一种具有误差修正功能的家用加湿器的制造方法
【专利摘要】本实用新型公开了一种具有误差修正功能的家用加湿器，包括数据采集装置、加湿器本体、微控制器芯片、电源模块和显示模块。数据采集装置包括高反射率温度传感器和湿度传感器。加湿器本体包括超声波底座和设置于超声波底座上的水箱；水箱的顶部中心设置有出雾口，该出雾口能够水平旋转和竖向转动；水箱内设置有与出雾口相连通的导风道，该导风道内设置有反渗透膜；超声波底座上设置有与显示模块相连接的显示屏、调节旋钮和用于工作状态指示的指示灯。采用上述结构后，利用相同环境下获取到的标准相对湿度、温度和线性输出电压构成的误差修正方程来对空气湿度进行准确的测量，对出雾口的出雾量进行自动调节，精度高，能耗低。
【专利说明】
-种具有误差修正功能的家用加湿器
技术领域
[0001] 本实用新型设及一种加湿器，属于电子、通讯与信息工程领域，特别是一种具有误 差修正功能的家用加湿器。
【背景技术】
[0002] 随着经济的发展和人民生活水平的提高，人民越来越注重生活质量和健康。而湿 度是影响环境质量的重要因素，生活环境中空气相对湿度的大小影响着人们的舒适度和生 命健康。湿度过低时，蒸发加快，导致人体水分的缺乏，易使人皮肤干裂，鼻腔黏膜受到刺 激，出现口渴、喉痛等症状。尤其在我国北方的冬天和现代职场办公地点，干燥的天气容易 诱发很多疾病，如皮肤病、支气管炎等。
[0003] 因此，人们常常使用加湿器来进行室内空气的加湿。目前市面上的加湿器种类繁 多，但往往故障率高、能耗高、雾化效率低且不能保证相对湿度测量的高精度。
[0004] 除此之外，市场上的很多家用加湿器往往没有溫度补偿机制，溫度不但影响湿度 的准确测量，更会对相对湿度造成直接影响，进而使加湿器的出雾口雾量的大小、开启与关 闭仅凭个人主观的感觉来进行调控，运样很容易造成空气相对湿度的过高或过低。 【实用新型内容】
[0005] 本实用新型要解决的技术问题是针对上述现有技术的不足，而提供一种具有误差 修正功能的家用加湿器，该具有误差修正功能的家用加湿器精度高，能耗低，能对工作时的 环境溫度和环境湿度进行实时采集，并能根据环境溫度，对出雾口的出雾量进行自动调节。
[0006] 为解决上述技术问题，本实用新型采用的技术方案是：
[0007] -种具有误差修正功能的家用加湿器，包括数据采集装置、加湿器本体、微控制器 忍片、电源模块和显示模块。
[000引数据采集装置包括高反射率溫度传感器和湿度传感器;高反射率溫度传感器用于 加湿器本体工作时环境溫度的实时监测，并将数据传递给微控制器忍片；湿度传感器用于 加湿器本体工作时环境湿度的实时监测，并将数据传递给微控制器忍片。
[0009] 加湿器本体包括超声波底座和设置于超声波底座上的水箱;水箱的顶部中屯、设置 有出雾口，该出雾口能够水平旋转和竖向转动;水箱内设置有与出雾口相连通的导风道，该 导风道内设置有反渗透膜;超声波底座上设置有与显示模块相连接的显示屏、调节旋钮和 用于工作状态指示的指示灯。
[0010] 微控制器忍片，用于接收数据采集装置传送的环境溫度和湿度数据，并对接收的 环境溫度和湿度数据进行误差修正处理后，自动调节加湿器本体中出雾口的出雾量。 [OOW 电源模块，用于供电。
[0012] 显示模块，用于显示环境溫度和湿度数据，并能供用户输入相对湿度值。
[0013] 还包括模数转换模块和隔离模块，模数转换模块与数据采集装置和隔离模块相连 接，隔离模块的输出端与微控制器忍片相连接;模数转换模块用于将高反射率溫度传感器 和湿度传感器采集到的模拟量信号转化成数字信号进行输出；隔离模块用于对微控制器忍 片的输入和输出电信号进行隔离，保证电绝缘能力和抗干扰能力。
[0014] 所述数据采集装置还包括水位感应模块，该水位感应模块能对加湿器本体中水箱 内的水位进行实时监测，并将监测数据传递给微控制器忍片，微控制器忍片能指令加湿器 本体进行缺水时的断电自我保护。
[0015] 还包括与微控制器忍片相连接的时钟模块。
[0016] 还包括聚风扇，该聚风扇能为加湿器本体的出雾提供动力，削减送风阻力。
[0017] 所述显示屏为TFT式L邸显示屏。
[0018] 所述高反射率溫度传感器包括具有高反射率的铜球、薄膜销电阻和衬底;其中，铜 球的直径为8mm，衬底的材料为氧化侣陶瓷。
[0019] 所述湿度传感器的型号为丽1500型。
[0020] 本实用新型采用上述结构后，湿度传感器输出的线性电压不仅受到空气中水汽分 子的影响，还和空气的溫度有关。本实用新型利用相同环境下获取到的标准相对湿度、溫度 和线性输出电压构成的误差修正方程来对空气湿度进行准确的测量。用户通过对显示屏输 入预设相对湿度值Rw，微控制器忍片通过Levenberg-Marquar化算法、PID控制算法对加湿 器本体进行智能化高精度调节。整个加湿器实现了智能化误差修正、自动化报警、断电保护 等措施。除此之外，根据用户个人使用习惯，用户可W通过调节旋钮进行人为出雾量的调 控，进而调节空气相对湿度。从而，目的明确、市场潜力巨大，具有一定的实用与推广价值。
【附图说明】
[0021] 图1显示了本实用新型一种具有误差修正功能的家用加湿器的结构示意图。
[0022] 图2显示了一种具有误差修正功能的家用加湿器的模块功能框图。
[0023] 图3显示了一种具有误差修正功能的家用加湿器的控制结构框图。
[0024] 其中有：1.水箱；11.出雾口； 12.透明水窗；2.导风道;21.反渗透膜;3.超声波底 座;31.显示屏;32.调节旋钮;33.指示灯。
【具体实施方式】
[0025] 下面结合附图和具体较佳实施方式对本实用新型作进一步详细的说明。
[0026] 如图2所示，一种具有误差修正功能的家用加湿器，包括数据采集装置、加湿器本 体、微控制器忍片、电源模块、时钟模块、聚风扇、显示模块、模数转换模块和隔离模块。
[0027] 数据采集装置包括高反射率溫度传感器、湿度传感器和水位感应模块。其中，水位 感应模块可W根据需要进行设置。
[00%]上述高反射率溫度传感器用于加湿器本体工作时环境溫度的实时监测，并将数据 传递给微控制器忍片。
[0029] 高反射率溫度传感器包括具有高反射率的铜球、薄膜销电阻和衬底;其中，铜球的 直径优选为8mm，薄膜销电阻优选为A级PtlOO。衬底的材料为氧化侣陶瓷，能减少福射误差， 提高溫度测量精度。
[0030] 湿度传感器用于加湿器本体工作时环境湿度的实时监测，并将数据传递给微控制 器忍片。湿度传感器优选采用W高分子湿敏元件构成的HM1500型湿度传感器，该传感器具 有响应速度快、重复性好、抗干扰能力强等特点。
[0031] 如图1所示，加湿器本体包括超声波底座3和设置于超声波底座上的水箱1;水箱的 顶部中屯、设置有出雾口 11，该出雾口能够水平旋转和竖向转动。运样，出雾口可W进行水平 360°旋转出雾，且出雾口可W上下0°至90°转动，运样便于用户根据不同的放置位置来进行 出雾口角度的调整。
[0032] 水箱内设置有与出雾口相连通的导风道，该导风道内设置有反渗透膜。
[0033] 水箱的侧面还设置有透明水窗12,透明水窗能便于用户随时查看水量剩余的情 况。
[0034] 超声波底座上设置有与显示模块相连接的显示屏、调节旋钮和用于工作状态指示 的指示灯。
[0035] 上述显示屏优选为TFT式L邸显示屏，与显示模块相连接。
[0036] 上述调节旋钮能够手动调控出雾口出雾量的大小。
[0037] 上述指示灯亮绿灯表示加湿器正常工作，亮红灯表示缺水或加湿器装置出问题。
[0038] 微控制器忍片，用于接收数据采集装置传送的环境溫度、湿度和水位信息，并对接 收的环境溫度和湿度信息，通过误差修正方程对湿度传感器输出的线性电压进行误差修 正，从而得出高精度的相对湿度，进而利用PID控制算法对超声波加湿器本体进行智能化调 节，控制出雾口的出雾量。
[0039] 电源模块，用于供电。
[0040] 显示模块，用于显示环境溫度和湿度数据，并能供用户输入相对湿度值。
[0041] 上述模数转换模块与数据采集装置和隔离模块相连接，隔离模块的输出端与微控 制器忍片相连接。
[0042] 上述模数转换模块优选采用24位Σ / Δ低噪声模数转换器AD7794，主要功能是将 高反射率溫度传感器和湿度传感器采集到的模拟量信号转化成数字信号进行输出。
[0043] 上述隔离模块优选采用光电禪合器，主要作用是隔离模块用于对微控制器忍片的 输入和输出电信号进行隔离，保证电绝缘能力和抗干扰能力。
[0044] 上述水位感应模块能对加湿器本体中水箱内的水位进行实时监测，并将监测数据 传递给微控制器忍片，微控制器忍片能指令加湿器本体进行缺水时的断电自我保护。
[0045] 上述聚风扇能为加湿器本体的出雾提供动力，削减送风阻力。
[0046] 如图3所示，一种具有误差修正功能的家用加湿器进行误差修正的方法，包括如下 步骤。
[0047] 第一步，加湿器本体中水量添加:往水箱里面注入设定容量的水，并将水箱的进水 口组件扭紧。
[0048] 第二步，环境溫度和湿度数据的采集:加湿器本体上电开机后，高反射率溫度传感 器采集加湿器本体工作时的实时环境溫度化、湿度传感器采集加湿器本体工作时的实时线 性电压输出值化。
[0049] 第Ξ步，计算实时环境相对湿度Rg:根据第Ξ步采集的实时环境溫度Ta和实时线 性电压输出值化，并借助相同环境下获取到的标准相对湿度值畑。其中，标准相对湿度值畑 采用高标准型高低溫湿试验箱进行标定，通过高低溫湿试验箱进行溫度和相对湿度的调 节，进而标定出在一定溫度，相对湿度的范围内，湿度传感器线性电压输出值的多少，最终 通过Levenberg-Marquar化算法拟合出相对湿度误差修正方程Uo = f (化，RH)。当把运个加 湿器拿出试验箱的时候，通过加湿器里面的高反射率溫度传感器、湿度传感器采集到的溫 度和线性电压就可W通过相对湿度误差修正方程计算出此时环境中的相对湿度值Rg。
[0050] 第四步，输入相对湿度值Rw:显示屏对第二步采集到的实时环境溫度化、实时线性 电压输出值Uo和第Ξ步计算出的实时环境相对湿度Rg进行实时显示，用户根据显示数据， 在显示屏中输入预设相对湿度值Rw。
[0051] 第五步，计算相对湿度差值系统误差e:根据第Ξ步所得到的实时环境相对湿度Rg 及第四步输入预设相对湿度值Rw，通过微控制器忍片计算得到实时环境相对湿度Rg与预设 相对湿度值Rw的绝对差值，该计算得到的绝对差值，也即为相对湿度差值系统误差e。
[0052] 第六步，加湿器本体出雾量自动调节:根据第五步计算出的相对湿度差值系统误 差e，微控制器忍片采用PID控制算法，控制PWM占空比的大小，对加湿器本体的出雾量进行 自动调节控制。
[0053] 具体实施时，记录采用Levenberg-Marquar化算法控制和PID控制相结合方法的稳 定相对湿度、相对误差和到达时间，同时记录在相同设定相对湿度下，单独PID控制方法的 稳定湿度、相对误差和到达时间。如表1所示，其中，初始相对湿度为42.2%。
[0化4] 表1 [0化5]
[0化6] 分析所得数据，采用Levenberg-Marquar化算法控制和PID控制相结合的方法能把 相对湿度控制在1%左右，相对误差有效控制再3%范围。本装置在控湿度方面相比于传统 单一的PID控制，具有响应时间快，相对误差小、准确度高等特点。
[0057] W上详细描述了本实用新型的优选实施方式，但是，本实用新型并不限于上述实 施方式中的具体细节，在本实用新型的技术构思范围内，可W对本实用新型的技术方案进 行多种等同变换，运些等同变换均属于本实用新型的保护范围。
【主权项】
1. 一种具有误差修正功能的家用加湿器，其特征在于：包括数据采集装置、加湿器本 体、微控制器芯片、电源模块和显示模块； 数据采集装置包括高反射率温度传感器和湿度传感器;高反射率温度传感器用于加湿 器本体工作时环境温度的实时监测，并将数据传递给微控制器芯片；湿度传感器用于加湿 器本体工作时环境湿度的实时监测，并将数据传递给微控制器芯片； 加湿器本体包括超声波底座和设置于超声波底座上的水箱;水箱的顶部中心设置有出 雾口，该出雾口能够水平旋转和竖向转动;水箱内设置有与出雾口相连通的导风道，该导风 道内设置有反渗透膜;超声波底座上设置有与显示模块相连接的显示屏、调节旋钮和用于 工作状态指示的指示灯； 微控制器芯片，用于接收数据采集装置传送的环境温度和湿度数据，并对接收的环境 温度和湿度数据进行误差修正处理后，自动调节加湿器本体中出雾口的出雾量； 电源模块，用于供电； 显示模块，用于显示环境温度和湿度数据，并能供用户输入相对湿度值。2. 根据权利要求1所述的具有误差修正功能的家用加湿器，其特征在于:还包括模数转 换模块和隔离模块，模数转换模块与数据采集装置和隔离模块相连接，隔离模块的输出端 与微控制器芯片相连接;模数转换模块用于将高反射率温度传感器和湿度传感器采集到的 模拟量信号转化成数字信号进行输出；隔离模块用于对微控制器芯片的输入和输出电信号 进行隔离，保证电绝缘能力和抗干扰能力。3. 根据权利要求1所述的具有误差修正功能的家用加湿器，其特征在于:所述数据采集 装置还包括水位感应模块，该水位感应模块能对加湿器本体中水箱内的水位进行实时监 测，并将监测数据传递给微控制器芯片，微控制器芯片能指令加湿器本体进行缺水时的断 电自我保护。4. 根据权利要求1所述的具有误差修正功能的家用加湿器，其特征在于:还包括与微控 制器芯片相连接的时钟模块。5. 根据权利要求1所述的具有误差修正功能的家用加湿器，其特征在于：还包括聚风 扇，该聚风扇能为加湿器本体的出雾提供动力，削减送风阻力。6. 根据权利要求1所述的具有误差修正功能的家用加湿器，其特征在于:所述显示屏为 TFT式LED显示屏。7. 根据权利要求1所述的具有误差修正功能的家用加湿器，其特征在于:所述高反射率 温度传感器包括具有高反射率的铜球、薄膜铂电阻和衬底;其中，铜球的直径为8_，衬底的 材料为氧化铝陶瓷。8. 根据权利要求1所述的具有误差修正功能的家用加湿器，其特征在于:所述湿度传感 器的型号为HM1500型。
【文档编号】F24F11/00GK205561122SQ201620372838
【公开日】2016年9月7日
【申请日】2016年4月28日
【发明人】赵益波, 靳炜, 蒋祎, 卢春霞
【申请人】南京信息工程大学