CN207085539U - 用于探测或确定过滤器设施的过滤器脏污的装置 - Google Patents

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Abstract

本实用新型涉及一种用于探测或确定过滤器设施的过滤器脏污的装置，该过滤器设施由至少一个安装在空气引导部中的空气过滤器及产生空气引导部中的空气流的、电气操控的风机构成，该装置具有至少一个用于通过PWM控制装置来控制风机马达的马达控制装置以及分析装置，测量取决于用于达到实际转数ni的马达电流的实际控制度Ti的风机的实际转数ni，在分析装置中另外为了在确定的控制度Tsoll下的额定转数nSoll存储额定值对nSoll、TSoll，该装置具有比较装置，从而将实际值对ni、Ti与额定值对nSoll、TSoll比较且得出过滤器脏污程度。本实用新型提供一种用于探测和/或测量过滤器脏污的简单的、低成本的解决方案，该方案能够以较少数量的部件来实现。

Description

用于探测或确定过滤器设施的过滤器脏污的装置
技术领域
本实用新型涉及一种用于探测和测量过滤器脏污的装置。
背景技术
在空气技术的设施中除了风机以外通常还使用到用于空气清洁的过滤器。在许多设备的情况下，使用者不能够轻易地从外部确定过滤器是否已经脏污或者以脏污颗粒渗入到这样的程度，以至于必须对该过滤器进行清洁或者更换。
过滤器脏污的确认和探测在现有技术中例如通过额外的传感器或者装置来进行，例如通过用于测量过滤器脏污的红外线传感器。通过红外线过滤器例如以这种方式来测量脏污程度，即，将红外线光源射入到过滤器中并且在相对侧通过在那里安装的反射镜来反射并且测量。过滤器脏污程度小，那么就会有很多光反射回来，如果该过滤器脏污得很严重，那么就几乎没有光到达测量点。电子部件从这个光线强度的差别来计算出脏污的程度。如果没有任何光反射回，那么该电子部件例如也断开对于相应的空气通道中的风机的电流供应。
另一种方法是在过滤器的前方或后方进行差压测量，其中能够随着增大的过滤器污染程度而测量出差压并且由此得出关于脏污程度的结论。就此的缺点在于，需要额外的测量装置并且也可能由于其他的流体学的影响而使差压改变。
从DE 4037685 A1中已知一种用于具有电气的风机马达和在空气过滤器的吸入区域设置的过滤器的车辆的内室空气过滤器的过滤器控制装置，该过滤器控制装置具有电子的风机马达转数控制装置。风机马达转数控制装置和空调调节单元连接到中央的控制单元的出口处，通过该控制单元能够借助于控制程序来实施自动的过滤器控制过程并且在该控制单元的输入端通过模拟/数字转换器来连接信号处理装置以及启动电流测量器。为此，同样需要分开的测量装置和控制装置，而这种分开的测量装置和控制装置正是出于成本原因而应该避免的。
过滤器脏污程度此外还影响到了在空气技术的设施中的风机的必要的扭矩，从而使得马达参数必须一直变化并且使得风机也越来越在并不大理想的工作范围内工作。
实用新型内容
本实用新型的目的因此在于，克服前述的缺陷并且提供一种用于探测和/或测量过滤器脏污的简单的、低成本的解决方案，该方案能够以较少数量的部件来实现。
该目的通过以下特征的组合而实现。
一种用于探测过滤器设施的过滤器脏污的装置，所述过滤器设施由至少一个安装在空气引导部中的空气过滤器以及用于产生空气引导部中的空气流的、电气操控的风机构成，其中所述装置具有至少一个用于通过PWM控制装置来控制风机马达的马达控制装置以及分析装置，从而测量取决于用于达到实际转数ni的马达电流的实际控制度Ti的所述风机的实际转数ni，其中在所述分析装置中另外为了在确定的控制度Tsoll下的额定转数nSoll而存储额定值对nSoll、TSoll，所述装置具有比较装置，从而将实际值对ni、Ti与额定值对nSoll、TSoll比较并且由此得出所述空气过滤器的过滤器脏污程度。
可为有利的，通过将实际功率消耗与相较而言未脏污的过滤器设施的定义的额定功率消耗比较，不使用传感器而直接从所述风机马达的功率消耗得出过滤器脏污的程度。
可为有利的，所述过滤器设施由至少一个安装在空气引导部中的空气过滤器以及用于产生空气引导部中的空气流的、电气操控的风机构成，其中设置马达控制装置和分析装置，所述分析装置被构造成：
a.确定所述风机的实际转数ni以及
b.确定用于达到所述实际转数ni的马达电流的实际控制度Ti以及
c.将实际值对ni，Ti与所存的额定值对nSoll，TSoll比较，以及
d.确定所述实际值对ni，Ti与所述额定值对nSoll，TSoll的偏差是否超出预先确定的最大偏差。
可为有利的，通过将实际功率消耗与相较而言未脏污的过滤器设施的定义的额定功率消耗比较，不使用传感器而直接从所述风机马达的功率消耗得出过滤器脏污的程度。
可为有利的，所述分析装置构造为，既由风机的功率消耗也通过存储的风机特征曲线进行过滤器的脏污程度的分析。
可为有利的，另外还测量中间电路电压和中间电路电流并且在过滤器脏污程度的分析中使用这些数据。
可为有利的，在实际值与额定值的偏差超出时，以信号的形式发出关于已脏污的空气过滤器的通知。
可为有利的，所述风机的转动方向在既定的时间相对于通常的转动方向而言反转并且就此连续地记录实际的控制度、实际的转数和中间电路电流以及中间电路电压。
可为有利的，转数阶跃借助于风机中的马达控制装置启动并且记录和分析所述转数阶跃的阶跃响应。
在封闭的空气流通通道或者腔体内，风机、例如径流式风机产生压力(“压力储存器”)，在怠速状态下，这种压力再次释放并且因此对风机的制动性能进行作用。根据过滤器的脏污程度和空气穿透而定，压力较快或较慢地生成或消除。
本实用新型的基本思想在于，提供一种装置，该装置构造为，执行在风机的流通区域内识别空气过滤器的过滤器脏污的探测方法，其中利用到风机的功率消耗与风机的实际控制度(PWM-控制装置)以及实际转数之间的关联性，从而得出关于过滤器脏污的结论。
只要是集成的测量电路过于不精确地工作，那么对于风机的功率消耗的确定就能够通过存储的特征曲线来补偿并且因此变得精确。为此，在风机以干净的过滤器而投入使用时，风机起始(abfahren)其风机特征曲线并且就此记录足够数量的实际转数和实际控制度以作为数值对。通过从数据库中相应地为了安装情况和所选择的过滤器类型而使用合适的数据，能够替代性地通过存在的特征曲线的均衡(einspielen)而实现特征曲线的校准，例如通过数据总线进行。
额外地，在一种优选的实施方式中，测量中间电路电压和中间电路电流。这些数据存储在风机的存储器中并且由此直接推论出关于过滤器脏污的结论。
积极的副作用在于，减缓了风机的老化过程。该老化例如包括轴承的磨损，为了该磨损在当前已经存在相应的使用寿命计算模型。替代性地，也能够借助于相应的传感器测量出确定了轴承使用寿命的参数。
在根据本实用新型的设备中，风机中的分析单元在运行中将当前的实际转数以及实际控制度与相应的存储的额定数据进行比较。根据本实用新型，因此进行数据对的比较。如果对应于存储的转数值而存储的控制度与当前的实际转数值的当前的实际控制度的差距大于预设的允许偏差值，那么则将这个状态评估为过滤器脏污，因为在过滤器脏污情况下必须升高控制度，以便于达到期望的转数，这个升高的控制度在过滤器没有脏污的或者较少脏的情况下存在。
借助于对于中间电路电压和中间电路电流的测量，该方法能够进一步确保和确定，该偏差是否并非源于风机(例如轴承损坏)或者来源于风机的控制电路。针对允许的偏差程度，根据本实用新型定义了具有最大值和最小值的误差带。
关于脏污的过滤器的通知能够以总线上的警告的形式、以LED的闪烁码的形式或者以所安装的故障信号继电器的形式实现。该故障信号能够通过适合的接口也向外部发出。
通过根据本实用新型的解决方案，高成本的并且可能易受干扰的传感器变得多余，该传感器另外还是高成本驱动的。相反，根据本实用新型的解决方案仅仅设有分析单元，在该分析单元中利用到转数与控制度之间的关联性，以及可选地还利用到中间电路电压与中间电路电流之间的关联性。
根据本实用新型的观念，当实际数值与额定数值的偏差具有线性特性并且得出了绝对偏差值，则能够计算出脏污程度。这样计算出的数值能够经由数据总线来访问或者作为模拟的电压信号附加在信号输出端。优选地，将低电压评估为较小脏污程度并且将模拟信号的最大允许的电压评估为最大允许的脏污程度。
随着时间而对数值进行的时间上不连续的或者连续的测量同样能够得到分析，并且也能够从按时间而进行的求导中对过滤器脏污度一直到最大允许的脏污程度的逐渐变化进行检测。如果就此时间的第一导数大概是恒定的，那么能够由此推导出连续的以及增大的过滤器脏污。
在本实用新型的替代性的设计方案中能够设置为，使风机的转动方向在既定的时间反转并且就此连续地记录实际控制度、实际转数和中间电路电流和中间电路电压。
就此，在反转运行的期间对过滤器吹出时PWM信号的变化频率进行分析，其中通过引入风机的特定参数来对这种情况进行补偿，即，风机叶轮通常技术上在正向转向上优化并且因此风机在反向转向中仅达到有限的通风效果。
根据本实用新型，在另一种设计方案中将对于给出的阶跃响应的风机的转数阶跃进行记录和分析。该过滤器就此像是低通滤波器一样工作。就此该输出特性参数是实际的PWM信号。如果过滤器较小脏污程度，那么该信号非常快速地消退，如果该过滤器严重脏污，那么该信号则非常缓慢地消退。也就是说，能够观察出实际PWM的变化频率。该设计方案与前述的反转运行方法类似，不过区别仅在于，不需要对于反转运行中风机叶轮变差的通风功率进行补偿。
在本实用新型的另一种设计方案中，过滤器额外地通过模型中的数学参数描述。阶跃响应给出了该参数的实际数值，这些实际数值随后能够与模型中的理想数值进行比较。这种过滤器参数主要能够借助于Kalman过滤器或者其他梯度法来得出。就此也对时间上的趋势进行分析。
本实用新型的另一种设计方案设置为，通过对马达电流以相位以及振幅已知的正弦形的载波信号进行有针对性的调制，风机能够借助于其叶片而作为扬声器使用。扬声器的特性是，该扬声器也能够接收振动，因此接收声音。只要相对于发出的信号出现马达电流中的相位移和振幅减小，由风机接收的声音则再表现为马达电流的变化。过滤器取决于其脏污程度而使该超声波信号减弱，从而使得所接收的信号既在振幅上又在相位位置上提供关于脏污程度的信息。在风机的马达的电流中的这些信号的分析能例如通过所发送的信号与所接收的信号的相关性来进行。通过发出频率的变化能够就此也使干扰信号渐隐。
本实用新型提供一种用于探测和/或测量过滤器脏污的简单的、低成本的解决方案，该方案能够以较少数量的部件来实现。
附图说明
本实用新型的其他有利的扩展方案在下文中参照附图与本实用新型的优选的实施例的描述一起详细地说明。其中：
图1示出了根据本实用新型的装置的示意图；以及
图2示出了该装置所实施的步骤的示意图。
具体实施方式
在下文中参照示例性的实施例来说明本实用新型，其中相同的附图标记表示相同的结构特征和/或功能特征。
图1示出了用于探测在过滤器设施2中的过滤器脏污的装置1的实施例的示意图，其中该过滤器设施2由至少一个安装在空气引导部20中的空气过滤器10以及用于在空气引导部20中产生空气流的、电气操控的风机30构成。该装置1具有用于操控风机马达的马达控制装置40，其中为了转数调节而设置PWM控制装置32。此外，为了测量取决于用于达到实际转数ni的马达电流的实际控制度(占空比)的风机30的实际转数ni而设置分析装置50。
在分析装置50中另外为了在确定的控制度TSoll下的过滤器设施2的额定转数nSoll而存储额定值对nSoll，TSoll。此外，在该装置中设置比较装置51，从而将相应的实际值对ni，Ti与所存的额定值对nSoll，TSoll比较并且由此得出空气过滤器10的过滤器脏污。一旦该偏差大于误差带中的预设的极限值，那么就通过接口60将信号发送到LED灯61，以显示出不允许的过滤器脏污。
在图2中示出了用于计算过滤器设施的过滤器脏污的根据本实用新型的探测方法的步骤，该方法利用根据图1示出的该装置而实施。在该方法中设置以下步骤。
首先，在步骤100中，探测或均衡与转数相关的电动机特征曲线，转数取决于在过滤器设施2中的控制度，其中空气过滤器10是未脏污的，例如在该设施起始时或者在过滤器更换时。
这些数值对在步骤110中作为额定数值对nSoll，TSoll而存储在该装置1的数据存储器中。
在该设施的工作中，在步骤120中对于风机30的实际转数ni和用于达到当前的实际转数ni的马达电流的实际控制度Ti进行确定。
在下一个步骤130中，通过装置1的比较装置51来进行实际数值对ni，Ti与存储的额定数值对nSoll，TSoll的比较。
随后，在步骤140中由此确定所测量的实际数值对ni，Ti与额定数值对nSoll，TSoll之间的偏差是否超出预设的最大偏差。该偏差能够在此作为允许的误差带中的带偏差而确定出，为了达到确定的转数，在确定的功率消耗条件下的转数以及由此使确定的占空比过低或者是否过高的占空比是必要的。特别是，当实际数值与额定数值的偏差具有随着时间变化的线性特性时，从增大的偏差而不仅仅能够预先计算出当前的过滤器堵塞程度，而且也预先计算出最大允许的脏污程度的时间点，在该时间点应该进行过滤器的更换。

Claims (3)

1.一种用于探测过滤器设施的过滤器脏污的装置(1)，其特征在于，所述过滤器设施由至少一个安装在空气引导部(20)中的空气过滤器(10)以及用于产生空气引导部(20)中的空气流的、电气操控的风机(30)构成，其中所述装置(1)具有至少一个用于通过PWM控制装置来控制风机马达(31)的马达控制装置(40)以及分析装置(50)，从而测量取决于用于达到实际转数ni的马达电流的实际控制度Ti的所述风机(30)的实际转数ni，其中在所述分析装置(50)中另外为了在确定的控制度Tsoll下的额定转数nSoll而存储额定值对nSoll、TSoll，所述装置具有比较装置(51)，从而将实际值对ni、Ti与额定值对nSoll、TSoll比较并且由此得出所述空气过滤器(10)的过滤器脏污程度。
2.一种用于确定过滤器设施的过滤器脏污的装置(1)，其特征在于，所述过滤器设施由至少一个安装在空气引导部(20)中的空气过滤器(10)以及用于产生空气引导部(20)中的空气流的、电气操控的风机(30)构成，其中设置马达控制装置(40)和分析装置(50)，所述分析装置(50)被构造成：
a.确定所述风机(30)的实际转数ni以及
b.确定用于达到所述实际转数ni的马达电流的实际控制度Ti以及
c.将实际值对ni，Ti与所存的额定值对nSoll，TSoll比较，以及
d.确定所述实际值对ni，Ti与所述额定值对nSoll，TSoll的偏差是否超出预先确定的最大偏差。
3.根据权利要求2所述的装置，其特征在于，所述分析装置构造为，既由风机的功率消耗也通过存储的风机特征曲线进行过滤器的脏污程度的分析。
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