一种风压式通风柜控制器的制作方法

本发明涉及通风柜控制设备技术领域，尤其涉及一种风压式通风柜控制器。

背景技术：

目前，在化学实验室中通风柜是通风设计中不可缺少的一个组成部分，为了使实验室工作人员不吸入或咽入一些有毒，可致病的或毒性不明的化学物质和有机体、实验室中应有良好的通风，为阻止一些蒸气、气体和微粒（烟雾、煤烟、灰尘和气悬体等）的吸收，污染物质需用通风柜、通风罩或局部通风的方法除去。

通风柜的功能中最主要的是排气功能，在化学实验室中，实险操作时产生各种有害气体、臭气、湿气、以及易燃、易爆、腐蚀性物质，为了保护使用者安全，防止实验中的污染物质向实验室扩散，在污染源附近要使用通风柜，以往通风柜使用台数较少，只在特别有害且危险的气体及产生大量热的实验中使用，通风柜只担负实验台的辅助功能。考虑到改善实验环境，在实验台上进行的实验逐渐转移到通风柜内，这就要求在通风柜里要有最适于设备或物质的功能。由于通风柜在生化实验室中占有非常重要的位置，从改善实验室环境、改善劳动卫生条件，提高工作效率等方面考虑。通风柜的数量增加，随之而来的是通风管道，配管、配线、排风等都成为实验室建设的重要话题。

为了满足使用者的使用环境，通风柜必须以下两大特点。

1）耐热、耐酸碱腐蚀功能：通风柜内有安置电炉，有的实验产生大量酸碱等有害气体具有极强的腐蚀性等。

2）控制功能：为防止通风柜内有害气体逸出，需要有一定的吸入速度。决定通风柜进风的吸入速度的要素有，实验内容产生的热量及与换气次数的关系。其中主要的是实验内容和有害物的性质。国家标准规定，通风柜的面风速为0.5m/s±10%。为了确保这样的风速,排风机应有必要的静压,即空气通过通风管道时的摩擦阻力。

传统的通风柜控制方式：直排式：通风柜上安装控制面板直接启动排风机，同时控制风阀打开，进行排风。优点安装方便简单，不用时可以关闭阀门。缺点排风机利用率不高，通风柜门打开的位置变化风阀始终不变，如果门关得太小，通风柜内风压很大。门开得太大，流速过高，易产生涡流且不能满足0.5m/s风速。

阀门控制式：通风柜上安装位移传感器，控制面板。它可以远程启动风机，可控制排风阀门大小。优点阀门会随着门高的变化而变化避免了门开得过小，柜内风压太大；缺点不能满足风速的稳定控制，且风机频率过低时，面风速也达不到0.5ms或者超过。

风速传感器型：在通风柜上安装风速传感器，控制面板。在满足以上的条件下可时实测量面风速，当面风速超过预设值时阀门减小，反之阀门加大。优点可以实时测量并控制风速，从而达到稳定状态。缺点由于微风速传感器探头是热感应原理，故而干扰较大，比如外面有空调出风口或风扇对着它吹的话扰动很大，会导致阀门不断跳动，如果延时测量，就会影响它的时实性。

风速柜门行程式：此方式加入风速，位移传感器，主要通过行程计算面积得到当前需要的风量，在利用阀门开到相应风量的位置。此种方式对风阀要求较高，需做风量标定。

以上均为碟阀常见的控制方式，另外现有的风速柜门行程式不属于普通碟阀，这种方式对阀门要求较高，需结合机械与电子行程控制。

技术实现要素：

本发明的目的是为了解决现有技术中存在的缺点，而提出的一种能够有效解决现有技术中存在的问题，排风风速稳定流畅，保证了实验人员的安全，使风机利用率提升，节省能耗的风压式通风柜控制器。

为了实现上述目的，本发明采用了如下技术方案：

一种风压式通风柜控制器，包括设于实验室内的若干个通风柜、以及用于控制所述通风柜排风的若干个控制器，所述控制器为压差型通风柜控制器，所述控制器将通风柜的排风量通过rs485通信电路传输到补风控制器，所述补风控制器与压差控制箱连接，所述压差控制箱与压差触摸屏连接；

所述通风柜的顶部分别设有压力传感器和位移传感器，所述通风柜的一侧分别设有风速传感器和操作面板，所述通风柜的前侧表面设有人体感应传感器，所述压力传感器、位移传感器、风速传感器、人体感应传感器和操作面板均与所述控制器连接；

所述控制器还分别与电源适配器、远程通信模块、风阀执行器、照明装置、风机启动装置和自动门驱动系统连接。

优选地，所述控制器包括处理器、iic存储器、显示触摸屏、驱动电路、蜂鸣器、led状态指示灯、rs485通信电路、a/d调整运放电路、风量反馈装置和风速测量装置、d/a调整运放电路、电动风阀执行器驱动电路和power电源电路；所述处理器分别与所述iic存储器、显示触摸屏、驱动电路、led状态指示灯、rs485通信电路、a/d调整运放电路、d/a调整运放电路和power电源电路连接，所述驱动电路与蜂鸣器连接，所述a/d调整运放电路与风量反馈装置和风速测量装置连接，所述d/a调整运放电路与电动风阀执行器驱动电路连接。

优选地，所述处理器为atmega128a处理器。

优选地，所述通风柜上设有通风柜视窗。

优选地，所述通风柜的顶部依次通过排风风阀和次排风管道与主排风管道连接，所述次排风管道与主排风管道之间设有均流装置。

优选地，所述次排风管道上设有若干个辅助排风自动调节器。

优选地，所述主排风管道的顶部设有排风机，所述主排风管道与排风机之间设有空气净化装置。

优选地，所述排风机通过压力及变频电路与所述控制器和压差控制箱电性连接。

本发明具有以下有益效果：本发明所述的一种风压式通风柜控制器，包括设于实验室内的若干个通风柜、以及用于控制所述通风柜排风的若干个控制器，所述控制器为压差型通风柜控制器，所述控制器将通风柜的排风量通过rs485总线传输到补风控制器，所述补风控制器与压差控制箱连接，所述压差控制箱与压差触摸屏连接；本发明采用上述结构，很好的解决了化学实验室有毒害气体的排放，排风风速稳定流畅，保证了实验人员的安全，采用调节型变频控制，使风机利用率提升，节省能耗，通过长时间的工作运行，证明了该排风系统的可行性和有效性。

附图说明

图1为本发明的结构示意图。

图2为本发明的方框图。

图3为本发明中控制器的方框图。

图4为本发明使用时实验室整体排风示意图。

图5为本发明中控制器的power电源电路的原理图。

图6为本发明中控制器的a/d和d/a调整电路的原理图。

图7为本发明的程序流程图。

图中：1通风柜、1-1通风柜视窗、2控制器、3rs485通信电路、4补风控制器、5压差控制箱、6压差触摸屏、7压力传感器、8位移传感器、9风速传感器、10操作面板、11人体感应传感器、12电源适配器、13远程通信模块、14风阀执行器、15照明装置、16风机启动装置、17自动门驱动系统、18处理器、19iic存储器、20显示触摸屏、21驱动电路、22蜂鸣器、23led状态指示灯、24a/d调整运放电路、25风量反馈装置和风速测量装置、26d/a调整运放电路、27电动风阀执行器驱动电路、28power电源电路、29排风风阀、30次排风管道、31主排风管道、32均流装置、33辅助排风自动调节器、34排风机、35空气净化装置、36压力及变频电路。

具体实施方式

下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。

参照图1-图7，一种风压式通风柜控制器，包括设于实验室内的若干个通风柜1、以及用于控制所述通风柜1排风的若干个控制器2，其特征在于，所述控制器2为压差型通风柜控制器，所述控制器2将通风柜1的排风量通过rs485通信电路3传输到补风控制器4，所述补风控制器4与压差控制箱5连接，所述压差控制箱5与压差触摸屏6连接；

所述通风柜1的顶部分别设有压力传感器7和位移传感器8，所述通风柜1的一侧分别设有风速传感器9和操作面板10，所述通风柜1的前侧表面设有人体感应传感器11，所述压力传感器7、位移传感器8、风速传感器9、人体感应传感器11和操作面板10均与所述控制器2连接；其中，所述通风柜1上设有通风柜视窗1-1，这里通过通风柜视窗1-1可观察到通风柜1内的情况。

所述控制器2还分别与电源适配器12、远程通信模块13、风阀执行器14、照明装置15、风机启动装置16和自动门驱动系统17连接。

具体的，所述控制器2包括处理器18、iic存储器19、显示触摸屏20、驱动电路21、蜂鸣器22、led状态指示灯23、rs485通信电路3、a/d调整运放电路24、风量反馈装置和风速测量装置25、d/a调整运放电路26、电动风阀执行器驱动电路27和power电源电路28；所述处理器18分别与所述iic存储器19、显示触摸屏20、驱动电路21、led状态指示灯23、rs485通信电路3、a/d调整运放电路24、d/a调整运放电路26和power电源电路28连接，所述驱动电路21与蜂鸣器22连接，所述a/d调整运放电路24与风量反馈装置和风速测量装置25连接，所述d/a调整运放电路26与电动风阀执行器驱动电路27连接。

其中，所述通风柜1的顶部依次通过排风风阀29和次排风管道30与主排风管道31连接，所述次排风管道30与主排风管道31之间设有均流装置32。所述次排风管道30上设有若干个辅助排风自动调节器33。所述主排风管道31的顶部设有排风机34，所述主排风管道31与排风机34之间设有空气净化装置35。所述排风机34通过压力及变频电路36与所述控制器2和压差控制箱5电性连接。

上述控制器电路的主要功能是完响应外界环境的输入，如有人无人状态输入、风阀开合程度、反馈输入量、人工设置输入量等。通过判断和计算，输出一定的电压控制执行器，形成一个闭环控制，同时控制器将当前排风柜的排风量通过rs485通信电路传输到补风控制器。

具体的，所述处理器18为atmega128a处理器，在本实施例中，该处理器18使用的mcu为atmgea公司的atmgea128a处理器，该处理器是一个嵌入式8bit，带有128kb高速flash存储器。片内含有宽范围的串行通信接口、片内4kb的sram、多个定时器、1个8路10bitadc、pwm通道和32个gpio，以及多个边沿或电平触发的外部中断等，使它特别适用于工业控制。

具体的，power电源电路28实现一端口ac24v或dc24v输入，输出直流正负12v、5v、3.3v。输入采用半桥整流电路，实现同一端口输入交流或直流电源，适应不同环境需要。整流以后，通过tl2575hv-121kv单元电路，将电压稳定到+12v。tl2575系列芯片为简单步降开关稳压器，转换效率高达90%，解决了78xx系列ldo型稳压器件的压差大发热大的问题。电路后续采用icl7662cba电压转化电路产生-12v电源，tl2575hv-05ikv和ad1117l产生5v和3.3v电源。

具体的，a/d调整运放电路24和d/a调整运放电路26主要实现模拟信号滤波、电压转换匹配等功能。模拟输入信号分别为有人、无人状态输入，该信号通过红外感应工作台前扇形区域内的状态，并将有人/无人状态转换为12v或0v的电压；视窗开度输入，该信号是反应工作台窗口打开高度的信号，通过一个连接在窗户的位移传感器获得，输入信号分别是0-10v的线性变化；风速反馈输入fb，该信号是由风速传感器获得的0-10v的信号，其它输入信号，如压差、电源状态、输入驱动信号等。

本实施例中，该控制器主要依据视窗高度、风压反馈量、风速反馈量计算排风的大小，与设定的风速对比，输出相应的信号使阀门开到合适的位置，并把相关参数显示到屏幕上。

综上所述，该风压式通风柜控制器的排风系统很好的解决了化学实验室有毒害气体的排放，排风风速稳定流畅，保证了实验人员的安全，采用调节型变频控制，使风机利用率提升，节省能耗，通过长时间的工作运行，证明了该排风系统的可行性和有效性。

以上所述，仅为本发明较佳的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，根据本发明的技术方案及其发明构思加以等同替换或改变，都应涵盖在本发明的保护范围之内。