CN108426326A - 一种物联网光触媒空气净化装置的通信电路 - Google Patents
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Abstract
一种物联网光触媒空气净化装置的通信电路，其第一功能器用于将载波信号输入到三路调制电路，三路调制电路分别根据处理器提供的信息控制输入的载波的幅度和相位，而后输入到合路器；第二功分器用于将环路器提供的信分进行功率分配，其中一路输入到合路器，另一路输入到幅度相位检测单元；幅度相位检测单元用于检测输入信号中由于环路器的隔离度不足而直接泄露的载波的第一幅度和第一相位，由于天线不匹配而泄露的载波的第二幅度和第二相位，由于环境反射而泄露的载波的第三幅度和第三相位；处理器根据幅度相位检测单元提供的信息产生分别控制三路调制电路的信号，合路器的输出信号作为接收链路的输出。本发明提供的电路具可提高接收信号的灵敏度。
Description
技术领域
本发明涉及一种物联网光触媒空气净化装置的通信电路，尤其涉及一种可提搞高接收信号灵敏度的物联网光触媒空气净化装置的通信电路。
背景技术
随着现代社会经济的高速发展，人类对能源的需求量越来越大。然而煤、石油、天然气等传统能源储备量不断减少、日益紧缺，造成价格的不断上涨，同时常规化石燃料造成的环境污染问题也愈加严重，这些都大大限制着社会的发展和人类生活质量的提高。能源问题已经成为当代世界的最突出的问题之一。因而寻求新的能源，特别是无污染的清洁能源已成为现在人们研究的热点。太阳能是一种取之不尽用之不竭的清洁能源，而且资源量巨大，地球表面每年收的太阳辐射能总量为1×1018kW·h，为世界年耗总能量的一万多倍。世界各国都已经把太阳能的利用作为新能源开发的重要一项。然而由于太阳辐射到达地球上的能量密度小（每平方米约一千瓦），而且又是不连续的，从而造成在直接利用上存在困难，这给大规模的开发利用带来一定困难。
另外，我国大气污染越来越严重，沙尘暴、雾霾等恶劣空气现象越来越严重，3/4的城市居民吸收不到清洁的空气。同时现代人80～90%的时间在室内度过，现代建筑物的密闭性增加，各种装饰装修材料、家具和日用化学品等大量进入室内，使室内污染物苯系物、挥发性有机物（VOC）、PM2.5的来源和种类增多。这些有害气体存留、蓄积，造成室内空气质量恶化，在室外空气污染的基础上更加重了一层，对人身体健康造成了严重的影响。导致白血病，肺癌，神经系统、呼吸系统及免疫系统，胎儿先天性缺陷等疾病的发生。
为克服上述技术问题，现有技术中提供了一种物联网空气净化设备，但其接收信号的灵敏度低。
发明内容
为解决上述问题，本发明的发明目的是提供一种物联网光触媒空气净化装置的通信电路，其接收信号的灵敏度高。
为实现所述发明目的，本发明提供一种物联网光触媒空气净化装置的通信电路，所述空气净化装置包括控制子系统和沿气流方向的设置的光触媒空气处理装置，控制子系统至少包括处理器，所述处理器通过通信电路连接于物联网以与用户进行通信，其特征在于，通信电路至少包括路第一功分器、三路调制电路、合路器、环路器、第二功分器和幅度相位检测电路，其中，第一功能器用于将输入的载波信号进行功率分配分别提供给三路调制电路和环路器；第二功能器用于将环路器提供的信号进行功率分配，分别提供的合路器和幅度相信检测单元；幅度相信检测单元用于检测输入信号中由于环路器的隔离度不足而直接泄露的载波的第一幅度和第一相位，由于天线不匹配而泄露的载波的第二幅度和第二相位，由于环境反射而泄露的载波的第三幅度和第三相位，并提供给处理器，所述处理器根据幅度相位检测单元提供的信息产生分别控制三路调制电路的控制信号，三路调制电路分别根据各自的控制信号对载波信号进行幅度调整和相位调整以与第二功分器提供的信号在合路器中进行相加，从而抵消环路器的隔离度不足而直接泄露的载波，由于天线不匹配而泄露的载波和由于环境反射而泄露的载波。
优选地，所述三路调制电路均包括移相器和可调衰减器，分别根据处理器提供的控制信号对载波信号进行幅度调整和相位调整。
与现有技术相比，本发明提供的物联网光触媒空气净化装置的通信电路由于采用了载波抵消电路，其接收信号的灵敏度高。
附图说明
图1是本发明提供的光触媒空气净化装置组成示意图；
图2是本发明提供的光触媒空气净化装置的控制子系统的组成示意图；
图3是本发明提供的紫外灯板的电路图；
图4是本发明提供的太阳能电源的电路图；
图5是本发明提供的太阳能光触媒空气净化装置的通信电路。
具体实施方式
下面将结合附图对本发明的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例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在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
在本发明的描述中，需要说明的是，术语“第一”、“第二”、“第三”等仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性。
根据本发明一个实施例，本发明提供了一种基于物联网光触媒空气净化系统，其包括通过网络连接的后台服务器、用户终端、光触媒空气净化装置和监控中心，其中，所述网络用于在用户终端、光触媒空气净化装置、监控中心和后台服务器间进行通信连接。所述网络包括利用如Wi-Fi、蓝压、2.4G、UMTS（通用移动动通信系统）、ISDN（综合业务数字网）、DSL（数字用户线路）、ATM（异步传输模式）、802.11、以太网、InfinBand和PCI ExpressAdvanced Switching等技术的连接。在网络中应该的协议包括TCP/IP（传输控制协议/网络协议）、MPLS（多协议标签交换）、UDP（用户数据报协议）、HTTP（超文本传输协议）、FTP（文件传输协议）、CDMA（码分多址）、WCDMA（宽带码分多址）、GSM（全球移动通信系统）、HSDPA（高速下行链路分组接入）等。在网络中交换数据的格式包括HTML、XML等。
光触媒空气净化装置设置于各个场所，用于监测所在场所的各种污染气体的含量，并将所测量的污染气体的含量打包成帧通过通信模块或者通信子系统经网络发送给监控中心或用户手持终端，在污染气体超标时，对所在场所的气体进行处理以对空气进行净化。后台服务器用于对网络进行管理并将光触媒空气净化装置测试结果进行处理以与历史数据进行比较，形成供用户可查阅数据。
图1是本发明提供的光触媒空气净化装置组成示意图，如图1所示，本发明提供的光触媒空气净化装置包括壳体1、控制子系统和气体处理单元，壳体侧壁的一面设置有进风口2，进气口处设置有进气网。壳体的顶部设置有排气口，排气口处设置有臭氧分解器8，其用于将臭氧转换成氧气，从而形成干净的气体。臭氧分解器至少包括下列物质之一种或者几种：锰、二氧化锰、三氧化二锰等。进风口处连通进风室。气体处理单元包括沿气流方向设置初级过滤器3、风机4和气体处理装置，其中，初级过滤3用于对进入进风室内的空气进行初步过滤，以去除空气中的大颗粒物质。风机4用于将进入到进风室内的具有有机污染物的空气提供给气体处理装置，所述气体处理装置包括紫外灯板5，紫外灯板55上设置呈矩阵状排列的通气孔。紫外灯板5还设置有M*N个呈矩阵状排列的紫外灯，所述M和N均大于或者等于2。电源6给紫外灯板5上的紫外灯施加电能，紫外灯照射空气以将进入到气体处理装置的空气中氧气转化为臭氧，所述臭氧能够对进入到气体处理装置的有机污染物进行分解。
根据本发明一个实施例，在气体处理装置内还设置有光触媒部件7，其包括呈阵阵状的网格，每个网络上粘附了二氧化钛颗粒。
图2是本发明提供的光触媒空气净化装置的控制子系统的组成示意图，如图2所示，控制子系统包括处理器130、触摸显示屏126、通信子系统（通信单元）125、气体传感器121、A/D转换器122，通信模块12和气体处理单元，其中，所述通信模块包括WIFI模块、蓝牙模块和/或2.4G模块，气体传感器121用于测量所处环境的有害气体的浓度信息，并将浓度信息转换为电信息，而后提供给处理器，或者气体传感器121经放大器给处理器提供有害气体浓度信号，或体传感器121依次经放大器、A/D转换器将在害气体的浓度信息提供给处理器130。处理器130用于对气体感器、放大器或者A/D转换器122提供的数据进行处理，当有害气体的浓度超标时，给气体处理单元的驱动器提供信号，以使气体处理单元工作，其还将有害气体的浓度信息打包成帧而后通过通信子系统或通信模块发送给远程的用户终端和/或监控中心。
根据一个实施例，放大器包括运算放大器OP1、电阻R3、电阻R3和电阻R5，它们组成一个同相比例放大器，用于对气体传感器提供的信息进行放大。
根据一个实施例，气体处理单元包括矩阵紫外灯板131、继电器J1及其驱动电路，继电器J1的常开开关K1设置于电源6给紫外灯板131提供电能的通路中，继电器J1的驱动电路包括电阻R1、晶体管T1和二极管D1，其中，电阻R1的第一端连接于处理器130的一个输出端，第二端连接于晶体管T1的基极。晶体管T1的发射极接地，集电极经继电器的线包连接于电源VCC，。继电器J1的线包的两端并联二极管D1。继电器J1的开关K1串入到矩阵紫外灯板131的电源电路中，即紫外灯板131经继电器J1的开关连接于电源DC。
根据一个实施例，气体处理单元还包括风机驱动器133和风机风机4。风机风机4驱动器根据处理器130提供的指令给风机风机4提供转速信号。气体处理单元还包括继电器J2及其驱动电路，继电器J2的常开开关K2设置于电源6给风机驱动器133提供电能的通路中，继电器J2的驱动电路包括电阻R2、晶体管T2和二极管D2，其中，电阻R2的第一端连接于处理器的一个输出端，第二端连接于晶体管T2的基极。晶体管T2的发射极接地，集电极经继电器J2的线包连接于电源的VCC。继电器J2的线包的两端并联二极管D2。继电器J2的开关K2端串入到风机驱动器133的电源电路中，即风机驱动器经继电器J2的开关连接于电源DC。
本发明提供的控制子系统还包括ROM123和RAM124，所述ROM123用于存储控制器操作程序，所述RAM124用于存储处理器130工作过程时的临时值。控制子系统还包括触摸显示屏126，其连接于处理器，用于显示数据及输入指令。
图3是本发明提供的紫外灯板的电路图，如图3所述，根据本发明一个实施例，紫外灯板5上的M*N个紫外由M*N个像素开关的连接于电源DC，具体地说，控制系统还包括行选择器、列选择器、N条列选择线、M条行选择线、第一电源线LS、第二电源线LN和M*N个像素开关，处理器130给行选择器和列选择器提供控制信号以选择一个像素开关，使一个紫外灯的两电极分别连接于第一电源线LS和第二电源线LN上，DC电源通过第一电源线和第二电源线给紫外灯电极提供电能，每个像素开关包括第一电开关和第二电开关，第一电开关的控制端连接于一条列选择线，第一端子连接于一条行选择线，第二端子连接于第二电开关的控制端，第二电开关的第一端子连接于第一电源线，第二端子连接于紫外灯的第一电极，紫外灯的第二电极连接于第二电源线，每个紫外灯的两端并联有电容，第一电源线和第二电源线连接于直流电源6，第一电源线上设置可控开关K1，其为继电器J1的常开触点。例如，第一像素开关包括第一电开关T111和第二电开关T112，第一电开关T111的控制端连接于第一列选择线LL1，第一电开关T111的第一端子连接于第一行选择线LP1，第一电开关T111的第二端子连接于第二电开关T112的控制端，第二电开关T112的第一端子连接于第一电源线LS，第二电开关T111的第二端子连接于紫外灯P11的第一电极，紫外灯的第二电极连接于第二电源线LN，紫外灯P11的两端并联有电容C11。本发明设置像素开关，以将紫外灯连接于电源DC，如此，当空气中的污染物（有害气体）的浓度低时，可以使部分像素中的紫外灯通电对空气照射，当空气中的污染物的浓度高时，可以使多个像素中的紫外灯通电以对空气照射，如此不仅可以减小使用的能量，而且可以增加光触媒部件7和臭氧分解器8的使用寿命。
如此所述，基于互联网的光触媒空气净化装置包括控制子系统、电源和沿气流方向的设置的紫外灯板，所述控制子系统控制电源以给光触媒处理器提供直流电能，所述电源优选太阳能电源，下面结合附图4说明本发明提供的太阳能电源。
图4是本发明提供的太阳能电源的电路图，如图4所示，所述太阳能电源DC6包括：控制器611、光伏电池601、逆变器、整流器D601、电开关S6和变压器T1，其中，光伏电池601设置在室外或者屋顶，其输出的能源存储于超级电容C601中，所述逆变器用于将光伏电池输出的直流电能转换为交流电能，其包括COSM管S1到S4，其中，COSM管S1和COSM管S1相串联，COSM管S3和COSM管S4相串联，而后两支路相并联，每个COSM管的控制端S连接于相位控制器（图4中未示），所述相位控制器控制四只COSM管工作状态，以使光伏电池601输出的直流电能转换为交变电能。所述整流器D601用于将交流电转换为脉动直流电；变压器包T2包括第一初级线圈L65、第二初级线圈L64和次级线圈L66，控制器611控制电开关S5以将脉动直流电施加于第一初级线圈上，并从次级线圈输出施加于光触媒电极和/或风机驱动器上交流电。太阳能电源还包括输入电压检测器602、输出电压检测器和输出信号周期检测电路，所述输出信号周期检测电路包括过零检测电路603、比较器608、移位寄存器609、锁存器607、时钟信号产生器606、第一与门605、第二与门610和反相器604，电压检测器602用于检测输入到整流器D601的电压，其第一输入端经电感L61连接于电开关S1和电开关S2相连接的中间节点，第二输入端连接于电开关S3和电开关S4相连接的中间节点，输出端连接于比较器608的反相端；过零检测电路603的两信号入端连接于第二初级线圈，用于检测输出电压的周期以产生周期与输出电压的周期相一致的方波；所述反相器604的输入端连接于过零检测器603的信号输出端，输出端分别连接于第一与门605的第一输入端和第二与门610的第一输入端；时钟信号产生器606的信号输出端分别连接于第一与门605的第二信号输入端和移位寄存器609的时钟端；比较器608的反相端连接于电压检测器602的信号输出端，同相端连接于第二初级线圈，第二补级线圈为输出电压检测器；比较器608的输出端连接于移位寄存器609的信号输入端；移们寄存器609的信号输出端连接于锁存器607的信号输入端，锁存器607优选D触发器；D触发器的信号输出端连接于第二与门610的第二信号输入端，第二与门610的信号输出端经驱动器S5连接于控制器611，控制器611根据输入的信号控制电开关S5的工作状态。
太阳能电源还包括第二变压器T2，其包括初级线圈L62和次级线圈L63，第二变压器T2的初级线圈与第一变压器T1的第一初级线圈相并联，第二变压器T2的初级线圈的同相端与第一变压器T1的第一初级线圈反相端之间设置相串联的电容C602和二极管D602。第二变压器的次级线圈与第一变压器的次线线圈相串联后给向外提供电能。第二变压器T2的初级线圈的同相端经电阻R61向控制器611提供信号，以检测输入到变电压T1和T2的电压值。变压器T2的次级线圈L63和变压器T1的次级线圈L66相串联并通过整流电路D603整流形成脉动直流电，通过滤波电路C61滤波形成直流电以向紫外灯板和/或其它电路提供电能。
本发明如此设置的电源，由于采用了输出信号周期检测电路，控制器611根据输出信号周期检测电路提供的信号控制电开关S5的通断时间，从而稳定了电源的输出，进一步提高了电源的稳定性。
图5是本发明提供的光触媒空气净化装置的通信电路，如图5所示，本发明提供的通信电路（通信单元）至少通信电路至少包括路环路器702和抵消电路，所述抵消电路包括第一功分器701、第一调制电路703、第二调制电路704、第三调制电路705、合路器706、第二功分器707和幅度相位检测电路708，其中，第一功能器701用于将输入的载波信号进行功率分配分别提供给第一调制电路703、第二调制电路704、第三调制电路705和环路器702；第二功能器707用于将环路器702提供的信号进行功率分配，分别提供的合路器706和幅度相信检测单元708；幅度相信检测单元708用于检测输入信号中由于环路器702的隔离度不足而直接泄露的载波的第一幅度和第一相位，由于天线不匹配而泄露的载波的第二幅度和第二相位，由于环境反射而泄露的载波的第三幅度和第三相位，并提供给处理器130，所述处理器130根据幅度相位检测单元提供的信息产生分别控制第一调制电路703、第二调制电路704的第三调制电路705的控制信号，第一调制电路703、第二调制电路704、第三调制电路705分别根据各自的控制信号对载波信号进行幅度调整和相位调整以与第二功分器707提供的信号在合路器706中进行相加，从而抵消环路器的隔离度不足而直接泄露的载波；由于天线不匹配而泄露的载波和由于环境反射而泄露的载波。优选地，所述三个调制电路均包括移相器和可调衰减器，分别根据处理器提供的控制信号对载波信号进行幅度调整和相位调整，由合路器向通信单元的接收链路提供信号。
接收链路是环路器的泄露载波、天线不匹配引起的反射载波、环境产生的反射载波的有用载波混合的矢量信号，三路调制电路分别对应抵消一路泄露载波，但是幅度相位检测单元同时检测三路不同的调制电路输出的载波与泄露载波的幅度和相位差是很困难的，但是由于环路器的隔离度不够而产生的泄露的载波相位变化是基本固定的，其幅度也基本可以根据环路器和载波发射功率确定，而由于天线不匹配而产生的反射载波也可以大致确定其幅度和相位变化，最有可能变化的是环境产生的反射载波，需要闭环反馈不断调节，直至找到一个比较准确的调制值来抵消该路载波。
由于存在测量误差或其他原因，做一次测量并不能完全抵消，因此在抵消后的合路器706输出端接入了一个功率检测器，且该功率检测器与处理器连接，将检测信号送入处理器130，处理器130依据该信号判断抵消结果，直至功率检测器检测出的值达到要求。
本发明提供的通信电路由于采用了载波抵消电路，通过三路载波抵消可比较彻底的解决通信电路的载波泄露问题，并通过闭环调节可得到更好的载波抑制效果。本发明中的通信子系统125、蓝牙模块127、WIFI模块128、2.4G模块129均可采用本发明提供上述电路以抵消电路。
在本发明的描述中，需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“ “相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，还可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。
显然，上述实施例仅仅是为清楚地说明所作的举例，而并非对实施方式的限定。对于所属领域的普通技术人员来说，在上述说明的基础上还可以做出其它不同形式的变化或变动。这里无需也无法对所有的实施方式予以穷举。而由此所引伸出的显而易见的变化或变动仍处于本发明创造的保护范围之中。
Claims (2)
1.一种物联网光触媒空气净化装置的通信电路，所述空气净化装置包括控制子系统和沿气流方向的设置的光触媒空气处理装置，控制子系统至少包括处理器，所述处理器通过通信电路连接于物联网以与用户进行通信，其特征在于，通信电路至少包括路第一功分器、三路调制电路、合路器、环路器、第二功分器和幅度相位检测电路，其中，第一功能器用于将输入的载波信号进行功率分配分别提供给三路调制电路和环路器；第二功能器用于将环路器提供的信号进行功率分配，分别提供的合路器和幅度相信检测单元；幅度相信检测单元用于检测输入信号中由于环路器的隔离度不足而直接泄露的载波的第一幅度和第一相位，由于天线不匹配而泄露的载波的第二幅度和第二相位，由于环境反射而泄露的载波的第三幅度和第三相位，并提供给处理器，所述处理器根据幅度相位检测单元提供的信息产生分别控制三路调制电路的控制信号，三路调制电路分别根据各自的控制信号对载波信号进行幅度调整和相位调整以与第二功分器提供的信号在合路器中进行相加，从而抵消环路器的隔离度不足而直接泄露的载波，由于天线不匹配而泄露的载波和由于环境反射而泄露的载波。
2.根据权利要求1所述的物联网光触媒空气净化装置的通信电路，其特征在于，所述三路调制电路均包括移相器和可调衰减器，分别根据处理器提供的控制信号对载波信号进行幅度调整和相位调整。
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