专利名称：根据烟雾浓度自动调节抽风速度的排烟系统的制作方法
技术领域：
本发明涉及一种排烟系统，特别是涉及一种能根据烟雾浓度自动调节抽风速度的排烟系统。
背景技术：
排烟系统可以应用于很多场合，比如家用厨房的抽油烟机，以及吸烟室的抽风机等，它主要是通过风机转动产生抽力，将烟雾、油烟等抽出或排除，一般情况下，风机的抽风速度越快，则抽力也就越大，烟雾或油烟的排除率就越高。但是将排烟系统的抽风速度与该场合的烟雾浓度相联系的技术目前尚未见到。例如抽油烟机一般就是在机壳面板上设置几个固定挡位，通过手动方式调节抽油烟机风扇叶产生的风速，从而改变抽油烟机对油烟的抽力。这样的设计给使用者带来了一些不便，当使用者两只手都被占用时就不能及时切换风速，同时使用者仅仅是根据主观的感受进行有限的调节，在烟雾浓度较大时所使用
的固定风速可能无法将烟雾抽干净；而烟雾浓度小时所使用的固定风速又有可能过大而造成电力浪费。为了能达到自动调节抽油烟机抽力的目的，中国专利"一种磁悬浮滚筒转子式全自动抽油烟机(ZL03206223.0)"提供了一种技术方案，它设置了物理感受器和化学感受器，物理感受器感知热气流上升的速度推动磁选浮转子的转动，将信号传递到微电脑控制系统，使其打开电动机开关，上升气流如果超过一定量，可打开高速转动开关；而化学感受器是煤气浓度感受器，对煤气浓度敏感，当煤气浓度达到或超过一定值使其感受并产生电信号传递至微电脑控制器，打开开关进行抽气。在该方案中，物理感受器感受的是热气流的速度，化学感受器感受的是煤气浓度，而不是油烟本身的浓度，因此，现有技术中还没有根据烟雾浓度进行自动调节抽力的排烟系统。
发明内容
本发明的目的是提供一种能根据烟雾浓度自动调节抽风速度，从而能自动调节抽力的智能型排烟系统。
本发明的技术方案为 一种能根据烟雾浓度自动调节抽风速度的排烟系统，包括光电检测单元，风机转速控制单元、抽风设备和电源；光电检测单元的输出端与风机转速控制单元连接，风机转速控制单元与电源和抽风设备分别连接，其中风机转速控制单元的输出端与抽风设备连接。风机转速控制单元接收光电检测单元输出的检测信号，根据检测信号的大小调节输出给抽风设备的电压或电流强度，从而调节抽风设备的风机转速，实现根据烟雾浓度自动调节抽风速度的功能。
其中，光电检测单元至少包括光源，光电探测器，和放大倍数与光电探测器相匹配的放大电路；光源与光电探测器之间有一定的距离，形成一空间，来自周围环境的气体、液滴、粉尘、烟雾可以进入所述空间；光电探测器的输出端与放大电路相连接，放大电路的输出端与风机转速控制单元连接。在光电检测单元中，光源的作用是产生一定强度的光辐射；光电探测器的作用是通过光电效应将接收到的来自光源的光信号转化成电信号，并保证光信号强度与电信号强度成正比例关系，为了使光电探测器能准确接收来自光源的光信号，光源应正对光电探测器的光信号接收面；放大电路与光电探测器相连接，它的作用是降低光电探测器产生的电信号的噪声并将其放大一定倍数，以符合风机转速控制单元接收信号的要求。光源发出的光通过烟雾到达光电探测器的光信号接 收面时，由于烟雾对光束的吸收和反射，光束的强度会降低，烟雾浓度越高， 光电探测器输出的电信号越弱，反之，烟雾浓度越低，光电探测器输出的电信 号越强。
在光源产生的光束与光电探测器在光谱特性上一致的基础上，光源可以在 较宽的波谱范围内选择，可以是可见光，也可以是红外光或紫外光等。光源的 输出方式可以是连续式，也可以是脉冲输出式。如果采用脉冲输出，那么输出 频率不能太低，否则有可能对抽风设备的速度调节产生影响。目前，市场上光 源的型号有很多，可见光、红外光、紫外光等光源均有成熟的商品可以买到， 光电探测器也有很多相应的型号，如钽酸锂红外探测器等；与光电探测器匹配 的各种型号的放大电路目前在市场上也有成熟的商品。
抽风设备至少包括一电机驱动的抽风机，风机转速控制单元的输出端与抽 风设备的抽风机相连。抽风设备还可以包括抽风管道等其他辅助装置。
风机转速控制单元至少包括一控制电路，使所述抽风机的运转功率与光电 探测单元的输出值保持特定的单调减函数关系。也就是说，通过风机转速控制 单元中的控制电路使抽风机的转速随着光电检测单元输出值的减小而增大，或 者随着光电检测单元输出值的增大而减小，实现抽风速度的调节。
所述的单调减函数关系有很多种类型可选择，但采用/> = 6-"/(力的形式是 一个比较好的选择，式中尸为抽风机的运转功率，v为光电探测单元的输出值， a和6是正的常系数，/(v)表示关于v的单调增函数；其中有代表性的/(力的函 数形式有/(力"或/(v)-lnv。"和6的初始值由光电探测单元的最大输出值和 最小输出值及抽风机的额定功率确定。实现上述单调减函数关系的控制电路在 现有技术中有多种解决方案，可根据实际情况予以选择。为了本发明的排烟系统使用者的方便，风机转速控制单元中还包括手动调 节装置，可以由使用者根据需要调节输入给抽风设备的电流或电压强度，从而 人工调节排烟系统的抽风速度。
优选的一种方式是手动调节装置设置在控制电路中，所述手动调节装置至 少包括两个调节器件，分别调节所述单调减函数关系式户=&-"/(力中的常系数" 和6的大小，以改变输入给抽风设备的电流或电压强度，获得使用者需要的抽 风速度。比如使用者觉得在烟雾浓度较低时抽风速度正常，但烟雾浓度较大时 抽风速度偏低，则可以通过适当地调小fl和/或调大6来修正；使用者觉得在烟 雾浓度较大时抽风速度正常，但烟雾浓度较低时抽风速度偏高，则可以通过适 当地调大"和/或调小6来修正；使用者觉得烟雾浓度无论较低还是较高时抽风 速度均偏低，则可以通过调大6来修正；使用者觉得烟雾浓度无论较低还是较 高时抽风速度均偏高，则可以通过调小6来修正。
下面以尸=6-^;和尸=6-"lnv两个单调减函数关系式为例说明常数"和6初 始值的确定方法
首先确定两个参数v^和、m，它们分别表示在没有烟雾存在的情况下光 电检测单元的输出值以及可能出现的最大浓度烟雾下的光电检测单元的输出 值。
抽风机转速的调控可以通过调节其输入电压或输入电流来实现，也就是由 控制电路来控制抽风机的输入电压或输入电流。无论是电流控制还是电压控制， 它们与抽风机的输入功率之间存在着一个平方关系，根据上述的单调减函数关 系，输入电流/和输入电压t/与光电探测单元的输出值v的关系如下式
/2 = 6 - av或t/2 = 6 -
/2 4-alnv或C/2 =6 — alnv如果是利用电流调节控制抽风机转速，抽风机的额定工作电流为/。，则设
定没有烟雾存在时，输出电流/为o，而有最大浓度烟雾时则输出电流/为额定
工作电流/。，可测定出"和6为
V— 一V; V— —v」
或a:-^-， 6 =
lnv— lnv v —v
"I max "i ' mm ' max v mm
同理，如果利用电压调节控制抽风机转速，抽风机的额定工作电压为C/。，
则设定没有烟雾存在，输出电压u为o，而有最大浓度烟雾时则输出电压为额
定工作电压C/。，测定的a和b为 "="2， 6="。、
或"=^^——，"."o
因此，将"和6代入后的单调减函数关系为:
， ？ V 一V 4， > V —V
/2=/02 .~——或^/2=[/02.-—
2. lrn;鹏-ltiv或^《Dv
0 lnv鹏-lnvmin 一 Q lnv隨-lnv^
以上为"和6的初始值，但在加入手动调节装置后，可以根据使用者的需 要调节"和6，获得更好的使用效果。
本发明的排烟系统可在现有排烟系统结构不发生重大改变的基础上，利用 烟雾对光的吸收和反射效应而导致光强度衰减的原理，采用光电检测方法测定 烟雾浓度，并将烟雾浓度的变化转换为电信号输出给风机转速控制单元，风机 转速控制单元根据烟雾浓度的变化调节抽风设备的抽风速度，从而实现根据烟 雾浓度自动调节抽风速度的目的，同时还可加入手动调节装置，使用者可以选择人工调节抽风速度，具有节电省力、烟雾排除效率高、成本低的优点。
图1是本发明的实施例1的结构示意图； 图2是本发明的实施例2的结构示意图。
具体实施方式
实施例1
一种能根据烟雾浓度自动调节风速的排烟系统，包括光电检测单元l，风机 转速控制单元2、抽风设备3和电源4，光电检测单元1的输出端与风机转速控 制单元2连接，风机转速控制单元2与抽风设备3和电源4连接。
光电检测单元l包括光源ll，光电探测器12，和放大倍数与光电探测器12 相匹配的放大电路13，光源11与光电探测器12间有一空间5，烟雾6穿过该 空间5到达抽风设备3，光源11产生的光束A与光电探测器12在光谱特性上 一致；光电探测器12与放大电路13连接，光源11产生的光束A穿过烟雾6到 达光电探测器12,光电探测器12根据光电效应将光强度转化为电信号，再经放 大电路13的放大，获得光电检测单元1的输出值v 。
光电检测单元1的输出端与风机转速控制单元2连接，风机转速控制单元 2包括控制电路21，控制电路21与光电检测单元1中放大电路13的输出端连 接，同时还与抽风设备3连接。
控制电路21由运算放大器和多级三极管放大电路组成，运算放大器一端与 放大电路13的输出端连接，多级三极管放大电路的一极与运算放大器另一端相连，另外两极分别与电源4和抽风设备3相连，使光电探测单元l的输出值v与 抽风设备3的运转功率尸之间保持特定的单调减函数关系？ = 6-"v或 尸=6 —alnv 。
抽风设备3包括一电机驱动的抽风机31，抽风机31的控制可以通过输入 电压的改变来控制，因此在运算放大器中可设计成关于电压的单调减函数关系 t/2 二6-"v或f/2 =6-alnv，其中"和6是正的常系数。
抽风设备3中的抽风机31与风机转速控制单元2的控制电路21连接，控 制电路21根据光电检测单元1的输出值，按上述的单调减函数关系调节抽风机 31的输入电压，从而调节抽风机31的转速，最终达到根据烟雾浓度调节风速的 作用。
实施例2
实施例2与实施例1结构基本相同，不同之处在于在风机转速控制单元2 中加入手动调节装置22，手动调节装置22设置在控制电路21中，位于控制电 路21的运算放大器中。
抽风设备3中包括电机驱动的抽风机31和抽风管道32。
控制电路21根据光电检测单元1的输出值v ，通过控制抽风设备3的输入
电流来控制抽风设备3的抽风速度，因此在运算放大器中输入关于电流的单调
减函数关系/2 =6-av或/2 =6-alnv 。
手动调节装置22在控制电路21中，包括两个调节器件，其中一个调节常 系数"，另一个调节常系数6，从而根据使用者的需要调节抽风机的抽风速度。 比如使用者觉得在烟雾浓度较低时抽风速度正常，但烟雾浓度较大时抽风速度 偏低，则可以通过适当地调小a和/或调大Z)来修正；使用者觉得在烟雾浓度较 大时抽风速度正常，但烟雾浓度较低时抽风速度偏高，则可以通过适当地调大"和/或调小6来修正；使用者觉得烟雾浓度无论较低还是较高时抽风速度均偏低， 则可以通过调大6来修正；使用者觉得烟雾浓度无论较低还是较高时抽风速度 均偏高，则可以通过调小6来修正。
以上实施例是为了更详细的描述本发明，但本发明的保护范围并不局限于此。
权利要求
1. 一种能根据烟雾浓度自动调节抽风速度的排烟系统，包括抽风设备和电源，其特征在于还包括光电检测单元，风机转速控制单元，光电检测单元的输出端与风机转速控制单元连接，风机转速控制单元与电源和抽风设备分别连接。
2. 根据权利要求1所述的抽烟系统，其特征在于所述光电检测单元至少包括一 光源， 一光电探测器，和一放大电路；光源与光电探测器之间有一空间，来自 周围环境的气体、液滴和粉尘、烟雾可以进入所述空间；光电探测器的输出端 与放大电路相连接，放大电路的输出端与风机转速控制单元连接。
3. 根据权利要求1或2所述的排烟系统，其特征在于抽风设备至少包括一电机 驱动的抽风机。
4. 根据权利要求3所述的排烟系统，其特征在于风机转速控制单元至少包括一 控制电路，使抽风机的运转功率与光电探测单元的输出值之间保持单调减函数 关系。
5. 根据权利要求4所述的排烟系统，其特征在于所述单调减函数关系为 i> = "。/(V)，其中P为抽风机的运转功率，v为光电探测单元的输出值，a和6 是正的常系数，/(力表示关于v的单调增函数。
6. 根据权利要求5所述的排烟系统，其特征在于/(力表示的单调增函数为/(v)" 或/(v) = lnv 。
7. 根据权利要求4或5或6任一项所述的排烟系统，其特征在于所述的风机控 制单元中至少还包括一手动调节装置。
8. 根据权利要求7所述的排烟系统，其特征在于所述的手动调节装置位于控制 电路中，至少包括两个分别调节所述单调函数关系P = 6-"/(v)中的常系数"和6 的调节器件。
全文摘要
本发明涉及一种能根据烟雾浓度自动调节抽风速度的排烟系统，包括抽风设备和电源，其特征在于还包括光电检测单元，风机转速控制单元，光电检测单元的输出端与风机转速控制单元连接，风机转速控制单元与电源连接，同时风机转速控制单元的输出端与抽风设备连接。本发明利用烟雾对光的吸收和反射效应而导致光强度衰减的原理，采用光电检测方法测定烟雾浓度，并将烟雾浓度的变化转换为电信号输出给风机转速控制单元，风机转速控制单元根据烟雾浓度的变化调节抽风设备的转速，从而实现根据烟雾浓度自动调节抽风速度的目的，具有节电省力、烟雾排除效率高、成本低的优点。
文档编号F24C15/20GK101476747SQ20091000060
公开日2009年7月8日 申请日期2009年1月8日 优先权日2009年1月8日
发明者张国胜 申请人:张国胜