CN212081596U - 带蓄电及屏显功能的新风通风口 - Google Patents

Abstract

本实用新型揭示了带蓄电及屏显功能的新风通风口，该通风口装接于风管与室内环境的分界处，包含一体装接相连的出风监控单元和供能单元，其中出风监控单元内至少设有信号互联的控制器、采集送风数据的传感器和输出检测结果的显示屏；而供能单元内设有蓄电池、利用风管中新风转化电能的第一自发电部、利用室内光照转化电能的第二自发电部，且两路自发电部通过风光互补控制电路接入互联的蓄电池和控制器，实现自发电运转。应用本实用新型新风通风口的改进方案，能够利用新风系统及应用场景下的风能和光能，通过集成增设供能单元实现了自适应发电、储能、供能，且通风口安装便捷，在换新后即可实现所需功能，无需因外接电源线破坏室内装修。

Description

带蓄电及屏显功能的新风通风口

技术领域

本实用新型涉及一种新风系统的附件设备，尤其涉及一种带蓄电及屏显功能的新风通风口及其供能方法。

背景技术

随着人居环境的不断提升，当前建筑设计中为改善室内的空气环境，多会安装新风系统，安装后需要在出风的位置（即风管与室内环境的分界处）安装出风口，以下简称风口。为了适应不同的送风方式、装修风格、气流组织的要求，风口的类型很多，常用的出风口有百叶送风口、散流器风口、条形送风口等多种形式。

现有的传统风口，不管哪种造型只能实现基本的进/出风的功能，无法采集、保存风量数据，也无智能控制调节功能。当需要了解新风供风的细节数据时，需要人员登高靠近风口进行检测。而随着用户使用新风系统的体感要求提升，需要改造增加智能功能（显示，调节等）时不可或缺地需要提供电能，此时势必单独接一根供电线到风口上。在实际施工中，布线穿线会比较繁琐，而且绝大多数情况下会破坏室内装修。

发明内容

鉴于上述现有技术的不足，本实用新型的目的旨在提出一种带蓄电及屏显功能的新风通风口及其供能方法，解决便利获知出风口数据的问题。

本实用新型实现上述目的之带蓄电及屏显功能的新风通风口的技术解决方案是：装接于风管与室内环境的分界处，其特征在于：所述新风通风口包含一体装接相连的出风监控单元和供能单元，其中所述出风监控单元内至少设有信号互联的控制器、采集送风数据的传感器和输出检测结果的显示屏；所述供能单元内设有蓄电池、利用风管中新风转化电能的第一自发电部、利用室内光照转化电能的第二自发电部，且两路自发电部通过风光互补控制电路接入互联的蓄电池和控制器。

上述带蓄电及屏显功能的新风通风口，其中所述第一自发电部为由扇叶、增速器、永磁同步发电机构成，且永磁同步发电机的输出端接有AC转DC整流器。

上述带蓄电及屏显功能的新风通风口，其中所述第二自发电部为一体集成于出风监控单元中的太阳能组件，且太阳能组件的电池片内嵌于出风监控单元朝向室内环境的表面且环绕显示屏分布。

上述带蓄电及屏显功能的新风通风口，其中所述蓄电池一体嵌设于出风监控单元内，且蓄电量和输出功率满足出风监控单元运行所需。

上述带蓄电及屏显功能的新风通风口，其中所述出风监控单元设有风光互补控制电路、防反及富电泄放电路和电源自动切换电路，且风光互补控制电路与蓄电池均接入防反及富电泄放电路，电源自动切换电路的输出端为供能输出。

上述带蓄电及屏显功能的新风通风口，其中所述控制器面向供能单元的接入端设有滤波和稳压电路。

上述带蓄电及屏显功能的新风通风口，其中所述控制器内置设有用于更新记录由传感器采集的送风数据并以备调用读取的存储部。

上述带蓄电及屏显功能的新风通风口，其中所述新风通风口自体设有用于调节出风朝向、风量的控风单元，且控风单元的驱动端与控制器相接受控。

应用本实用新型新风通风口改进方案，具备实质性特点和进步性：该方案充分利用新风系统及应用场景下的风能和光能，通过基于通风口集成增设供能单元实现了自适应发电、储能、供能，且通风口安装便捷，在换新后即可实现所需功能，无需因外接电源线破坏室内装修。

附图说明

图1是本实用新型新风通风口供能的原理示意图。

图2是本实用新型新风通风口自适应供能的流程示意图。

图3是本实用新型新风通风口的局部结构剖视图。

图4是本实用新型新风通风口系统控制中风光互补控制电路与防反及富电泄放电路的联结示意图。

图5是本实用新型所用AC转DC整流器的结构示意图。

具体实施方式

以下便结合实施例附图，对本实用新型的具体实施方式作进一步的详述，以使本实用新型技术方案更易于理解、掌握，从而对本实用新型的保护范围做出更为清晰的界定。

有鉴于上述现有常规通风口在风量数据采集、显示及智能调节等方面的技术缺失，本设计人积极研究创新，提出了一种自带蓄电及屏显功能的新风通风口，以及基于该通风口进一步优化的供能方法，以便于用户快速获知新风数据。

如前所述的现有多种送风口形式，大都比较简单；其基本结构包括一个用于与风管对接定位的外框和功能仅限于引导风向的叶片，由此功能上无法满足数据采集、显示和智能控制功能扩展之需。而本方案在该新风通风口的固有结构基础上进行创新，利用室内光能和管道风能两者结合互补的能源回收利用方式，赋予通风口自主供能，从而实现智能化改造。

如图1至图4所示的原理、流程示意及局部结构剖视图可见，该新风通风口包含风口本体1之中一体装接相连的出风监控单元和供能单元，其中出风监控单元2主要用于扩展风口的智能调节功能，满足与用户交互。为实现该些功能其内至少设有信号互联的控制器22、采集送风数据的传感器21和输出检测结果的显示屏23。其中显示屏可以数码管显示屏、LCD显示屏或各种具有显示功能的屏幕，屏幕外形可以是方形、圆形等；而上述控制器根据智能风口所需实现的功能而按需选择，可选范围包括PLC单片机、MCU/CPU处理器等，至少需满足将传感器测得的信号转换并数据呈现于显示屏。作为以上出风监控单元的供能基础，为避免破坏室内装修的视觉美观和成本投入，不考虑依赖外接电源线的解决方案，由此本方案设计在通风口创新集成了能源再利用自发电的供能单元，其内设有蓄电池3、利用风管中新风转化电能的第一自发电部A、利用室内光照转化电能的第二自发电部B，且两路自发电部通过风光互补控制电路4、防反及富电泄放电路5和电源自动切换电路6与控制器21互联接入蓄电池3。通过进一步优化的电路设计，利用蓄电池满足储能，当可再利用能源相对不足时维持出风监控单元运行，或者当可再利用能源相对充足时主导维持出风监控单元运行。而该蓄电池一体嵌设于出风监控单元内，且蓄电量和输出功率满足出风监控单元运行所需。

从进一步细化的构件结构来看，上述第一自发电部A为由扇叶、增速器、永磁同步发电机构成，且永磁同步发电机的输出端接有AC转DC整流器，如图5所示。为不影响通风口的正常送风，该供能单元的各构件均选择体积较小的微型器件。该自发电部当通风口有适量送风时，即可带动扇叶转动，而扇叶转轴驱动增速器对微型发电机动子进行驱动，从而使得该发电机可以持续输出电能。而该电能以交流电的方式存在，无法直接用于蓄电池充电或控制器工作运行，因此需要对输出进行交直流转化，输出直流电压。

而上述第二自发电部B为一体集成于出风监控单元中2的太阳能组件，且太阳能组件中的电池片为便于接收室内光照，内嵌于出风监控单元2朝向室内环境的表面且环绕显示屏23分布。虽然利用太阳能组件进行自发电的产能与电池片的面积成正比，但相对该出风监控单元的能耗，作为上述第一自发电部A的同级别辅助而言，在能量级别上已足以满足供能所需。

在上述利用管道风能和室内光能实现自发电的基础上，由于送风风速往往存在波动，从而导致输出电压不稳定，另外太阳能组件输出的电能也会由于室内光通量的不稳定造成输出电压不稳定，两者汇集在一起时，会因为存在压差造成电流串扰并倒流，严重情况下造成系统发热损坏，为解决这一问题，如图4所示，本方案引入风光互补控制电路汇集两路不稳定的电能，使两者产生的电能不会倒流。同理地，除了两路不稳定的自发电需要调和外，蓄电池在不同电压环境下的充、放电控制也需要可靠防护。因此，风光互补控制电路与蓄电池均接入防反及富电泄放电路，并以电源自动切换电路的输出端为供能输出。此外，上述控制器面向供能单元的接入端设有滤波电路和稳压电路（常规设置未图示），以面向智能风口提供一个安全稳定的电源环境。

上述图4所示电路的功能说明细化来看，微型风力发电机与光伏电池组件通过各自的变换电路输出的直流电压通过风光互补控制电路连接在一起，然后通过防反及富电泄放电路向储电模块充电以及给后端控制系统供电。微型风力发电机与光伏电池组件的控制电路基本是一样的。先是通过电容和电感进行滤波，获得稳定及持续的电压Uf和Ug，当控制系统的MCU输出充电信号Vg（B2）或Vf（A2）为高电平时，三极管导通，mos管MA或MB的栅极变成低电平，mos导通，微型风力发电机或光伏电池组件就可以给后端提供电能。互补电路中tvs起到保护的作用，当微型风力发电机或光伏电池组件输出电压超过tvs的反向截止电压就会击穿导通，这样mos管MA或MB的栅极就会始终是高电平，这样即使控制系统的MCU持续输出高电平（Vg或Vf）也不会使mos管MA或MB导通，自动防止了电压过高致使后端电路以及储能模块损坏。当风能以及光能过剩或某一路异常时，控制系统的MCU可以选择Vg或Vf输出高电平或低电平，达到系统自动调节输入电压以及保护系统的效果。

上述电源自动切换电路6中：当微型风力发电机与光伏电池组件同时没有电压输出时，uG=0，uS=储能模块的电压，满足uG-uS<0，且|uG-uS|>|uGS(th)|，其中uGS|th|是开启电压，此时PMOS导通，控制系统的供电完全由储能模块提供，当微型风力发电机与光伏电池组件输出电压大于或等于储能模块的电压时，即uG≧uS，不满足导通条件，此时PMOS截止，电流经一个二极管给控制系统供电，利用二极管的“单向导电性”，防止PMOS截止，此时微型风力发电机与光伏电池组件不仅给储能模块提供电压还给控制系统提供电能，这样就可以为保证系统安全稳定运行提供稳定的电源环境。

上述防反及富电泄放电路5中：微型风力发电机与光伏电池组件的电能汇集到一起，利用二极管的“单向导电性”，防止两个电压汇集到一起时，由于两个组件输出存在压差，产生反向流动到另一组件中导致损坏。经过防反电路后，汇集到的电能就可以给储电模块和控制系统供电了。由于控制系统采用低功耗设计，在光能和风能都充裕的情况下，系统获得的能量过剩，此时如果控制系统检测到在锂电池充满电后，系统供电仍有富余时，为保护风力发电机与光伏组件，控制系统的泄电控制信号51输出高电平，mos管MC导通，多余电能经过大功率泄放电阻转化为热能，从而实现将富余电能泄放掉。

通常情况下，各种控制器硬件均内置设有存储器，应用于智能风口时，上述传感器所采集得到的送风数据可被实时记录、定期更新，并可以被控制器调用后通过显示屏输出呈现。更优化地，该控制器采用超低功耗设计，在系统设计时将定时进入超低功耗的休眠模式，然后定时唤醒MCU采集传感器数据，并显示在LCD上，由于LCD功耗极低，通常将一直显示，整个休眠和唤醒的流程循环往复，使系统正常连贯的运行。在睡眠模式开启后，大部分电能将存储在蓄电池上，蓄电池充盈则停止充电，进入电池保护模式。

从智能风口显示风量外实现调节的功能扩展来看，该新风通风口自体设有用于调节出风朝向、风量的控风单元，例如用于切换风口叶片朝向或调节通风空间大小的微型电机等，且该些控风单元的驱动端与控制器相接受控，例如通过能耗极低的短距离无线通讯方式交互信号实现调节功能。

结合图2所示的流程图可以理解，该结构改良后的新风通风口提供了一种全新自发电的供能方法。其中第一自发电部A独立运转，将新风的机械能转化为交流电，并在整流转换为直流电后输入风光互补控制电路；第二自发电部B独立运转，将室内的光能转化为直流电输入风光互补控制电路；由风光互补控制电路和蓄电池根据不同时段的环境能源状态自适应可控地向出风监控单元供能。

依赖于上述风光互补控制电路和防反及富电泄放电路，具体地，当风光互补控制电路的输出电压大于蓄电池的工作电压，供能由风光互补控制电路主导，并对蓄电池充能；当风光互补控制电路的输出电压小于蓄电池的工作电压，供能由蓄电池主导。其中防反及富电泄放电路同时起到切换供能的作用。

综上关于本实用新型新风通风口及其供能的改进方案，具备突出的实质性特点和显著的进步性：该方案充分利用新风系统及应用场景下的风能和光能，通过基于通风口集成增设供能单元实现了自适应发电、储能、供能，且通风口安装便捷，在换新后即可实现所需功能，无需因外接电源线破坏室内装修。

除上述实施例外，本实用新型还可以有其它实施方式，凡采用等同替换或等效变换形成的技术方案，均落在本实用新型所要求保护的范围之内。

Claims (8)

1.带蓄电及屏显功能的新风通风口，装接于风管与室内环境的分界处，其特征在于：所述新风通风口包含一体装接相连的出风监控单元和供能单元，其中所述出风监控单元内至少设有信号互联的控制器、采集送风数据的传感器和输出检测结果的显示屏；所述供能单元内设有蓄电池、利用风管中新风转化电能的第一自发电部、利用室内光照转化电能的第二自发电部，且两路自发电部通过控制器互补接入蓄电池。

2.根据权利要求1所述带蓄电及屏显功能的新风通风口，其特征在于：所述第一自发电部为由扇叶、增速器、永磁同步发电机构成，且永磁同步发电机的输出端接有AC转DC整流器。

3.根据权利要求1所述带蓄电及屏显功能的新风通风口，其特征在于：所述第二自发电部为一体集成于出风监控单元中的太阳能组件，且太阳能组件的电池片内嵌于出风监控单元朝向室内环境的表面且环绕显示屏分布。

4.根据权利要求1所述带蓄电及屏显功能的新风通风口，其特征在于：所述蓄电池一体嵌设于出风监控单元内，且蓄电量和输出功率满足出风监控单元运行所需。

5.根据权利要求1所述带蓄电及屏显功能的新风通风口，其特征在于：所述出风监控单元设有风光互补控制电路、防反及富电泄放电路和电源自动切换电路，且风光互补控制电路与蓄电池均接入防反及富电泄放电路，电源自动切换电路的输出端为供能输出。

6.根据权利要求1所述带蓄电及屏显功能的新风通风口，其特征在于：所述控制器面向供能单元的接入端设有滤波和稳压电路。

7.根据权利要求1所述带蓄电及屏显功能的新风通风口，其特征在于：所述控制器内置设有用于更新记录由传感器采集的送风数据并以备调用读取的存储部。

8.根据权利要求1所述带蓄电及屏显功能的新风通风口，其特征在于：所述新风通风口自体设有用于调节出风朝向、风量的控风单元，且控风单元的驱动端与控制器相接受控。

Images