CN210433403U - 一种低成本的灰尘检测系统 - Google Patents

Abstract

本实用新型涉及红外检测技术领域，具体公开了一种低成本的灰尘检测系统，包括红外灰尘检测模块及与其连接的放大输出模块，所述放大输出模块外接于MCU的信号检测端；所述红外灰尘检测模块用于在有灰尘或无灰尘时输出第一检测信号或第二检测信号到所述放大输出模块；所述放大输出模块用于根据接收的所述第一检测信号或第二检测信号输出低电平信号或高电平信号到所述信号检测端。本系统采用了二极管、运算放大器、电阻、电容等常规的电子元器件，以较低成本便实现了自动检测灰尘并根据灰尘的有无自动调节吸尘器的运行功率，并设置MCU在检测到电平从低转高，并延时2S后，控制吸尘器从高功率运行恢复低功率运行，总体上能够较大地提高吸尘器的runtime。

Description

一种低成本的灰尘检测系统

技术领域

本实用新型涉及红外检测技术领域，尤其涉及一种低成本的灰尘检测系统。

背景技术

随着国内生活水平的不断提高和科技的快速发展，无绳吸尘器渐渐走入寻常百姓家，并且正在逐步的被更多的人们接受，而在欧美的一些国家选择无绳吸尘器的概率达到了85％，无绳吸尘器将会在不久的未来也会像白色家电一样成为每个家庭必备的清洁家电，而不只是“劳动工具”的范畴。Runtime(运行时间)是考量无绳吸尘器的一个重要指标，因为其能够随着吸进的灰尘量智能调节吸尘器功率，从而提高Runtime显得越来越重要。但目前市面只有高端的吸尘器具有灰尘感应功能，具有较高的runtime，但其建设成本较高，不适用于中低端吸尘器，主要原因在于目前缺乏一种能够全方位适用的低成本灰尘感应方案。

发明内容

本实用新型提供一种低成本的灰尘检测系统，解决的技术问题是，现有具有高runtime的吸尘器多为高端机型，建设成本较高，不适用于中低端吸尘器，缺乏一种能够全方位适用的低成本灰尘感应方案。

为解决以上技术问题，本实用新型提供一种低成本的灰尘检测系统，包括红外灰尘检测模块及与其连接的放大输出模块，所述放大输出模块外接于MCU的信号检测端；所述红外灰尘检测模块用于在有灰尘或无灰尘时输出第一检测信号或第二检测信号到所述放大输出模块；所述放大输出模块用于根据接收的所述第一检测信号或第二检测信号输出低电平信号或高电平信号到所述信号检测端。

具体地，所述红外灰尘检测模块设有红外发射二极管单元和红外接收二极管单元；

所述红外发射二极管单元用于向空气中辐射红外光；

所述红外接收二极管单元用于在空气中有灰尘、接收不到所述红外光时输出所述第一检测信号到所述放大输出模块；还用于在空气中无灰尘、接收到所述红外光时输出所述第二检测信号到所述放大输出模块。

优选地，所述红外发射二极管单元设有红外发射二极管、第一电阻和第一电容；

所述红外发射二极管与所述第一电阻依序正向地串联在供电电源和地之间，所述第一电容连接在所述红外发射二极管的两端。

优选地，所述红外接收二极管单元设有红外接收二极管、第二电阻、第二电容和第一二极管；

所述红外接收二极管与所述第二电阻依序反向地串联在供电电源和地之间，所述第一二极管反向连接在所述红外接收二极管与所述第二电阻的公共端和所述放大输出模块的第一反向输入端之间；所述第二电容连接在所述第一二极管的两端。

优选地，所述放大输出模块设有运算放大器、第三电阻、第四电阻、第五电阻、第六电阻、第七电阻、第八电阻、第九电阻、第三电容、第四电容、第五电容和第二二极管；

所述第三电阻和所述第四电阻依序串联在供电电源和地之间，其公共端连接所述运算放大器的第一同向输入端，所述第三电容连接在所述第四电阻的两端；

所述第五电阻一端连接所述运算放大器的第一反向输入端，另一端连接所述运算放大器的第一运放输出端、所述第二二极管的正极端和所述第六电阻的一端，所述第二二极管的负极端和所述第六电阻的另一端共同连接所述运算放大器的第二反向输入端，第四电容连接在所述第二反向输入端与地之间；

所述第七电阻和第八电阻分别连接在所述运算放大器的第二同向输入端与供电电源、地之间；

所述第九电阻与所述第五电容依序串联在所述运算放大器的第二运放输出端与地之间；

所述运算放大器的接地端接地，电源端连接供电电源。

本实用新型提供的一种低成本的灰尘检测系统，还包括连接在所述供电电源和地之间的第六电容。

优选地，外接的MCU用于根据所述信号检测端接收的低电平信号或高电平信号以对应的高功率或低功率控制吸尘器运行。

进一步地，所述MCU还用于在检测到所述信号检测端由低电平信号转为高电平并延时2s后，控制吸尘器由高功率转为低功率运行。

本实用新型提供的一种低成本的灰尘检测系统，通过设置红外发射二极管和红外接收二极管来检测灰尘的有无：当无灰尘时，红外发射二极管发射的红外光直接射在接收管上，接收二极管导通，使得运算放大器的第二放大输出端输出高电平信号，外接的MCU读取到该信号，控制使用低功率运行吸尘器；当有灰尘时，灰尘遮挡了射到接收管上的红外光，接收二极管关闭，运算放大器输出低电平信号，外接的MCU读取到该信号，控制使用高功率运行吸尘器。本系统采用了二极管、运算放大器、电阻、电容等常规的电子元器件，以较低成本便实现了自动检测灰尘并根据灰尘的有无自动调节吸尘器的运行功率，并设置MCU在检测到电平从低转高，并延时2S后，控制吸尘器从高功率运行恢复低功率运行，总体上能够较大地提高吸尘器的runtime，适用于各低中高端机型。

附图说明

图1是本实用新型实施例提供的一种低成本的灰尘检测系统的电路原理图。

具体实施方式

下面结合附图具体阐明本实用新型的实施方式，实施例的给出仅仅是为了说明目的，并不能理解为对本实用新型的限定，包括附图仅供参考和说明使用，不构成对本实用新型专利保护范围的限制，因为在不脱离本实用新型精神和范围基础上，可以对本实用新型进行许多改变。

本实用新型实施例提供的一种低成本的灰尘检测系统，其电路原理如图1所示，包括红外灰尘检测模块10及与其连接的放大输出模块20，所述放大输出模块20外接于MCU的信号检测端T-in(连接器J1)；所述红外灰尘检测模块10用于在有灰尘或无灰尘时输出第一检测信号或第二检测信号到所述放大输出模块20；所述放大输出模块20用于根据接收的所述第一检测信号或第二检测信号输出低电平信号或高电平信号到所述信号检测端T-in。

需要进一步说明的是，所述红外灰尘检测模块10设有红外发射二极管单元11和红外接收二极管单元12；所述红外发射二极管单元11用于向空气中辐射红外光；所述红外接收二极管单元12用于在空气中有灰尘、接收不到所述红外光时输出所述第一检测信号到所述放大输出模块20；还用于在空气中无灰尘、接收到所述红外光时输出所述第二检测信号到所述放大输出模块20。

作为本实用新型的一优选实施例，再次参见图1：

所述红外发射二极管单元11设有红外发射二极管D1、第一电阻R1和第一电容C1；所述红外发射二极管D1与所述第一电阻R1依序正向地串联在供电电源VCC和地GND之间，所述第一电容C1连接在所述红外发射二极管D1的两端。所述红外发射二极管D1在电源接通时工作向外辐射红外光。

所述红外接收二极管单元12设有红外接收二极管D2、第二电阻R2、第二电容C2和第一二极管D3；所述红外接收二极管D2与所述第二电阻R2依序反向地串联在供电电源VCC和地GND之间，所述第一二极管D3反向连接在所述红外接收二极管D2与所述第二电阻R2的公共端和所述放大输出模块20的第一反向输入端IN1-之间；所述第二电容C2连接在所述第一二极管D3的两端。所述红外接收二极管D2在电源接通并接收到红外光(无灰尘时)导通，相反未接收到(有灰尘时)关闭。

所述放大输出模块20设有运算放大器U1、第三电阻R3、第四电阻R4、第五电阻R5、第六电阻R6、第七电阻R7、第八电阻R8、第九电阻R9、第三电容C3、第四电容C4、第五电容C5和第二二极管D4；所述第三电阻R3和所述第四电阻R4依序串联在供电电源VCC和地GND之间，其公共端连接所述运算放大器U1的第一同向输入端IN1+，所述第三电容C3连接在所述第四电阻R4的两端；所述第五电阻R5一端连接所述运算放大器U1的第一反向输入端IN1-，另一端连接所述运算放大器U1的第一运放输出端OUT1、所述第二二极管D4的正极端和所述第六电阻R6的一端，所述第二二极管D4的负极端和所述第六电阻R6的另一端共同连接所述运算放大器U1的第二反向输入端IN2-，第四电容C4连接在所述第二反向输入端IN2-与地之间；所述第七电阻R7和第八电阻R8分别连接在所述运算放大器U1的第二同向输入端IN2+与供电电源VCC、地GND之间；所述第九电阻R9与所述第五电容C5依序串联在所述运算放大器U1的第二运放输出端OUT2与地GND之间；所述运算放大器U1的接地端GND接地GND，电源端VCC连接供电电源VCC。

外接的MCU用于根据所述信号检测端T-in接收的低电平信号或高电平信号以对应的高功率或低功率控制吸尘器运行，也即是所述运算放大器U1在所述红外接收二极管D2导通时，其第二运放输出端OUT2输出高电平，外接的MCU接收到该高电平后，判断此时空气中无灰尘，随即控制吸尘器以较低功率运行，减少吸尘器的耗能。相反所述运算放大器U1在所述红外接收二极管D2关闭时，其第二运放输出端OUT2输出低电平，外接的MCU接收到该高电平后，判断此时空气中有灰尘，随即控制吸尘器以较高功率运行，提高吸尘器的工作效率。所述MCU还设置为：在检测到所述信号检测端T-in由低电平信号转为高电平并延时2s后，控制吸尘器由高功率转为低功率运行。

本实用新型提供的一种低成本的灰尘检测系统，如图1所示，还包括连接在所述供电电源VCC和地GND之间的第六电容C6，主要用于保证整个系统。

本实用新型实施例提供的一种低成本的灰尘检测系统，通过设置红外发射二极管D1和红外接收二极管D2来检测灰尘的有无：当无灰尘时，红外发射二极管D1发射的红外光直接射在接收管上，接收二极管D2导通，使得运算放大器U1的第二放大输出端输出高电平信号，外接的MCU读取到该信号，控制使用低功率运行吸尘器；当有灰尘时，灰尘遮挡了射到接收管上的红外光，接收二极管D2关闭，运算放大器U1输出低电平信号，外接的MCU读取到该信号，控制使用高功率运行吸尘器。本系统采用了二极管、运算放大器、电阻、电容等常规的电子元器件，以较低成本便实现了自动检测灰尘并根据灰尘的有无自动调节吸尘器的运行功率，并设置MCU在检测到电平从低转高，并延时2S后，控制吸尘器从高功率运行恢复低功率运行，总体上能够较大地提高吸尘器的runtime，适用于各低中高端机型。

上述实施例为本实用新型较佳的实施方式，但本实用新型的实施方式并不受上述实施例的限制，其他的任何未背离本实用新型的精神实质与原理下所作的改变、修饰、替代、组合、简化，均应为等效的置换方式，都包含在本实用新型的保护范围之内。

Claims (4)

1.一种低成本的灰尘检测系统，其特征在于：包括红外灰尘检测模块及与其连接的放大输出模块，所述放大输出模块外接于MCU的信号检测端；所述红外灰尘检测模块用于在有灰尘或无灰尘时输出第一检测信号或第二检测信号到所述放大输出模块；所述放大输出模块用于根据接收的所述第一检测信号或第二检测信号输出低电平信号或高电平信号到所述信号检测端；

所述红外灰尘检测模块设有红外发射二极管单元和红外接收二极管单元；

所述红外发射二极管单元用于向空气中辐射红外光；

所述红外接收二极管单元用于在空气中有灰尘、接收不到所述红外光时输出所述第一检测信号到所述放大输出模块；还用于在空气中无灰尘、接收到所述红外光时输出所述第二检测信号到所述放大输出模块；

所述红外发射二极管单元设有红外发射二极管、第一电阻和第一电容；

所述红外发射二极管与所述第一电阻依序正向地串联在供电电源和地之间，所述第一电容连接在所述红外发射二极管的两端；所述红外接收二极管单元设有红外接收二极管、第二电阻、第二电容和第一二极管；

所述红外接收二极管与所述第二电阻依序反向地串联在供电电源和地之间，所述第一二极管反向连接在所述红外接收二极管与所述第二电阻的公共端和所述放大输出模块的第一反向输入端之间；所述第二电容连接在所述第一二极管的两端；

所述放大输出模块设有运算放大器、第三电阻、第四电阻、第五电阻、第六电阻、第七电阻、第八电阻、第九电阻、第三电容、第四电容、第五电容和第二二极管；

所述第三电阻和所述第四电阻依序串联在供电电源和地之间，其公共端连接所述运算放大器的第一同向输入端，所述第三电容连接在所述第四电阻的两端；

所述第五电阻一端连接所述运算放大器的第一反向输入端，另一端连接所述运算放大器的第一运放输出端、所述第二二极管的正极端和所述第六电阻的一端，所述第二二极管的负极端和所述第六电阻的另一端共同连接所述运算放大器的第二反向输入端，第四电容连接在所述第二反向输入端与地之间；

所述第七电阻和第八电阻分别连接在所述运算放大器的第二同向输入端与供电电源、地之间；

所述第九电阻与所述第五电容依序串联在所述运算放大器的第二运放输出端与地之间；所述运算放大器的接地端接地，电源端连接供电电源。

2.如权利要求1所述的一种低成本的灰尘检测系统，其特征在于：还包括连接在所述供电电源和地之间的第六电容。

3.如权利要求1所述的一种低成本的灰尘检测系统，其特征在于：外接的MCU用于根据所述信号检测端接收的低电平信号或高电平信号以对应的高功率或低功率控制吸尘器运行。

4.如权利要求3所述的一种低成本的灰尘检测系统，其特征在于：所述MCU还用于在检测到所述信号检测端由低电平信号转为高电平并延时2s后，控制吸尘器由高功率转为低功率运行。

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