带冷阴极紫外线灯管除臭的感应垃圾桶电路控制方法与流程

1.本发明涉及一种电子生活垃圾容器的控制技术，特别是一种带冷阴极紫外线灯管除臭的感应垃圾桶电路控制方法，其适用于采用冷阴极双波段紫外线灯管的紫外线杀菌和臭氧杀菌同时作用、能够杀菌除臭的红外感应电路的控制。


背景技术：

2.在新冠病毒肆虐全世界的背景下，具有杀菌除臭的无接触式感应垃圾桶备受消费者的青睐。现有技术的杀菌除臭垃圾桶，绝大多数采用臭氧方法或紫外线照射方法，然而只用单一方法杀菌除臭效果不佳。在垃圾桶内采用一根双波段的冷阴极紫外灯管可同时产生254nm波长和185nm波长紫外线光波，其中254 nm波长具有较高的光子能量，用于照射微生物灭菌；而185nm波长的光波照射在空气中，能将空气中的o2(氧气)变成o3(臭氧)，用于臭氧灭菌，臭氧的弥散性恰好可弥补由于紫外线只沿直线传播、消毒有死角的缺点，所以双重作用的实用效果比较理想。另外，采用一根双波段的冷阴极紫外线灯管就能同时进行紫外线杀菌和臭氧杀菌，从而使产品的电路结构和机械结构也变得简单，有效降低产品成本。
3.由于冷阴极紫外线灯管的驱动电压比较高，需配有升压驱动电路，而该升压驱动电路存在高压脉冲和谐波。由于感应垃圾桶应具备有随时感应开盖功能，以适应使用者需求，因此红外线脉冲测试电路需要不断发射红外线探测脉冲，而冷阴极紫外线灯管杀菌除臭电路需连续工作一段时间才能达到较好的效果，所以当该冷阴极紫外线灯管安装于感应垃圾桶中时，其高压脉冲和谐波会对感应电路中有微弱信号处理的红外线脉冲测试电路产生强烈的干扰，在共同工作的时间段内使红外线脉冲测试电路工作不可靠，导致感应垃圾桶无法随时感应开盖，影响使用需求。
4.另外，现有技术中紫外线灯管大多在关盖待机时不停歇的处于工作状态，一方面会极大影响冷阴极紫外线灯管的使用寿命，增加使用成本，另一方面长时间工作所产生的过多臭氧将弥漫并影响到环境，导致存在安全卫生问题。


技术实现要素：

5.本发明的目的在于根据现有技术的不足之处而提供一种避免信号干扰、确保感应开盖可靠性、延长紫外线灯管的使用寿命、确保环境安全的带冷阴极紫外线灯管除臭的感应垃圾桶电路控制方法。
6.本发明的目的是通过以下途径来实现的：带冷阴极紫外线灯管除臭的感应垃圾桶电路控制方法，提供红外线脉冲测试电路、基于冷阴极紫外线灯管的紫外线杀菌除臭电路、微电脑控制器和桶盖驱动电路，所述红外线脉冲测试电路、杀菌除臭电路和桶盖驱动电路均与微电脑控制器连接；其要点在于，包括如下控制步骤：s1：设定紫外线杀菌除臭电路的工作周期和关闭周期，工作周期大于9分钟，设置在紫外线杀菌除臭电路的工作周期内每秒红外线脉冲测试电路工作n次，每次红外线脉冲
测试电路工作时间为1ms～8ms；相邻两次红外线脉冲测试电路工作之间的时间为间隔时间；s2：在关盖待机状态下，紫外线杀菌除臭电路进入工作状态，工作周期开始计时；s3：经过一个间隔时间后，微电脑控制器发出触发信号，使紫外线杀菌除臭电路处于暂时关闭状态，在此暂时关闭状态下微电脑控制器触发红外线脉冲测试电路开始工作，红外线脉冲测试电路发射红外线探测脉冲；s4：在红外线脉冲测试电路工作时，如没有测试到有障碍物靠近垃圾桶，则在红外线脉冲测试电路工作时间结束后关闭红外线脉冲测试电路，再由微电脑控制器控制启动紫外线杀菌除臭电路，并返回步骤s3，直至紫外线杀菌除臭电路的工作周期计时结束；s5：关闭紫外线杀菌除臭电路，关闭周期开始计时，关闭周期计时结束后，返回步骤s2。
7.这样，红外线脉冲测试电路在其工作时间内发射红外线探测脉冲，此时紫外线杀菌除臭电路就暂时关闭1ms～8ms时间，以一秒周期为例，即每一秒周期内红外线脉冲测试电路发射红外线探测脉冲3次，每次紫外线杀菌除臭电路暂时关闭1ms时间，通过计算可知紫外线杀菌除臭电路的工作时间占空比为99.7％；如每秒发射8次，每次紫外线杀菌除臭电路暂时关闭8ms时间，通过计算可知紫外线杀菌除臭电路的工作时间占空比为93.6％，这样高占空比的工作时间相当于冷阴极紫外线灯管杀菌除臭电路一直处于持续工作状态中，基本不会影响紫外线照射的连续性和臭氧浓度的改变。
8.本发明基于红外线脉冲测试电路的工作时间要远小于冷阴极紫外线灯管杀菌除臭电路的工作时间，对紫外线杀菌除臭电路采用了一定次数的极短时间暂时关闭，将二者的工作时间进行了嵌入式控制，即将红外线脉冲测试电路的工作时间嵌入到紫外线灯管杀菌除臭电路的工作周期中，有效实现了紫外线杀菌除臭电路与红外线脉冲测试电路工作状态在时间上的分离和整合，由此，一方面紫外线杀菌除臭电路不会再对红外线脉冲测试电路产生干扰，提高了红外线脉冲测试电路的工作稳定性，确保了感应开盖的可靠性；另一方面，紫外线杀菌除臭电路在工作时间内基本处于持续工作状态中，确保了紫外线照射的连续性，使得紫外线杀菌时间和臭氧浓度的积累要求均能够得到满足；除此之外，紫外线杀菌除臭电路设置了关闭周期，这样既能够有效延长紫外线灯管的使用寿命，又能有效控制垃圾桶内的臭氧浓度。
9.本发明可以进一步具体为：红外线脉冲测试电路在紫外线杀菌除臭电路的工作周期内每一秒内发射红外线探测脉冲的次数为3～8次，紫外线杀菌除臭电路的工作时间占空比大于93.6%。
10.在确保红外感应开盖的基础上，确保紫外线杀菌除臭电路高占空比的工作时间，以确保紫外线照射的连续性和臭氧浓度的积累。
11.所述紫外线杀菌除臭电路处于工作周期，在红外线脉冲测试电路工作时，如发射的红外线探测脉冲感应到障碍物靠近，则该红外线探测脉冲经障碍物表面反射，红外线脉冲测试电路处理障碍物反射的信号，并反馈给微电脑控制器，由微电脑控制器控制紫外线杀菌除臭电路处于关闭状态，工作周期暂时停止计时，微电脑控制器进一步触发桶盖驱动电路，由桶盖驱动电路控制桶盖开启；桶盖关闭后，工作周期继续计时。
12.由于感应垃圾桶从感应触发开盖到垃圾扔完桶盖关闭只需要几秒钟，关盖后紫外
线杀菌除臭电路恢复原来的工作状态，并继续该工作周期的积累，在确保感应开盖方便使用的同时，既能够确保工作周期的完整性，也基本不会影响整体杀菌除臭的效果。
13.所述紫外线杀菌除臭电路处于关闭周期的关闭状态时，如发射的红外线探测脉冲感应到障碍物靠近，则该红外线探测脉冲经障碍物表面反射，红外线脉冲测试电路处理障碍物反射的信号，并反馈给微电脑控制器，关闭周期暂时停止计时，微电脑控制器进一步触发桶盖驱动电路，由桶盖驱动电路控制桶盖开启；桶盖关闭后，微电脑控制器中关闭周期继续计时。
14.同样，桶盖的短时开启关闭也基本不会影响关闭周期的完整性，另一方面由于臭氧是一种不稳定的气体，具有半衰期，固定时长的关闭周期能够在臭氧消耗到一定程度后及时启动，以保证杀菌除臭效果。
15.所述工作周期为10～30分钟，关闭周期为20～60分钟。
16.为了确保杀菌除臭效果，紫外线照射杀灭细菌需要一定的时间，臭氧的浓度也需要一定时间的积累，因此紫外线杀菌除臭电路应持续工作10分钟以上。而考虑细菌繁殖生长速度以及臭氧的消耗，关闭周期应在60分钟以内。
17.综上所述，本发明提供了一种带冷阴极紫外线灯管除臭的感应垃圾桶电路控制方法，将红外线脉冲测试电路的工作时间嵌入到紫外线灯管杀菌除臭电路的工作时间中，有效实现了紫外线杀菌除臭电路与红外线脉冲测试电路工作状态在时间上的分离和整合，避免了冷阴极紫外线灯管杀菌除臭电路对红外线测试电路产生的干扰，做到待机状态下随时可以感应开盖，延长冷阴极紫外线灯管的使用寿命，控制垃圾桶内的臭氧浓度，同时又达到较为理想的杀菌除臭效果，安全性能好，电路结构简单可靠，成本低廉，有很强的实际应用价值。
附图说明
18.图1为本发明所述的带冷阴极紫外线灯管除臭的感应垃圾桶电路控制方法中的控制框架结构示意图。
19.图2为本发明所述的带冷阴极紫外线灯管除臭的感应垃圾桶电路控制方法中，紫外线杀菌除臭电路进入工作周期的工作状态时其和红外线脉冲测试电路的工作时序示意图；图3为本发明所述的带冷阴极紫外线灯管除臭的感应垃圾桶电路控制方法中，紫外线杀菌除臭电路关盖待机状态下的间歇工作时序示意图。
20.附图标记具体为：1-反射式红外线脉冲测试电路、11-红外发射管、12-红外接收管、2-微电脑控制器、3-冷阴极紫外线灯管杀菌除臭电路、31-升压驱动电路、32-冷阴极紫外线灯管、4-桶盖驱动电路、5-障碍物。
21.下面结合实施例对本发明做进一步描述。
具体实施方式
22.最佳实施例：参照附图1和图2，带冷阴极紫外线灯管除臭的感应垃圾桶电路控制方法，其控制电路结构包括红外线脉冲测试电路1、微电脑控制2、冷阴极紫外线灯管的紫外线杀菌除臭
电路3以及桶盖驱动电路4。红外线脉冲测试电路1为一种反射式红外线脉冲测试电路，其含有红外发射管11和红外接收管12，微电脑控制2控制各单元电路的协调工作，冷阴极紫外线灯管的紫外线杀菌除臭电路3由升压驱动电路31和双波段的冷阴极紫外线灯管32组成，升压驱动电路31将安全低压电源转换为370v左右电源供双波段的冷阴极紫外线灯管32使用，桶盖驱动电路4带动桶盖的开启与关闭。为了防止紫外线伤害人的眼睛和皮肤，只有在垃圾桶处于密闭的关盖待机状态下，才允许紫外线杀菌除臭电路3工作，在紫外线杀菌除臭电路3工作时，感应垃圾桶应具备有感应开盖功能，因为紫外线杀菌除臭电路3持续工作时间比较长，这段时间如果不能感应开盖，将造成感应垃圾桶使用不便。在关盖待机状态下且紫外线杀菌除臭电路3处于工作状态下：当反射式红外线脉冲测试电路1需要工作的时刻，微电脑控制器2控制紫外线杀菌除臭电路3处于暂时关闭状态，在反射式红外线脉冲测试电路1完成测试后，如没有测试到有障碍物5靠近感应垃圾桶的感应窗口后，即刻关闭反射式红外线脉冲测试电路1，打开紫外线杀菌除臭电路3，这样就避免了紫外线杀菌除臭电路3对反射式红外线脉冲测试电路1的干扰，同时反射式红外线脉冲测试电路1的工作时间要远小于冷阴极紫外线灯管杀菌除臭电路3的工作时间，因为冷阴极紫外线灯管杀菌除臭电路3应持续10分钟以上其杀菌效果才会比较理想，紫外线照射杀灭细菌需要一定的时间，臭氧的浓度需要一定时间的积累，而冷阴极紫外线灯管杀菌除臭电路3工作时做这种极短的暂时关闭，相当于冷阴极紫外线灯管杀菌除臭电路在持续工作，基本不会影响紫外线照射的连续性和臭氧的浓度的改变。
23.参照附图2，在关盖待机状态下且冷阴极紫外线灯管杀菌除臭电路3处于工作状态时，本实施例每一秒周期内，反射式红外线脉冲测试电路1工作次数为4次，每次工作时间为3ms，由红外发射管11向感应区发射红外线探测脉冲，每一次发射红外线探测脉冲，冷阴极紫外线灯管杀菌除臭电路3暂时关闭的时间为3ms，间隔时间为247 ms。每一秒周期内反射式红外线脉冲测试电路1平均发射4次红外线探测脉冲，能使感应垃圾桶反应不迟钝，也不会占用太长时间，每秒发射4次红外线探测脉冲，每次冷阴极紫外线灯管杀菌除臭电路3暂时关闭3ms，通过计算冷阴极紫外线灯管杀菌除臭电路3的工作时间占空比为98.8％，高占空比的工作时间相当于冷阴极紫外线灯管杀菌除臭电路在持续工作，基本不会影响紫外线照射的连续性和臭氧浓度的改变。
24.本实施例采用u型3.3瓦的双波段的冷阴极紫外线灯管32，其寿命在13000小时左右，在感应垃圾桶处于关盖待机状态下，冷阴极双波段紫外线灯管32的工作周期为10分钟、关闭周期为20分钟，参照附图3，周而复始的间歇工作，按每天24小时计算，冷阴极双波段紫外线灯管32其实每天最多就工作8小时，冷阴极双波段紫外线灯管32就可以使用4年以上，这基本符合市场的要求，同时也不会造成圾桶内的臭氧浓度太高，在桶盖开启时会有一小部分臭氧弥漫出来（臭氧的比重比空气重），弥漫出来的臭氧浓度不会超过1ppm的安全卫生标准，同时综合考虑到大多数细菌繁殖一代的时间是20～30分钟，也考虑到臭氧是一种不稳定的气体，它的半衰期只有30分钟左右，所以冷阴极紫外线灯管32持续工作10分钟、再停止工作20分钟，是本实施例综合考虑的较佳的选择。
25.在感应垃圾桶关盖待机状态下，冷阴极紫外线灯管杀菌除臭电路3有可能处于工作状态或关闭状态，当有障碍物5靠近垃圾桶感应窗口时，红外发射管11发射的红外线探测脉冲通过障碍物5表面的反射被红外接收管12接收，接收后的微弱信号再由反射式红外线
脉冲测试电路1的放大处理后，反馈给微电脑控制器2，微电脑控制器2就控制升压驱动电路31停止工作，从而就切断了冷阴极双波段紫外线灯管32的高压电源，使冷阴极紫外线灯管杀菌除臭电路3处于关闭状态，避免紫外线辐射出来伤害人的眼睛和皮肤，再由桶盖驱动电路4控制桶盖开启，待垃圾扔完桶盖关闭后，冷阴极紫外线灯管杀菌除臭电路3恢复原来的工作状态或关闭状态，冷阴极紫外线灯管杀菌除臭电路3的工作状态时间或关闭状态时间的计算为持续上一周期的累积时间。因为感应垃圾桶从感应触发开盖到垃圾扔完桶盖关闭只需要几秒钟，关盖后冷阴极紫外线灯管杀菌除臭电路3恢复原来的状态，且持续上一周的累积时间，基本不会影响整体杀菌除臭的效果。
26.本发明未述部分与现有技术相同。