专利名称：一种智能清新剂释放器的制作方法
技术领域：
本实用新型涉及清新剂释放器，具体涉及一种智能清新剂释放器。
背景技术：
清新的环境一直是人们生活质量的保证，而目前公共场所(如教学楼、车站，宿 舍)及家居建筑里厕所的臭味却一直困扰着人们。为了摆脱恶臭的缠绕，采用了很多的方 法。例如为了掩盖厕所的臭气，采用大量使用空气清新剂以掩盖臭味的方法，因此市面上多 出现了开放式或定时式喷气式清新剂释放的方式，尽管具有一定的效果，但同时也带来了 不少问题。例如，空气清新剂无法完全去除臭气存在问题，且过量的清新剂使用，其本身的 巨大气味又成为了人们的一大问题；且浓度的清新剂(主要成分为乙醚、香精等)对人体也 产生不良影响；大量的清新剂的使用，本身也是一种资源的浪费，且不便于使用成本的管理 控制。故实现智能化控制清新剂的释放是很有必要的，本实用新型解决了上述问题，通过创 新设计实现清新剂释放、空气过滤和空气交换的智能化控制。
实用新型内容本实用新型的目的在于克服现有技术存在的上述不足，提供一种智能清新剂释放
ο本实用新型通过如下技术方案实现一种智能清新剂释放器，其包括将被检测对象的浓度含量信号转化为电信号的气 味检测模块，根据气味检测模块传送过来的代表不同气味浓度含量的电信号控制执行模块 工作的主控制器模块，和用于执行主控制器模块发送过来的控制命令的执行模块；所述执 行模块包括清新剂释放器、排风机和活性炭过滤装置；所述气味检测模块、主控制器模块和 执行模块顺序连接。上述的智能清新剂释放器，所述气味检测模块包括有气敏传感器。上述的智能清新剂释放器，所述主控制器模块包括主控制芯片、电阻电平转换电 路、通信信号转换电路、直流隔离驱动电路、交流隔离驱动电路、输出控制接口和本地显示 装置；主控制器模块接收气味检测模块传送的气味检测信号，在本地显示装置中显示气味 检测信号，并对执行模块发送控制命令；主控制器模块中的电阻电平转换电路与气味检测 模块的气敏传感器连接，将接收到的信号转换为电平信号传送至主控制芯片；通信信号转 换电路与主控制芯片连接，将主控制芯片发送的通信信号转换为适合远程显示装置的显示 信号并传送至远程显示装置；本地显示装置与主控制芯片连接，显示主控制芯片发送的显 示信号；直流隔离驱动电路的输入端通过输出控制信号输出接口与主控制芯片连接，接收 主控制芯片传送的控制信号，直流隔离驱动电路直接与执行模块连接或通过交流隔离驱动 电路与执行模块连接。上述的智能清新剂释放器，所述执行模块包括清新剂释放器，排风机和活性碳过 滤装置；执行模块与主控制器模块连接，接收主控制器模块发送的控制命令，并按照控制命令执行对清新剂释放器、排风机和活性炭过滤装置的启停动作。上述的一种智能清新剂释放器的运行方法如下步骤一气味检测模块对所监测的场合的监测对象气体的浓度进行监测，并发出 监测信号至主控制模块；步骤二主控制模块对步骤一所述监测信号进行处理，经转换得到电平信号并转 化为数字量和进行完成中值滤波，将滤波后的值进行模糊化处理，得到模糊变量；调用模糊 推理程序，对模糊变量进行模糊推理，得出用于控制执行模块动作的模糊输出变量；根据执 行模块三个执行单元的不同控制要求，分别对模糊输出变量进行解模糊运算，得到不同功 能的控制信号参数，输出至执行模块；步骤三执行模块接收步骤二所述控制命令，执行控制命令，实现执行模块中的清 新剂释放器、排风机、活性炭过滤装置的启停。上述的运行方法中，步骤一根据所监测场合的主要监测气体的种类，选择相应的 气敏传感器，对被监测场合中的气体浓度进行监测，采集气体浓度信号，转换为电阻信号传 送至主控制模块。上述的运行方法，步骤二中主控制模块中的电阻电平转换电路接收步骤一传送的 监测信号，转换为电平信号，并将该电平信号传送至主控制芯片，经处理得到显示信号和控 制命令信号；显示信号传送至本地显示装置和通信信号转换电路，控制命令经控制信号输 出接口传送至直流隔离驱动电路，直流隔离驱动电路再将控制命令传输给执行模块。上述的运行方法，步骤三中执行模块接收步骤二传送的执行命令，实现执行模块 中的清新剂释放器、排风机、活性炭过滤装置的启停。上述的运行方法，步骤二中主控制模块对述监测信号进行处理具体包括如下步 骤a.主控制模块接收到气敏传感器检测根据被监测对象浓度含量而输出得电阻信 号，经转换得到电平信号，并将电平信号值转化为数字量；存储最近5次采集的数据量，选 取中间值，完成中值滤波；b.将滤波后的值，以及该值相对于前一个时刻的变化量，进行模糊化处理，保留模 糊化所得的模糊变量；c.调用模糊推理程序，利用模糊化处理得到的模糊变量，经模糊推理得出用于控 制执行模块动作的模糊输出变量；d.根据执行模块中清新剂释放量要求、活性炭过滤装置控制要求和排风机运转速 度要求等不同输出功能的参数要求，分别对模糊输出变量进行解模糊运算，得到针对上述 三种不同功能要求的控制信号参数，输出至执行模块。与现有技术相比，本实用新型具有如下优点和效果1.气味检测模块中的气体检测元件可以根据本实用新型使用场合的变化进行相 应的选择，在公共卫生间的以含氨气为主的使用场合，选择氨敏电阻作为检测元件；在监测 煤气或其他气体的使用场合时，可选择煤气或其他气体的检测元件。本实用新型的应用领 域得到了扩大。2.本实用新型通过主控制器模块输出显示信号和控制信号。显示信号可以在本地 实时显示气体浓度含量，也可以通过通信信号转换电路传送至远程端，进行远程实时监控，为集中管理大型建筑物中的多个被检测场合提供条件。控制信号可以对执行模块进行精确 控制。3.通过接受主控制模块的控制信号，执行模块对其中的三个执行单元(清新剂释 放装置、排风机、活性炭过滤装置)分别进行精确控制，以达到根据被监测气体浓度含量的 变化，自动精确控制被监测场合空气流通速度，空气过滤速度和清新剂释放时间和释放剂 量大小，达到节省资源和能耗的目的。
图1是本实用新型智能清新剂释放器总体组成结构示意图；图2是智能清新剂释放器的应用实例示意图；图3是实施例中主控制芯片的工作流程图；图4是实施例中主控制芯片的核心算法流程图。
具体实施方式
以下结合附图对本实用新型的具体实施作进一步说明，但本实用新型的实施和保 护范围不限于此。一种智能清新剂释放器，其构成如附图1所示，主要包括以下三个模块气味检测模块，由气敏检测器构成，该模块将被检测对象的气体浓度含量信号转 化为电信号。主控制器模块，由主控制芯片、电阻电平转换电路、通信信号转换电路、直流隔离 驱动电路、交流隔离驱动电路、本地显示装置和控制信号输出接口组成。该模块对气味检测 模块传送过来的代表不同气味浓度含量的电信号进行处理，发出显示信号和控制命令，以 实现显示气体浓度和控制执行模块工作；执行模块，由受脉冲信号控制的清新剂释放器、受信号继电器控制的排风机、受脉 冲宽度调制技术(PWM)信号控制的活性炭过滤装置组成。该模块用于执行主控制器模块发 送过来的控制命令，实现执行模块中的清新剂释放器、排风机、活性炭过滤装置的启停。1.气味检测模块。本模块选用氨气传感器(氨敏元件)作为检测元件，该检测器 在不同的氨气浓度中表现出不同的电阻值，便于将信号传输到主控制器中进行分析，并对 臭气浓度状态进行数字标定，进而对洗手间的抽风机和空气清新剂释放器进行自动控制。 为了应用于其他场合，也可根据需要选用其他气体(例如煤气)检测器作为检测元件，以扩 大本实用新型的使用领域。2.主控制器模块。本模块接收气味检测模块传来的电平信号，通过内部模糊控制 系统的核心算法，具体分析出氨气浓度情况，从而输出不同的控制信号以控制执行模块。本 模块还输出显示信号至本地显示装置，可在现场显示出氨气浓度数据；该显示信号并传送 至通信线路转换装置，通过该转换装置传送至远程控制端，以实现远程实时监控。为实现模 拟/数字信号的转换，本模块选择可以自编程的单片机作为主控制芯片对整个系统进行总 控制，并采用脉冲宽度调制技术(PWM)，具有定时功能以及模糊控制功能。图3是主控制芯片的详细工作流程，主控制芯片的工作包括一个始终循环的主 程序，三个定时(分别为1秒、0.2秒、0.01毫秒)中断程序和一个串口中断程序。
5[0037]3.执行模块。本模块根据接收控制器输出的不同强度的信号来执行具体的除臭功 能，以最有效的实现各自功能；确定该模块采用三种具体执行单元，分别为1)清新剂释放装置。本单元主要根据主控制模块输出的控制信号控制空气清新剂 释放剂量的大小。本实用新型对已有的封闭型空气清新剂释放装置进行改装，增加接收脉 冲信号的控制开关，清新剂释放器受脉冲信号控制。通过主控制器模块输出的脉冲信号控 制其喷气脉冲频率，进而实现智能控制清新剂的释放剂量。2)排风机。本单元接收主控制器模块输出的控制信号来控制排风机的启停。排风 机受信号继电器控制，采用信号继电器控制排风机，用工作频率为IOkHz的驱动信号以控 制信号继电器的启停来控制排风机的启停。3)活性炭过滤装置。本单元接收主控制器模块输出的控制信号，控制活性炭过滤 装置中的气体流速，以实现活性炭过滤装置可根据氨气浓度自动调节过滤吸收作用的强度 大小。活性炭过滤装置受脉冲宽度调制技术(PWM)信号控制，其两端装有12伏特直流驱动 风扇，填充过滤装置的过滤物可按需配置，本实用新型采用活性炭填充。采用通过主控制器 模块输出的控制信号控制活性炭过滤装置中的风扇的启停及改变该风扇的驱动电压，以实 现对风扇的转速控制，以改变空气流经活性炭过滤装置的流速，达到根据氨气浓度自动调 节过滤吸收作用的强度大小的目的。本实施方式中，系统采用分布式结构。在远程监控中心14使用个人电脑做上位机 与通信信号转换电路13联接，利用人机界面便于远程监控中心14获得实时数据。采用核心算法，实现模糊控制，将输入输出模糊化，使其适合人们思维且便于编 程，计算量小。以下再结合附图2，说明本实用新型的工作过程。气味检测模块(此处采用氨敏电阻2)安装在被监测空间洗手间空间1中，能实时 跟踪监测氨气浓度，并传送检测信号至主控制模块电路板4。主控制模块电路板4可以安 装在被监测空间洗手间空间1，也可以安装在距离较远的专用的控制室内。执行模块的三 个单元(清新剂释放器9、排风机10、活性炭过滤装置11)安装在被监测空间洗手间空间1 中，以执行主控制模块发出的控制命令，实现控制空气流通速度、空气过滤速度和清新剂释 放时间及释放剂量大小。一、以洗手间臭气中典型成分氨气作为检测对象，采用氨敏电阻(MQ137)实时监 测，输出电阻信号，氨敏电阻2根据需要选择氨气浓度较大的安装位置，采用单独制版以适 合安装位置要求。电阻电平转换电路3安装于主控制器电路板4上，利用运算电路，将电阻 信号转化为电压信号，便于模/数转换。二、主控制芯片5选用ATMEGA16单片机，该单片机外设简单自带模数转换环节。主控制器的任务包括，1.将输入进来的电压信号进行模数转换，转化为数字信号。 2.对输入信号由程序实现的模糊算法进行计算和判决。3.将计算结果转化为各种PWM控 制信号由控制信号输出接口 6进行输出。三、驱动电路将PWM控制信号转化为驱动信号以驱动执行模块。驱动电路包括直 流驱动电路7和交流驱动电路8。直流驱动电路7对执行模块的清新剂释放器9和活性炭 过滤装置11进行驱动，利用工作在开关状态的三极管对驱动信号进行放大，利用光偶对驱 动信号进行隔离。交流驱动电路8对执行模块中的排风机10进行驱动，并使用信号继电器以隔离驱动信号。驱动电路均单独制版，便于替换和保持电器独立性。四、驱动信号驱动三种不同的执行器件控制洗手间异味。1.清新剂释放器9负责 喷射空气清新剂，控制喷射频率即可改变气味浓度。2.排风机10负责控制洗手间内空气流 通速度，以排除臭气和过量的空气清新剂。3.通过控制活性炭过滤装置11中的风扇的启停 及改变该风扇的驱动电压，实现对流经活性炭过滤装置11的空气流速控制，达到根据氨气 浓度自动调节过滤吸收作用的强度大小的目的。五、主控制芯片5将显示信号传送至本地显示装置12，通过改变本地显示装置12 上的灯的不同颜色组合和亮度变化，直观的显示出被检测空间的气体浓度含量。六、主控制芯片5可将控制信号和显示信号经通信信号转换电路13进行转换，并 通过通信线路传输至远程监控中心14，从而可实现远程实时监控，并实现多个组成系统的 集中监控。图3是主控制芯片的详细工作流程，分为五个部分一个不断循环的主程序，三个 定时中断程序，一个串口输入中断程序。1. Is定时中断程序1s —次的定时中断开启模数转换中断，进而对信号转换模块 输入的0 3V电平做模数转换，便于主程序进行模糊算法的处理。2.主程序不断循环保证系统上电后一直处于工作状态，主要完成以下工作对 采样值进行滤波，对滤波后的值进行模糊化，利用模糊规则进行判决，解模糊化，利用解模 糊化的结果改变控制量(占空比、触发周期)。3. 0. Olms中断程序进行99 0的计数，当数值小于等于控制量的占空比设定值 的时候开启，否则关闭完成多路PWM输出。4 0. 2s中断程序进行N 0的计数，N由触发周期决定，每次计数到0就开启清 新剂释放器0. 2秒进行清新剂释放。5串口输入中断程序读取上位机发出的广播号数，如果与本机相同则输出相应 的模糊状态。图4是主控制芯片自编程软件中的主程序，所采用的核心算法的详细工作流程如 下1.气敏传感器检测空气中被监测对象浓度含量，输出电阻信号(大约60K 120K 欧姆)给主控制模块，主控制模块中的电阻电平转换电路对接收到的电阻信号进行转换， 得到电平信号，并将电平信号值转化为10位16进制的数字量。存储最近5次采集的数字 量，选取中间值，完成中值滤波。2.将滤波后的值，以及该值相对于前一个时刻的变化量，分别根据对应的模糊化 数据表进行模糊化。保留模糊化所得的模糊变量，包括模糊属性和隶属度。3.调用模糊规则的控制参数表和模糊推理程序，利用模糊化处理后产生的模糊变 量，经模糊推理后产生用于控制执行模块动作的模糊输出变量。4.根据执行模块中清新剂释放量要求、活性炭过滤装置运转要求和排风机运转速 度要求等不同输出功能的参数要求，分别对模糊输出变量进行解模糊运算，得到针对上述 三种不同功能要求的控制信号参数，输出至执行模块。
权利要求一种智能清新剂释放器，其特征在于包括将被检测对象的浓度含量信号转化为电信号的气味检测模块，根据气味检测模块传送过来的代表不同气味浓度含量的电信号控制执行模块工作的主控制器模块，和用于执行主控制器模块发送过来的控制命令的执行模块；所述执行模块包括清新剂释放器、排风机和活性炭过滤装置；所述气味检测模块、主控制器模块和执行模块顺序连接。
2.根据权利要求1所述的智能清新剂释放器，其特征在于所述气味检测模块包括有气 敏传感器。
3.根据权利要求1所述的智能清新剂释放器，其特征在于所述主控制器模块包括主控 制芯片、电阻电平转换电路、通信信号转换电路、直流隔离驱动电路、交流隔离驱动电路、输 出控制接口和本地显示装置；各部分的信号连接关系为主控制器模块接收气味检测模块 传送的气味检测信号，在本地显示装置中显示气味检测信号，并对执行模块发送控制命令; 主控制器模块中的电阻电平转换电路与气味检测模块的气敏传感器连接，将接收到的信号 转换为电平信号传送至主控制芯片；通信信号转换电路与主控制芯片连接，将主控制芯片 发送的通信信号转换为适合远程显示装置的显示信号并传送至远程显示装置；本地显示装 置与主控制芯片连接，显示主控制芯片发送的显示信号；直流隔离驱动电路的输入端通过 输出控制信号输出接口与主控制芯片连接，接收主控制芯片传送的控制信号，直流隔离驱 动电路直接与执行模块连接或通过交流隔离驱动电路与执行模块连接。
4.根据权利要求1 3任一项所述的智能清新剂释放器，其特征在于所述执行模块包 括清新剂释放器，排风机和活性碳过滤装置；执行模块与主控制器模块连接。
专利摘要本实用新型公开一种智能清新剂释放器，智能清新剂释放器包括气味检测模块、主控制器模块和执行模块；执行模块包括三个执行单元清新剂释放器、排风机和活性炭过滤装置。主控制模块对气味检测模块的监测信号进行处理，经转换得到电平信号并转化为数字量和进行完成中值滤波，将滤波后的值进行模糊化处理，得到模糊变量；调用模糊推理程序，对模糊变量进行模糊推理，得出用于控制执行模块动作的模糊输出变量；根据执行模块三个执行单元的不同控制要求，分别对模糊输出变量进行解模糊运算，得到不同功能的控制信号参数，输出至执行模块。本实用新型可以在本地实时显示气体浓度含量，也可以进行远程实时监控，实现对清新剂释放的精确控制。
文档编号G01N27/00GK201752509SQ20102027817
公开日2011年3月2日 申请日期2010年7月30日 优先权日2010年7月30日
发明者刘明雨, 易启胜, 牟文杰, 荣军 申请人:华南理工大学