CN109245514A - 幼儿园智能紫外线杀菌系统 - Google Patents

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苏博周
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Abstract

本发明涉及幼儿园智能紫外线杀菌系统，其包括电源开关、定时装置、镇流器、紫外线杀菌灯、灯状态检测装置、主控制器、电源装置、红外传感装置、手机APP、通讯装置、数据存储云系统、以及显示装置；市电电连接电源开关的输入端，电源开关输出端分两路，一路电连接定时装置的输入端，一路电连接作为电池给系统供电的电源装置；定时装置的输出端分两路，一路电连接镇流器的输入端，一路与主控制器相互通讯连接；本发明设计合理、结构紧凑且使用方便。

Description

幼儿园智能紫外线杀菌系统
技术领域
本发明涉及幼儿园智能紫外线杀菌系统。
背景技术
人类很早就利用太阳光中的紫外光部分杀菌的传统。国内外科技工作者对紫外线的研究已有200多年历史，自从德国的贺利氏博士发明第一只紫外杀菌灯，紫外线杀菌技术在越来越多的领域得到更广泛的应用，尤其是在空气杀菌，物体表面杀菌，以及水处理杀菌方面。紫外线消毒的科学原理：主要作用于微生物的DNA，破坏DNA结构，使之失去繁殖和自我复制的功能从而达到杀菌消毒的目的。紫外线杀菌属于物理杀菌，具有无色味无化学物质遗留的优点，因此被称为最简单最有效的杀菌解决方案。在人类集中的地方容易产生细菌交叉感染，尤其是流型性感冒、口足手、禽流感等流型性病高发期，为此国家要求在幼儿园、学校、医院房间加装紫外线杀菌灯。
当前的幼儿园、学校、医院虽然安装了紫外线杀菌灯，但实际应用中存在以下问题：
1.杀菌消毒时间不可控，往往造成消毒时间不够或消毒时间过长，消毒时间太短无法将细菌全部杀死，消毒时间过长会造成房间内的设施长时间暴露在UV照射下从而加速老化；
2.由于发生过UV点亮后有小朋友进入房间造成小朋友的眼睛和皮肤受伤，对紫外线比较畏惧，安装了但并不使用；
3.由于紫外线具有无色味无化学物质遗留的优点，这就造成紫外灯是否使用无从判定，房间没有杀菌也不知道，杀菌时间长短没有记录；
4.紫外线杀菌灯的控制应特别注意防止幼儿在场时误开，目前大多数都是紫外线灯的灯开关单独设置，且在灯开关上做出标志，但这些做法也不能完全避免误开。
发明内容
本发明所要解决的技术问题总的来说是提供一种幼儿园智能紫外线杀菌系统；详细解决的技术问题以及取得有益效果在后述内容以及结合具体实施方式中内容具体描述。
为解决上述问题，本发明所采取的技术方案是：
一种幼儿园智能紫外线杀菌系统，包括电源开关、定时装置、镇流器、紫外线杀菌灯、灯状态检测装置、主控制器、电源装置、红外传感装置、手机APP、通讯装置、数据存储云系统、以及显示装置；
市电电连接电源开关的输入端，电源开关输出端分两路，一路电连接定时装置的输入端，一路电连接作为电池给系统供电的电源装置；定时装置的输出端分两路，一路电连接镇流器的输入端，一路与主控制器相互通讯连接；
镇流器的输出端与紫外线杀菌灯电连，灯状态检测装置检测紫外线杀菌灯的亮灭并将该亮灭信号输送给主控制器；红外传感装置用于采集是否有人并将给信息号输送给主控制器；通讯装置分别与主控制器、手机APP、以及数据存储云系统通讯连接；通讯装置与显示装置电连接。
作为上述技术方案的进一步改进：
其设置儿童活动的房间中，在房间顶部设置有横梁隔断，在横梁隔断上水平设置有电机驱动的牵引钢丝绳；在牵引钢丝绳上的上行段上活动套有上导向套，在牵引钢丝绳上的下行段上固定套有下固定套，在下固定套上设置用于顶在下行钢丝绳上的下顶紧螺栓，在下固定套下端设置有安装有紫外线杀菌灯的灯座。
电源装置包括整流滤波电路、吸收箝位电路、保护采样电路、离线式开关IC模块、电压互感器模块T1、次级整流滤波电路、以及隔离采样电路；
整流滤波电路，包括分别与电源开关输出端电连接的火线端子J1与零线J2、与火线端子J1电连接的电源熔断器F1、并联在熔断器F1与零线端子J2之间的电源保护电阻RV1、电源二极管D1-D4组成且输入端分别与火线端子J1与零线J2电连接的整流电桥、以及并联在整流电桥输出端之间的且有电源电容C1-C2与电源电感L1组成的滤波电路；整流电桥输出端电信号经过滤波电路后，其正极电信号接入吸收箝位电路的输入端，其负极电信号接入离线式开关IC模块的端子S，在正极电信号与离线式开关IC模块的端子EN/UV之间电连接电容电阻R5；
吸收箝位电路，包括由电源二极管VR1与电源电阻R1串联、电源电阻R2与电源电容C4串联并联形成的峰值吸收电路、以及电源二极管D5；整流滤波电路的正极电信号接电压互感器模块T1初级线圈端子1，电压互感器模块T1的初级线圈端子1经过峰值吸收电路、反向的电源二极管D5分两路，一路接电压互感器模块T1的初级线圈端子3，另一端接离线式开关IC的端子D；
离线式开关IC模块的端子BP/M与端子S之间电连接电源隔离电容C7；
在电压互感器模块T1的初级线圈端子1与次级线圈端子6之间连接有防止谐振的电源电容C5；
在保护采样电路中，在电压互感器模块T1的次级线圈端子4经过电源电容R7、电源二极管D6分两路，一路通过隔离电容C6接电压互感器模块T1的次级线圈端子5，一路依次经电阻R3、等效电路后接离线式开关IC模块的端子BP/M；等效电路包括并联的电源反接二极管与电源电阻R8；次级线圈端子5输出端与离线式开关IC模块的端子S电连接；
在次级整流滤波电路中，电源电感L2、电源电容C10-C11组成次级滤波电路，次级线圈端子8电连接D7后分两路，其中D7输出端一路与次级线圈端子6经过次级滤波电路分别接输出端J3与J4；J3与J4输出电源电压12V，电流1A；
在隔离采样电路中，离线式开关IC模块的端子EN/UV与端子S分别接有耦合器U2，在耦合器U2的输出端之间电连接R4；耦合器U2的输出端依次经过电源电阻R6、电源VR3接D7输出端另一路。
通讯装置包括与电源装置输出端电连接的耦合电路、与耦合电路电连接的数字调制解调器、连接在耦合器输出端与数字调制解调器输入端之间的接收放大电路、接收滤波模块、和A/D模块、连接在数字调制解调器输出端与耦合器输入端之间的D/A模块、发送滤波模块、和发送放大电路、与数字调制解调器通讯连接的AVR控制芯片、以及分别与AVR控制芯片电连接的LED指示灯、串口调试接口和按键。
耦合电路包括电连接在输入端之间的通讯保护电阻R35、由并联的通讯电阻R34与通讯电容C31组成且一端与电源装置一输出端电连接的旁路可限制直流电路、以及串联在旁路可限制直流电路另一端与电源装置另一输出端之间的通讯互感器初级线圈和通讯电感L6；在通讯互感器初级线圈两端子之间并联有通讯二极管D2；在通讯互感器次级线圈两端子之间并联有通讯二极管D1；
发送/接收滤波模块包括依次串联在通讯互感器次级线圈一端子与AVR控制芯片端子PB之间的通讯电感L4与通讯电容C29、依次串联在通讯互感器次级线圈另一端子与AVR控制芯片端子PA之间的通讯电感L12与通讯电容C30、连接在AVR控制芯片端子PB与端子RAI-之间的通讯电容C32、并联在AVR控制芯片端子RAI+与端子RAI-之间的通讯电容C27与通讯电感L2、连接在AVR控制芯片端子RAI+与端子PA之间的通讯电阻R8、连接在AVR控制芯片端子Vref与端子RAI+之间的通讯电阻R10、连接在AVR控制芯片端子Vref与端子RAI-之间的通讯电阻R12；
AVR控制芯片的端子RG经过电容后接地，AVR控制芯片电连接有过零检测电路；过零检测电路包括串联在AVR控制芯片VAC+与火线之间的通讯电阻R82与R30、以及串联在AVR控制芯片VAC-与火线之间的通讯电阻R83与R31；
AVR控制芯片电连接有电源电路；电源电路包括并联在端子Vref与地线之间的通讯电容C10与C33；AVR控制芯片的端子AGND接地，端子AVDD通过并联的通讯电容C9与通讯电容C32后接地，在端子AVDD与端子DVDD之间电连接有通讯电感L7，在端子DGND与端子AGND之间电连接有通讯电阻R37，端子DGND接地，端子DVDD通过通讯电容C8后接地，AVR控制芯片电连接有晶振电路，晶振电路包括连接在端子XTAL2与端子XTAL1之间的晶震控制芯片Y2，连接在端子XTAL2与地线之间的通讯电阻C4、以及连接在端子XTAL1与地线之间的通讯电阻C5。
主控制器还电连接有控制镇流器的继电器；镇流器包括依次电连接的输入滤波电路、桥式整流电路、功率因数校正电路、灯管状态采样电路、以及控制电路；
输入滤波电路包括带有三出路的镇流输入端、第三输入端电连接有接地的镇流电容C112，在第一输入端与第二输入端之间并联的镇流电容C101、镇流电阻RV、和镇流互感电感L101、以及与第二输入端电连接的镇流电感L102；
桥式整流电路由镇流二极管D101-104组成；
功率因数校正电路包括由滤波电容EC101与稳压管ZD并联组成的稳压滤波电路、镇流电容C105、串联的镇流电阻R101-103、串联的镇流电阻105-107、主线圈接在正极上的镇流互感器T101、镇流电容C106-109、镇流二极管D105-106、镇流电阻R108-109、
镇流电容C105、以及串联的镇流电阻105-107并联在正负极之间；稳压滤波电路串联在镇流电阻105-107上；镇流电阻R101-103串联后分三路，第一路接集成电路IC端口3，第二路通过镇流电阻R104接地，第三路通过镇流电容C109接地；镇流互感器T101的一次级线圈两个端子分别通过镇流电容C107、镇流反接二极管D106接地，该次级线圈两个端子分别通过镇流电容C106、镇流二极管D105连接于一点，然后该点通过镇流电阻R108接集成电路IC101端子5；集成电路IC101端子6接地，集成电路IC101端子4通过镇流电容C111接地；镇流互感器T101的另一次级线圈两个端子，一端接地，另一端通过镇流电阻R109接镇流电容C111端子5；镇流互感器T101初级线圈输出端分两路，一路通过场效应管Q101的D端，场效应管Q101的G端通过镇流电阻R111接集成电路IC101端子7，场效应管Q101的S端与集成电路IC101端子4之间连接有镇流电阻R112，场效应管Q101的S端通过并联的镇流电阻R13-115接地；镇流互感器T101初级线圈输出端另一路通过镇流二极管D107分三路，第一路通过滤波电容EC102接地，第二路通过串联的镇流电阻R116-R118后分三支路，第一支路接集成电路IC101端子1，第二支路通过镇流电容C110接集成电路IC101端子2，第三支路通过镇流电阻R119接地，镇流二极管D107输出的第三路接控制电路；
控制电路包括包括集成电路IC201，
集成电路IC201端子CPRE通过镇流电容C102接地，端子RPER通过镇流电阻R204接地，端子CP通过镇流电容C203接地，端子RING通过镇流电阻R205接地，端子OPIN接地，端子EN1通过并联的镇流电阻R206与镇流电容C204接地，端子EN2接地，场效应管Q201与镇流电容C207组成提高开关频率电路，提高开关频率电路的D端接输入电信号，提高开关频率电路的S端通过场效应管Q202分别接集成电路IC201端子LVG与端子GND，在端子GND与端子VS之间连接镇流电容C205；
输入电信号通过电阻R201-203后，分别通过镇流电阻R201接端子VS、通过镇流反向二极管ZD202接端子GND、接滤波电容EC201正极、以及接镇流反向二极管D201；滤波电容EC201负极分别接端子GND与镇流二极管ZD201，场效应管Q201的S端通过镇流电容C206、镇流电阻R209后分三路，第一路通过镇流二极管D403与镇流电容C接地，另外两路分别与镇流二极管D201、镇流二极管ZD201电连接；集成电路IC201的端子OUT通过镇流互感器T201A电连接灯管状态采样电路的信号器SIG。
本发明通过选用优质的紫外线杀菌灯，灯管质何8000小时，可以实现灯管开关机次数大于20000次，大大延长了灯管寿命；灯管采用屏蔽含185nm波长，灯管关闭后房间内无残留臭氧，有效的避免师生呼吸道受到破坏；根据房间大小合理安装，灯管具地面高度小于3米，真正做下杀菌无死角；产品内置定时功能，可以设定杀菌时间，杀菌时长，从而避免杀菌不够或杀菌时间过长的问题；产品内置红外传感装置，当UV灯点亮后，有人进入房间时UV立即熄灭，以免紫外线灼伤眼睛或皮肤，待人离开后重新点亮UV灯管，继续杀菌；UV灯点亮有时间记录，并且每个杀菌灯都会通过WIFI连接到主控室(园长办公室或医务室)，在主控室有一个液晶显示屏，上面会显示每一盏UV灯的工作状态，黄色表示对应的UV灯正在作并且有时间显示，红色表示对应的UV灯电源已打开，但UV灯处于熄灭状态；无显示时表示UV灯未接通电源；系统后台可以调出每盏UV灯工作的时间记录；手机APP也可以实现该功能；三重保护：红外传感器检测到有人时自支熄灭；定时功能限定了UV灯一次最长工作时间；主控室内的液晶显示屏会实时显示UV灯工作状态，这三种保护是独立的，当一种保护功能失效另外两种保护功能不受影响，从而有效的避免误开对幼儿的伤害。
本发明的有益效果不限于此描述，为了更好的便于理解，在具体实施方式部分进行了更加详细的描述。
附图说明
图1是本发明整体的电路框图。
图2是本发明的结构示意图。
图3是本发明安装的结构示意图。
图4是本发明电源的电路示意图。
图5是本发明通讯的电路框图。
图6是本发明通讯的电路示意图。
图7是本发明单片机的电路示意图。
图8是本发明镇流器的框图。
图9是本发明镇流器的电路示意图。
图10是本发明红外的结构示意图。
其中：1、电源开关；2、定时装置；3、镇流器；4、紫外线杀菌灯；5、灯状态检测装置；6、主控制器；7、电源装置；8、红外传感装置；9、手机APP；10、通讯装置；11、数据存储云系统；12、显示装置；13、房间；14、横梁隔断；15、牵引钢丝绳；16、上导向套；17、下固定套；18、下顶紧螺栓；19、灯座。
具体实施方式
如图1-10，本实施例的幼儿园智能紫外线杀菌系统，包括电源开关1、定时装置2、镇流器3、紫外线杀菌灯4、灯状态检测装置5、主控制器6、电源装置7、红外传感装置8、手机APP9、通讯装置10、数据存储云系统11、以及显示装置12；
市电电连接电源开关1的输入端，电源开关1输出端分两路，一路电连接定时装置2的输入端，一路电连接作为电池给系统供电的电源装置7；定时装置2的输出端分两路，一路电连接镇流器3的输入端，一路与主控制器6相互通讯连接；
镇流器3的输出端与紫外线杀菌灯4电连，灯状态检测装置5检测紫外线杀菌灯4的亮灭并将该亮灭信号输送给主控制器6；红外传感装置8用于采集是否有人并将给信息号输送给主控制器6；通讯装置10分别与主控制器6、手机APP9、以及数据存储云系统11通讯连接；通讯装置10与显示装置12电连接。
其设置儿童活动的房间13中，在房间13顶部设置有横梁隔断14，在横梁隔断14上水平设置有电机驱动的牵引钢丝绳15；在牵引钢丝绳15上的上行段上活动套有上导向套16，在牵引钢丝绳15上的下行段上固定套有下固定套17，在下固定套17上设置用于顶在下行钢丝绳上的下顶紧螺栓18，在下固定套17下端设置有安装有紫外线杀菌灯4的灯座19。
电源装置7包括整流滤波电路、吸收箝位电路、保护采样电路、离线式开关IC模块、电压互感器模块T1、次级整流滤波电路、以及隔离采样电路；
整流滤波电路，包括分别与电源开关1输出端电连接的火线端子J1与零线J2、与火线端子J1电连接的电源熔断器F1、并联在熔断器F1与零线端子J2之间的电源保护电阻RV1、电源二极管D1-D4组成且输入端分别与火线端子J1与零线J2电连接的整流电桥、以及并联在整流电桥输出端之间的且有电源电容C1-C2与电源电感L1组成的滤波电路；整流电桥输出端电信号经过滤波电路后，其正极电信号接入吸收箝位电路的输入端，其负极电信号接入离线式开关IC模块的端子S，在正极电信号与离线式开关IC模块的端子EN/UV之间电连接电容电阻R5；
吸收箝位电路，包括由电源二极管VR1与电源电阻R1串联、电源电阻R2与电源电容C4串联并联形成的峰值吸收电路、以及电源二极管D5；整流滤波电路的正极电信号接电压互感器模块T1初级线圈端子1，电压互感器模块T1的初级线圈端子1经过峰值吸收电路、反向的电源二极管D5分两路，一路接电压互感器模块T1的初级线圈端子3，另一端接离线式开关IC的端子D；
离线式开关IC模块的端子BP/M与端子S之间电连接电源隔离电容C7；
在电压互感器模块T1的初级线圈端子1与次级线圈端子6之间连接有防止谐振的电源电容C5；
在保护采样电路中，在电压互感器模块T1的次级线圈端子4经过电源电容R7、电源二极管D6分两路，一路通过隔离电容C6接电压互感器模块T1的次级线圈端子5，一路依次经电阻R3、等效电路后接离线式开关IC模块的端子BP/M；等效电路包括并联的电源反接二极管与电源电阻R8；次级线圈端子5输出端与离线式开关IC模块的端子S电连接；
在次级整流滤波电路中，电源电感L2、电源电容C10-C11组成次级滤波电路，次级线圈端子8电连接D7后分两路，其中D7输出端一路与次级线圈端子6经过次级滤波电路分别接输出端J3与J4；J3与J4输出电源电压12V，电流1A；
在隔离采样电路中，离线式开关IC模块的端子EN/UV与端子S分别接有耦合器U2，在耦合器U2的输出端之间电连接R4；耦合器U2的输出端依次经过电源电阻R6、电源VR3接D7输出端另一路。
通讯装置10包括与电源装置7输出端电连接的耦合电路、与耦合电路电连接的数字调制解调器、连接在耦合器输出端与数字调制解调器输入端之间的接收放大电路、接收滤波模块、和A/D模块、连接在数字调制解调器输出端与耦合器输入端之间的D/A模块、发送滤波模块、和发送放大电路、与数字调制解调器通讯连接的AVR控制芯片、以及分别与AVR控制芯片电连接的LED指示灯、串口调试接口和按键。
耦合电路包括电连接在输入端之间的通讯保护电阻R35、由并联的通讯电阻R34与通讯电容C31组成且一端与电源装置7一输出端电连接的旁路可限制直流电路、以及串联在旁路可限制直流电路另一端与电源装置7另一输出端之间的通讯互感器初级线圈和通讯电感L6；在通讯互感器初级线圈两端子之间并联有通讯二极管D2；在通讯互感器次级线圈两端子之间并联有通讯二极管D1；
发送/接收滤波模块包括依次串联在通讯互感器次级线圈一端子与AVR控制芯片端子PB之间的通讯电感L4与通讯电容C29、依次串联在通讯互感器次级线圈另一端子与AVR控制芯片端子PA之间的通讯电感L12与通讯电容C30、连接在AVR控制芯片端子PB与端子RAI-之间的通讯电容C32、并联在AVR控制芯片端子RAI+与端子RAI-之间的通讯电容C27与通讯电感L2、连接在AVR控制芯片端子RAI+与端子PA之间的通讯电阻R8、连接在AVR控制芯片端子Vref与端子RAI+之间的通讯电阻R10、连接在AVR控制芯片端子Vref与端子RAI-之间的通讯电阻R12；
AVR控制芯片的端子RG经过电容后接地，AVR控制芯片电连接有过零检测电路；过零检测电路包括串联在AVR控制芯片VAC+与火线之间的通讯电阻R82与R30、以及串联在AVR控制芯片VAC-与火线之间的通讯电阻R83与R31；
AVR控制芯片电连接有电源电路；电源电路包括并联在端子Vref与地线之间的通讯电容C10与C33；AVR控制芯片的端子AGND接地，端子AVDD通过并联的通讯电容C9与通讯电容C32后接地，在端子AVDD与端子DVDD之间电连接有通讯电感L7，在端子DGND与端子AGND之间电连接有通讯电阻R37，端子DGND接地，端子DVDD通过通讯电容C8后接地，AVR控制芯片电连接有晶振电路，晶振电路包括连接在端子XTAL2与端子XTAL1之间的晶震控制芯片Y2，连接在端子XTAL2与地线之间的通讯电阻C4、以及连接在端子XTAL1与地线之间的通讯电阻C5。
主控制器6还电连接有控制镇流器3的继电器；镇流器3包括依次电连接的输入滤波电路、桥式整流电路、功率因数校正电路、灯管状态采样电路、以及控制电路；
输入滤波电路包括带有三出路的镇流输入端、第三输入端电连接有接地的镇流电容C112，在第一输入端与第二输入端之间并联的镇流电容C101、镇流电阻RV、和镇流互感电感L101、以及与第二输入端电连接的镇流电感L102；
桥式整流电路由镇流二极管D101-104组成；
功率因数校正电路包括由滤波电容EC101与稳压管ZD并联组成的稳压滤波电路、镇流电容C105、串联的镇流电阻R101-103、串联的镇流电阻105-107、主线圈接在正极上的镇流互感器T101、镇流电容C106-109、镇流二极管D105-106、镇流电阻R108-109、
镇流电容C105、以及串联的镇流电阻105-107并联在正负极之间；稳压滤波电路串联在镇流电阻105-107上；镇流电阻R101-103串联后分三路，第一路接集成电路IC端口3，第二路通过镇流电阻R104接地，第三路通过镇流电容C109接地；镇流互感器T101的一次级线圈两个端子分别通过镇流电容C107、镇流反接二极管D106接地，该次级线圈两个端子分别通过镇流电容C106、镇流二极管D105连接于一点，然后该点通过镇流电阻R108接集成电路IC101端子5；集成电路IC101端子6接地，集成电路IC101端子4通过镇流电容C111接地；镇流互感器T101的另一次级线圈两个端子，一端接地，另一端通过镇流电阻R109接镇流电容C111端子5；镇流互感器T101初级线圈输出端分两路，一路通过场效应管Q101的D端，场效应管Q101的G端通过镇流电阻R111接集成电路IC101端子7，场效应管Q101的S端与集成电路IC101端子4之间连接有镇流电阻R112，场效应管Q101的S端通过并联的镇流电阻R13-115接地；镇流互感器T101初级线圈输出端另一路通过镇流二极管D107分三路，第一路通过滤波电容EC102接地，第二路通过串联的镇流电阻R116-R118后分三支路，第一支路接集成电路IC101端子1，第二支路通过镇流电容C110接集成电路IC101端子2，第三支路通过镇流电阻R119接地，镇流二极管D107输出的第三路接控制电路；
控制电路包括包括集成电路IC201，
集成电路IC201端子CPRE通过镇流电容C102接地，端子RPER通过镇流电阻R204接地，端子CP通过镇流电容C203接地，端子RING通过镇流电阻R205接地，端子OPIN接地，端子EN1通过并联的镇流电阻R206与镇流电容C204接地，端子EN2接地，场效应管Q201与镇流电容C207组成提高开关频率电路，提高开关频率电路的D端接输入电信号，提高开关频率电路的S端通过场效应管Q202分别接集成电路IC201端子LVG与端子GND，在端子GND与端子VS之间连接镇流电容C205；
输入电信号通过电阻R201-203后，分别通过镇流电阻R201接端子VS、通过镇流反向二极管ZD202接端子GND、接滤波电容EC201正极、以及接镇流反向二极管D201；滤波电容EC201负极分别接端子GND与镇流二极管ZD201，场效应管Q201的S端通过镇流电容C206、镇流电阻R209后分三路，第一路通过镇流二极管D403与镇流电容C接地，另外两路分别与镇流二极管D201、镇流二极管ZD201电连接；集成电路IC201的端子OUT通过镇流互感器T201A电连接灯管状态采样电路的信号器SIG。
1.电源开关：该开关安装在每个房间，由老师或专人操作。开关闭合时，整个系统供电，红外传感器检测是否有人在房间内，无人则启动定时装置，镇流器点亮紫外线灯进行杀菌。当红外传感器检验到有人或动物进行房间则通过单片机关断定时装置，切断镇流器的电源使紫外线灯熄灭，避免造成人员或动物的伤害；当人或动物离开房间则继续点亮紫外线灯。
2.电源装置：将电源电压转换成12V/1A的直流电压，用于给主控制器、定时装置、红外传感装置、通迅装置提供电源。该电路可以用电源模块代替；主控制芯片可以用TNY274\UC3842等芯片代替。
3.通迅装置：首选电力载波方式，也可以采用WIFI、蓝牙、ZIGBEE等无线方式，也可以用RS485、MODBUS等有线方式，下面采用MI200E电力载波芯片为例实现中控室与不同房间的通迅功能。
4.单片机及通迅装置：采用单片机实现红外传感器信号采集、定时功能、灯管状态采集、与主控室实现通迅。
5.镇流器：由输入滤波——电磁兼容电路、桥式整流、功率因数校正电路、直流/交流逆变电路、控制与保护电路、输出谐振点灯电路构成。
6.红外传感装置：采用红外传感器结合专用芯片，一旦有人或动物进入房间则反馈给主控制器切断镇流器输出，从而避免人或动物受到紫外线的伤害；一旦人或动物离开房间重新给镇流器供电点亮紫外线灯继续杀菌。
7.灯状态检测装置：可以通过检测灯管电流判断灯管是否工作，也可以通过检测紫外强度来判断紫外线灯工作状态。
8.显示装置：显示装置放在幼儿园的医务室或园长办公室，用指示灯实时显示每只紫外线灯的工作状态，黄色指示灯亮表示该紫外线灯正在工作；绿色表示当天消毒完成；红色表示紫外线灯故障；指示灯全部熄灭表示该房间的电源开关处于断开状态。
9.数据存储系统：本地存储及云端存储。
10.手机APP：可以通过手机APP或微信公众号查看各个房间的消毒记录及时间累计，也可以直接控制紫外线的开启与关闭。
作为变形，
1.紫外线杀菌灯可以改用普通低压汞灯，也可以用紫外LED；
2.定时装置可以用继电器直接切断镇流器的供电来实现，也可以直接控制镇流器内部的一个信号端来实现(控制镇流器内部驱动芯片的使能脚)；
3.手机APP，可以用微信公众号代替；
4.UV灯状态检测装置可以和电子镇流器合在一起，不用单独设计；
5.通迅装置可以采用电力载波通迅，也用有线RS485\MODBUS或无线通迅WIFI、ZIGBEE、蓝牙达到信号传输的相同目的；
6.红外感应传感器可以改为微波感应传感器。
技术关键点：
1.紫外线杀菌灯与电子镇流器的匹配性设计提高紫外线杀菌灯的杀菌效果及使用寿命；
2.红外传感器的反向设计，传统红外线感应装置是检验到有人时点亮灯管，而这里的设计是检验到有人时熄灭灯管；并且用单片机检测传外传感器信号，省掉了专用芯片；
3.定时装置设计，在允许消毒的时间段内打开电源开关后，UV灯点亮，当检验到有人时UV灯熄灭，当人离开房间时UV灯会继续点亮，直到达到设计的UV灯点亮时长为止；当不允许消毒的时间段之内UV灯是不能正常点亮的；
4.电力载波通迅或无线通迅功能；
5.UV灯工作状态采集功能
6.主控室液晶屏显示功能；
7.APP控制软件；
8.通过牵引钢丝绳15牵引，通过上导向套16扶正，通过下固定套17固定带动，通过下顶紧螺栓18顶紧。实现在房间13室内移动，从而避免杀菌死角。
本发明通过采用先进的电路设计，如果还设计保护电路，T202与C209组成谐振电路，用于点亮灯管，通过Q201-202与周边电器件组成半桥逆变电路。本发明减少互感器的共振，降低噪声，防止电路击穿，实现稳定精准的电流电压输送，放大精准，对各个电器件采用合理的保护措施，信号稳定，节能，开关精准。实现了零点定位检测，避免突然断电问题。设计合理巧妙，解决了幼儿园室内杀菌控制问题。
本发明设计合理、成本低廉、结实耐用、安全可靠、操作简单、省时省力、节约资金、结构紧凑且使用方便。
本发明充分描述是为了更加清楚的公开，而对于现有技术就不再一一例举。
最后应说明的是：以上实施例仅用以说明本发明的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述实施例对本发明进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换；作为本领域技术人员对本发明的多个技术方案进行组合是显而易见的。而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明实施例技术方案的精神和范围。

Claims (6)

1.一种幼儿园智能紫外线杀菌系统，其特征在于：包括电源开关(1)、定时装置(2)、镇流器(3)、紫外线杀菌灯(4)、灯状态检测装置(5)、主控制器(6)、电源装置(7)、红外传感装置(8)、手机APP(9)、通讯装置(10)、数据存储云系统(11)、以及显示装置(12)；
市电电连接电源开关(1)的输入端，电源开关(1)输出端分两路，一路电连接定时装置(2)的输入端，一路电连接作为电池给系统供电的电源装置(7)；定时装置(2)的输出端分两路，一路电连接镇流器(3)的输入端，一路与主控制器(6)相互通讯连接；
镇流器(3)的输出端与紫外线杀菌灯(4)电连，灯状态检测装置(5)检测紫外线杀菌灯(4)的亮灭并将该亮灭信号输送给主控制器(6)；红外传感装置(8)用于采集是否有人并将给信息号输送给主控制器(6)；通讯装置(10)分别与主控制器(6)、手机APP(9)、以及数据存储云系统(11)通讯连接；通讯装置(10)与显示装置(12)电连接。
2.根据权利要求1所述的幼儿园智能紫外线杀菌系统，其特征在于:其设置儿童活动的房间(13)中，在房间(13)顶部设置有横梁隔断(14)，在横梁隔断(14)上水平设置有电机驱动的牵引钢丝绳(15)；在牵引钢丝绳(15)上的上行段上活动套有上导向套(16)，在牵引钢丝绳(15)上的下行段上固定套有下固定套(17)，在下固定套(17)上设置用于顶在下行钢丝绳上的下顶紧螺栓(18)，在下固定套(17)下端设置有安装有紫外线杀菌灯(4)的灯座(19)。
3.根据权利要求1所述的幼儿园智能紫外线杀菌系统，其特征在于:电源装置(7)包括整流滤波电路、吸收箝位电路、保护采样电路、离线式开关IC模块、电压互感器模块T1、次级整流滤波电路、以及隔离采样电路；
整流滤波电路，包括分别与电源开关(1)输出端电连接的火线端子J1与零线J2、与火线端子J1电连接的电源熔断器F1、并联在熔断器F1与零线端子J2之间的电源保护电阻RV1、电源二极管D1-D4组成且输入端分别与火线端子J1与零线J2电连接的整流电桥、以及并联在整流电桥输出端之间的且有电源电容C1-C2与电源电感L1组成的滤波电路；整流电桥输出端电信号经过滤波电路后，其正极电信号接入吸收箝位电路的输入端，其负极电信号接入离线式开关IC模块的端子S，在正极电信号与离线式开关IC模块的端子EN/UV之间电连接电容电阻R5；
吸收箝位电路，包括由电源二极管VR1与电源电阻R1串联、电源电阻R2与电源电容C4串联并联形成的峰值吸收电路、以及电源二极管D5；整流滤波电路的正极电信号接电压互感器模块T1初级线圈端子1，电压互感器模块T1的初级线圈端子1经过峰值吸收电路、反向的电源二极管D5分两路，一路接电压互感器模块T1的初级线圈端子3，另一端接离线式开关IC的端子D；
离线式开关IC模块的端子BP/M与端子S之间电连接电源隔离电容C7；
在电压互感器模块T1的初级线圈端子1与次级线圈端子6之间连接有防止谐振的电源电容C5；
在保护采样电路中，在电压互感器模块T1的次级线圈端子4经过电源电容R7、电源二极管D6分两路，一路通过隔离电容C6接电压互感器模块T1的次级线圈端子5，一路依次经电阻R3、等效电路后接离线式开关IC模块的端子BP/M；等效电路包括并联的电源反接二极管与电源电阻R8；次级线圈端子5输出端与离线式开关IC模块的端子S电连接；
在次级整流滤波电路中，电源电感L2、电源电容C10-C11组成次级滤波电路，次级线圈端子8电连接D7后分两路，其中D7输出端一路与次级线圈端子6经过次级滤波电路分别接输出端J3与J4；J3与J4输出电源电压12V，电流1A；
在隔离采样电路中，离线式开关IC模块的端子EN/UV与端子S分别接有耦合器U2，在耦合器U2的输出端之间电连接R4；耦合器U2的输出端依次经过电源电阻R6、电源VR3接D7输出端另一路。
4.根据权利要求2所述的幼儿园智能紫外线杀菌系统，其特征在于:通讯装置(10)包括与电源装置(7)输出端电连接的耦合电路、与耦合电路电连接的数字调制解调器、连接在耦合器输出端与数字调制解调器输入端之间的接收放大电路、接收滤波模块、和A/D模块、连接在数字调制解调器输出端与耦合器输入端之间的D/A模块、发送滤波模块、和发送放大电路、与数字调制解调器通讯连接的AVR控制芯片、以及分别与AVR控制芯片电连接的LED指示灯、串口调试接口和按键。
5.根据权利要求4所述的幼儿园智能紫外线杀菌系统，其特征在于:耦合电路包括电连接在输入端之间的通讯保护电阻R35、由并联的通讯电阻R34与通讯电容C31组成且一端与电源装置(7)一输出端电连接的旁路可限制直流电路、以及串联在旁路可限制直流电路另一端与电源装置(7)另一输出端之间的通讯互感器初级线圈和通讯电感L6；在通讯互感器初级线圈两端子之间并联有通讯二极管D2；在通讯互感器次级线圈两端子之间并联有通讯二极管D1；
发送/接收滤波模块包括依次串联在通讯互感器次级线圈一端子与AVR控制芯片端子PB之间的通讯电感L4与通讯电容C29、依次串联在通讯互感器次级线圈另一端子与AVR控制芯片端子PA之间的通讯电感L12与通讯电容C30、连接在AVR控制芯片端子PB与端子RAI-之间的通讯电容C32、并联在AVR控制芯片端子RAI+与端子RAI-之间的通讯电容C27与通讯电感L2、连接在AVR控制芯片端子RAI+与端子PA之间的通讯电阻R8、连接在AVR控制芯片端子Vref与端子RAI+之间的通讯电阻R10、连接在AVR控制芯片端子Vref与端子RAI-之间的通讯电阻R12；
AVR控制芯片的端子RG经过电容后接地，AVR控制芯片电连接有过零检测电路；过零检测电路包括串联在AVR控制芯片VAC+与火线之间的通讯电阻R82与R30、以及串联在AVR控制芯片VAC-与火线之间的通讯电阻R83与R31；
AVR控制芯片电连接有电源电路；电源电路包括并联在端子Vref与地线之间的通讯电容C10与C33；AVR控制芯片的端子AGND接地，端子AVDD通过并联的通讯电容C9与通讯电容C32后接地，在端子AVDD与端子DVDD之间电连接有通讯电感L7，在端子DGND与端子AGND之间电连接有通讯电阻R37,端子DGND接地，端子DVDD通过通讯电容C8后接地，AVR控制芯片电连接有晶振电路，晶振电路包括连接在端子XTAL2与端子XTAL1之间的晶震控制芯片Y2，连接在端子XTAL2与地线之间的通讯电阻C4、以及连接在端子XTAL1与地线之间的通讯电阻C5。
6.根据权利要求5所述的幼儿园智能紫外线杀菌系统，其特征在于:主控制器(6)还电连接有控制镇流器(3)的继电器；镇流器(3)包括依次电连接的输入滤波电路、桥式整流电路、功率因数校正电路、灯管状态采样电路、以及控制电路；
输入滤波电路包括带有三出路的镇流输入端、第三输入端电连接有接地的镇流电容C112，在第一输入端与第二输入端之间并联的镇流电容C101、镇流电阻RV、和镇流互感电感L101、以及与第二输入端电连接的镇流电感L102；
桥式整流电路由镇流二极管D101-104组成；
功率因数校正电路包括由滤波电容EC101与稳压管ZD并联组成的稳压滤波电路、镇流电容C105、串联的镇流电阻R101-103、串联的镇流电阻105-107、主线圈接在正极上的镇流互感器T101、镇流电容C106-109、镇流二极管D105-106、镇流电阻R108-109、
镇流电容C105、以及串联的镇流电阻105-107并联在正负极之间；稳压滤波电路串联在镇流电阻105-107上；镇流电阻R101-103串联后分三路，第一路接集成电路IC端口3，第二路通过镇流电阻R104接地，第三路通过镇流电容C109接地；镇流互感器T101的一次级线圈两个端子分别通过镇流电容C107、镇流反接二极管D106接地，该次级线圈两个端子分别通过镇流电容C106、镇流二极管D105连接于一点，然后该点通过镇流电阻R108接集成电路IC101端子5；集成电路IC101端子6接地，集成电路IC101端子4通过镇流电容C111接地；镇流互感器T101的另一次级线圈两个端子，一端接地，另一端通过镇流电阻R109接镇流电容C111端子5；镇流互感器T101初级线圈输出端分两路，一路通过场效应管Q101的D端，场效应管Q101的G端通过镇流电阻R111接集成电路IC101端子7，场效应管Q101的S端与集成电路IC101端子4之间连接有镇流电阻R112，场效应管Q101的S端通过并联的镇流电阻R13-115接地；镇流互感器T101初级线圈输出端另一路通过镇流二极管D107分三路，第一路通过滤波电容EC102接地，第二路通过串联的镇流电阻R116-R118后分三支路，第一支路接集成电路IC101端子1，第二支路通过镇流电容C110接集成电路IC101端子2，第三支路通过镇流电阻R119接地，镇流二极管D107输出的第三路接控制电路；
控制电路包括包括集成电路IC201，
集成电路IC201端子CPRE通过镇流电容C102接地，端子RPER通过镇流电阻R204接地，端子CP通过镇流电容C203接地，端子RING通过镇流电阻R205接地，端子OPIN接地，端子EN1通过并联的镇流电阻R206与镇流电容C204接地，端子EN2接地，场效应管Q201与镇流电容C207组成提高开关频率电路，提高开关频率电路的D端接输入电信号，提高开关频率电路的S端通过场效应管Q202分别接集成电路IC201端子LVG与端子GND，在端子GND与端子VS之间连接镇流电容C205；
输入电信号通过电阻R201-203后，分别通过镇流电阻R201接端子VS、通过镇流反向二极管ZD202接端子GND、接滤波电容EC201正极、以及接镇流反向二极管D201；滤波电容EC201负极分别接端子GND与镇流二极管ZD201,场效应管Q201的S端通过镇流电容C206、镇流电阻R209后分三路，第一路通过镇流二极管D403与镇流电容C接地，另外两路分别与镇流二极管D201、镇流二极管ZD201电连接；集成电路IC201的端子OUT通过镇流互感器T201A电连接灯管状态采样电路的信号器SIG。
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