专利名称：通风柜视窗传感系统的制作方法
技术领域：
本实用新型设计一种通风柜视窗传感系统，属于通风系统自动控制领域。
背景技术：
在生物、化学实验室中，实验操作时产生各种潮湿、恶臭、有害气体以及易燃、易爆、腐蚀性物质，为了改善实验环境，保护实验者的安全，防止实验中的污染物质向实验室扩散，实验室一般都配备了试验用通风柜系统。在实验过程中，由于视窗的开启高度可能发生改变，传统通风柜不能根据视窗高度的变化及时调节进，排风量，当视窗开启较小时通风柜面风速过大，造成实验操作人员不适；当视窗开启较大时通风柜面风速过小，不能有效排放，有害物质向实验室扩散甚至危害实验操作人员身体健康。
实用新型内容本实用新型要解决的技术问题是提供一种通风柜视窗传感系统，能够检测通风柜视窗的高度，并将信息传送给通风柜控制器。本实用新型提供的技术方案是通风柜视窗传感系统，其特征在于它包括互相垂直的视窗下边框和视窗一侧的滑动槽；滑动槽包括内侧固定槽和外侧滑槽；视窗下边框设有带磁铁的滑动轮，滑动轮与外侧滑槽相配置；所述的内侧固定槽内设置视窗传感器； 视窗传感器包括霍尔感应器、并行转串行芯片和微处理器，霍尔感应器的输出端与并行转串行芯片的并行端口连接，并行转串行芯片的串行端口与微处理器的I/O端口连接，微处理器通过串口与通风柜控制器连接。按上述方案，所述的视窗传感器设置在与内侧固定槽宽度相等的条形板上，其中霍尔感应器纵向均布在条形板上；霍尔感应器的管脚沿所述的滑动轮运动方向设置并与所述磁铁的磁力线相切。按上述方案，所述的磁铁与条形板之间的距离小于10mm。按上述方案，所述的磁铁为扁平形状，包括两个扁平面，其中一个扁平面与所述的霍尔感应器相对设置；相邻的霍尔感应器之间距离大于或等于磁铁高度的一半，并小于或等于磁铁高度。按上述方案，所述的磁铁为圆饼形，直径为20mm，相邻的霍尔感应器之间的距离为 20mmo本实用新型的工作原理为当滑动轮上下滑动以带动视窗启闭时，滑动轮上的磁铁随之移动，所靠近的霍尔感应器周围磁场强度发生变化，使得霍尔感应器相对做切割磁力线运动。根据霍尔效应做成的霍尔感应器以磁场为工作媒体，将物体的运动参量转变为数字电压的形式输出，使之具备传感和开关的功能。当微处理器检测到某个霍尔感应器的电压值变为高电平时，可以判断视窗下边框滑动到该霍尔感应器所在的高度。由于霍尔感应器可感应的范围很小，因此霍尔感应器之间的距离、以及条形板与磁铁之间的距离都有一定的要求。[0011]微处理器的I/O接口不足以接收如此多的霍尔感应器传来的信号，于是本实用新型加入并行转串行芯片以扩展微处理器的I/O管脚数量。本实用新型的有益效果为1、以霍尔效应为原理，检测通风柜视窗的高度，并将信息传送给通风柜控制器。2、条形板上的霍尔感应器纵向均布，霍尔感应器的管脚沿所述的滑动轮运动方向设置并与所述磁铁的磁力线相切，使得磁铁随滑动轮运动时与所靠近的霍尔感应器的距离保持恒定，从而保证视窗高度检测的准确性。3、通过将磁铁设置成扁平形状，其中一个扁平面与所述的霍尔感应器相对设置， 相邻的霍尔感应器之间距离大于或等于磁铁高度的一半，并小于或等于磁铁高度，采用这种硬件结构使得磁铁运动时能同时让1到2个霍尔感应器得到感应，再通过微处理器的处理得到视窗下边框的高度，利用对霍尔感应器件采用的这种复用技术，实现了 N个霍尔感应器检测2N个状态，节省了霍尔感应器的数量及微处理器I/O管脚。
图1为本实用新型一实施例的立体图。图2为本实用新型一实施例的俯视图。图3为视窗传感器电路示意图。图4为微处理器程序流程图。
具体实施方式
图1为本实用新型一实施例的立体图，图2为本实用新型一实施例的俯视图，包括互相垂直的视窗下边框3和视窗一侧的滑动槽1 ；滑动槽1包括内侧固定槽1-1和外侧滑槽1-2 ；视窗下边框3设有带磁铁2的滑动轮4，滑动轮4与外侧滑槽1-2相配置；所述的内侧固定槽1-1内设置视窗传感器，视窗传感器包括霍尔感应器、并行转串行芯片和微处理器，视窗传感器设置在与内侧固定槽1-1宽度相等的条形板5上，其中霍尔感应器纵向均布在条形板5上，霍尔感应器的管脚沿所述的滑动轮运动方向设置并与所述磁铁的磁力线相切。磁铁优选为扁平形状，包括两个扁平面，其中一个扁平面与所述的霍尔感应器相对设置；相邻的霍尔感应器之间距离大于或等于磁铁高度的一半，并小于或等于磁铁高度。 本实施例中的磁铁2为圆饼形，直径为20mm，相邻的霍尔感应器之间距离为20mm。为了获得更好的感应效果，磁铁2与条形板5之间的距离小于10mm。图3为视窗传感器电路示意图，霍尔感应器的输出端与并行转串行芯片的并行端口连接，并行转串行芯片的串行端口与微处理器的I/O端口连接，微处理器通过串口与通风柜控制器连接。本实施例中，霍尔感应器为36个，分别为K1-K36，并行转串行芯片选用SN74LS165 芯片，微处理器选用AT89S52处理器。每片SN74LS165的8个并行输入管脚p0_p7分别与 36个霍尔感应器中的8个相连，通过5片SN74LS165的级联，AT89S52有4个I/O管脚与5 片级联的SN74LS165中的最后一片SN74LS165的Cpl、Cp2、F、q7四个管脚相连，就可以将 36个霍尔感应器件的36个导通信号变为串行的数据，通过最后一片SN74LS165的q7管脚发送到AT89S52的I/O管脚上。本实施例中，视窗高度在0mm-740mm的高度区间内滑动。软件流程图如图4所示， 微处理器读取SN74LS165输入的二进制值，采用卡尔曼滤波算法进行滤波去噪，再将去噪后的二进制值换算为视窗高度值。卡尔曼滤波算法是一种递归的估计，即只要获知上一时刻状态的估计值以及当前状态的观测值就可以计算出当前状态的估计值，因此不需要记录观测或者估计的历史信息。卡尔曼滤波算法与大多数滤波器不同之处在于它是一种纯粹的时域滤波器，它不需要像低通滤波器等频域滤波器那样，需要在频域设计再转换到时域实现。卡尔曼滤波算法由于以上特性，可以在微处理器上实现。例如，当视窗滑动到80mm时，磁铁处于霍尔感应器K4的正上方，K4产生感生电流，而其它霍尔感应器不产生感生电流，所有这些数据输入到5片SN74LS165中，然后级联的 SN74LS165 就会输出“000100000000000000000000000000000000”的串行数据到 AT89S52 的I/O管脚。当视窗滑动到130mm时，霍尔感应器件K6和K7同时产生感生电流，相应的 SN74LS165 会输出 “000001100000000000000000000000000000” 到 AT89S52 中。同时，在视窗稳定到130mm的高度前，由于机械及操作人员抖动，高度二进制数据会在“000001000000 000000000000000000000000”，“000001100000000000000000000000000000”和“0000001000 00000000000000000000000000”三种数值间跳动，即为高度噪声值。卡尔曼滤波算法模块可以通过前一次测量得到的二进制信息与本次测量得到得的二进制信息估计出本次去噪后高度值。微处理器会将二进制值转换成目前视窗高度的公制数值完成视窗高度的测量。微处理器将处理后最终数据通过串口通讯方式传输到通风柜控制器。
权利要求1.通风柜视窗传感系统，其特征在于它包括互相垂直的视窗下边框和视窗一侧的滑动槽；滑动槽包括内侧固定槽和外侧滑槽；视窗下边框设有带磁铁的滑动轮，滑动轮与外侧滑槽相配置；所述的内侧固定槽内设置视窗传感器；视窗传感器包括霍尔感应器、并行转串行芯片和微处理器，霍尔感应器的输出端与并行转串行芯片的并行端口连接，并行转串行芯片的串行端口与微处理器的I/O端口连接，微处理器通过串口与通风柜控制器连接。
2.根据权利要求1所述的通风柜视窗传感系统，其特征在于所述的视窗传感器设置在与内侧固定槽宽度相等的条形板上，其中霍尔感应器纵向均布在条形板上；霍尔感应器的管脚沿所述的滑动轮运动方向设置并与所述磁铁的磁力线相切。
3.根据权利要求2所述的通风柜视窗传感系统，其特征在于所述的磁铁与条形板之间的距离小于10mm。
4.根据权利要求2或3中任意一项所述的通风柜视窗传感系统，其特征在于所述的磁铁为扁平形状，包括两个扁平面，其中一个扁平面与所述的霍尔感应器相对设置；相邻的霍尔感应器之间距离大于或等于磁铁高度的一半，并小于或等于磁铁高度。
5.根据权利要求4中任意一项所述的通风柜视窗传感系统，其特征在于所述的磁铁为圆饼形，直径为20mm，相邻的霍尔感应器之间的距离为20mm。
专利摘要本实用新型提供一种通风柜视窗传感系统，其特征在于它包括互相垂直的视窗下边框和视窗一侧的滑动槽；滑动槽包括内侧固定槽和外侧滑槽；视窗下边框设有带磁铁的滑动轮，滑动轮与外侧滑槽相配置；所述的内侧固定槽内设置视窗传感器；视窗传感器包括霍尔感应器、并行转串行芯片和微处理器，霍尔感应器的输出端与并行转串行芯片的并行端口连接，并行转串行芯片的串行端口与微处理器的I/O端口连接，微处理器通过串口与通风柜控制器连接。本实用新型以霍尔效应为原理，检测通风柜视窗的高度，并将信息传送给通风柜控制器。
文档编号B08B15/00GK202074941SQ20112017990
公开日2011年12月14日 申请日期2011年5月31日 优先权日2011年5月31日
发明者刘传斌, 孟稚平, 张楚广, 王浩 申请人:武汉科贝科技有限公司