一种滤除环境光的滤尘网脏堵检测方法、系统和家用电器与流程

本发明涉及光电检测领域，特别涉及一种滤除环境光的滤尘网脏堵检测方法、系统和家用电器。

背景技术：

随着光电技术的日益成熟，光电检测在各个领域的应用也越来越多。一般检测原理为用发光管作为光源，光敏元件作为受光体，利用光敏元件在不同光照强度下表现不同电特性(电流、电阻等)的特点，将光信号转化为电信号便于检测与处理。在检测时，被检测体对光源发出的光线产生一定的影响，如反射、散射、吸收等，使受光元件检测到的光与光源发出的光存在一定的差异，利用这个差异反映被检测体的情况。

但是，受光元件感应到的光除光源发出的光，还伴随着检测装置所处环境中的环境光，如日光、灯光产生的可见光等。这些光随被检测体所处地点的不同而不同，而且，即便在同一地点，随着时间的变化，环境光也在时刻变化着。但检测程序与标定的数据结果一般是固定的，因而，环境光的存在与变化使检测结果存在一定偏差，严重时甚至会造成检测结果的失真。

为避免以上问题，传统方法有：利用检测装置的外壳进行遮光；采用红外发光管及红外受光元件；限制检测条件等方法。第一种方法为尽量减小发光装置与受光装置外壳发光与受光孔缝的面积，由于一般检测时发光装置与受光装置距离较近，因而这种方法可以起到一定的避免环境光影响的作用，但不能完全消除。第二种方法虽然最大程度的避免了可见光的干扰，但环境光中不仅存在可见光，灯光、日光同样产生红外光，一切热源物体也都会辐射红外光。而且，由于光波长的连续性，红外受光元件也会感应到一定的可见光。第三种方法为只在黑暗环境下进行检测，如只在夜间进行检测。这种方法最大程度的避免了可见光的影响，但由于检测条件受限，存在很大弊端，同样也无法规避红外光的影响。

技术实现要素：

本发明提供了一种滤除环境光的滤尘网脏堵检测方法、系统和家用电器，解决了以上技术问题。

本发明解决上述技术问题的技术方案如下：

依据本发明的一个方面，提供了一种滤除环境光的滤尘网脏堵检测系统，包括第一获取模块、第二获取模块和计算模块，

所述第一获取模块用于获取环境光照射下滤尘网的第一脏堵值；

所述第二获取模块用于获取环境光和检测光共同照射下滤尘网的第二脏堵值；

所述计算模块用于计算所述第二脏堵值和第一脏堵值的差值，生成滤尘网的第三脏堵值。

依据本发明的另一个方面，提供了一种滤除环境光的滤尘网脏堵检测方法，利用所述滤除环境光的滤尘网脏堵检测系统，方法包括以下步骤：

步骤1，获取环境光照射下滤尘网的第一脏堵值；

步骤2，获取环境光和检测光共同照射下滤尘网的第二脏堵值；

步骤3，计算所述第二脏堵值和第一脏堵值的差值，生成滤尘网的第三脏堵值。

为了解决所述技术问题，本发明还提供了一种家用电器，包括所述的滤除环境光的滤尘网脏堵检测系统。

本发明的有益效果是：本发明可以完全滤除检测过程中环境光对检测结果的影响，不仅检测方法简单，检测结果准确，而且可以直接得到滤尘网脏堵值，从而对滤尘网脏堵程度进行判断，并可根据判断结果对家用电器进行相应的控制，丰富了家用电器的功能，提高了用户使用满意度。

附图说明

图1为实施例1一种滤除环境光的滤尘网脏堵检测系统的结构示意图；

图2为实施例1一种脏堵检测单元的结构示意图；

图3为实施例2一种脏堵检测单元的结构示意图；

图4为实施例3一种滤除环境光的滤尘网脏堵检测方法的流程示意图；

图5为实施例4一种家用电器的结构示意图；

上述附图中，各标号具体为：

1、单片机，2、第一开关控制电路，3、红外发光二极管，4、光电二极管，5、供电单元，6、接插件，7、滤尘网，8、检测单元，9、发射接收单元，10、第二开关控制电路。

具体实施方式

以下结合附图对本发明的原理和特征进行描述，所举实例只用于解释本发明，并非用于限定本发明的范围。

如图1所示，为实施例1一种滤除环境光的滤尘网脏堵检测系统的结构示意图，包括第一获取模块、第二获取模块和计算模块，

所述第一获取模块用于获取环境光照射下滤尘网的第一脏堵值；

所述第二获取模块用于获取环境光和检测光共同照射下滤尘网的第二脏堵值；

所述计算模块用于计算所述第二脏堵值和第一脏堵值的差值，生成滤尘网的第三脏堵值。

通过本实施例1的以上滤尘网脏堵检测系统，即可完全滤除环境中的可见光或者红外光，得到准确的滤尘网脏堵数据。本实施例1的第一获取模块和第二获取模块中均包括脏堵检测单元。

如图2所述，为本实施例1一种脏堵检测单元的结构示意图，包括通过接插件6连接的发射接收单元9和检测单元8，以及和所述检测单元8连接的供电单元5；所述检测单元8包括用于向滤尘网发射检测光的光发射单元和用于接收透过滤尘网7的透射光的光敏元件，本实施例中，所述光发射单元为红外发光二极管3，光敏元件为光电二极管4。本实施例中，所述发射接收单元9包括单片机1、第一开关控制电路2和用于将光电二极管4的光电流转换为电压的转换电路，所述单片机1的第一IO端口连接第一开关控制电路2，第一开关控制电路2通过接插件6连接所述红外发光二极管3，所述转换电路连接单片机1的模拟输入端口。在其他实施例中，还可以采用光电三极管替代本实施例中的光电二极管，同样具备非常好的检测效果。本实施例中，所述转换电路包括与所述光敏元件串联的电阻R4，电阻R4与所述光敏元件的串联端同时连接所述单片机1的模拟输入端口，电阻R4另一端接地。本实施例的脏堵检测单元，通过检测滤尘网的透光性来反映脏堵值，同时根据光敏元件接收光照强度不同而产生不同光电流的特性，将光照强度转化为具体数值，用以直观判断滤尘网脏堵值度。本实施例的结构简单，仅包括检测单元、发射接收单元和供电单元三个部分，且检测单元和发射接收单元只需要通过两根连接线即可实现信号的发射和接收，再加一根连接供电单元的连接线即可实现整个检测方案，因此减少了连接线，降低了成本且易于安装。

本实施例中，所述第一开关控制电路中的三极管Q1的基极经电阻R1连接到单片机的第一IO端口，集电极经电阻R3连接到所述光发射单元，发射集接地。所述三极管Q1的基极还串联下拉电阻R2后接地。本实施例采用三极管开关电路，在需要检测时开通发光，在不需要检测时关闭，不仅控制电路简单，而且可以最大程度节约能耗。同时，本实施例中，三极管的集电极经过电阻R3连接到红外发光二极管LED，所述电阻R3为LED限流保护电阻，可以保证LED中流过合适的电流，提高本实施例的效果同时保护红外发光二极管不因电流过大而损坏。

本实施例单片机1的第一IO端口输出高低电平信号，通过高低电平信号控制三极管Q1导通关断从而给红外发光二极管LED通电，LED发出的红外检测光透过滤尘网，其中一部分光由于滤尘网7附着的灰尘对光的反射、散射、吸收等作用而无法透过滤尘网，从而使透过的光减少，而且附着灰尘越多，透过的光越少。光电二极管4是光敏元件，照射到其上的光越多，通过其的光电流越大，将其与电阻R4串联，利用欧姆定律u＝ir即可将光电流转换成电压，通过采集电阻R4两端电压，并传输给单片机，然后利用单片机1内置的模数转换器，即可将模拟电压信号转换成数字电压值，并用此值表示滤尘网的脏堵值，本实施例中，电阻R4两端电压越大，单片机转换成数字电压值越大，说明所透出的光照强度越大，滤尘网1脏堵的情况越轻微。本实施例检测结果准确，能够在空调、空气过滤器等需要安装滤尘网的家用电器中直接安装使用，应用范围广泛。

如图3所示，为实施例2的一种脏堵检测单元的结构示意图，与实施例1相比，增加了用于控制光敏元件开通和关断的第二开关控制电路10，第二开关控制电路连接单片机的第二IO端口，通过对应IO端口输出的高低电平信号控制第二开关控制电路的开通与关断。在不对滤尘网脏堵进行检测时，可以可靠关断此电路，相对于没有此开关控制电路的单元，避免了在非检测时间环境光照射光敏元件时产生的光电流在发射接收单元上的电能消耗。所述第二开关控制电路10为三极管开关电路，包括三极管Q2、电阻R6和电阻R7，所述三极管Q2的基极经电阻R6连接到单片机的第二IO端口，集电极经电阻R4连接到所述光敏元件和电阻R5的串联端，发射集接地。所述三极管Q1的基极还串联下拉电阻R7后接地。采用三极管开关电路，在需要检测时开通发光，在不需要检测时关闭，不仅控制电路简单，而且可以最大程度节约能耗。

本实施例中，所述第一开关控制电路、第二开关控制电路和转换电路均集成在主控板中，主控板上还设有供电单元5，所述供电单元5分别连接所述红外发光二极管和光电二极管，用于为所述红外发光二极管和光电二极管供电。所述供电单元为五伏的稳压滤波电源。本实施例中，外接器件只包括光发射单元和光敏元件，其余的控制电路部分均布置在主控板上，同时只需两个连接线即可实现信号的发射和接收，再加一根连接供电单元的连接线即可实现整个检测方案，因此减少了连接线，占用空间小，易于实施而且降低了成本。同时光发射单元和光敏元件体积小，大大降低了占用空间，从而降低了外接器件对滤尘网附着灰尘的影响，保证了检测结果的准确性。同时供电单元简单，无需复杂电源，只需主板5v供电即可。通过在供电电源上并联一个接地的电容C1，可以去除直流电的噪声干扰，使供电更加干净，减少噪声。

本实施例中，所述单片机包含模数转换器，所述转换电路经单片机的模拟输入端口连接到所述模数转换器，利用模数转换器将电压模拟信号转换成数字信号，用以检测得出的光照强度信息，因此不仅仅可以得到简单的脏堵或者非脏堵检测结果，而且可以得到滤尘网的脏堵值，从而方便信息处理与其他功能对此信息的判断。本实施例中，所述单片机的模数转换器的输出引脚处接一个电阻R5再并联一个接地的电容C2，可以起到限流和去耦的作用。

在其他实施例中，还可以通过接收经过滤尘网漫反射的反射光的光照强度来检测滤尘网的脏堵值，其检测单元的结构与实施例1、实施例2的脏堵检测单元基本相同，只需要将所述光电二极管换成用于接收经过所述滤尘网漫反射的反射光的光电二极管或者光电三极管即可。在该实施例中，与光电二极管或者光电三极管串联的电阻两端电压越大，单片机转换成数字电压值越大，说明所反射的光照强度越大，滤尘网上的灰尘等越多，滤尘网的脏堵情况越严重。采用图2和图3中所述的脏堵检测单元，通过红外发光二极管与红外光电三极管，已起到一定滤除环境中可见光的效果，但并未滤除环境中红外光。此外，可见光也没有达到百分百滤除，因为由于光的波长的连续性，可见光对红外光电三极管也会产生影响。如果再对发射接收单元与检测单元进行壳体包装，只留一小孔进行漏光与受光，虽然能更大程度滤除环境光的影响，但还是不能完全滤除环境光对检测结果造成的影响。而通过本实施例的滤尘网脏堵检测系统即可完成滤除环境光对检测结果的影响，获得准确的滤尘网脏堵检测数据。

实施例1中还包括控制模块，所述控制模块用于控制第一获取模块多次获取第一脏堵值以及控制第二获取模块多次获取第二脏堵值，并对计算模块计算出的多个所述差值取均值生成滤尘网的第三脏堵值，从而使检测得到的脏堵值数据更加准确。

在其他实施例中，所述第一获取模块用于多次获取环境光照射下滤尘网的脏堵值，并对多个所述脏堵值取均值生成第一脏堵值；所述第二获取模块用于多次获取环境光和检测光共同照射下滤尘网的脏堵值，并对多个所述脏堵值取均值生成第二脏堵值。采用这种方式减少了实施例1中开关红外发光二极管的次数和红外发光二极管的损坏几率，同时降低了脏堵检测单元的能耗，检测时间短，检测效率高。在另一实施例中，所述第一获取模块用于多次获取环境光照射下滤尘网的脏堵值，并对多个所述脏堵值去掉最大值和最小值后取均值生成第一脏堵值；所述第二获取模块用于多次获取环境光和检测光共同照射下滤尘网的脏堵值，并对多个所述脏堵值去掉最大值和最小值后取均值生成第二脏堵值。采用这种方式是基于某一采样瞬间由于电磁干扰等原因可能使所采样的电压值陡然变大或变小，此值严重脱离实际值，与其他正常值的差距很大，求取平均值时此值将严重拉低或抬高平均值，从而使检测结果不准确。通过去除多次采样中的最大值和最小值最大可能地排除了此干扰问题，使检测结果更准确。

如图4所示，为实施例3一种滤除环境光的滤尘网脏堵检测方法的流程示意图，方法包括以下步骤：

步骤1，获取环境光照射下滤尘网的第一脏堵值；

步骤2，获取环境光和检测光共同照射下滤尘网的第二脏堵值；

步骤3，计算所述第二脏堵值和第一脏堵值的差值，生成滤尘网的第三脏堵值。

本实施例的滤尘网脏堵检测方法还包括步骤4，具体为重复步骤1～步骤3的过程，并对计算出的多个所述差值取均值生成滤尘网的第三脏堵值，采用这种方法可以使检测得到的脏堵值数据更加准确。

在其他实施例中，所述步骤1具体为：多次获取环境光照射下滤尘网的脏堵值，并对多个所述脏堵值取均值生成第一脏堵值；所述步骤2具体为：多次获取环境光和检测光共同照射下滤尘网的脏堵值，并对多个所述脏堵值取均值生成第二脏堵值。采用这种方法，每次检测中减少了频繁开关光发射单元次数，降低了光发射单元的损坏几率。而且光发射单元在开通和关断的瞬间耗能是最大的，减少开关次数大大降低了脏堵检测单元的能耗。同时，省去了频繁开关光发射单元所消耗的时间，使得一次检测所需时间更短，效率更高。

在另一实施例中，所述步骤1具体为：多次获取环境光照射下滤尘网的脏堵值，并对多个所述脏堵值去掉最大值和最小值后取均值生成第一脏堵值；所述步骤2具体为：多次获取环境光和检测光共同照射下滤尘网的脏堵值，并对多个所述脏堵值去掉最大值和最小值后取均值生成第二脏堵值。采用这种方法是基于某一采样瞬间由于电磁干扰等原因可能使所采样的电压值陡然变大或变小，此值严重脱离实际值，与其他正常值的差距很大，求取平均值时此值将严重拉低或抬高平均值，从而使检测结果不准确。通过去除多次采样中的最大值和最小值最大可能地排除了此干扰问题，使检测结果更准确。

本实施例中，所述步骤1具体为：控制第一开关控制电路关闭光发射单元；控制转换电路采集电阻R4两端的第一模拟电压信号，并传输至单片机的模拟输入端口；单片机显示所述第一模拟电压信号转换成的第一数字电压值，所述第一数字电压值表示滤尘网的第一脏堵值。所述步骤2具体为：控制第一开关控制电路打开光发射单元；控制转换电路采集电阻R4两端的第二模拟电压信号，并传输至单片机的模拟输入端口；单片机显示所述第二模拟电压信号转换成的第二数字电压值，所述第二数字电压值表示滤尘网的第二脏堵值。将所述第二脏堵值减去第一脏堵值，即可完全过滤掉环境光对检测结果的影响，提高检测结果的准确性。

以下通过具体的实施例对上述过程进行说明。本实施例中，所述滤尘网脏堵检测方法用于检测空调中滤尘网的第三脏堵值。空调出厂前，在实验室采用精密设备，严格地屏蔽环境光干扰条件下采用此脏堵检测单元对滤尘网进行检测，设定单片机内嵌AD转换器为八位精度。测得全新滤尘网对应电压值为Va(例如4.72V)，AD转化后值为Da(例如240)。测得一个普通家庭用户使用一年未清洗的滤尘网(积灰已非常严重)的电压值为Vb(例如0.69v)，对应AD值为DB(例如35)。据此对滤尘网脏堵程度进行划分，一个具体划分示例为：分为五个等级，每个等级划分如下表1所述：

表1滤尘网脏堵程度划分表

将此表数据固化到空调程序中，用于表示空调运行过程中对滤尘网脏堵程度检测的结果进行判断。

以下是在正常天气室内窗帘关闭的条件下，检测积有一定灰尘的滤尘网脏堵值的步骤：

(1)开启单片机内部AD转换器，记录只在环境光下滤尘网的脏堵值，重复检测n次取平均值。本实施例中，n取值范围在4-10为宜，太大影响检测速度，太小影响数据准确性，此例中n取5。

例如5次采样到的AD值分别是：7、6、8、7、8，则取第一脏堵值为平均值7。

(2)IO口控制三极管开通红外发光二极管，记录在环境光与检测光综合作用下的滤尘网脏堵值，同样检测5次求平均值，5次采样到的AD值分别是：114、116、114、113、115，则取第二脏堵值为平均值114。

(3)对第二脏堵值和第一脏堵值做差值，得到第三脏堵值为107。

(4)通过查表判断滤尘网为中度脏堵，或将此数值用于其他功能。

同样的条件下，在拉开窗帘后，室内环境光发生变化，同样采用上述方法与步骤，示例数据为：

(1)步骤1中，五次采样到的AD值分别是：129、128、129、132、130，则取第一脏堵值为平均值129。

(2)步骤2中，五次采样到的AD值分别是：24、23、23、21、21，则取第二脏堵值为平均值22。

(3)对第二脏堵值和第一脏堵值做差值，得到第三脏堵值为107。

(4)通过查表判断滤尘网为中度脏堵，或将此数值用于其他功能。

通过两次检测可以看出在环境光发生变化后检测结果并未受影响。但如果未采用上述滤除环境光的检测方法，在关窗帘条件下示例的检测结果数据应为114，判定为中度脏堵：开窗帘条件下示例的检测结果数据为129，判定为轻微脏堵，同样的脏堵程度却检测出了不同的结果。由此可见本方法的优越性。

本发明的滤尘网脏堵检测方法和系统，可以完全滤除检测过程中环境光对检测结果的影响，不仅检测方法简单，检测结果准确，而且可以直接得到滤尘网脏堵值，从而对滤尘网脏堵程度进行判断，并可根据判断结果对家用电器进行相应的控制，丰富了家用电器的功能，提高了用户使用满意度。

图5为实施例4一种空调的结构示意图，包括以上所述的滤除环境光的滤尘网脏堵检测系统。在其他实施例中，滤尘网脏堵检测系统也可以应用在其他按照有滤尘网的家用电器中，比如空气过滤器等等。

在本发明的描述中，需要理解的是，术语“第一”、“第二”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含地包括至少一个该特征。在本发明的描述中，“多个”的含义是至少两个，例如两个，三个等，除非另有明确具体的限定。

在本说明书的描述中，参考术语“一个实施例”、“一些实施例”、“示例”、“具体示例”、或“一些示例”等的描述意指结合该实施例或示例描述的具体特征、结构、材料或者特点包含于本发明的至少一个实施例或示例中。在本说明书中，对上述术语的示意性表述不必须针对的是相同的实施例或示例。而且，描述的具体特征、结构、材料或者特点可以在任一个或多个实施例或示例中以合适的方式结合。此外，在不相互矛盾的情况下，本领域的技术人员可以将本说明书中描述的不同实施例或示例以及不同实施例或示例的特征进行结合和组合。

尽管上面已经示出和描述了本发明的实施例，可以理解的是，上述实施例是示例性的，不能理解为对本发明的限制，本领域的普通技术人员在本发明的范围内可以对上述实施例进行变化、修改、替换和变型。