CN104436925A - 一种空气过滤器保护装置 - Google Patents

Abstract

本发明提供空气过滤器保护装置，包括相互连接的粉尘传感器和空气过滤器保护器，空气过滤器保护器包括：粉尘浓度比较器，与粉尘传感器连接，将粉尘传感器所传输的电平信号与一参考电平做比较，依据比较结果输出正、负脉冲信号；第一反向器，与所述粉尘浓度比较器连接；脉冲生成器，与第一反向器连接，将第一反向器所输出的脉冲信号进行反向处理；滤波比较器，与脉冲生成器连接，将脉冲生成器的输出转换成高、低电平；继电器开关，与滤波比较器连接，依据滤波比较器的输出进行开、关动作，以控制空气过滤器风阀的开、闭。采用低成本电路将粉尘传感器输出的电压信号转换成开关量信号，实现对于空气过滤器的控制，保护其正常使用。

Description

一种空气过滤器保护装置

技术领域

本发明涉及自动化控制技术领域，特别涉及一种空气过滤器保护装置。

背景技术

暖通空调(HVAC，Heating Ventilating and Air Conditioning)的主要功能包括：采暖、过滤通风和温度调节。分别对应加热器、空气过滤器和温度调节器。

其中空气过滤器的目的包括减少区域内的湿气、异味、烟尘、细菌及二氧化碳，并补充氧气。通风也包括建筑物内的空气循环，避免室内气体停滞，是维持室内空气品质的重要因素之一。

现有暖通空调的空气过滤器基本基于用户手动控制，或者基于“第三方”芯片或装置通过程序对检测数据进行二次开发，从而进行动作。但采用手动控制时由于用户无法准确掌握空气污染信息，故手动调节的准确性无法保障；而基于“第三方”芯片或装置通过程序对检测数据进行二次开发时，造成成本增加。并且，基于“第三方”芯片或装置通过程序有可能造成兼容性差从而损伤空气过滤器的寿命或造成控制失败。

发明内容

本申请提供一种空气过滤器保护装置，采用低成本电路将粉尘传感器输出的电压信号转换成开关量信号，实现对于空气过滤器的控制，保护其正常使用。

所述空气过滤器保护装置包括相互连接的粉尘传感器和空气过滤器保护器，所述空气过滤器保护器包括：

粉尘浓度比较器，与粉尘传感器连接，用于将粉尘传感器所传输的表示灰尘或烟雾粒子浓度的电平信号与一参考电平做比较，依据比较结果输出正、负脉冲信号；

第一反向器，与所述粉尘浓度比较器连接；

脉冲生成器，与所述第一反向器连接，用于将第一反向器所输出的脉冲信号进行反向处理；

滤波比较器，与所述脉冲生成器连接，用于将脉冲生成器的输出转换成高、低电平；

继电器开关，与所述滤波比较器连接，用于依据滤波比较器的输出进行开、关动作，以控制空气过滤器风阀的开、闭。

由上，采用低成本电路将粉尘传感器输出的电压信号转换成开关量信号，实现对于空气过滤器的控制，保护其正常使用。

可选的，还包括电平调节电路，与所述粉尘浓度比较器连接，用于调节所述参考电平的大小。

可选的，所述电平调节电路包括：

第一变阻器，其滑动端与粉尘浓度比较器的接收端口连接，固定端接地；

第二变阻器，其滑动端通过一二极管后与第一变阻器的滑动端连接，固定端通过一反向器连接滤波比较器的输出端。

由上，设置第一变阻器实现对于参考电平大小的调节，而设置第二实现对于变阻器参考电平值跳变范围的调节，参考电平值跳变范围可有效避免由于灰尘或烟雾粒子浓度的细微变化造成粉尘浓度比较器的输出电平频繁变化。

可选的，还包括供电单元，通过型号为LM7805的芯片实现，分别与上述各器件连接，向上述各器件供电。

可选的，所述粉尘浓度比较器、第一反向器和滤波比较器包括型号为LM324的芯片。

可选的，所述脉冲生成器包括型号为NE555的芯片。

附图说明

图1为空气过滤器保护装置的原理示意图；

图2为粉尘传感器的电路原理示意图；

图3为空气过滤器保护器的电路原理示意图。

具体实施方式

如图1所示，空气过滤器保护装置包括相互连接的粉尘传感器200和空气过滤器保护器100。粉尘传感器200检测室内的灰尘或烟雾粒子浓度，由空气过滤器保护器100依据检测结果控制与其连接的空气过滤器的开闭，本发明的优点在于将粉尘传感器200输出的电压信号转换成控制空气过滤器的开关量信号，通过电路实现对于空气过滤器的保护，且最大化的利用室外新风，减少碳排放。

如图2所示为粉尘传感器200的电路原理示意图，在粉尘传感器200内部设置有LED灯IRED以及光检测器PD。LED灯IRED发出的光经过一个镜头汇聚成一点，光检测器PD前端也装有一个镜头，两个光轴交叉的区域为器件的检测区域。当检测区域有灰尘时，光检测器PD检测灰尘或烟雾粒子浓度的反射光，其输出流与检测到的光强成比例，经过放大器Amplifier Circuit放大后，最终输出高电平信号；当未检测灰尘时，光检测器PD输出流经过放大器Amplifier Circuit放大后，最终输出低电平信号。图2中LED供电端口1(V-LED)接收5V供电电压；开关端口3(LED)接收脉冲信号激励实现控制LED灯IRED的开闭；粉尘模拟量输出端口5(V_O)用于输出光检测器PD所检测的表示灰尘或烟雾粒子浓度的电平信号；地线端口为2、4；粉尘传感器供电端口6(V_CC)接入5V供电以供放大器工作。

如图3所示为空气过滤器保护器100的电路原理示意图，空气过滤器保护器100通过接口J1与粉尘传感器200连接。所述接口J1的供电端口1与粉尘传感器200的LED供电端口1连接；接地端口2、4分别与粉尘传感器200的地线端口为2、4连接；触发激励端口3与粉尘传感器200的开关端口3连接；信号接收端口5与粉尘传感器200的粉尘模拟量输出端口5连接；供电端口6与粉尘传感器200的粉尘传感器供电端口6连接。

具体的，空气过滤器保护器100包括以下组成部分，

粉尘浓度比较器N1C，其一接收端口10与接口J1的信号接收端口5连接，接收表示灰尘或烟雾粒子浓度的电平信号；另一接收端口9接收参考电平信号。粉尘浓度比较器N1C用于将接收端口10所接收的表示灰尘或烟雾粒子浓度的电平信号与参考电平信号做比较，若灰尘或烟雾粒子浓度的电平信号超过参考电平信号，则粉尘浓度比较器N1C输出一定周期的正脉冲信号，反之输出负脉冲信号。

第一反向器N1B，其一输入端口6与所述粉尘浓度比较器N1C连接，另一输入端口5连接一固定电压，第一反向器N1B用于将粉尘浓度比较器所输出的脉冲信号进行反向处理，由其电压输出口7输出。

脉冲生成器U2，与所述第一反向器N1B连接，用于将第一反向器N1B所输出的脉冲信号进行反向处理。第一反向器N1B的输出信号作为脉冲生成器U2的触发信号，当第一反向器N1B输出低电平时，脉冲生成器U2输出端将产生正脉冲信号，当第一反向器N1B输出高电平时，脉冲生成器U2输出端3无脉冲信号输出。本实施例中，解调器采用信号为NE555的芯片实现，NE555芯片的信号接收端口2接收脉冲信号，逻辑运算后由信号输出端口3输出。脉冲生成器U2的作用是避免当粉尘浓度比较器N1C输出负脉冲信号时无法驱动后文所述的继电器开关K1。

如果未设置脉冲生成器U2，粉尘浓度比较器N1C输出负脉冲信号直接接到后文滤波比较器N1A的输入端，由于滤波比较器N1A的比较结果可能是负脉冲，所以不能形成持续的直流电压信号。增加脉冲生成器U2就是用第一反向器N1B的脉冲输出低电平或高电平来控制U2输出正脉冲或者不输出正脉冲(即0Vdc)。从而经过滤波电路可以成高持续电压从而使滤波比较器N1A输出保证是高持续电压或低电压。

滤波比较器N1A，其一输入端口3与所述逻辑运算器U2连接，另一输入端口2连接一固定电压，滤波比较器N1A用于对解调器所输出信号进行滤波比较，当输入端口3接收脉冲输入时，滤波比较器N1A输出高电平；反之输入端口3未接收脉冲输入时，滤波比较器N1A输出低电平。

第二反向器N1D，其一输入端口13与所述滤波比较器N1A的输出端连接，另一输入端口12连接一固定电压，输出端通过一电平调节电路与粉尘浓度比较器N1C的接收端口9连接，所述电平调节电路用于调节所述参考电平信号的高低。

其中，通过调节参考电平信号可以实现对于粉尘浓度比较器N1C参考电平值得调整。所述参考电平值实质对应灰尘或烟雾粒子浓度的标准值，例如，通常将参考电平设置为3V，当房间内有婴儿或病患等对空气质量要求较高的人群，则可提高检测标准，即将参考电平信号设置为2V。

进一步的，所述电平调节电路还用于实现对于参考电平值跳变范围的调整。参考电平值跳变范围实质对代表应当灰尘或烟雾粒子浓度的电压值发生细小变化时，对于粉尘浓度比较器N1C所输出的高低电平的调整。例如参考电平设置为3V，而粉尘传感器200所输出的电压为3V±0.1V，那么有可能产生粉尘浓度比较器N1C输出电平频繁跳变，因此，设置参考电平值跳变范围可有效避免由于灰尘或烟雾粒子浓度的细微变化造成粉尘浓度比较器N1C的输出电平频繁变化。通常将参考电平值跳变范围设置为±0.5V。

所述电平调节电路包括：第一变阻器RT1，用于调节参考电平信号，其滑动端一端与粉尘浓度比较器N1C的接收端口9连接，另一端连接后述第二变阻器RT2，固定端接地；第二变阻器RT2，用于调节误差，其滑动端通过一二极管D1后与第一变阻器RT1的滑动端连接，固定端连接第二反向器N1D的输出端。

上述设计目的是保证动作在一定范围内可以保持。如果只设置一个设定值(例如通过第一变阻器RT1调节参考电平信号为3V)，则在到达设定值的临界点时，容易出现频繁跳变。通过加载第二变阻器RT2，一旦高于设定值，第二反向器N1D马上输出低电平，于是就变成第二变阻器RT2设定的恢复电压值(3V±0.5V)，这个电压值比动作电压值高，所以即使浓度降低一点，只要不低于第二变阻器RT2设定的电压值，能够保证粉尘浓度比较器N1C输出稳定。

当第二反向器N1D输出的是低电平时，电平调节电路主要是靠调节RT2来确定N1C的参考电平信号；当第二反向器N1D输出的是高电平时，由于二极管D1的存在，电平调节电路主要是靠调节RT1来确定N1C的参考电平信号。

继电器开关K1，通过一三极管Q1与所述第二反向器N1D的输出端连接，三极管Q1的基极与滤波比较器N1A的输出端连接，三极管Q1的发射极接地，集电极与继电器开关K1的控制端连接。继电器开关K1依据第二反向器N1D的输出信号选择接常开点—NO端口和C端口，或者选择接常闭点—NC端口和C端口。当第二反向器N1D输出高电平时，继电器开关K1闭合，产生动作；反之第二反向器N1D输出低电平时，继电器开关K1断开，动作停止。

触发器U1，与接口J1连接，用于向粉尘传感器200传输触发信号。本实施例中，触发器U1同样采用型号为NE555的芯片实现，通过接口J1向粉尘传感器200输出脉冲信号以激励粉尘传感器工作。

供电单元E1，通过型号为LM7805的芯片实现，分别与上述各器件连接，向上述各器件供电。

空气过滤器保护装置的工作原理如下：

当室内灰尘或烟雾粒子浓度超标时，粉尘传感器200输出高电平信号。空气过滤器保护器100的接口J1接收到上述高电平信号，粉尘浓度比较器N1C将所述高电平信号与参考电平信号进行比较，当室内灰尘或烟雾粒子浓度高时，粉尘浓度比较器N1C输出一定周期的正脉冲信号，第一反向器N1B将所述正脉冲信号进行反向处理，输出负脉冲信号。逻辑运算器U2收到上述负脉冲信号后进行逻辑运算，输出正脉冲信号。滤波比较器N1A接收上述正脉冲信号后输出高电平，继电器K1线圈得电吸合，产生动作。

反之室内灰尘或烟雾粒子浓度未超标时，粉尘传感器200输出低电平信号。粉尘浓度比较器N1C将所述低电平信号与参考电平信号进行比较，输出一定周期的负脉冲信号，第一反向器N1B将所述负脉冲信号进行反向处理，输出正脉冲信号。逻辑运算器U2收到上述正脉冲信号后进行逻辑运算，无脉冲信号输出。滤波比较器N1A接收不到上述电平信号后，因此输出低电平，继电器K1线圈未得电而断开，停止动作。

以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，总之凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (6)

1.一种空气过滤器保护装置，包括相互连接的粉尘传感器和空气过滤器保护器，其特征在于，所述空气过滤器保护器包括：

粉尘浓度比较器，与粉尘传感器连接，用于将粉尘传感器所传输的表示灰尘或烟雾粒子浓度的电平信号与一参考电平做比较，依据比较结果输出正、负脉冲信号；

第一反向器，与所述粉尘浓度比较器连接；

脉冲生成器，与所述第一反向器连接，用于将第一反向器所输出的脉冲信号进行反向处理；

滤波比较器，与所述脉冲生成器连接，用于将脉冲生成器的输出转换成高、低电平；

继电器开关，与所述滤波比较器连接，用于依据滤波比较器的输出进行开、关动作，以控制空气过滤器风阀的开、闭。

2.根据权利要求1所述的装置，其特征在于，还包括电平调节电路，与所述粉尘浓度比较器连接，用于调节所述参考电平的大小。

3.根据权利要求2所述的装置，其特征在于，所述电平调节电路包括：

第一变阻器，其滑动端与粉尘浓度比较器的接收端口连接，固定端接地；

第二变阻器，其滑动端通过一二极管后与第一变阻器的滑动端连接，固定端通过一反向器连接滤波比较器的输出端。

4.根据权利要求1所述的装置，其特征在于，还包括供电单元，通过型号为LM7805的芯片实现，分别与上述各器件连接，向上述各器件供电。

5.根据权利要求1所述的装置，其特征在于，所述粉尘浓度比较器、第一反向器和滤波比较器包括型号为LM324的芯片。

6.根据权利要求1所述的装置，其特征在于，所述脉冲生成器包括型号为NE555的芯片。