CN110608188B - 一种基于风速闭环控制的ffu控制器 - Google Patents

一种基于风速闭环控制的ffu控制器 Download PDF

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Abstract

本发明涉及一种基于风速闭环控制的FFU控制器，涉及FFU控制的技术领域，其包括风速检测器，设置于风机的滤网的出风口，用于测量滤网出风口的风速；控制装置，设置于风机内，与风速检测器电连接，且与风机电连接以控制风机转速，当滤网出风口的风速低于预设最低要求风速时控制装置控制风机提高转速。本发明具有能在实际风速低于预设最低要求风速时拉高滤网出风口的实际风速以提高洁净室内的气压从而保持室内的洁净的效果。

Description

一种基于风速闭环控制的FFU控制器
技术领域
本发明涉及FFU控制的技术领域，尤其是涉及一种基于风速闭环控制的FFU控制器。
背景技术
FFU，即风机过滤单元，利用其内部的风机（电机+叶轮）将空气吸入，所吸收的空气经过FFU下面的HEPA（高效空气过滤器）或者ULPA（超高效过滤器）滤网，将空气中的大颗粒的尘埃微粒子过滤掉，最后把新空气以0.45m/s±10%的风速均匀送到洁净室。其中风机转速的高低以及滤网的通量会影响洁净室内的洁净度。为了减少人员进出时带入的含颗粒杂质的外部空气，厂家一般会在保证洁净度要求的前提下提高风机的转速，使洁净室内的气压始终高于外界气压，使人员进出时洁净室内的气体外溢从而阻止携带有粉尘的空气进入室内，使空气形成单向流通状态，从而保持室内的洁净。
FFU群控系统是用于控制多个FFU的系统，而目前的FFU群控系统还只是通过人工直接调节转速的方式去控制经过过滤网之后的风速，其无法直接控制洁净室要求的各个FFU单元的风速，而滤网的堵塞情况存在个体差异，因此容易导致洁净室内部分FFU单元的风速调节产生滞后现象，使得部分区域的气压难以达到要求的气压，致使人员进出时外界携带有粉尘的空气进入室内，使得室内的空气洁净度难以到达设定要求，从而降低了洁净度。
发明内容
本发明的目的是提供一种基于风速闭环控制的FFU控制器，能在实际风速低于预设最低要求风速时拉高滤网出风口的实际风速，以此提高洁净室内的气压，使人员进出时洁净室内的气体外溢从而阻止空气进入室内，从而保持室内的洁净。
本发明的上述发明目的是通过以下技术方案得以实现的：
一种基于风速闭环控制的FFU控制器，包括：
风速检测器，设置于风机的滤网的出风口，用于测量滤网出风口的风速；
控制装置，设置于风机内，与风速检测器电连接，且与风机电连接以控制风机转速，当滤网出风口的风速低于预设最低要求风速时控制装置控制风机提高转速。
通过采用上述技术方案，风速检测器用于检测滤网出风口的风速，以此得出经过滤网后的实际风速，以此减少滤网的堵塞情况对数据准确度的影响；当滤网出风口的风速低于预设最低要求风速时控制装置控制风机提高转速，以此增大风机未经滤网时的风速，以此拉高经过滤网后的实际风速，以此提高洁净室内的气压，使人员进出时洁净室内的气体外溢从而阻止空气进入室内，使空气形成单向流通状态，从而保持室内的洁净；使室内保持最低洁净度标准时的实际风速即为预设最低要求风速。
本发明进一步设置为：所述风速检测器包括转动设置于滤网出风口的风扇、与风扇同轴固定的转轴、设置于风机上的编码器以及处理器，当转轴转动一圈时编码器输出一次脉冲，所述处理器与编码器电连接以读取编码器的脉冲次数，计算滤网出风口风速的公式为：风速=脉冲总数/测量周期。
通过采用上述技术方案，编码器具有检测角度或位移以输出对应脉冲次数的功能，当转轴转动一圈时编码器输出一次脉冲，以此根据风速=脉冲总数/测量周期的公式计算出实际风速，以此实现处理器比对实际风速与预设最低要求风速的效果。
本发明进一步设置为：所述控制装置上电连接有报警组件，当控制装置的控制转速值达到最大转速限定值且实际风速值低于预设最低要求风速时发出告警信号。
通过采用上述技术方案，FFU的滤网在实际使用过程中会持续过滤尘埃颗粒，而滤网的堵塞情况会逐渐加重，导致风机转速相同的情况下经过过滤网的实际风速持续降低，此时洁净室风压持续降低；当风机的转速已提高至最大转速限定值，即风机的转速已达到极限时，实际风速仍低于预设最低要求风速，此时报警装置发出告警，以此提醒操作人员更换堵塞严重的滤网，以此提高实际风速。
本发明进一步设置为：所述报警组件包括：
模数转换器，与处理器电连接，当实际风速值低于预设最低要求风速时输出低风速信号；与控制装置电连接，当控制装置的控制转速值达到最大转速限定值时输出最大转速信号；
与门，其输入端电连接于模数转换器，当与门的输入端同时接收低风速信号与最大转速信号时输出高电平信号；
开关件，与与门的输出端电连接，当与门输出高电平信号时开关件输出告警信号。
通过采用上述技术方案，模数转换器将处理器读取的脉冲次数计算得出的转速数字信号转化为模拟信号，且当实际风速值低于预设最低要求风速时输出低风速信号，同理，当控制装置的控制转速值达到最大转速限定值时输出最大转速信号，且低风速信号与最大转速信号均为高电平信号，而与门具有输入端全为高电平则输出高电平的特性，以此实现当控制装置的控制转速值达到最大转速限定值且实际风速值低于预设最低要求风速时发出告警信号的效果。
本发明进一步设置为：所述开关件包括NPN型三极管以及告警灯，NPN型三极管的基极连接于与门的输出端以接收高电平信号，其集电极连接于VCC端，告警灯连接于NPN型三极管的发射极与地之间。
通过采用上述技术方案，当低风速信号与最大转速信号同时输入至与门输入端时，与门输出高电平，NPN型三极管具有基极输入高电平则自身导通的特性，以此使NPN型三极管导通，此时告警灯得电并发光，以此提醒操作人员更换过滤网，从而提升室内的气压，提高室内的洁净度。
本发明进一步设置为：总控室内设置有控制面板，所述控制面板上设置有与每台风机一一对应的告警灯，所述控制面板上位于告警灯的一侧设置有对应告警灯的风机编号，所述风机单独供电且所述控制面板上设置有控制风机的控制开关，所述控制开关与风机一一对应。
通过采用上述技术方案，当风机的报警组件发出告警信号时，对应该风机编号的告警灯亮起，此时操作人员只需将该风机对应的控制开关关断，以此实现风机的单独断电，方便操作人员直接进现场对风机进行过滤网的更换，以此减少查找对应告警的风机并对告警风机进行单独断电的操作，从而提高维护效率。
本发明进一步设置为：所述滤网与风机之间设置有安装组件，所述安装组件包括设置于风机出风口边沿上的固定条、设置于固定条一侧的活动条以及设置于活动条靠固定条一侧的安装杆，且所述固定条靠风机内侧的一侧开设有供滤网放置的直角槽，所述固定条上开设有与安装杆插接配合的安装孔，当滤网插入直角槽内且安装杆插入安装孔内时活动条内壁与滤网边沿抵接。
通过采用上述技术方案，当活动条沿远离固定条一侧移动时，安装杆逐渐脱离安装孔，此时活动条与固定条之间的开口宽度增大，以此方便将新的滤网放入两者之间，使滤网与直角槽插接配合，之后再将安装杆插入安装孔内，以此锁定滤网，以此方便滤网的拆装，提高维护效率。
本发明进一步设置为：滤网呈圆形，所述固定条与活动条均呈圆弧状且当两者端部两两相接时呈圆环形，所述活动条凹陷侧侧壁上开设有与滤网插接配合的弧形槽。
通过采用上述技术方案，当固定条与活动条端部两两相接时呈圆环形，以此增大与滤网边沿的接触面积，提高滤网的稳定性，且滤网两侧边沿分别与弧形槽与直角槽插接配合，从而减小滤网与风机出风口的气隙，提升过滤效果。
本发明进一步设置为：所述固定条与活动条之间设置有锁紧件，所述锁紧件包括与固定条铰接的把手以及与把手中部铰接的传动杆，传动杆的一端与活动条靠安装杆处铰接，当把手转动时带动安装杆沿安装孔滑动且当把手与传动杆排成一线或继续转动至夹角朝向相反时固定条抵接于活动条。
通过采用上述技术方案，把手转动前与传动杆呈夹角，当把手转动时带动传动杆传动，以此拖动活动条靠近固定条，此时安装杆逐渐插入安装孔内，以此使活动条与固定条夹紧滤网，且当把手与传动杆排成一线时形成死点连接，以此避免传动杆松动而复位，当把手与传动杆继续转动至夹角朝向相反时，把手复位时需要经过死点连接的位置，以此锁定把手的位置，提高滤网与风机的连接强度。
本发明进一步设置为：所述锁紧件还包括螺纹穿设于传动杆上的螺栓，当安装杆插入安装孔内后螺栓转动时与把手抵接。
通过采用上述技术方案，当把手带动安装杆插入安装孔内且把手与传动杆排成一线时，螺栓转动并使其一端抵紧把手，以此增大传动杆与把手之间的摩擦力；当把手与传动杆继续转动至夹角朝向相反时，螺栓转动并与把手形成卡接结构，以此避免把手松动，从而提高滤网与风机的连接强度。
综上所述，本发明的有益技术效果为：
风速检测器用于检测滤网出风口的风速，以此得出经过滤网后的实际风速，当滤网出风口的风速低于预设最低要求风速时控制装置控制风机提高转速，以此拉高经过滤网后的实际风速，以此提高洁净室内的气压，使人员进出时洁净室内的气体外溢从而阻止空气进入室内，使空气形成单向流通状态，从而保持室内的洁净；
编码器具有检测角度或位移以输出对应脉冲次数的功能，当转轴转动一圈时编码器输出一次脉冲，以此根据风速=脉冲总数/测量周期的公式计算出实际风速，以此实现处理器比对实际风速与预设最低要求风速的效果；
模数转换器将处理器读取的脉冲次数计算得出的转速数字信号转化为模拟信号，且当实际风速值低于预设最低要求风速时输出低风速信号，同理，当控制装置的控制转速值达到最大转速限定值时输出最大转速信号，且低风速信号与最大转速信号均为高电平信号，而与门具有输入端全为高电平则输出高电平的特性，以此实现当控制装置的控制转速值达到最大转速限定值且实际风速值低于预设最低要求风速时发出告警信号的效果。
附图说明
图1是本实施例的整体结构示意图；
图2是图1中A部分的局部放大示意图；
图3是本实施例的原理框图；
图4是本实施例的原理框图，主要展示报警组件；
图5是本实施例的电路原理图；
图6是图1中B部分的局部放大示意图。
附图标记：1、风机；11、滤网；12、风速检测器；121、风扇；122、转轴；13、控制装置；2、报警组件；21、开关件；3、安装组件；31、固定条；311、直角槽；312、安装孔；32、活动条；321、弧形槽；322、安装杆；33、锁紧件；331、把手；332、传动杆；333、螺栓。
具体实施方式
以下结合附图对本发明作进一步详细说明。
参照图1，为本发明公开的一种基于风速闭环控制的FFU控制器，包括：风速检测器12以及控制装置13。
参照图1、图2，风速检测器12，设置于风机1的滤网11的出风口，用于测量滤网11出风口的风速。风速检测器12包括转动设置于滤网11出风口的风扇121、与风扇121同轴固定的转轴122、设置于风机1上的编码器以及处理器。风机1吹出的风经过滤网11后冲击在风扇121上，以此带动风扇121转动，风扇121的转速会随风压的增大而上涨，以此减少滤网11的堵塞情况对数据准确度的影响。
编码器采用RVP510增量式编码器，当转轴122转动一圈时编码器输出一次脉冲，以此记录在一定周期内风扇121转动的次数，并通过脉冲次数表现。处理器与编码器电连接以读取编码器的脉冲次数，计算滤网11出风口风速的公式为：风速=脉冲总数/测量周期。
参照图1、图3，控制装置13，设置于风机1内，与风速检测器12电连接，且与风机1电连接以控制风机1转速。控制装置13采用PID控制器，与处理器电连接，当滤网11出风口的风速低于预设最低要求风速时处理器输出提高风机1转速的电信号。PID控制器接收并响应处理器的电信号以控制风机1的转速升高，以此增大风机1未经滤网11时的风速，以此拉高经过滤网11后的实际风速，以此提高洁净室内的气压，使人员进出时洁净室内的气体外溢从而阻止空气进入室内，使空气形成单向流通状态，从而保持室内的洁净。其中，使室内保持最低洁净度标准时的实际风速即为预设最低要求风速。
FFU的滤网11在实际使用过程中会持续过滤尘埃颗粒，而滤网11的堵塞情况会逐渐加重，导致风机1转速相同的情况下经过过滤网11的实际风速持续降低，此时洁净室风压持续降低。因此在控制装置13上电连接有报警组件2，当控制装置13的控制转速值达到最大转速限定值，即风机1的转速已提高至最大转速限定值，风机1的转速已达到极限，而实际风速值仍低于预设最低要求风速时，报警组件2发出告警信号，表示滤网11的堵塞已严重影响到经过滤网11的风速，以此提醒操作人员更换堵塞严重的滤网11，以此提高实际风速。
参照图4、图5，报警组件2包括模数转换器、与门以及开关件21。
模数转换器，与处理器电连接，当实际风速值低于预设最低要求风速时输出低风速信号。且模数转换器与控制装置13（见图1）电连接，当控制装置13的控制转速值达到最大转速限定值时输出最大转速信号。
与门，其输入端电连接于模数转换器，当与门的输入端同时接收低风速信号与最大转速信号时输出高电平信号。
开关件21，与与门的输出端电连接，当与门输出高电平信号时开关件21输出告警信号。开关件21包括NPN型三极管Q1以及告警灯，NPN型三极管Q1的基极连接于与门的输出端以接收高电平信号，其集电极连接于VCC端，告警灯连接于NPN型三极管Q1的发射极与地之间。
模数转换器将处理器读取的脉冲次数计算得出的转速数字信号转化为模拟信号，模拟信号即电压信号，且当实际风速值低于预设最低要求风速时输出低风速信号，同理，当控制装置13的控制转速值达到最大转速限定值时输出最大转速信号，低风速信号与最大转速信号均设置成高电平信号。而与门具有输入端全为高电平则输出高电平的特性，即当低风速信号与最大转速信号同时输入至与门输入端时，与门输出高电平信号。
而NPN型三极管Q1具有基极输入高电平则自身导通的特性，与门输出的高电平信号使NPN型三极管Q1导通，此时告警灯得电并发光，以此提醒操作人员更换过滤网11，从而提升室内的气压，提高室内的洁净度。
参照图1、图5，总控室内设置有控制面板（图中未示出），控制面板上设置有与每台风机1一一对应的告警灯，且控制面板上位于告警灯的一侧设置有对应告警灯的风机1编号，当风机1的报警组件2发出告警信号时，对应该风机1编号的告警灯亮起，以此减少操作人员现场检查告警风机1的工作量，提升信息接收的及时性，减少故障排除的延迟。
同时，风机1单独供电且控制面板上设置有控制风机1的控制开关，控制开关采用常规的拨动开关，当操作人员拨动拨动开关时控制风机1断电，控制开关与风机1一一对应。当风机1的报警组件2发出告警信号时，对应该风机1编号的告警灯亮起，此时操作人员只需将该风机1对应的控制开关关断，以此实现风机1的单独断电，方便操作人员直接进现场对风机1进行过滤网11的更换，以此减少查找对应告警的风机1并对告警风机1进行单独断电的工作量，从而提高维护效率。
参照图1、图6，滤网11呈圆形，滤网11与风机1之间设置有安装组件3，安装组件3包括设置于风机1出风口边沿上的固定条31、设置于固定条31一侧的活动条32以及设置于活动条32靠固定条31一侧的安装杆322，安装杆322有两个且分别位于活动条32的两端。固定条31与活动条32均呈圆弧状且当两者端部两两相接时呈圆环形，且固定条31靠风机1内侧的一侧开设有供滤网11放置的直角槽311，对应的，活动条32凹陷侧侧壁上开设有与滤网11插接配合的弧形槽321，直角槽311与弧形槽321均呈半圆形。
固定条31上开设有与安装杆322插接配合的圆形的安装孔312，当安装杆322插入安装孔312内时滤网11的一侧边沿插入直角槽311内且滤网11另一侧边沿插入弧形槽321内，此时活动条32内壁、固定条31内壁均与滤网11边沿抵接，以此夹紧滤网11，以此增大活动条32、固定条31与滤网11边沿的接触面积，提高滤网11的稳定性。且滤网11两侧边沿分别与弧形槽321与直角槽311插接配合，从而减小滤网11与风机1出风口的气隙，提升过滤效果。
固定条31靠直角槽311的一侧边沿与风机1外壳焊接固定，活动条32与风机1外壳滑移连接，固定条31与活动条32形成的圆形开口与风机1的出风口正对。固定条31与活动条32之间设置有锁紧件33，锁紧件33包括与固定条31铰接的把手331、与把手331中部铰接的传动杆332以及螺纹穿设于传动杆332上的螺栓333。
传动杆332远离把手331的一端与活动条32靠安装杆322处铰接，当把手331转动时带动安装杆322沿安装孔312滑动且当把手331与传动杆332排成一线或继续转动至夹角朝向相反时固定条31抵接于活动条32，此时安装杆322完全插入安装孔312内。且当安装杆322插入安装孔312内后螺栓333转动时与把手331抵接，以此锁定把手331与传动杆332。
本实施例的实施原理为：更换滤网11时，操作人员只需滑动活动条32，以使安装杆322逐渐安装孔312，此时活动条32与固定条31之间的开口宽度增大。之后将旧的滤网11取出进行清理，并将清理后的滤网11或新的滤网11放入活动条32与固定条31之间，使滤网11与直角槽311插接配合，之后再将安装杆322插入安装孔312内。
之后操作人员再转动把手331，把手331带动传动杆332传动，以此带动安装杆322移动使之插入安装孔312内。当把手331与传动杆332排成一线时形成死点连接，以此避免传动杆332松动而复位，之后再转动螺栓333使其一端抵紧把手331，以此增大传动杆332与把手331之间的摩擦力。或将把手331与传动杆332继续转动至夹角朝向相反后，再将螺栓333转动至与把手331形成卡接结构状态，以此避免把手331松动，从而提高滤网11与风机1的连接强度。
本具体实施方式的实施例均为本发明的较佳实施例，并非依此限制本发明的保护范围，故：凡依本发明的结构、形状、原理所做的等效变化，均应涵盖于本发明的保护范围之内。

Claims (8)

1.一种基于风速闭环控制的FFU控制器，其特征在于：包括：
风速检测器(12)，设置于风机(1)的滤网(11)的出风口，用于测量滤网(11)出风口的风速；
控制装置(13)，设置于风机(1)内，与风速检测器(12)电连接，且与风机(1)电连接以控制风机(1)转速，当滤网(11)出风口的风速低于预设最低要求风速时控制装置(13)控制风机(1)提高转速，所述控制装置(13)上电连接有报警组件(2)，当控制装置(13)的控制转速值达到最大转速限定值且实际风速值低于预设最低要求风速时发出告警信号；所述报警组件(2)包括：
模数转换器，与处理器电连接，当实际风速值低于预设最低要求风速时输出低风速信号；与控制装置(13)电连接，当控制装置(13)的控制转速值达到最大转速限定值时输出最大转速信号；
与门，其输入端电连接于模数转换器，当与门的输入端同时接收低风速信号与最大转速信号时输出高电平信号；
开关件(21)，与与门的输出端电连接，当与门输出高电平信号时开关件(21)输出告警信号。
2.根据权利要求1所述的一种基于风速闭环控制的FFU控制器，其特征在于：所述风速检测器(12)包括转动设置于滤网(11)出风口的风扇(121)、与风扇(121)同轴固定的转轴(122)、设置于风机(1)上的编码器以及处理器，当转轴(122)转动一圈时编码器输出一次脉冲，所述处理器与编码器电连接以读取编码器的脉冲次数，计算滤网(11)出风口风速的公式为：风速=脉冲总数/测量周期。
3.根据权利要求2所述的一种基于风速闭环控制的FFU控制器，其特征在于：所述开关件(21)包括NPN型三极管以及告警灯，NPN型三极管的基极连接于与门的输出端以接收高电平信号，其集电极连接于VCC端，告警灯连接于NPN型三极管的发射极与地之间。
4.根据权利要求3所述的一种基于风速闭环控制的FFU控制器，其特征在于：总控室内设置有控制面板，所述控制面板上设置有与每台风机(1)一一对应的告警灯，所述控制面板上位于告警灯的一侧设置有对应告警灯的风机(1)编号，所述风机(1)单独供电且所述控制面板上设置有控制风机(1)的控制开关，所述控制开关与风机(1)一一对应。
5.根据权利要求4所述的一种基于风速闭环控制的FFU控制器，其特征在于：所述滤网(11)与风机(1)之间设置有安装组件(3)，所述安装组件(3)包括设置于风机(1)出风口边沿上的固定条(31)、设置于固定条(31)一侧的活动条(32)以及设置于活动条(32)靠固定条(31)一侧的安装杆(322)，且所述固定条(31)靠风机(1)内侧的一侧开设有供滤网(11)放置的直角槽(311)，所述固定条(31)上开设有与安装杆(322)插接配合的安装孔(312)，当滤网(11)插入直角槽(311)内且安装杆(322)插入安装孔(312)内时活动条(32)内壁与滤网(11)边沿抵接。
6.根据权利要求5所述的一种基于风速闭环控制的FFU控制器，其特征在于：滤网(11)呈圆形，所述固定条(31)与活动条(32)均呈圆弧状且当两者端部两两相接时呈圆环形，所述活动条(32)凹陷侧侧壁上开设有与滤网(11)插接配合的弧形槽(321)。
7.根据权利要求5所述的一种基于风速闭环控制的FFU控制器，其特征在于：所述固定条(31)与活动条(32)之间设置有锁紧件(33)，所述锁紧件(33)包括与固定条(31)铰接的把手(331)以及与把手(331)中部铰接的传动杆(332)，传动杆(332)的一端与活动条(32)靠安装杆(322)处铰接，当把手(331)转动时带动安装杆(322)沿安装孔(312)滑动且当把手(331)与传动杆(332)排成一线或继续转动至夹角朝向相反时固定条(31)抵接于活动条(32)。
8.根据权利要求7所述的一种基于风速闭环控制的FFU控制器，其特征在于：所述锁紧件(33)还包括螺纹穿设于传动杆(332)上的螺栓(333)，当安装杆(322)插入安装孔(312)内后螺栓(333)转动时与把手(331)抵接。
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