CN111306740B - 新能源水洗式空气净化器控制系统及空气净化器 - Google Patents

新能源水洗式空气净化器控制系统及空气净化器 Download PDF

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Abstract

本发明公开了新能源水洗式空气净化器控制系统及空气净化器，其特征在于，包括采集单元、处理芯片和输出单元，所述采集单元与处理芯片连接，所述输出单元连接于所述处理芯片，其中所述处理芯片设置芯片TMS320F28035本发明结构简单，安全性高，实现了自动化控制与更多方式的人机互动，具有良好的市场应用价值。

Description

新能源水洗式空气净化器控制系统及空气净化器
技术领域
本发明涉及净化器领域，尤其涉及新能源水洗式空气净化器控制系统及空气净化器。
背景技术
空气净化器又称“空气清洁器”、空气清新机、净化器及空气调节设备等，空气净化器一般是指能够吸附、分解或转化各种空气污染物（一般包括PM2.5、粉尘、花粉、异味、甲醛之类的装修污染、细菌、过敏原等），是向指定空间供给经过处理的空气，有效提高空气清洁度的设备产品，主要分为家用 、商用、工业、楼宇等等。空气净化器可以保持规定的温度、湿度，控制灰尘、有害气体的含量等。空气净化器中有多种不同的技术和介质，使它能够向用户提供清洁和安全的空气。
目前，常见的空气净化技术具体来讲有：吸附技术、负（正）离子技术、催化技术、光触媒技术、超结构光矿化技术、HEPA高效过滤技术、静电集尘技术等；常见的净化材料技术有：光触媒、活性炭、合成纤维、HEAP高效材料、负离子发生器等。
传统的空气净化设备随着时代的发展，已慢慢地不能满足市场的要求了，新型的水洗空气净化器则很难见到成熟的产品，这就给了该行业的企业一个机会，这样的机会有可能是爆发。与此同时，也会对传统的生产空气净化设备的企业造成巨大的冲击。
目前，对于水洗空气净化器来说，各种提案很多，但是大部分的净化器均是通过人的主观在感觉环境变化，通过使用人主观的控制去控制水洗空气净化器，无法实现根据环境自动化控制，现在技术缺乏根据环境自动控制的控制系统；且现有的水洗空气净化器的人机互动的方式不足。
现有技术存在缺陷，需要改进。
发明内容
为了解决现在技术存在的缺陷，本发明提供了新能源水洗式空气净化器控制系统及空气净化器。
本发明提供的技术文案，新能源水洗式空气净化器控制系统，包括采集单元、处理芯片和输出单元，所述采集单元与处理芯片连接，所述输出单元连接于所述处理芯片，其中所述处理芯片设置芯片TMS320F28035。
优选地，所述采集单元包括开关量输入模块和光电隔离模块，所述开关量输入模块的输入端接收信号，所述开关量输入模块的输出端连接于所述光电隔离模块的输入端，所述光电隔离模块的输出端连接所述处理芯片。
优选地，所述采集单元设置为四通道采集，所述开关量输入模块设置为4PIN输入插座，所述4PIN输入插座与输入设备上的4PIN插头连接，所述4PIN输入插座的1-4端口分别连接光电隔离模块的四个输入端口。
优选地，所述光电隔离模块设置为光电隔离芯片，所述光电隔离芯片的型号设置为TLP521, 所述4PIN输入插座的1-4端口依次连接所述光电芯片的IN1、IN2、IN3和IN4端口，所述光电隔离芯片的OUT1、OUT2、OUT3和OUT4端口分别连接至所述处理芯片的SCI RXA、GPIO14、GPI013和GPIO12端口，所述光电隔离芯片的四个GND端口共连接地。
优选地，所述输出单元设置为八通道输出，所述输出单元包括开关量输出模块和放大驱动电路，所述开关量输出模块通过所述放大驱动电路连接所述处理芯片，所述处理芯片处理后的控制信号由所述放大驱动电路进行放大后，由所述开关量输出模块进行输出。
优选地，所述开关量输出模块设置为8PIN输出插座，所述放大驱动电路设置为八路阵列驱动器，所述8PIN输出插座的与输出设备上的8PIN插头连接，所述8PIN输出插座的1-8端口分别连接所述八路阵列驱动器的八个输出端口。
优选地，所述八路阵列驱动器的型号设置为ULN2803, 所述8PIN输出插座的1-8端口依次连接所述八路阵列驱动器的OT1-OT8输出端口，所述八路阵列驱动器的IN1-IN8输入端口依次连接于所述处理芯片的GPIO39、GPIO42、GPIO43、GPIO44、EPWM7A、EPWM7B、GPIO27和EPWM4A，所述八路阵列驱动器的COM端口接24V电源，所述八路阵列驱动器的GND端口接地。
优选地，所述处理芯片的TRST_N端口通过电阻R4接地，且所述处理芯片的VERG_N通过电阻R5接地，所述处理芯片的三个VDD端口分别通过电容C1、C2和C3接地，所述处理芯片的VDDA端口通过电容C4接地，所述处理芯片的两个VDDIO端口均连接于3.3V电源，且分别通过电容C5和C6接地，所述处理芯片的VSSA端口通过电容C7接地，所述处理芯片的VREFLO端口与所述处理芯片的VSSA端口连接，且所述处理芯片的VREFLO通过电感L4接地，所述处理芯片的VREFHI商品连接所述处理芯片的VDD端口，所述处理芯片的四个VSS端口均接地。
优选地，所述输出单元还包括LCD显示单元，所述LCD显示单元的型号设置为LCD1602, 所述LCD显示单元的GND端口连接所述处理芯片的GND端口，所述LCD显示单元的VCC5V端口连接5V电源，所述LCD显示单元的VO、RW、R/W、E、DB0、DB1、DB2、DB3、DB4、DB5、DB6、DB7、A和K端口分别连接所述处理芯片的EPWM4A、EPWM4B、EPWM5A、EPWM5B、GPIO19、GPIO20、GPIO21、GPIO22、GPIO23、GPIO24、GPIO25、GPIO26、EPWM6A和EPWM6B。
一种水洗式空气净化器，包括所述的控制系统。
相对于现有技术的有益效果，本控制设置结构简单，运用TMS320F28035完成整个控制功能后，只需较少的隔离、驱动芯片或器件，就能实现对水洗空气净化器的控制，保证其可靠性；外，如将电压、电流信号引入TMS320F28035，则可实现了对水洗空气净化器的控制的过压或过流保护，防止器件被损坏；通过设置采集单元和输出单元，实现了对环境信息的采集和输出，即实现了对水洗式空气净化器的自动化控制；亦实现了多种方式的人机互动；本发明结构简单，安全性高，实现了自动化控制与更多方式的人机互动，具有良好的市场应用价值。
附图说明
图1为本发明整体框架示意图；
图2为本发明处理芯片电路图一；
图3为本发明开关量输入模块电路图；
图4为本发明光电隔离模块电路图；
图5为本发明开关量输出模块电路图；
图6为本发明放大驱动电路图；
图7为本发明处理芯片电路图二；
图8为本发明LCD显示单元电路图；
图9为本发明电源转换单元电路图；
图10为本发明ADC采集端电路图；
图11为本发明LED显示单元电路图；
图12为本发明第一组按键单元电路图；
图13为本发明第二组按键单元电路图；
图14为本发明SCI通信接口电路图；
图15为本发明SPI通信接口电路图；
图16为本发明IIC通信接口电路图；
图17为本发明上电开关单元电路图；
图18为本发明晶振电路图。
具体实施方式
需要说明的是，上述各技术特征继续相互组合，形成未在上面列举的各种实施例，均视为本发明说明书记载的范围；并且，对本领域普通技术人员来说，可以根据上述说明加以改进或变换，而所有这些改进和变换都应属于本发明所附权利要求的保护范围。
为了便于理解本发明，下面结合附图和具体实施例，对本发明进行更详细的说明。附图中给出了本发明的较佳的实施例。但是，本发明可以以许多不同的形式来实现，并不限于本说明书所描述的实施例。相反地，提供这些实施例的目的是使对本发明的公开内容的理解更加透彻全面。
需要说明的是，当元件被称为“固定于”另一个元件，它可以直接在另一个元件上或者也可以存在居中的元件。当一个元件被认为是“连接”另一个元件，它可以是直接连接到另一个元件或者可能同时存在居中元件。本说明书所使用的术语“垂直的”、“水平的”、“左”、“右”以及类似的表述只是为了说明的目的。
除非另有定义，本说明书所使用的所有的技术和科学术语与属于本发明的技术领域的技术人员通常理解的含义相同。在本发明的说明书中所使用的术语只是为了描述具体的实施例的目的，不是用于限制本发明。
下面结合附图对本发明作详细说明。
如图1和图2所示，实施例一，新能源水洗式空气净化器控制系统，包括采集单元、处理芯片和输出单元，所述采集单元与处理芯片连接，所述输出单元连接于所述处理芯片，其中所述处理芯片设置芯片TMS320F28035；采集单元通过采集环境信息，经过处理芯片进行处理，然后由输出单元进行输出，实现对空气的净化。
实施例二，如图3所示，所述采集单元包括开关量输入模块和光电隔离模块，所述开关量输入模块的输入端接收信号，所述开关量输入模块的输出端连接于所述光电隔离模块的输入端，所述光电隔离模块的输出端连接所述处理芯片；所述开关量输入模块采集到的环境信息经过光电隔离模块后由处理芯片进行处理，实现了输入与处理的隔离，保证了系统的安全性，同时隔离了干扰。
实施例三，所述采集单元设置为四通道采集，所述开关量输入模块设置为4PIN输入插座，所述4PIN输入插座与输入设备上的4PIN插头连接，所述4PIN输入插座的1-4端口分别连接光电隔离模块的四个输入端口；实现了四通道的采集，增加了采集通道，实现了对多个区域的采集或者对同一区域的多次采集，实现更精准的采集。
实施例四，如图4所示，所述光电隔离模块设置为光电隔离芯片，所述光电隔离芯片的型号设置为TLP521, 所述4PIN输入插座的1-4端口依次连接所述光电芯片的IN1、IN2、IN3和IN4端口，所述光电隔离芯片的OUT1、OUT2、OUT3和OUT4端口分别连接至所述处理芯片的SCI RXA、GPIO14、GPI013和GPIO12端口，所述光电隔离芯片的四个GND端口共连接地；使用TLP521使得电路之间的信号输出，使之前端与负载完全隔离，目的在于增强电路的安全性，减小电压的干扰，简化电路的设计；使用TLP521,功耗150mW，隔离电压为2500 V，可增强电路的安全性，减小电压的干扰。
实施例五，所述输出单元设置为八通道输出，所述输出单元包括开关量输出模块和放大驱动电路，所述开关量输出模块通过所述放大驱动电路连接所述处理芯片，所述处理芯片处理后的控制信号由所述放大驱动电路进行放大后，由所述开关量输出模块进行输出；通过设置八通道输出，实现了对多组输出设备的控制，实现了更多输出方式的连接，增加了适配性。
实施例六，如图5所示，所述开关量输出模块设置为8PIN输出插座，所述放大驱动电路设置为八路阵列驱动器，所述8PIN输出插座的与输出设备上的8PIN插头连接，所述8PIN输出插座的1-8端口分别连接所述八路阵列驱动器的八个输出端口。
实施例七，如图6所示，所述八路阵列驱动器的型号设置为ULN2803, 所述8PIN输出插座的1-8端口依次连接所述八路阵列驱动器的OT1-OT8输出端口，所述八路阵列驱动器的IN1-IN8输入端口依次连接于所述处理芯片的GPIO39、GPIO42、GPIO43、GPIO44、EPWM7A、EPWM7B、GPIO27和EPWM4A，所述八路阵列驱动器的COM端口接24V电源，所述八路阵列驱动器的GND端口接地；ULN2803具有集电极开路输出和续流钳位二极管，用于抑制跃变。ULN2803的设计与标准TTL系列兼容，而ULN2804 最适于6至15伏高电平CMOS或PMOS；适用于低逻辑电平数字电路和较高的电流/电压要求之间的接口。
实施例八，如图7所示，所述处理芯片的TRST_N端口通过电阻R4接地，且所述处理芯片的VERG_N通过电阻R5接地，所述处理芯片的三个VDD端口分别通过电容C1、C2和C3接地，所述处理芯片的VDDA端口通过电容C4接地，所述处理芯片的两个VDDIO端口均连接于3.3V电源，且分别通过电容C5和C6接地，所述处理芯片的VSSA端口通过电容C7接地，所述处理芯片的VREFLO端口与所述处理芯片的VSSA端口连接，且所述处理芯片的VREFLO通过电感L4接地，所述处理芯片的VREFHI商品连接所述处理芯片的VDD端口，所述处理芯片的四个VSS端口均接地。芯片TMS320F28035设置有高效32位中央处理单元，属于60MHz器件，实现3.3V单电源，同时属于集成型加电和欠压复位，具有两个内部零引脚振荡器，同时多达45个复用通用输入输出引脚，具有三个32位CPU定时器，具有模数转换器、片载温度传感器和比较器。
实施例九，如图8所示，所述输出单元还包括LCD显示单元，所述LCD显示单元的型号设置为LCD1602, 所述LCD显示单元的GND端口连接所述处理芯片的GND端口，所述LCD显示单元的VCC5V端口连接5V电源，所述LCD显示单元的VO、RW、R/W、E、DB0、DB1、DB2、DB3、DB4、DB5、DB6、DB7、A和K端口分别连接所述处理芯片的EPWM4A、EPWM4B、EPWM5A、EPWM5B、GPIO19、GPIO20、GPIO21、GPIO22、GPIO23、GPIO24、GPIO25、GPIO26、EPWM6A和EPWM6B；LCD1602是由字符型液晶显示屏（LCD）、控制驱动主电路HD44780及其扩展驱动电路HD44100，以及少量电阻、电容元件和结构件等装配在PCB板上而组成。
实施例十，如图9所示，控制系统还包括电源转换单元，所述电源转换单元的型号设置为AMS1117，所述电源转换单元用于将5V电源转变为3.3V电源，5V电源连接于所述电源转换单元的3管脚，且5V电源通过电容C0接地，所述电源转换单元的1管脚接地，所述电源转换单元的2管脚即为3.3V电源，且3.3V电源通过电容C17接地，进行滤波。
实施例十一，如图10所示，所述控制系统还包括ADC采集端，所述ADC采集端设置为ADC16PIN插座，所述ADC16PIN插座的1-16管脚分别连接所述处理芯片的ADCINA0-ADCINA7和ADCINB0-ADCINB7。所述ADC16PIN插座接模拟信号，模拟信号由ADC16PIN插座输入，由芯片TMS320F28035内的模数转换器进行转换处理。
实施例十二，如图11所示，所述控制系统还包括LED显示单元，所述LED显示单元设置为五路显示，所述LED显示单元包括二极管D0-D4和电阻R10-R14，二极管D0-D4的正极分别通过电阻R10-R14接3.3V电源，二极管D0的负极接地，二极管D1-D4分别接所述处理芯片的GPIO39、GPIO44、GPIO42和GPIO43端口；所述二极管D0用于指示3.3V电源是否上电，二极管D1-D4可以根据程序需要设置其他功能的指示，可扩展性强。
实施例十三，如图12和13所示，所述控制系统还设置两组按键单元，其中一组所述按键单元包括开关S11、电阻R15和电容C13，所述开关S11的一端连接所述处理芯片的GPIO12端口,且通过电阻R15接3.3V电源，另一端接地，且所述处理芯片的GPIO12端口通过电容C13接地，两组按键单元电路结构相同。通过按键单元实现对系统的人工干预控制。
实施例十四，如图14所示，所述控制系统还设置SCI通信接口，SCI通信接口设置为SCI5PIN插座，所述SCI5PIN插座的1和2管脚分别连接所述处理芯片的SCI_RXA和SCI_TXA端口、所述SCI5PIN插座的3管脚接地，所述SCI5PIN插座的4管脚接3.3V电源，所述SCI5PIN插座接5V电源。实现了SCD通信的扩展，实现了多种控制方式的交互。
实施例十五，如图15所示，所述控制系统还包括SPI通信接口，所述SPI通信接口设置为SPI5PIN插座，所述SPI5PIN插座的1-3管脚分别连接所述处理芯片的SCI_MOSIA、SPI_MISOA和SPI_CLKA端口，所述SPI5PIN插座的4管脚接地，所述SPI5PIN插座的5管脚接3.3V电源。实现了SPI通信的扩展，实现了多种控制方式的交互。
实施例十六，如图16所示，所述控制系统还包括IIC通信接口，所述IIC通信接口设置为IIC4PIN插座，所述IIC4PIN插座的1和2管脚分别连接所述处理芯片的IIC_SCLA和IIC_SDAA端口，IIC4PIN插座的3管脚接地，所述处理芯片的4管脚接3.3V电源。实现了IIC通信的扩展，实现了多种控制方式的交互。
实施例十七，如图17所示，所述控制系统还包括上电开关单元，所述上电开关单元包括5V电源接口和开关S15，5V电源接口的1管脚接5V电源，且连接开关S15的一端，5V电源接口的2管脚接开关S15的另一端。用于电源的上电。
实施例十八，如图18所示，所述控制系统还包括晶振电路，所述晶振电路包括晶振Y1和电容C11、C12，所述晶振Y1的两端分别连接所述处理芯片的X1_1和X1_2端口，且所述晶振Y1的两端分别通过电容C11和C12接地。
一种水洗式空气净化器，包括所述的控制系统。
本控制设置结构简单，运用TMS320F28035完成整个控制功能后，只需较少的隔离、驱动芯片或器件，就能实现对水洗空气净化器的控制，保证其可靠性；外，如将电压、电流信号引入TMS320F28035，则可实现了对水洗空气净化器的控制的过压或过流保护，防止器件被损坏；通过设置采集单元和输出单元，实现了对环境信息的采集和输出，即实现了对水洗式空气净化器的自动化控制；亦实现了多种方式的人机互动；本发明结构简单，安全性高，实现了自动化控制与更多方式的人机互动，具有良好的市场应用价值。
需要说明的是，上述各技术特征继续相互组合，形成未在上面列举的各种实施例，均视为本发明说明书记载的范围；并且，对本领域普通技术人员来说，可以根据上述说明加以改进或变换，而所有这些改进和变换都应属于本发明所附权利要求的保护范围。

Claims (10)

1.新能源水洗式空气净化器控制系统，其特征在于，包括采集单元、处理芯片和输出单元，所述采集单元与处理芯片连接，所述输出单元连接于所述处理芯片，其中所述处理芯片设置芯片TMS320F28035；
控制系统还包括电源转换单元，所述电源转换单元的型号设置为AMS1117，所述电源转换单元用于将5V电源转变为3.3V电源，5V电源连接于所述电源转换单元的3管脚，且5V电源通过电容C0接地，所述电源转换单元的1管脚接地，所述电源转换单元的2管脚即为3.3V电源，且3.3V电源通过电容C17接地，进行滤波；
所述控制系统还包括ADC采集端，所述ADC采集端设置为ADC16PIN插座，所述ADC16PIN插座的1-16管脚分别连接所述处理芯片的ADCINA0-ADCINA7和ADCINB0-ADCINB7，所述ADC16PIN插座接模拟信号，模拟信号由ADC16PIN插座输入，由芯片TMS320F28035内的模数转换器进行转换处理；
所述控制系统还包括LED显示单元，所述LED显示单元设置为五路显示，所述LED显示单元包括二极管D0-D4和电阻R10-R14，二极管D0-D4的正极分别通过电阻R10-R14接3.3V电源，二极管D0的负极接地，二极管D1-D4分别接所述处理芯片的GPIO39、GPIO44、GPIO42和GPIO43端口；所述二极管D0用于指示3.3V电源是否上电，二极管D1-D4可以根据程序需要设置其他功能的指示，可扩展性强；
所述控制系统还设置两组按键单元，其中一组所述按键单元包括开关S11、电阻R15和电容C13，所述开关S11的一端连接所述处理芯片的GPIO12端口,且通过电阻R15接3.3V电源，另一端接地，且所述处理芯片的GPIO12端口通过电容C13接地，两组按键单元电路结构相同，通过按键单元实现对系统的人工干预控制。
2.根据权利要求1所述新能源水洗式空气净化器控制系统，其特征在于，所述采集单元包括开关量输入模块和光电隔离模块，所述开关量输入模块的输入端接收信号，所述开关量输入模块的输出端连接于所述光电隔离模块的输入端，所述光电隔离模块的输出端连接所述处理芯片。
3.根据权利要求2所述新能源水洗式空气净化器控制系统，其特征在于，所述采集单元设置为四通道采集，所述开关量输入模块设置为4PIN输入插座，所述4PIN输入插座与输入设备上的4PIN插头连接，所述4PIN输入插座的1-4端口分别连接光电隔离模块的四个输入端口。
4.根据权利要求3所述新能源水洗式空气净化器控制系统，其特征在于，所述光电隔离模块设置为光电隔离芯片，所述光电隔离芯片的型号设置为TLP521, 所述4PIN输入插座的1-4端口依次连接所述光电隔离芯片的IN1、IN2、IN3和IN4端口，所述光电隔离芯片的OUT1、OUT2、OUT3和OUT4端口分别连接至所述处理芯片的SCI RXA、GPIO14、GPI013和GPIO12端口，所述光电隔离芯片的四个GND端口共连接地。
5.根据权利要求1所述新能源水洗式空气净化器控制系统，其特征在于，所述输出单元设置为八通道输出，所述输出单元包括开关量输出模块和放大驱动电路，所述开关量输出模块通过所述放大驱动电路连接所述处理芯片，所述处理芯片处理后的控制信号由所述放大驱动电路进行放大后，由所述开关量输出模块进行输出。
6.根据权利要求5所述新能源水洗式空气净化器控制系统，其特征在于，所述开关量输出模块设置为8PIN输出插座，所述放大驱动电路设置为八路阵列驱动器，所述8PIN输出插座的与输出设备上的8PIN插头连接，所述8PIN输出插座的1-8端口分别连接所述八路阵列驱动器的八个输出端口。
7.根据权利要求6所述新能源水洗式空气净化器控制系统，其特征在于，所述八路阵列驱动器的型号设置为ULN2803, 所述8PIN输出插座的1-8端口依次连接所述八路阵列驱动器的OT1-OT8输出端口，所述八路阵列驱动器的IN1-IN8输入端口依次连接于所述处理芯片的GPIO39、GPIO42、GPIO43、GPIO44、EPWM7A、EPWM7B、GPIO27和EPWM4A，所述八路阵列驱动器的COM端口接24V电源，所述八路阵列驱动器的GND端口接地。
8.根据权利要求1所述新能源水洗式空气净化器控制系统，其特征在于，所述处理芯片的TRST_N端口通过电阻R4接地，且所述处理芯片的VERG_N通过电阻R5接地，所述处理芯片的三个VDD端口分别通过电容C1、C2和C3接地，所述处理芯片的VDDA端口通过电容C4接地，所述处理芯片的两个VDDIO端口均连接于3.3V电源，且分别通过电容C5和C6接地，所述处理芯片的VSSA端口通过电容C7接地，所述处理芯片的VREFLO端口与所述处理芯片的VSSA端口连接，且所述处理芯片的VREFLO通过电感L4接地，所述处理芯片的VREFHI商品连接所述处理芯片的VDD端口，所述处理芯片的四个VSS端口均接地。
9.根据权利要求1所述新能源水洗式空气净化器控制系统，其特征在于，所述输出单元还包括LCD显示单元，所述LCD显示单元的型号设置为LCD1602, 所述LCD显示单元的GND端口连接所述处理芯片的GND端口，所述LCD显示单元的VCC5V端口连接5V电源，所述LCD显示单元的VO、RW、R/W、E、DB0、DB1、DB2、DB3、DB4、DB5、DB6、DB7、A和K端口分别连接所述处理芯片的EPWM4A、EPWM4B、EPWM5A、EPWM5B、GPIO19、GPIO20、GPIO21、GPIO22、GPIO23、GPIO24、GPIO25、GPIO26、EPWM6A和EPWM6B。
10.一种水洗式空气净化器，其特征在于，包括权利要求1-9中任意一项所述的控制系统。
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