CN107919607A - 一种负离子发生装置 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种负离子发生装置，包括负离子发生器、电路板和高压头连接器，电路板包括电源供电模块、电源连接器、LIN收发器、LIN总线、用于LIN总线的驱动电路、MCU和软开关电路，电源连接器通过LIN总线与LIN收发器连接，电源连接器与电源供电模块电连接，电源供电模块、LIN收发器和软开关电路均与MCU电连接，软开关电路和高压头连接器均与负离子发生器电连接，MCU包括与电流检测电路电连接的AD采集模块，驱动电路包括控制线，控制线与负离子发生器电连接。将LIN总线结合到负离子发生器中，负离子发生器完全受控于整车，整车也可以实时监测负离子工作状态；软开关电路电能损耗低、噪声小，电磁干扰小，提高了开关频率，缩小了体积重量，提高效率转换。
Description
技术领域
本发明属于空气净化设备领域，具体涉及一种负离子发生装置。
背景技术
车载空气净化器通常由高压产生电路负离子发生器、微风扇、空气过滤器等系统组成。它的工作原理如下：机器内的微风扇(又称通风机)使车内空气循环流动，污染的空气通过机内的过滤装置后将各种污染物过滤或吸附，然后经过装在出风口的负离子发生器(工作时负离子发生器中的高压产生直流负高压)，将空气不断电离，产生大量负离子，被微风扇送出，形成负离子气流，达到清洁、净化空气的目的。传统的汽车净化通常采用单独的净化装置，将净化装置安装在车(如扶手)内，占用空间，一般净化装置的功率比较小，净化效果不好，当车外空气污染较大时，车外空气不断向车内送风，单靠传统的空气净化装置是不能满足；目前，汽车整车系统中一般均为个人商场购买一个负离子发生装置放在空调出风口处并通过空调吹风达到散发负离子到车内。这种负离子发生器，不能显示自己的状态值并在发生故障的情况下无法上报驾驶员。而且空调的出风和负离子的打开关闭不能协调配合。可以把开关分成硬开关和软开关两类。硬开关是指开关元件在导通和关断过程中，流过器件的电流和元件两端的电压在同时变化；软开关是指开关元件在导通和关断过程中，电压或电流之一先保持为零，一个量变化到正常值后，另一个量才开始变化直至导通或关断过程结束。由于硬开关过程中会产生较大的开关损耗和开关噪声。开关损耗随着开关频率的提高而增加，使电路效率下降，阻碍了开关频率的提高；开关噪声给电路带来了严重的电磁干扰问题。
发明内容
本发明的目的在于提供了一种负离子发生装置，将LIN总线结合到负离子发生器中，将负离子当前状态显示和负离子发生器控制均集成到一起，可以满足负离子发生器完全受控于整车，整车也可以实时监测负离子的工作状态，使负离子发生器和整车达到无缝对接；将软开关电路结合到负离子发生器中，电能损耗低、噪声小，电路简单，因开关噪声给电路带来了的电磁干扰小，提高了开关的频率，缩小了体积和重量，提高效率转换。
为达上述目的，本发明的主要技术解决手段是提供一种负离子发生装置，包括负离子发生器、电路板和高压头连接器，所述电路板包括电源供电模块、电源连接器、LIN收发器、LIN总线、用于LIN总线的驱动电路、MCU和软开关电路，所述电源连接器通过LIN总线与LIN收发器连接，所述电源连接器与电源供电模块电连接，所述电源供电模块、LIN收发器和软开关电路均与MCU电连接，所述负离子发生器和LIN收发器均由电源供电模块供电，所述软开关电路和高压头连接器均与负离子发生器电连接，所述电路板设有用于监控负离子发生器电流的电流检测电路和用于控制负离子发生器开关的电流反馈电路，所述MCU包括与电流检测电路电连接的AD采集模块，所述驱动电路包括控制线，所述控制线与负离子发生器电连接。
所述负离子发生器包括高压生成器和变压器。
所述高压头连接器包括高压放电针和屏蔽外壳。
所述LIN收发器采用的是芯片NXP TJA1021T。
所述电源连接器是可以连接汽车蓄电池的三线插头，一线端接+12V，另一线端接-12V，最后一线端接LIN收发器。
所述电源供电模块主要负责给其他模块提供电能，供其他模块可以正常工作。
所述MCU系统是主控制芯片，采用ST公司的STM8AF6246TA整个控制逻辑通过代码编译成可执行文件烧录到芯片中，程序可以完成整个读写LIN收发器和控制负离子发生器开关的功能，并能够完成整个控制逻辑。
所述高压生成器将控制信号做放大处理，变成12V的驱动信号。
所述变压器将12V供电电路提高电压至4000V以上，用于电离空气来产生负离子。
所述MCU包括底层驱动、系统调度、故障诊断。所述电流检测电路对负离子发生器供电线上电流的监控可以了解到当前负离子发生发生器是处于正常工作状态或者故障状态。所述故障状态包括短路工作状态或断路工作状态。
所述LIN收发器是控制LIN总线通信的电路，它可以将LIN总线信号转换成串行信号来和MCU进行信号的传递交互。LIN总线是针对汽车分布式电子系统而定义的一种低成本的串行通讯网络，是对控制器区域网络(CAN)等其它汽车多路网络的一种补充，适用于对网络的带宽、性能或容错功能没有过高要求的应用。LIN总线是基于SCI(UART)数据格式，采用单主控制器/多从设备的模式，是UART中的一种特殊情况。
所述电流检测电路将电流的变化值转换为电压的变化信号并接入MCU的AD采集模块，MCU通过分析AD采集模块将电压信号转换成具体的数据，通过数据分析计算可以得到当前输入的电压的具体大小，进而得到输入负离子发生器当前工作的电流值。因为不同的电流值能够反映负离子当前的工作状态，所以MCU可以根据采集到的电压值间接得到负离子发生器的工作状态。
所述电流反馈电路，是将高压变压的反馈信号通过电阻分压的形式将反馈的信号转换成MCU可以识别的信号范围，根据识别反馈信号的变化范围来确定高压端所处的工作状态。所述电流反馈电路包括PB2和开关管Q1，所述PB2与MCU的输出引脚连接。MCU通过逻辑判断将PB2引脚进行高低电平切换，进而打开和关闭开关管Q1。Q1控制高压负离子发生器负极，通过控制负极的通断间接控制高压负离子发生器的打开和关闭。
所述LIN总线的驱动电路包括用来控制LIN收发器进入睡眠模式的控制线。
通过对控制线的高低电平的变化来决定本发明工作在正常模式还是休眠模式。因为本发明产品安装在汽车上，LIN收发器与汽车控制系统连接，且电源连接器连接到整车的蓄电池上，所以必须考虑在汽车熄火待机的情况下，产品的功率损耗达到最低，所以需要在停车的情况下将整个系统进入休眠状态，使其通信停止，降低功耗。
在休眠模式中，本发明将会进入一个最低的能量消耗状态。由于产品的供电线接在汽车的蓄电池上，在汽车熄火的情况下要求挂载在汽车上的ECU都必须进入最低功耗状态，也就是休眠状态。所以让产品进入休眠状态是挂载在汽车上的电子产品所必须满足的条件之一。
唤醒状态，当汽车启动前，Ionizer ECU节点处于休眠状态，当汽车启动时，Ionizer ECU节点需要从休眠状态转换到正常工作状态。唤醒信号可以通过LIN总线传输到ECU中使Ionizer ECU进入工作状态，并通过LIN信号的控制指令打开或关闭负离子发生器。Ionizer ECU节点中的节点是相对于整车而言的，对于一台汽车来说，其内部会有很多个ECU这些ECU相互之间需要进行数据信息的交互，于是产生了网络，整车网络是由很多个ECU和他们之间的通信线(如CAN、LIN等)组成。在整车网络中每个ECU为一个网络节点，他们之间的连线称之为网络通信线。
本发明给汽车驾驶员及乘客带来了一种全新舒适的体验。车主在整个驾车过程中会感受到一种身在大自然的感觉。只需在仪表显示上点击打开或关闭按钮，或者由空调根据车内的空气质量来自动调节打开或关闭负离子发生装置。
本发明的有益效果是：将LIN总线结合到负离子发生器中，将负离子当前状态显示和负离子发生器控制均集成到一起，可以满足负离子发生器完全受控于整车，整车也可以实时监测负离子的工作状态，使负离子发生器和整车达到无缝对接；将软开关电路结合到负离子发生器中，电能损耗低、噪声小，电路简单，因开关噪声给电路带来了的电磁干扰小，提高了开关的频率，缩小了体积和重量，提高效率转换。
附图说明
图1是本发明一实施例的电路原理图，
具体实施方式
下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
如图1所示，本实施例所描述的一种负离子发生装置，包括负离子发生器、电路板和高压头连接器，所述电路板包括电源供电模块、电源连接器、LIN收发器、LIN总线、用于LIN总线的驱动电路、MCU和软开关电路，所述电源连接器通过LIN总线与LIN收发器连接，所述电源连接器与电源供电模块电连接，所述电源供电模块、LIN收发器和软开关电路均与MCU电连接，所述负离子发生器和LIN收发器均由电源供电模块供电，所述软开关电路和高压头连接器均与负离子发生器电连接，所述电路板设有用于监控负离子发生器电流的电流检测电路和用于控制负离子发生器开关的电流反馈电路，所述MCU包括与电流检测电路电连接的AD采集模块，所述驱动电路包括控制线，所述控制线与负离子发生器电连接。
所述负离子发生器包括高压生成器和变压器。
所述高压头连接器包括高压放电针和屏蔽外壳。
所述LIN收发器采用的是芯片NXP TJA1021T。
所述电源连接器是可以连接汽车蓄电池的三线插头，一线端接+12V，另一线端接-12V，最后一线端接LIN收发器。
所述电源供电模块主要负责给其他模块提供电能，供其他模块可以正常工作。
所述MCU系统是主控制芯片，采用ST公司的STM8AF6246TA整个控制逻辑通过代码编译成可执行文件烧录到芯片中，程序可以完成整个读写LIN收发器和控制负离子发生器开关的功能，并能够完成整个控制逻辑。
所述高压生成器将控制信号做放大处理，变成12V的驱动信号。
所述变压器将12V供电电路提高电压至4000V以上，用于电离空气来产生负离子。
所述MCU包括底层驱动、系统调度、故障诊断。所述电流检测电路对负离子发生器供电线上电流的监控可以了解到当前负离子发生发生器是处于正常工作状态或者故障状态。所述故障状态包括短路工作状态或断路工作状态。
所述LIN收发器是控制LIN总线通信的电路，它可以将LIN总线信号转换成串行信号来和MCU进行信号的传递交互。LIN总线是针对汽车分布式电子系统而定义的一种低成本的串行通讯网络，是对控制器区域网络(CAN)等其它汽车多路网络的一种补充，适用于对网络的带宽、性能或容错功能没有过高要求的应用。LIN总线是基于SCI(UART)数据格式，采用单主控制器/多从设备的模式，是UART中的一种特殊情况。
所述电流检测电路将电流的变化值转换为电压的变化信号并接入MCU的AD采集模块，MCU通过分析AD采集模块将电压信号转换成具体的数据，通过数据分析计算可以得到当前输入的电压的具体大小，进而得到输入负离子发生器当前工作的电流值。因为不同的电流值能够反映负离子当前的工作状态，所以MCU可以根据采集到的电压值间接得到负离子发生器的工作状态。
所述电流反馈电路，是将高压变压的反馈信号通过电阻分压的形式将反馈的信号转换成MCU可以识别的信号范围，根据识别反馈信号的变化范围来确定高压端所处的工作状态。所述电流反馈电路包括PB2和开关管Q1，所述PB2与MCU的输出引脚连接。MCU通过逻辑判断将PB2引脚进行高低电平切换，进而打开和关闭开关管Q1。Q1控制高压负离子发生器负极，通过控制负极的通断间接控制高压负离子发生器的打开和关闭。
所述LIN总线的驱动电路包括用来控制LIN收发器进入睡眠模式的控制线。
通过对控制线的高低电平的变化来决定本发明工作在正常模式还是休眠模式。因为本发明产品安装在汽车上，LIN收发器与汽车控制系统连接，且电源连接器连接到整车的蓄电池上，所以必须考虑在汽车熄火待机的情况下，产品的功率损耗达到最低，所以需要在停车的情况下将整个系统进入休眠状态，使其通信停止，降低功耗。
在休眠模式中，本发明将会进入一个最低的能量消耗状态。由于产品的供电线接在汽车的蓄电池上，在汽车熄火的情况下要求挂载在汽车上的ECU都必须进入最低功耗状态，也就是休眠状态。所以让产品进入休眠状态是挂载在汽车上的电子产品所必须满足的条件之一。
唤醒状态，当汽车启动前，Ionizer ECU节点处于休眠状态，当汽车启动时，Ionizer ECU节点需要从休眠状态转换到正常工作状态。唤醒信号可以通过LIN总线传输到ECU中使Ionizer ECU进入工作状态，并通过LIN信号的控制指令打开或关闭负离子发生器。Ionizer ECU节点中的节点是相对于整车而言的，对于一台汽车来说，其内部会有很多个ECU这些ECU相互之间需要进行数据信息的交互，于是产生了网络，整车网络是由很多个ECU和他们之间的通信线(如CAN、LIN等)组成。在整车网络中每个ECU为一个网络节点，他们之间的连线称之为网络通信线。
本发明给汽车驾驶员及乘客带来了一种全新舒适的体验。车主在整个驾车过程中会感受到一种身在大自然的感觉。只需在仪表显示上点击打开或关闭按钮，或者由空调根据车内的空气质量来自动调节打开或关闭负离子发生装置。
本发明的有益效果是：将LIN总线结合到负离子发生器中，将负离子当前状态显示和负离子发生器控制均集成到一起，可以满足负离子发生器完全受控于整车，整车也可以实时监测负离子的工作状态，使负离子发生器和整车达到无缝对接；将软开关电路结合到负离子发生器中，电能损耗低、噪声小，电路简单，因开关噪声给电路带来了的电磁干扰小，提高了开关的频率，缩小了体积和重量，提高效率转换。
本发明不局限于上述最佳实施方式，任何人在本发明的启示下都可得出其他各种形式的产品，但不论在其形状或结构上作任何变化，凡是具有与本申请相同或相近似的技术方案，均落在本发明的保护范围之内。
Claims (5)
1.一种负离子发生装置，包括负离子发生器、电路板和高压头连接器，其特征在于，所述电路板包括电源供电模块、电源连接器、LIN收发器、LIN总线、用于LIN总线的驱动电路、MCU和软开关电路，所述电源连接器通过LIN总线与LIN收发器连接，所述电源连接器与电源供电模块电连接，所述电源供电模块、LIN收发器和软开关电路均与MCU电连接，所述负离子发生器和LIN收发器均由电源供电模块供电，所述软开关电路和高压头连接器均与负离子发生器电连接，所述电路板设有用于监控负离子发生器电流的电流检测电路和用于控制负离子发生器开关的电流反馈电路，所述MCU包括与电流检测电路电连接的AD采集模块，所述驱动电路包括控制线，所述控制线与负离子发生器电连接。
2.根据权利要求1所述的负离子发生装置，其特征在于所述负离子发生器包括高压生成器和变压器。
3.根据权利要求1所述的负离子发生装置，其特征在于所述高压头连接器包括高压放电针和屏蔽外壳。
4.根据权利要求1所述的负离子发生装置，其特征在于所述LIN收发器是芯片NXPTJA1021T。
5.根据权利要求1所述的负离子发生装置，其特征在于所述电源连接器是可以连接汽车蓄电池的三线插头。
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| CN201711395911.9A CN107919607A (zh) | 2017-12-21 | 2017-12-21 | 一种负离子发生装置 |
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2017
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