1的电流，约等于通过马达M的电流，单片机8测出马达M对地的电压，由于电阻R1采用较小的电阻R1，所以其两端的电压很小，故测算出的马达M到地的电压约等于马达M的电压，这样就可以测算出马达M的输入功率，当滤网受到污染时，马达M的输入功率会变小，当过滤网的污染情况越严重时马达M的功率变得越小，这样就可以判断出过滤网的清洁度。

如表1所示，随着滤网污染程度的变化，马达功率在各转速下均有明显变化，通过此种检测，可以更准确判断滤网的污染情况。当净化器首次使用时，记录功率初始值，并将此时的滤网认定为清洁滤网。随着使用过程中滤网污染程度的增加，马达功率会逐渐下降，通过记录功率值的大小判断滤网污染程度。当单片机判断滤网污染程度达到或超过30％时，提醒用户进行滤网的清洁维护操作；当滤网污染程度达到或超过50％或者当用户清洁滤网后，净化器在较短时间内又多次做出清洁滤网的判断，此时提醒用户更换新滤网。

表格1

(注：测试用马达及滤网均为致果环境科技净化器上的直流无刷马达和滤网)

这样就可以自动地检测出过滤网的污染情况，不需要采用使用者定期检查，不存在重复检查过滤网的情况，通过单片机输出端连接有提醒显示、报警装置，控制报警显示电路对滤网的污染程度进行显示，当过滤网的污染情况达到某一程度时空气净化器的使用者就能知道，这样就可以及时有效地清洁或更换滤网。

同时本发明简单可行，成本低廉，检测方法新颖，不需要空气净化器外部附加模块，实现方式比较简单，不会增加空气净化器的的成本。

相较于单纯的马达M电流的检测，本发明检测更精准，因为单纯的电流检测，当马达M负载大时，电源的电压不稳定，有可能影响马达M的功率，是判断发生错误或者误差。

以上对本发明的实施例进行了详细说明，但所述内容仅为本发明的较佳实施例，不能被人为用于限定本发明的实施范围。凡依本发明范围所作的均等变化与改进等，均应仍归属于本专利涵盖范围之内。

Claims (8)

1.一种空气净化器滤网检测电路，其特征在于，包括直流电源、第一运算放大器、第二运算放大器和单片机，所述直流电源的正、负极之间依次串接有马达和电阻，电源负极接地，所述马达的正极与第二运算放大器的输入正相连，所述第二运算放大器的输入负提供第一参考电压，所述第一运算放大器的输出与所述单片机的A/D1口连接，所述第二运算放大器的输入正与电阻和马达的连接端相连，所述第二运算放大器的输入负提供第二参考电压，所述第二运算放大器的输出端与所述单片机的A/D2口连接，所述马达的转速调节口与所述单片机的Vsp口连接，所述马达的转速反馈口与所述单片机的FG口连接。

2.根据权利要求1所述的空气净化器滤网检测电路，其特征在于：所述电源正极与所述马达之间设有过流保护元件。

3.根据权利要求2所述的空气净化器滤网检测电路，其特征在于：所述过流保护元件为保险丝。

4.根据权利要求1-3任一项所述的空气净化器滤网检测电路，其特征在于：所述第一、第二运算放大器为LM358。

5.根据权利要求2或3所述的空气净化器滤网检测电路，其特征在于：所述电源正极与所述过流保护元件之间设有开关。

6.根据权利要求1所述的空气净化器滤网检测电路，其特征在于：所述单片机为STM32F10X单片机或PIC16F系列单片机中的一种。

7.根据权利要求1所述的空气净化器滤网检测电路，其特征在于：所述单片机的输出端连有提醒显示、报警装置。

8.一种空气净化器过滤网检测方法，其特征在于：包括如下步骤：

A.参数设定；

B.单片机通过FG口采集马达的转速信息；

C.单片机判断马达的转速是否达到设定值，是就执行E步骤，否就执行D步骤；

D.单片机通过Vsp口控制马达转速达到设定值；

E.单片机测量马达的电压、电流，并计算出马达的输入功率；

F.判断马达的输入功率是否降到清洗值，是就执行G步骤，否就继续执行F步骤；

G.单片机控制提醒显示、报警装置显示清洗的提示信息；

H.判断马达的输入功率是否降到更换值，是就执行I步骤，否就继续执行H步骤；

I.单片机控制提醒显示、报警装置显示更换的提示信息。