CN114185293A - 基于深紫外线的高效灭菌装置 - Google Patents

Abstract

本发明公开了基于深紫外线的高效灭菌装置，涉及灭菌装置技术领域，包括保护模块、驱动模块、冷却模块、UVC单元、电流模块、MCU控制单元、传感器模块、信号采集模块和控制电源模块，以智能化方式调控脉冲电源，从而控制能源消耗，在提高灭菌效率的同时，实现智能化节能减排的功能，解决了传统装置无法对使用区域范围内的实时环境进行实时反馈，并根据使用状况进行动态调整，动态灭菌，降低能耗的问题。

Description

基于深紫外线的高效灭菌装置

技术领域

本发明涉及灭菌装置技术领域，尤其涉及基于深紫外线的高效灭菌装置。

背景技术

UVC对细菌、病毒等微生物的照射，会破坏微生物机体细胞中的DNA(脱氧核糖核酸)或RNA(核糖核酸)的分子结构，引起DNA链断裂、核酸和蛋白的交联破裂，造成生长性细胞死亡和再生性细胞死亡，达到杀菌消毒的效果；

目前技术下的深紫外(UVC)灭菌消毒设备，为了达到灭菌消毒效果，普遍采用大电流、恒流驱动方式给UVCLED供电，该模式下UVCLED会产生以下的问题：长时间的大电流造成UVCLED管迅速老化，使用寿命大大降低，UVCLED管的发热量是和电流的平方成正比关系，而UVCLED管的发热会造成紫外线波长产生偏移，从而影响辐射强度，造成灭菌效果差；如果不能有效的散热，严重的情况下，甚至直接烧毁UVCLED管；且电源利用率低，功耗高，不符合节能降耗的问题；

针对上述的技术缺陷，现提出一种解决方案。

发明内容

本发明的目的在于：通过设置保护模块、驱动模块、冷却模块、UVC单元、电流模块、MCU控制单元、传感器模块、信号采集模块和控制电源模块，通过对装置在工作时的运行环境和部件电流反馈的信号数据的采集、计算、比较，产生动态脉冲信号源，从而对脉冲电源进行智能化控制，实现智能灭菌和自警报保护功能，且在提高灭菌效率的同时，实现智能化节能减排的功能，解决了传统装置无法对使用区域范围内的实时环境进行实时反馈，并根据使用状况进行动态调整，动态灭菌，降低能耗的问题；

为了实现上述目的，本发明采用了如下技术方案：

深紫外线的高效灭菌装置，包括：

主电源模块，将交流电压转换成模块所需的三路直流电压并提供驱动电流；

保护模块，用于保护驱动模块，并实现限流、限压、切断三个功能；

驱动模块，将MUC控制单元生成的电流驱动脉冲放大，并控制UVC单元；

冷却模块，用于冷却驱动模块；

UVC单元，用于发出深紫外线并对运行环境进行灭菌处理；电流模块，用于提供高精度电流源；

电流模块，用于提供高精度电流源，并将电流源通过保护模块发送给驱动模块；

MCU控制单元，用于接收运行环境的状态信息和UVC单元工况运行信息的模拟量或数字量，对其进行运行计算并生成对应的控制信号源；

传感器模块，用于感应运行环境的状态信息和UVC单元工况运行信息并将其发送给信号采集模块；

信号采集模块，用于接收传感器模块感应的运行环境的状态信息和UVC单元工况运行信息并将其转换成模拟量或数字量，还将转换好的模拟量或数字量发给MCU控制单元；

控制电源模块，用于单独给MCU控制单元和传感器模块供电。

进一步的，主电源模块由保险丝、输入滤波器、同步降压模块、同步整流模块和输出滤波器，且保险丝、输入滤波器、同步降压模块、同步整流模块和输出滤波器均通过电性连接。

进一步的，UVC单元为UVCLED矩阵，且UVCLED矩阵由多个UVCLED灯管以矩形阵列排列构成。

进一步的，还包括通讯模块，用于用户面板通讯操控、遥控器通讯操控、设备间组网通讯操控及上位机通讯操控。

进一步的，通讯模块集成双绞线网络通信模块、ETHERNET网络通信模块、红外通讯模块和无线通信模块。

进一步的，传感器模块感应的运行环境的状态信息由运行环境的温度、运行环境的湿度、运行环境的风速、运行环境的TVOC污染物含量和运行环境内的粉尘含量构成，而UVC单元工况运行信息则由UVC单元运行时的反馈电流和UVC板运行时的温度构成。

进一步的，信号采集模块接收到传感器模块感应的实时获取运行环境的状态信息和UVC单元工况运行信息，并将其进行转换标定：

Sa：将运行环境的温度、运行环境的湿度、运行环境的风速、运行环境的TVOC污染物含量和运行环境内的粉尘含量分别标定为Tout、RHout、Vs、Vtvoc和Vpm25；

Sb：将UVC单元运行时的反馈电流和UVC板运行时的温度标定为Iuvc和Tj；

Sc：且将转化后的Tout、RHout、Vs、Vtvoc、Vpm25、Iuvd和Tj发送给MCU控制单元。

进一步的，MCU控制单元的温控检测步骤如下：

MCU控制单元获取到Tout、RHout、Vs和Tj后对其进行运行计算，并依据公式

得到装置运行时的实时温度变化量M，且e1、e2、e3、e4和e5为模拟修正因子，模拟修正因子使计算的结果更加接近真实值；

且将装置运行时的实时温度变化量M与预设范围温度m进行对比，当M在m内时，则产生冷却控制信号，当M小于m的最小值时，则不产生控制信号，当M大于m的最大值时，则产生过载断路保护信号；

当产生冷却控制信号或过载断路保护信号时，MCU控制单元将其发送给驱动模块。

进一步的，驱动模块的温控工作步骤如下：

Sa：当驱动模块获取到冷却控制信号后，立即控制冷却模块对驱动模块进行冷却；

Sb：当驱动模块获取到过载断路保护信号后，立即控制保护模块对主电源进行断电处理，并产生警报信号，用于提醒工作人员对其进行维护检修。

深紫外线的高效灭菌装置的工作方法，具体工作步骤如下：

步骤一：将市电通过电源模块进行滤波降压恒流，得到压控的UVCLED驱动电源；

步骤二：根据UVCLED的数量，输出对应的电压及电流；其中电压计算公式为Vout＝6*n，n为单一通道内UVCLED的个数，电流计算公式为：Iout＝Imax*m*k，Imax是单只UVLED允许通过的最大电流，m为通道数量，k为脉冲信号放大倍率；输出频率固定为200KHz，初始占空比默认为50％；

步骤三：当装置运行时，通过传感器模块感应实时获取运行环境的状态信息和UVC单元工况运行信息并将其发送给信号采集模块；

步骤四：信号采集模块接收到传感器模块感应的实时获取运行环境的状态信息和UVC单元工况运行信息，并将其进行转换标定：

将运行环境的温度、运行环境的湿度、运行环境的风速、运行环境的TVOC污染物含量和运行环境内的粉尘含量分别标定为Tout、RHout、Vs、Vtvoc和Vpm25；

将UVC单元运行时的反馈电流和UVC板运行时的温度标定为Iuvc和Tj；

且将转化后的Tout、RHout、Vs、Vtvoc、Vpm25、Iuvd和Tj发送给MCU控制单元；

步骤五：MCU控制单元获取到Tout、RHout、Vs、Vtvoc、Vpm25、Iuvd和Tj后对其进行模拟计算，计算出驱动电流大小，并和反馈电流对比，构成闭环控制回路；

具体计算模拟计算步骤如下：

Sa：利用结温度计算瞬时输出功率：Tj＝Ta+Rja*P，公式①；

其中发热功率P＝IF*VF，公式②；

其中热阻串联公式Rja＝Rjc+Rcm+Rms+Rsa，热阻并联公式Rja＝(Rjc+Rcm+Rms)/N+Rsa，N为UVCLED灯管的数量，PN结点温度等于环境温度与热功率和总热阻乘积之和；且晶体管的结温Tj即芯片PN结最大能承受之温度是恒定的，热阻Rja是恒定的，且由采用的材料决定并通过物理测量方式获得，是个已知条件，因此利用公式①转换求出P；

将代入公式②，VF为UVCLED正向饱和压降，当电压饱和时，在UVCLED两端产生的正向压降可以看作已知常数，最后计算得到UVCLED的瞬时热功耗电流：IF＝P/VF＝(Tj-Ta)/VF*Rja；

Sb：当计算得到UVCLED的瞬时热功耗电流时，由于热时滞的原因，瞬时电流不能直接用来控制UVCLED的驱动电流，需要计算出热时滞的变化率，具体为：

其中积分区间取值[0，a]，a为设定参数；

设Y＝ΔIf(smooth)，对积分项Y进行卷积平滑滤波，假设滤波窗口宽度n＝2m+1，则：各测量点Y的x值＝(-m，-m+1，0，m-1，m，)，采用K-1次多项式对窗口内数据进行拟合，则其公式为：

Y＝a0+a1Y+a2Y2+…+ak-1Yk-1公式④；

其中k为平滑滤波系数，于是就有了n个方程，组成了k元线性方程组，要使方程组有解，则n应大于k，通过最小二乘法可以确定拟合参数A：

用矩阵表示为：Y(2m+1)*1＝X(2m+1)*k+Ak*1+E(2m+1)*1

A的最小二乘解

为：

因此Y的滤波值

(UVCLED热时滞变化率)应为：

Sc：计算出热时滞变化率后，使用加权平均算法，计算出对应的UVCLED驱动电流Iuvc，其公式为：

其中k1、k2、k3、k4和k5均为权重修正系数，且k1大于k3大于k2大于k4大于k5，k1+k2+k3+k4+k5＝16.23，权重修正系数使模拟计算的结果更加地接近真实值；

且将计算出的UVCLED驱动电流Iuvc与反馈的电流Iuvd进行对比，当Iuvc和Iuvd相等，则装置持续进行，反之，通过MCU控制单元，将已知Iuvc调整200KHz时对应的占空比信号，输入到电流模块；

步骤六：电流模块将信号调整为实际的电流驱动脉冲，输入到驱动模块，驱动模块对UVC单元进行调整；

步骤七：在驱动过程中，当电流驱动脉冲产生过载时，则触发保护模块，MCU控制单元立刻停止Iuvc输出并发出报警信号；

步骤八：重复步骤二到步骤七，从而形成波动式自感灭菌能量控制系统。

综上，由于采用了上述技术方案，本发明的有益效果是：

1、本发明通过设置保护模块、驱动模块、冷却模块、UVC单元、电流模块、MCU控制单元、传感器模块、信号采集模块和控制电源模块，通过对装置在工作时的运行环境和部件电流反馈的信号数据的采集、计算、比较，产生动态脉冲信号源，从而对脉冲电源进行智能化控制，实现智能灭菌和自警报保护功能，且在提高灭菌效率的同时，实现智能化节能减排的功能，解决了传统装置无法对使用区域范围内的实时环境进行实时反馈，并根据使用状况进行动态调整，动态灭菌，降低能耗的问题；

2、本发明实现了装置高温保护的功能，进一步的保护装置的内部元件，预防部件温度过高，降低部件的老化程度，降低部件的损坏率。

附图说明

图1示出了根据本发明提供的高效灭菌装置的流程示意图。

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在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其它实施例，都属于本发明保护的范围。

实施例1：

请参阅图1，本发明提供一种技术方案：

深紫外线的高效灭菌装置，包括：

主电源模块，将交流电压转换成模块所需的三路直流电压并提供驱动电流；

主电源模块由保险丝、输入滤波器、同步降压模块、同步整流模块和输出滤波器，且保险丝、输入滤波器、同步降压模块、同步整流模块和输出滤波器均通过电性连接；

保护模块，用于保护驱动模块，并实现限流、限压、切断三个功能；

驱动模块，将MUC控制单元生成的电流驱动脉冲放大，并控制UVC单元；

冷却模块，用于冷却驱动模块；

控制电源模块，用于单独给MCU控制单元和传感器模块供电；

通讯模块，用于用户面板通讯操控、遥控器通讯操控、设备间组网通讯操控及上位机通讯操控，通讯模块集成双绞线网络通信模块、ETHERNET网络通信模块、红外通讯模块和无线通信模块；

UVC单元，用于发出深紫外线并对运行环境进行灭菌处理；电流模块，用于提供高精度电流源，UVC单元为UVCLED矩阵，且UVCLED矩阵由多个UVCLED灯管以矩形阵列排列构成；

UVC单元均包含对应的电流、电压反馈信号和温度反馈信号；

电流模块，用于提供高精度电流源，并将电流源通过保护模块发送给驱动模块；

传感器模块，用于感应运行环境的状态信息和UVC单元工况运行信息并将其发送给信号采集模块；其中运行环境的状态信息由运行环境的温度、运行环境的湿度、运行环境的风速、运行环境的TVOC污染物含量和运行环境内的粉尘含量构成，而UVC单元工况运行信息则由UVC单元运行时的反馈电流和UVC板运行时的温度构成；

信号采集模块，用于接收传感器模块感应的运行环境的状态信息和UVC单元工况运行信息并将其转换成模拟量或数字量，还将转换好的模拟量或数字量发给MCU控制单元；

MCU控制单元，用于接收运行环境的状态信息和UVC单元工况运行信息的模拟量或数字量，对其进行运行计算并生成对应的控制信号源；

工作原理如下：

步骤一：将市电通过电源模块进行滤波降压恒流，得到压控的UVCLED驱动电源；

步骤二：根据UVCLED的数量，输出对应的电压及电流；其中电压计算公式为Vout＝6*n，n为单一通道内UVCLED的个数，电流计算公式为：Iout＝Imax*m*k，Imax是单只UVLED允许通过的最大电流，m为通道数量，k为脉冲信号放大倍率；输出频率固定为200KHz，初始占空比默认为50％；

步骤三：当装置运行时，通过传感器模块感应实时获取运行环境的状态信息和UVC单元工况运行信息并将其发送给信号采集模块；

步骤四：信号采集模块接收到传感器模块感应的实时获取运行环境的状态信息和UVC单元工况运行信息，并将其进行转换标定：

将运行环境的温度、运行环境的湿度、运行环境的风速、运行环境的TVOC污染物含量和运行环境内的粉尘含量分别标定为Tout、RHout、Vs、Vtvoc和Vpm25；

将UVC单元运行时的反馈电流和UVC板运行时的温度标定为Iuvc和Tj；

且将转化后的Tout、RHout、Vs、Vtvoc、Vpm25、Iuvd和Tj发送给MCU控制单元；

步骤五：MCU控制单元获取到Tout、RHout、Vs、Vtvoc、Vpm25、Iuvd和Tj后对其进行模拟计算，计算出驱动电流大小，并和反馈电流对比，构成闭环控制回路；

具体计算模拟计算步骤如下：

Sa：利用结温度计算瞬时输出功率：Tj＝Ta+Rja*P，公式①；

其中发热功率P＝IF*VF，公式②；

其中热阻串联公式Rja＝Rjc+Rcm+Rms+Rsa，热阻并联公式Rja＝(Rjc+Rcm+Rms)/N+Rsa，N为UVCLED灯管的数量，PN结点温度等于环境温度与热功率和总热阻乘积之和；且晶体管的结温Tj即芯片PN结最大能承受之温度是恒定的，热阻Rja是恒定的，且由采用的材料决定并通过物理测量方式获得，是个已知条件，因此利用公式①转换求出P；

将代入公式②，VF为UVCLED正向饱和压降，当电压饱和时，在UVCLED两端产生的正向压降可以看作已知常数，最后计算得到UVCLED的瞬时热功耗电流：IF＝P/VF＝(Tj-Ta)/VF*Rja；

Sb：当计算得到UVCLED的瞬时热功耗电流时，由于热时滞的原因，瞬时电流不能直接用来控制UVCLED的驱动电流，需要计算出热时滞的变化率，具体为：

其中积分区间取值[0，a]，a为设定参数；

设Y＝ΔIf(smooth)，对积分项Y进行卷积平滑滤波，假设滤波窗口宽度n＝2m+1，则：各测量点Y的x值＝(-m，-m+1，0，m-1，m，)，采用K-1次多项式对窗口内数据进行拟合，则其公式为：

Y＝a0+a1Y+a2Y2+…+ak-1Yk-1，公式④；

其中k为平滑滤波系数，于是就有了n个方程，组成了k元线性方程组，要使方程组有解，则n应大于k，通过最小二乘法可以确定拟合参数A：

用矩阵表示为：Y(2m+1)*1＝X(2m+1)*k+Ak*1+E(2m+1)*1

A的最小二乘解

为：

因此Y的滤波值

(UVCLED热时滞变化率)应为：

Sc：计算出热时滞变化率后，使用加权平均算法，计算出对应的UVCLED驱动电流Iuvc，其公式为：

其中k1、k2、k3、k4和k5均为权重修正系数，且k1大于k3大于k2大于k4大于k5，k1+k2+k3+k4+k5＝16.23，权重修正系数使模拟计算的结果更加地接近真实值；

且将计算出的UVCLED驱动电流Iuvc与反馈的电流Iuvd进行对比，当Iuvc和Iuvd相等，则装置持续进行，反之，通过MCU控制单元，将已知Iuvc调整200KHz时对应的占空比信号，输入到电流模块；

步骤六：电流模块将信号调整为实际的电流驱动脉冲，输入到驱动模块，驱动模块对UVC单元进行调整；

步骤七：在驱动过程中，当电流驱动脉冲产生过载时，则触发保护模块，MCU控制单元立刻停止Iuvc输出并发出报警信号；

步骤八：重复步骤二到步骤七，从而形成波动式自感灭菌能量控制系统；

综合上述技术方案，本发明利用脉冲电源给UVCLED提供驱动，控制UVCLED在最佳工作温度范围内工作，使UVCLED产生的紫外线波长不因随温度的升高而产生偏移(目前研究数据表明，波长在220～290nm区间的紫外线，灭菌效果最好)，有效地保证了UVCLED的辐射强度，将驱动LED的电流放大数倍(脉冲输出电流必须小于UVCLED最大允许正向导通电流If)，可有效地提高UVCLED的照射强度，而UVCLED的温升并不会因此变化太大，大大的提高了电源的利用率，使电源输出效果大于92％，以对脉冲电源控制，实现智能灭菌和自警报保护功能，以智能化方式调控脉冲电源，从而控制能源消耗，实现智能化节能减排的功能。

实施例2：基于实施例1，深紫外线的高效灭菌装置的高温保护工作步骤如下：

装置实时运行过程中，

MCU控制单元获取到Tout、RHout、Vs和Tj后对其进行运行计算，并依据公式

得到装置运行时的实时温度变化量M，且e1、e2、e3、e4和e5为模拟修正因子，模拟修正因子使计算的结果更加接近真实值；

且将装置运行时的实时温度变化量M与预设范围温度m进行对比，当M在m内时，则产生冷却控制信号，当M小于m的最小值时，则不产生控制信号，当M大于m的最大值时，则产生过载断路保护信号；

当产生冷却控制信号或过载断路保护信号时，MCU控制单元将其发送给驱动模块；

当驱动模块获取到冷却控制信号后，立即控制冷却模块对驱动模块进行冷却；

当驱动模块获取到过载断路保护信号后，立即控制保护模块对主电源进行断电处理，并产生警报信号，用于提醒工作人员对其进行维护检修；

与实施例1中的电流驱动脉冲过载保护，本温度保护的优先级同步进行；

综合上述技术方案，本发明实现了对装置高温保护的功能，进一步的保护装置的内部元件，预防部件温度过高，降低部件的老化程度，降低部件的损坏率。

以上，仅为本发明较佳的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，根据本发明的技术方案及其发明构思加以等同替换或改变，都应涵盖在本发明的保护范围之内。

Claims (10)

1.深紫外线的高效灭菌装置，其特征在于，包括：

主电源模块，将交流电压转换成模块所需的三路直流电压并提供驱动电流；

保护模块，用于保护驱动模块，并实现限流、限压、切断三个功能；

驱动模块，将MUC控制单元生成的电流驱动脉冲放大，并控制UVC单元，还用于控制对应部件工作；

冷却模块，用于冷却驱动模块；

UVC单元，用于发出深紫外线并对运行环境进行灭菌处理；电流模块，用于提供高精度电流源；

电流模块，用于提供高精度电流源，并将电流源通过保护模块发送给驱动模块；

MCU控制单元，用于接收运行环境的状态信息和UVC单元工况运行信息的模拟量或数字量，对其进行运行计算并生成对应的控制信号源；

传感器模块，用于感应运行环境的状态信息和UVC单元工况运行信息并将其发送给信号采集模块；

信号采集模块，用于接收传感器模块感应的运行环境的状态信息和UVC单元工况运行信息并将其转换成模拟量或数字量，还将转换好的模拟量或数字量发给MCU控制单元；

控制电源模块，用于单独给MCU控制单元和传感器模块供电。

2.根据权利要求1所述的深紫外线的高效灭菌装置，其特征在于，主电源模块由保险丝、输入滤波器、同步降压模块、同步整流模块和输出滤波器，且保险丝、输入滤波器、同步降压模块、同步整流模块和输出滤波器均通过电性连接。

3.根据权利要求1所述的深紫外线的高效灭菌装置，其特征在于，UVC单元为UVCLED矩阵，且UVCLED矩阵由多个UVCLED灯管以矩形阵列排列构成。

4.根据权利要求1所述的深紫外线的高效灭菌装置，其特征在于，还包括通讯模块，用于用户面板通讯操控、遥控器通讯操控、设备间组网通讯操控及上位机通讯操控。

5.根据权利要求4所述的深紫外线的高效灭菌装置，其特征在于，通讯模块集成双绞线网络通信模块、ETHERNET网络通信模块、红外通讯模块和无线通信模块。

6.根据权利要求1所述的深紫外线的高效灭菌装置，其特征在于，传感器模块感应的运行环境的状态信息由运行环境的温度、运行环境的湿度、运行环境的风速、运行环境的TVOC污染物含量和运行环境内的粉尘含量构成，而UVC单元工况运行信息则由UVC单元运行时的反馈电流和UVC板运行时的温度构成。

7.根据权利要求1所述的深紫外线的高效灭菌装置，其特征在于，信号采集模块接收到传感器模块感应的实时获取运行环境的状态信息和UVC单元工况运行信息，并将其进行转换标定：

Sa：将运行环境的温度、运行环境的湿度、运行环境的风速、运行环境的TVOC污染物含量和运行环境内的粉尘含量分别标定为Tout、RHout、Vs、Vtvoc和Vpm25；

Sb：将UVC单元运行时的反馈电流和UVC板运行时的温度标定为Iuvc和Tj；

Sc：且将转化后的Tout、RHout、Vs、Vtvoc、Vpm25、Iuvd和Tj发送给MCU控制单元。

8.根据权利要求1所述的深紫外线的高效灭菌装置，其特征在于，MCU控制单元的温控检测步骤如下：

MCU控制单元获取到Tout、RHout、Vs和Tj后对其进行运行计算，并依据公式

得到装置运行时的实时温度变化量M，且e1、e2、e3、e4和e5为模拟修正因子，模拟修正因子使计算的结果更加接近真实值；

且将装置运行时的实时温度变化量M与预设范围温度m进行对比，当M在m内时，则产生冷却控制信号，当M小于m的最小值时，则不产生控制信号，当M大于m的最大值时，则产生过载断路保护信号；

当产生冷却控制信号或过载断路保护信号时，MCU控制单元将其发送给驱动模块。

9.根据权利要求1所述的深紫外线的高效灭菌装置，其特征在于，驱动模块的温控工作步骤如下：

Sa：当驱动模块获取到冷却控制信号后，立即控制冷却模块对驱动模块进行冷却；

Sb：当驱动模块获取到过载断路保护信号后，立即控制保护模块对主电源进行断电处理，并产生警报信号，用于提醒工作人员对其进行维护检修。

10.根据权利要求1-9任一项所述的深紫外线的高效灭菌装置的工作方法，其特征在于，具体工作步骤如下：

步骤一：将市电通过电源模块进行滤波降压恒流，得到压控的UVCLED驱动电源；

步骤二：根据UVCLED的数量，输出对应的电压及电流；其中电压计算公式为Vout＝6*n，n为单一通道内UVCLED的个数，电流计算公式为：Iout＝Imax*m*k，Imax是单只UVLED允许通过的最大电流，m为通道数量，k为脉冲信号放大倍率；输出频率固定为200KHz，初始占空比默认为50％；

步骤三：当装置运行时，通过传感器模块感应实时获取运行环境的状态信息和UVC单元工况运行信息并将其发送给信号采集模块；

步骤四：信号采集模块接收到传感器模块感应的实时获取运行环境的状态信息和UVC单元工况运行信息，并将其进行转换标定：

将运行环境的温度、运行环境的湿度、运行环境的风速、运行环境的TVOC污染物含量和运行环境内的粉尘含量分别标定为Tout、RHout、Vs、Vtvoc和Vpm25；

将UVC单元运行时的反馈电流和UVC板运行时的温度标定为Iuvc和Tj；

且将转化后的Tout、RHout、Vs、Vtvoc、Vpm25、Iuvd和Tj发送给MCU控制单元；

步骤五：MCU控制单元获取到Tout、RHout、Vs、Vtvoc、Vpm25、Iuvd和Tj后对其进行模拟计算，计算出驱动电流大小，并和反馈电流对比，构成闭环控制回路；

具体计算模拟计算步骤如下：

Sa：利用结温度计算瞬时输出功率：Tj＝Ta+Rja*P，公式①；

其中发热功率P＝IF*VF，公式②；

其中热阻串联公式Rja＝Rjc+Rcm+Rms+Rsa，热阻并联公式Rja＝(Rjc+Rcm+Rms)/N+Rsa，N为UVCLED灯管的数量，PN结点温度等于环境温度与热功率和总热阻乘积之和；且晶体管的结温Tj即芯片PN结最大能承受之温度是恒定的，热阻Rja是恒定的，且由采用的材料决定并通过物理测量方式获得，是个已知条件，因此利用公式①转换求出P；

将代入公式②，VF为UVCLED正向饱和压降，当电压饱和时，在UVCLED两端产生的正向压降可以看作已知常数，最后计算得到UVCLED的瞬时热功耗电流：IF＝P/VF＝(Tj-Ta)/VF*Rja；

Sb：当计算得到UVCLED的瞬时热功耗电流时，由于热时滞的原因，瞬时电流不能直接用来控制UVCLED的驱动电流，需要计算出热时滞的变化率，具体为：

其中积分区间取值[0，a]，a为设定参数；

设Y＝ΔIf(smooth)，对积分项Y进行卷积平滑滤波，假设滤波窗口宽度n＝2m+1，则：各测量点Y的x值＝(-m，-m+1，0，m-1，m，)，采用K-1次多项式对窗口内数据进行拟合，则其公式为：

Y＝a0+a1Y+a2Y2+…+ak-1Yk-1公式④；

其中k为平滑滤波系数，于是就有了n个方程，组成了k元线性方程组，要使方程组有解，则n应大于k，通过最小二乘法可以确定拟合参数A：

用矩阵表示为：Y(2m+1)*1＝X(2m+1)*k+Ak*1+E(2m+1)*1

A的最小二乘解

为：

因此Y的滤波值

热时滞变化率)应为：

Sc：计算出热时滞变化率后，使用加权平均算法，计算出对应的UVCLED驱动电流Iuvc，其公式为：

其中k1、k2、k3、k4和k5均为权重修正系数，且k1大于k3大于k2大于k4大于k5，k1+k2+k3+k4+k5＝16.23，权重修正系数使模拟计算的结果更加地接近真实值；

且将计算出的UVCLED驱动电流Iuvc与反馈的电流Iuvd进行对比，当Iuvc和Iuvd相等，则装置持续进行，反之，通过MCU控制单元，将已知Iuvc调整200KHz时对应的占空比信号，输入到电流模块；

步骤六：电流模块将信号调整为实际的电流驱动脉冲，输入到驱动模块，驱动模块对UVC单元进行调整；

步骤七：在驱动过程中，当电流驱动脉冲产生过载时，则触发保护模块，MCU控制单元立刻停止Iuvc输出并发出报警信号；

步骤八：重复步骤二到步骤七，从而形成波动式自感灭菌能量控制系统。

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