专利名称：智能化室内生态调节器的制作方法
技术领域：
本装置涉及一种智能化室内生态调节装置，特别涉及一种采用单片微型计算机控制以改善室内生态环境，美化居室的自动控制艺术品。属于室内卫生，保健，装饰设备。
经申请人调研及查阅资料，现有的室内保健设备如东芝、松下、合利埃及克罗娜等进口空气净化器，以及桑普、绿叶神等国内空气净化器均在室内进行空气循环，虽可清除大部分有害气体，但无法解决室内氧气和二氧化碳的比例问题。另一些设备，如北大方正、亚都恒温换气机都是与室外进行空气交换，这样虽能解决空气中氧气含量问题，但是为保持室内温度，需对空气进行加热或冷却处理，增加了能量消耗。且室外很多地方污染日益严重，每交换一次均需处理室外污染空气，不如室内空气多次循环净化效果好。
本装置的一个目的，就是要克服上述技术中的各种缺陷，指出一种集中国传统山水草木盆景与现代智能控制于一体的室内生态调节装置。通过单片机智能化控制，使原本作为观赏用的山水草木盆景在理想情况下得到科学管理，同时自动控制人工光合作用，改善室内氧气和二氧化碳的比例，使空气在室内循环即可，降低了维持室内温度的功耗，同时获得了含氧量较高的具有清新空气的生态环境。
本装置的另一目的，由于实现了智能化，用户可以根据居住区域不同选择不同造型的盆景，用以提高或降低室内空气的湿度。在干燥的地区，可选择造型为湖海、河流的盆景。通过盆景中植物的水分蒸发以及盆景中喷泉、瀑布和云雾的控制，以实现室内湿度的调节。在潮湿地区，通过选择热带沙漠植物盆景作为生态调节器，除视觉上给人以清爽干燥的感觉外，还可利用沙漠植物的抗旱能力，吸收空气中的水分以达到降低室内湿度的目的。
本装置可定时开启不同气息的存储罐，释放如花香、松香等气息以及开启小型氧气瓶以满足特殊需要。
本装置采用模块化结构，硬件及软件均可自由进行组态，通过键盘方便地选择，以适应各种不同的需要，并备有一部分I／O口(输入／输出口)可用于扩展功能，如对电加热器及空调机等家用电器进行综合控制和管理。
本装置是通过如下技术方案加以实施的单片机［29］利用其I／Oa口(输入／输出口)通过氧气传感器［1］以及O／F变换器［15］测量空气中氧气的含量作为控制光合作用的参考值，通过温度检测器［12］以及T℃／F变换器［18］检测装置内温度，通过光照检测器［8］以及L／F变换器［14］检测室内光照强度作为控制光合作用的辅助参考量。上述各量与固化在单片机内部ROM上或用户通过键盘［28］和显示器［27］设置在单片机内RAM上的氧气含量数值进行比较处理，然后通过单片机的I／Ob口发出控制量，分别控制可定向发光的模拟日光源［9］的光照强度，启动空气净化器［4］补充装置内二氧化碳含量，控制装置内的加热器［11］的输入功率以达到调整装置内温度的目的。使装置内的光照、二氧化碳含量以及温度处于植物进行光合作用的最佳状态，植物不断地吸入二氧化碳，放出氧气，直至室内氧气含量处于设定状态，精度5％。室内若无明显污染源如吸烟等，则无需空气净化器，可直接将室内空气泵入装置内水中进行循环净化，而水中植物可采用如大藻(水浮莲)这类浮生植物，其根部吸收水中污染物质，起到净化作用。如有特殊要求，可通过键盘和显示器进行设置，利用I／Oc口定时开启氧气瓶以使室内氧气含量维持更高的比例。定时开启各种气息存储罐，使室内环境更理想。
地区不同室内湿度不尽相同，相对湿度低于80％的北方干燥地区，往往需要增加空气中的湿度，适合选用水域宽阔的盆景造型作为室内生态调节装置，如附图
(一)。在进行光合作用开启室内空气净化器［4］时，使净化过的空气通过管道进入装置底部以气泡的形式在种满植物的水中进一步过滤，经过光合作用变成富含氧气且湿润的气体，以此对室内湿度进行初步调节，此时单片机通过湿度检测器［5］测量室内湿度并与设定值进行比较，当低于设定时，通过I／Ob口控制装置内的喷泉［7］或瀑布［2］的微型水泵的转速以控制其水流量，对室内湿度进一步进行调节。由于装置不断蒸发水分，相当于一恒定的湿度控制，使室内形成一较为理想的小气候。除非较长时间开窗开门破坏这种平衡，需要启动电子振荡器产生超声波作用于换能片上，其谐振产生的定向压强将水雾化喷起，作为盆景中的云雾对室内湿度进行快速调节，直至满足要求为止，误差2％。
在南方湿度较高的地区，如前所述应选择水域较少，以热带沙漠植物以及其它抗旱植物为主的盆景造型，见图(二)，主要目的是减少水分的蒸发。当单片机［29］通过I／Ob口启动空气净化器后，经过净化的空气通过盆景底部的管道［6］，进入盆景砂石中。由于单片机控制植物的灌溉，始终使其根据要求处于干旱状态。因此湿度较大的空气中的水分很容易被砂石中植物根部吸收，而植物的气生部分亦能吸收少量水分，多次循环使空气变得干燥。植物除吸收空气中的水分外，还通过单片机［29］控制喷泉［7］根据室内湿度情况对植物进行灌溉以维持植物的生存。此时本装置则起到一台去湿机的作用。
与现有的室内空气调节设备相比较，本装置具有集传统艺术品与室内生态调节于一体的特点。可方便地设定湿度和氧气含量并能自动调节。由于软件硬件的模块化，用户可根据需要随意进行组态，并留有一部分I／Od口作为其它家用电器综合管理和控制用。本装置在室内生态环境改善方面具有显著的进步。
附图(一)为本生态调节装置装配示意图(适用于北方干燥地区)。
附图(二)为本生态调节装置装配示意图(适用于南方潮湿地区)。
附图(三)为本装置的实施例。
以下结合附图对本装置作进一步说明。
参照附图(一)和附图(三)单片机［29］将其I／Oa口接到由多路开关［25］控制的信号／频率变换器L／F［14］、O／F［5］、H／F［16］、WP／F［17］、T℃／F［18］上，再分别接在由“伽伐尼电池”构成的氧气检测器［1］上，由湿度电容构成的湿度检测器［5］以及热敏电阻构成的装置内部温度检测器［12］上，由半导体光敏器件构成的光照检测器［8］上，以不断接受室内氧气含量，装置内温度和室内光照度作为负反馈控制参量。单片机［29］另外两组I／Oa口分别联结到显示器［27］和键盘［28］上，以便由用户键入室内所需湿度，氧气含量。单片机［29］在获得室内含氧量，光照度以及装置内温度这些量以后与固化在单片机内部ROM上的(或用户通过键盘［28］及显示器［27］设置在单片机内部RAM上的)氧气含量进行对比处理，然后通过I／Ob口控制数字触发器［26］向双向可控硅［20］发出控制信息，确定双向可控硅［20］的导通占空比，进而调整电加热器［11］的输入功率，直到本装置内温度适合进行光合作用。通过控制另一组可控硅［23］导通角，调整由荧光灯和白炽灯复合成的模拟日光源［9］的电压以控制光照强度，因其光谱在400nm－800nm范围内复盖日光光谱，使装置内植物处于最佳光合作用状态，吸入二氧化碳，发出氧气，以维持设定的室内氧气含量。同时单片机在收到室内湿度信息后与固化在其内部ROM上的(或用户通过键盘和显示器设置在单片机RAM上的)湿度数值进行比较处理，然后通过控制可控硅的导通角，改变其输出电压以调节瀑布［2］和喷泉［7］的水泵电机的转速，达到控制瀑布的流量及喷泉的高度作为室内湿度的细调，I／Ob口通过数字触发器［26］控制超声波雾化器［3］的振荡源［19］进行加湿作为室内湿度的粗调，以维持室内湿度在某一设定值，同时I／O口的开关量输出控制电磁阀线圈［30］，根据用户键入的数值定时开启，释放各种所需气息。
本领域技术人员容易了解到，本装置是用人们普遍熟悉的自动调节原理构成和控制的。
本产品可以通过键盘［28］和显示器［27］方便地选择适合用户要求的室内含氧量和湿度。
选择参数步骤见表(一)，键盘见表(二)。
表(一)点阵液晶显示模块操作
<p>说明上电。显示屏自动显示请设置参数字样，按下氧气／O键选择氧气含量，此时末位自动闪烁。
按↑键，使最右位数为1且闪烁，如继续按↑键，依次使最右位变为2，3……9，周而复始。如选2。
按←键，使2移至第二位，末位为O且闪烁。
按↑键使末位为2且闪烁。
按回车／R键对所选22％的含氧量认可，请继续选择，提示出现
<p>表(二)键盘设置
可根据需要按上述方法继续设置湿度数值，同样方便快捷，在此不再赘述。设置结束后，按启动／S键，生态调节装置便自动运行。
本装置可以作为室内综合控制控制中心，其硬件和软件均为模块化结构，可根据不同需要进行组态，向家用电器综合控制进了一步，集智能化，节能，生态调节，居室美化，综合管理于一体。
以上已结合实施例对本装置作了详尽的说明，本领域技术人员不难根据本装置的原理作出若干改形，但它们将不会超出本实用新型权力要求所限定的精神与范围。
权利要求1.一种智能化室内生态调节器，它包括电源、单片机[29]、显示器[27]、键盘[28]、模拟日光源[9]、电加热器[11]、超声波雾化器件[3]以及用于室内生态调节的山水草木盆景[10]，其特征包括氧气检测器[1]及O/F变换器[15]、光照检测器[8]及L/F变换器[14]、温度检测器[12]及T℃/F变换器[18]、湿度检测器[5]及H/F变换器[16]，分别用于提供光合作用和湿度调节的负反馈输入控制参量，水位检测器[13]及WP/F变换器[17]用于判断装置内水位是否过低；可控硅[21]，[22]，[23]和双向可控硅[20]，[24]用以接受单片机[29]通过数字触发器[26]输出的控制量，分别调节光照强度和装置内温度，双向可控硅[24]控制室内空气净化器[4]的电机，把净化过的空气输入装置内补充用于光合作用的二氧化碳；可控硅[21]，[22]控制微型水泵的电压，通过调节其转速以控制装置内喷泉[7]和瀑布[2]的流量，振荡器[19]控制超声波雾化器件[3]的启停，共同进行室内湿度的调节；氧气检测器[1]置于空气净化器[4]的空气输入端以测量室内氧气含量，光照检测器[8]置于装置顶部检测室内光照强度，温度检测器[12]置于装置内以测量装置内温度，这些检测器的输出端通过变换器接至多路开关[25]的输入端，其输出端接至单片机[29]的I/Oa口，作为检测信号的输入；接到上述检测信号后，单片机的I/Ob口通过数字触发器[26]分别接至可控硅[21]，[22]，[23]和双向可控硅[20]，[24]，通过改变双向可控硅[20]的导通占空比控制输入电加热器[11]的功率，使生态调节装置的温度满足要求；利用双向可控硅[24]的开关作用控制室内空气净化器[4]的启停，补充装置内用于光合作用的二氧化碳；调整可控硅[23]的导通角控制其输出电压以达到调整模拟日光源[9]的光照强度使装置内植物处于理想的光合作用状态，吸进二氧化碳，放出氧气，以使室内氧气含量满足要求。同时单片机接收到湿度检测信号后，通过改变可控硅[21]，[22]的导通角控制其输出电压，以调整微型水泵的转速进而调节喷泉[7]及瀑布[2]的水流量以调节室内湿度。通过控制振荡器[19]进而控制超声波雾化器件[3]的启停，用以进一步对室内湿度进行调节，使其满足用户设定的要求。
2.根据权利要求1的智能化室内生态调节器，其特点是可以根据用户要求，由单片机［29］和键盘［28］及显示器［27］键入数据，通过I／Oc口送出开关量驱动电磁阀线圈［30］定时开启不同的气息存储罐和氧气瓶以满足特殊要求。
3.根据权利要求1的智能化室内生态调节器，其特征是当采用山水盆景时，室内若无明显污染源如吸烟等，则无需空气净化器，可直接将室内空气泵入装置内水中进行循环净化，而水中植物可采用如大藻(水浮莲)这类浮生植物，其根部吸收水中污染物质，起到净化作用。
4.根据权利要求1的智能化室内生态调节器的特征是单片机［29］采用MCS－51系列；显示器［27］采用LCD(液晶)或LED(数码管)显示；键盘［28］采用触摸式；温度检测器［12］采用热敏电阻及NE555器件构成温度／频率变换器［18］；水位检测器［13］采用电容式及NE555器件构成水位／频率变换器［17］；氧气检测器［1］用“伽伐尼电池”氧气检测器及其氧气／频率转换器［15］；湿度检测器［5］采用湿度电容及其湿度／频率变换器［16］；光照检测器［8］采用半导体光敏器件及其光照／频率转换电路［14］。
专利摘要智能化室内生态调节器采用单片微型计算机，通过闭环负反馈控制山水草木盆景，使之自动调节室内湿度和氧气含量，集美化居室的艺术景观与改善室内生态环境于一体，是新型智能化绿色产品。本产品可以科学管理各种不同造型的盆景，利用植物的水分蒸发、喷泉、瀑布、云雾，或控制热带沙漠植物的灌溉以调节室内湿度。通过自动控制植物的光合作用，吸入二氧化碳，放出氧气，进一步改善室内生态，使之处于一种自然、优雅、无污染的理想环境。
文档编号F24F3/16GK2184161SQ9420657
公开日1994年11月30日 申请日期1994年3月11日 优先权日1994年3月11日
发明者王广生, 方穗明 申请人:王广生