CN209147296U - 抗干扰的空气净化装置 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种抗干扰的空气净化装置，包括净化箱、抽风系统、空气质量监测系统和MCU，净化箱设置有多路空气净化通道，每路空气净化通道设置有一抽风机；抽风系统设置有用于驱动多个抽风机的恒流驱动电路；空气质量监测系统中设置有多个空气质量传感器；恒流驱动电路包括依次连接的电源开关控制电路、采样电路和恒流镜电路；空气质量监测系统中设置有继电器控制电路，该继电器控制电路包括多个电源继电器电路和多个信号继电器电路。本实用新型提出的抗干扰的空气净化装置，使抽风系统输出电压和电流在静电、雷击、反灌、浪涌等外界干扰的环境下保持恒定，同时空气质量监测系统能够在电磁干扰的环境中正常采集空气质量监测信息。

Description

抗干扰的空气净化装置

技术领域

本实用新型涉及空气净化技术领域，尤其涉及一种抗干扰的空气净化装置。

背景技术

现有空气净化装置的工作稳定性很容易受到静电、雷击、反灌、浪涌等外界干扰的影响，具体表现为抽风系统驱动电路的输出电压和电流很容易受到静电、雷击、反灌、浪涌等外界干扰的影响，抽风机的转速稳定性差；此外，现有空气净化装置空气质量监测系统没有考虑电磁干扰对空气质量监测数据传输的影响，在电磁干扰的环境下，空气质量监测数可靠性差，容易导致空气质量监测装置的误判，直接影响到空气净化的效率、品质。

实用新型内容

本实用新型的主要目的在于提供一种抗干扰的空气净化装置，旨在使抽风系统输出电压和电流在静电、雷击、反灌、浪涌等外界干扰的环境下保持恒定，同时空气质量监测系统能够在电磁干扰的环境中正常采集空气质量监测信息。

为实现上述目的，本实用新型提供一种抗干扰的空气净化装置，包括净化箱、抽风系统、空气质量监测系统和MCU，所述净化箱设置有多路空气净化通道，每路空气净化通道设置有一个抽风机；抽风系统设置有用于驱动多个抽风机的恒流驱动电路；空气质量监测系统中设置有多个空气质量传感器；MCU用于控制抽风系统和空气质量监测系统的动作，并对多个空气质量传感器反馈的空气质量监测数据进行处理；

所述恒流驱动电路包括依次连接的电源开关控制电路、采样电路和恒流镜电路；

所述空气质量监测系统中设置有继电器控制电路，该继电器控制电路包括多个电源继电器电路和多个信号继电器电路，每一空气质量传感器对应一电源继电器电路和一信号继电器电路；MCU通过对应的电源继电器电路控制多个空气质量传感器的上电动作；所述空气质量传感器分别通过对应的信号继电器电路将空气质量监测数据送入到MCU中。

优选地，所述电源开关控制电路具有采样电压输入端和多个电源输出端，多个电源输出端用于对应多个抽风机，恒流镜电路具有多个恒流驱动端，采样电路具有采样电压输出端和多个采样端；

所述电源开关控制电路的多个电源输出端分别电连接一抽风机的电源正极，恒流镜电路的多个恒流驱动端分别电连接一抽风机的电源负极，采样电路的多个采样端分别电连接一抽风机的电源负极，采样电路的采样电压输出端电连接电源开关控制电路的采样电压输入端，MCU的一端与恒流镜电路连接，MCU的另一端与电源开关控制电路连接。

优选地，所述恒流镜电路包括运算放大器、限流电阻及多个功率MOS管；每个功率MOS管的漏极作为恒流镜电路的一恒流驱动端、栅极与运算放大器的输出端相连、源极经限流电阻接地，限流电阻的端电压反馈到运算放大器的反相输入端，运算放大器的同相输入端与MCU连接以接入定额电压源。

优选地，所述采样电路包括并联的第一采样电阻和第二采样电阻，其中，

所述第一采样电阻和第二采样电阻组成的分压网络的一端电连接多个采样端，第一采样电阻的另一端接地，电源开关控制电路的采样电压输入端与第一采样电阻和第二采样电阻之间节点连接。

优选地，所述电源开关控制电路包括多路升压子电路，每路升压子电路的电压输出端作为电源开关控制电路的一电源输出端。

优选地，所述电源开关控制电路还包括一控制子电路，该控制子电路用于将采样电路反馈的采样电压值与基准电压相比较产生误差信号，并将该误差信号分别送入到多路升压子电路中。

优选地，所述空气质量监测系统中还设置有保护电路，保护电路的两端分别与继电器控制电路和MCU连接，该保护电路包括相互连接的静电保护电路和浪涌保护电路，所述静电保护电路具有多个输入端，浪涌保护电路包括多个输出端；静电保护电路的每个输入端分别连接一信号继电器电路的输出端，浪涌保护电路的多个输出端均与MCU连接。

优选地，所述空气质量监测系统还包括位于空气质量传感器和继电器控制电路之间的A/D转换电路，每个空气质量传感器的数据输出端均通过A/D转换电路将空气质量监测数据送至信号继电器电路的输入端。

优选地，所述电源继电器电路和信号继电器电路均设置有控制端、输入端和输出端，其中，

所述电源继电器电路和信号继电器电路的控制端均与MCU连接，电源继电器电路的输入端与电源开关控制电路的电源输出端连接，电源继电器电路的输出端与空气质量传感器连接，信号继电器电路的输出端与保护电路的输入端连接，信号继电器电路的输入端与A/D转换电路连接。

优选地，所述信号继电器电路与电源继电器电路结构相同，电源继电器电路包括三极管、二极管和继电器，三极管的基极作为电源继电器电路的控制端、集电极连接继电器的线圈一端、发射极接地，继电器的线圈另一端连接电源，二极管的阴极连接电源、阳极连接三极管的集电极，继电器的触点一端作为电源继电器电路的输入端、另一端作为电源继电器电路的输出端。

本实用新型提出的抗干扰的空气净化装置，通过恒流驱动电路为抽风系统提供恒流驱动电源，并对流过每个抽风机的电流实时的调整电源输出端的输出电压，使得抽风系统驱动电路的输出电压和电流在静电、雷击、反灌、浪涌等外界干扰的环境下保持恒定，可以极大提高空气净化装置的工作稳定性；此外，MCU与抽风机、照射灯等其他用电模块分别连接不同的电源，通过继电器控制电路实现电源、控制信号、空气质量监测数据的隔离，来减弱或消除外界及系统内部间的干扰，提高了电磁干扰的环境下数据传输的可靠性。

附图说明

图1为本实用新型抗干扰的空气净化装置的电路结构示意图；

图2为本实用新型抗干扰的空气净化装置中电源继电器电路的结构示意图。

图中，1-保护电路，2-继电器控制电路，3-A/D转换电路，41-第一空气质量传感器，42-第二空气质量传感器，5-MCU，6-电源开关控制电路，71-第一抽风机，72-第二抽风机，73-第三抽风机，8-采样电路，9-恒流镜电路。

本实用新型目的的实现、功能特点及优点将结合实施例，参照附图做进一步说明。

具体实施方式

应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本实用新型，并不用于限定本实用新型。

需要说明的是，在本实用新型的描述中，术语“横向”、“纵向”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本实用新型和简化描述，并不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本实用新型的限制。此外，术语“第一”、“第二”等仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性。

参照图1和图2，本优选实施例中，一种抗干扰的空气净化装置，包括净化箱、抽风系统、空气质量监测系统和MCU5，净化箱设置有多路（多路表示至少两路）空气净化通道，每路空气净化通道设置有一个抽风机（图1以设置三个抽风机为例进行说明）；抽风系统设置有用于驱动多个抽风机的恒流驱动电路；空气质量监测系统中设置有多个空气质量传感器（图1中以设置两个空气质量传感器为例说明）；MCU5用于控制抽风系统和空气质量监测系统的动作，并对多个空气质量传感器反馈的空气质量监测数据进行处理；

恒流驱动电路包括依次连接的电源开关控制电路6、采样电路8和恒流镜电路9；

空气质量监测系统中设置有继电器控制电路2，该继电器控制电路2包括多个电源继电器电路和多个信号继电器电路，每一空气质量传感器对应一电源继电器电路和一信号继电器电路；

具体地，电源开关控制电路6具有采样电压输入端和多个电源输出端，多个电源输出端用于对应多个抽风机，恒流镜电路9具有多个恒流驱动端，采样电路8具有采样电压输出端和多个采样端；

电源开关控制电路6的多个电源输出端分别电连接一抽风机的电源正极，恒流镜电路9的多个恒流驱动端分别电连接一抽风机的电源负极，采样电路8的多个采样端分别电连接一抽风机的电源负极，采样电路8的采样电压输出端电连接电源开关控制电路6的采样电压输入端，MCU5的一端与恒流镜电路9连接，MCU5的另一端与电源开关控制电路6连接。

参照图1，本实施例中，恒流镜电路9包括运算放大器、限流电阻R1及多个功率MOS管（图中以设置三个功率MOS管Q1~Q3对应三个抽风机为例说明）；每个功率MOS管的漏极作为恒流镜电路9的一恒流驱动端、栅极与运算放大器的输出端相连、源极经限流电阻R1接地，限流电阻R1的端电压反馈到运算放大器的反相输入端，运算放大器的同相输入端与MCU5连接以接入定额电压源。

具体地，采样电路8包括并联的第一采样电阻R2和第二采样电阻R3，其中，

第一采样电阻R2和第二采样电阻R3组成的分压网络的一端电连接多个采样端，第一采样电阻R2的另一端接地，电源开关控制电路6的采样电压输入端与第一采样电阻R2和第二采样电阻R3之间节点连接。采样电路8将采集的功率MOS管的漏极电流送入电源开关控制电路6，电源开关控制电路6根据采样电路8反馈的采集信号实时调整三个电源输出端的输出电压。

恒流镜电路9是基于线性恒流驱动电路和电流镜电路构建，其主要用于提供各抽风机正常工作所需的恒定驱动电流，由于恒流镜电路9采用恒流镜的设计方式，流过每一个抽风机的电流会始终一致；电源开关控制电路6主要承担三个抽风机正常工作所需的正极驱动电压，并且会根据流过每个抽风机的电流实时调整电源输出端的输出电压；电源开关控制电路6包含采用电流型控制模式实现的控制子电路，根据PWM反馈模式可知，电流型控制模式具有良好的动态调整特性，可以保证电源开关控制电路6会根据流过每个抽风机的电流实时调整电源输出端的输出电压。

恒流镜电路9基于线性恒流驱动电路和电流镜电路实现，使得流过功率MOS管Q1~Q3的漏源电流都相等且等于Iset/R1的三分之一，功率MOS管Q1~Q3的漏极分别连接对应的一个抽风机的电源负极，各抽风机的电源正极均与电源开关控制电路6的一个电源输出端电连接。电路运行后，电源开关控制电路6的三个电源输出端的输出电压会逐渐升高，采样电路8会对流过每个抽风机的电流进行实时监测，当监测到某一个采样点的采样电压达到预设值后，固定三个电源输出端的输出电压。

另外，电源开关控制电路6包括多路升压子电路，每路升压子电路的电压输出端作为电源开关控制电路6的一电源输出端。本实施例以三路升压子电路为例说明，以对应三个抽风机。

电源开关控制电路6还包括一控制子电路，该控制子电路用于将采样电路8反馈的采样电压值与基准电压相比较产生误差信号，并将该误差信号分别送入到多路升压子电路中。三路升压子电路的电压输出端作为三个电源输出端。控制子电路为电流型PWM调制芯片，其误差放大器的反相输入端与采样电路8相连、取样电流输入端与分别与三路升压子电路电连接，控制子电路将采样电路8采集的电压值与基准电压相比较产生误差信号，将误差信号与三路升压子电路的电流值相比较产生PWM驱动信号，以实时调节PWM驱动信号的脉宽，从而实时调节三路升压子电路的输出电压。

在空气质量监测系统中，MCU5通过对应的电源继电器电路控制多个空气质量传感器的上电动作；空气质量传感器分别通过对应的信号继电器电路将空气质量监测数据送入到MCU5中。本实施例中以设置第一空气质量传感器41和第二空气质量传感器42为例进行说明，第一空气质量传感器41和第二空气质量传感器42分别安装在净化箱的两侧（设有进风管、出风管的两侧），用于对空气中的甲醛含量进行感应, 当监测到空气中的甲醛浓度大于标准浓度时（取两个空气质量传感器反馈数据的平均值），MCU5会通知声光报警器发出警示。

空气质量监测系统中还设置有保护电路1，保护电路1的两端分别与继电器控制电路2和MCU5连接，该保护电路1包括相互连接的静电保护电路和浪涌保护电路，静电保护电路具有多个输入端，浪涌保护电路包括多个输出端；静电保护电路的每个输入端分别连接一信号继电器电路的输出端，浪涌保护电路的多个输出端均与MCU5连接。

空气质量监测系统还包括位于空气质量传感器和继电器控制电路2之间的A/D转换电路3，每个空气质量传感器的数据输出端均通过A/D转换电路3将空气质量监测数据送至信号继电器电路的输入端。

电源继电器电路和信号继电器电路均设置有控制端、输入端和输出端，其中，

电源继电器电路和信号继电器电路的控制端均与MCU5连接，电源继电器电路的输入端与电源开关控制电路6的电源输出端连接，电源继电器电路的输出端与空气质量传感器连接，信号继电器电路的输出端与保护电路1的输入端连接，信号继电器电路的输入端与A/D转换电路3连接。

MCU5具有多个电源控制引脚、多个第一电平控制引脚和多个第二电平控制引脚，电源开关控制电路6具有多个电源输出端和电源控制信号输入端，其中，

MCU5的电源控制引脚与电源开关控制电路6的电源控制信号输入端连接，电源开关控制电路6的多个电源输出端分别与多个用电模块的电源输入端连接，MCU5通过多个电源控制引脚分别控制电源开关控制电路6的多个电源输出端的电压输出，MCU5的多个第一电平控制引脚分别与多个信号继电器电路的控制端连接，MCU5的多个第二电平控制引脚分别与多个电源继电器电路的控制端连接。

参照图2，信号继电器电路与电源继电器电路结构相同，电源继电器电路包括三极管Q1、二极管D1和继电器U1，三极管Q1的基极作为电源继电器电路的控制端、集电极连接继电器的线圈一端、发射极接地，继电器的线圈另一端连接电源，二极管D1的阴极连接电源、阳极连接三极管Q1的集电极，继电器U1的触点一端作为电源继电器电路的输入端、另一端作为电源继电器电路的输出端。

电源继电器电路/信号继电器电路的工作流程是： MCU5给一个PWR_1信号，当PWR_1信号为低电平时，三极管Q1不导通，继电器U1的1脚和8脚没有电压差，继电器U1触点不吸和，此时信号与外部设备断开；当PWR_1信号为高电平时，三极管Q1导通，继电器U1的1脚和8脚有3.3V的电压差，继电器U1触点吸和，此时导通。

继电器控制电路2的工作原理如下：第一空气质量传感器41和第二空气质量传感器42采集的数据经A/D转换电路3后，分别通过一个信号继电器电路接入到静电保护电路和浪涌保护电路，最后再发送至MCU5。MCU5对第一空气质量传感器41和第二空气质量传感器42检测到的甲醛浓度数据进行计算和报警。通过保护电路1可以有效的防止静电、雷击、反灌、浪涌等外界干扰对甲醛浓度回传数据的影响。

MCU5与抽风机、照射灯等其他用电模块分别连接不同的电源，通过继电器控制电路2实现电源、控制信号、甲醛浓度回传数据的隔离，来减弱或消除外界及系统内部间的干扰，提高了数据传输的准确性和系统工作的稳定性，以及数据传输的实时性。

MCU5的电源控制引脚与电源开关控制电路6的电源控制信号输入端连接，电源开关控制电路6的多个电源输出端分别与多个用电模块的电源输入端连接，MCU5通过多个电源控制引脚分别控制电源开关控制电路6的多个电源输出端的电压输出。用电模块包括抽风机、照射灯等。MCU5通过多个电源控制引脚分别控制电源开关控制电路6的多个电源输出端的电压输出，从而为抽风机、照射灯等其他用电模块提供不同电压值的电源。如MCU5的三个电源控制引脚还分别电连接电源开关控制电路6的三个电源控制信号输入端，电源开关控制电路6的三个电源输出端分别为三路空气净化通道的照射灯提供电源供应。本实施例中，通过MCU5与抽风机、照射灯等其他用电模块分别连接不同的电源，配合继电器控制电路2实现电源、控制信号、甲醛浓度回传数据的隔离，来减弱或消除外界及系统内部间的干扰，提高了数据传输的准确性和系统工作的稳定性，使数据的传输效率更快。

本实用新型提出的抗干扰的空气净化装置，通过恒流驱动电路为抽风系统提供恒流驱动电源，并对流过每个抽风机的电流实时的调整电源输出端的输出电压，使得抽风系统驱动电路的输出电压和电流在静电、雷击、反灌、浪涌等外界干扰的环境下保持恒定，可以极大提高空气净化装置的工作稳定性；此外，MCU5与抽风机、照射灯等其他用电模块分别连接不同的电源，通过继电器控制电路2实现电源、控制信号、空气质量监测数据的隔离，来减弱或消除外界及系统内部间的干扰，提高了电磁干扰的环境下数据传输的可靠性。

以上仅为本实用新型的优选实施例，并非因此限制本实用新型的专利范围，凡是利用本实用新型说明书及附图内容所作的等效结构变换，或直接或间接运用在其他相关的技术领域，均同理包括在本实用新型的专利保护范围内。

Claims (10)

1.一种抗干扰的空气净化装置，包括净化箱、抽风系统、空气质量监测系统和MCU，其特征在于，所述净化箱设置有多路空气净化通道，每路空气净化通道设置有一个抽风机；抽风系统设置有用于驱动多个抽风机的恒流驱动电路；空气质量监测系统中设置有多个空气质量传感器；MCU用于控制抽风系统和空气质量监测系统的动作，并对多个空气质量传感器反馈的空气质量监测数据进行处理；

所述恒流驱动电路包括依次连接的电源开关控制电路、采样电路和恒流镜电路；

所述空气质量监测系统中设置有继电器控制电路，该继电器控制电路包括多个电源继电器电路和多个信号继电器电路，每一空气质量传感器对应一电源继电器电路和一信号继电器电路；MCU通过对应的电源继电器电路控制多个空气质量传感器的上电动作；所述空气质量传感器分别通过对应的信号继电器电路将空气质量监测数据送入到MCU中。

2.如权利要求1所述的抗干扰的空气净化装置，其特征在于，所述电源开关控制电路具有采样电压输入端和多个电源输出端，多个电源输出端用于对应多个抽风机，恒流镜电路具有多个恒流驱动端，采样电路具有采样电压输出端和多个采样端；

所述电源开关控制电路的多个电源输出端分别电连接一抽风机的电源正极，恒流镜电路的多个恒流驱动端分别电连接一抽风机的电源负极，采样电路的多个采样端分别电连接一抽风机的电源负极，采样电路的采样电压输出端电连接电源开关控制电路的采样电压输入端，MCU的一端与恒流镜电路连接，MCU的另一端与电源开关控制电路连接。

3.如权利要求2所述的抗干扰的空气净化装置，其特征在于，所述恒流镜电路包括运算放大器、限流电阻及多个功率MOS管；每个功率MOS管的漏极作为恒流镜电路的一恒流驱动端、栅极与运算放大器的输出端相连、源极经限流电阻接地，限流电阻的端电压反馈到运算放大器的反相输入端，运算放大器的同相输入端与MCU连接以接入定额电压源。

4.如权利要求2所述的抗干扰的空气净化装置，其特征在于，所述采样电路包括并联的第一采样电阻和第二采样电阻，其中，

所述第一采样电阻和第二采样电阻组成的分压网络的一端电连接多个采样端，第一采样电阻的另一端接地，电源开关控制电路的采样电压输入端与第一采样电阻和第二采样电阻之间节点连接。

5.如权利要求2所述的抗干扰的空气净化装置，其特征在于，所述电源开关控制电路包括多路升压子电路，每路升压子电路的电压输出端作为电源开关控制电路的一电源输出端。

6.如权利要求2所述的抗干扰的空气净化装置，其特征在于，所述电源开关控制电路还包括一控制子电路，该控制子电路用于将采样电路反馈的采样电压值与基准电压相比较产生误差信号，并将该误差信号分别送入到多路升压子电路中。

7.如权利要求2所述的抗干扰的空气净化装置，其特征在于，所述空气质量监测系统中还设置有保护电路，保护电路的两端分别与继电器控制电路和MCU连接，该保护电路包括相互连接的静电保护电路和浪涌保护电路，所述静电保护电路具有多个输入端，浪涌保护电路包括多个输出端；静电保护电路的每个输入端分别连接一信号继电器电路的输出端，浪涌保护电路的多个输出端均与MCU连接。

8.如权利要求7所述的抗干扰的空气净化装置，其特征在于，所述空气质量监测系统还包括位于空气质量传感器和继电器控制电路之间的A/D转换电路，每个空气质量传感器的数据输出端均通过A/D转换电路将空气质量监测数据送至信号继电器电路的输入端。

9.如权利要求8所述的抗干扰的空气净化装置，其特征在于，所述电源继电器电路和信号继电器电路均设置有控制端、输入端和输出端，其中，

所述电源继电器电路和信号继电器电路的控制端均与MCU连接，电源继电器电路的输入端与电源开关控制电路的电源输出端连接，电源继电器电路的输出端与空气质量传感器连接，信号继电器电路的输出端与保护电路的输入端连接，信号继电器电路的输入端与A/D转换电路连接。

10.如权利要求8所述的抗干扰的空气净化装置，其特征在于，所述信号继电器电路与电源继电器电路结构相同，电源继电器电路包括三极管、二极管和继电器，三极管的基极作为电源继电器电路的控制端、集电极连接继电器的线圈一端、发射极接地，继电器的线圈另一端连接电源，二极管的阴极连接电源、阳极连接三极管的集电极，继电器的触点一端作为电源继电器电路的输入端、另一端作为电源继电器电路的输出端。