离子风机的平衡电压检测终端及其平衡电压检测系统的制作方法

本实用新型涉及离子风机领域，特别涉及一种离子风机的平衡电压检测终端及平衡电压检测系统。

背景技术：

离子风机通过给放电针加高压，电离空气产生大量离子，由风扇吹向工作台，中和台面上的静电电荷，以达到保护产品的目的，广泛地应用于各种电子产品生产线中。

平衡电压是评估离子风机性能的重要指标，它反映了离子风机工作时候会给其作用物体带来的静电危害。它会在作用物体上产生静电压，如果静电压不超过感器件的抗静电能力，则是安全的。反之，如果静电压超过了敏感器件的抗静电能力，则会损坏敏感器件。因此，对平衡电压进行监测十分必要。离子风机吹出的气流中，正负离子的数量，决定平衡电压值偏离(0V) 的程度。二者数量越接近，则平衡电压值越接近于0V，则性能越好。

目前，大部分传统型离子风机，不带检测、通信功能，不能直观显示平衡电压数据，也无法实时监测工作状态。对此，生产线通用的检测方法是：安排专人定期将充电板测试仪搬到现场，检测离子风机的平衡电压是否超标。因此无法做到实时监测，产品有静电损坏的风险。譬如，检测时间定为每周一，如果离子风机周一检测正常，但在周三失效，则要等到下周一检测时才能发现并采取相关措施。

技术实现要素：

为了克服传统离子风机需要人工定时检测平衡电压的缺陷，本实用新型公开了一种能够自动实时监测离子风机的平衡电压检测终端。

一种离子风机平衡电压检测终端，包括：传感器和主机，

所述传感器安装在离子风机的出口处，所述传感器与所述主机通过电缆连接，所述传感器用于采集离子风机的平衡电压信号，并把平衡电压信号传递给所述主机；

所述主机包括：模拟信号处理模块、微控制器及报警模块，

所述模拟信号处理模块的一端与所述传感器电连接，另一端与所述微控制器电连接，所述模拟信号处理模块用于对传感器传递来的平衡电压信号进行限幅、滤波、电压偏置处理，并把处理后的平衡电压信号传递给所述微控制器；

所述微控制器内置有模数转换芯片，所述模数转换芯片与模拟信号处理模块电连接，所述模数转换芯片用于将平衡电压信号转换为可以供微控制器处理的数字信号的形式；所述微控制器用于处理数字信号形式的平衡电压信号；

所述报警模块与所述微控制器电连接，所述报警模块用于接收所述微控制器发送的报警信息的指示，所述报警模块用于发出报警动作。

在其中一实施方式中，将离子风机中的位于风叶前面的金属防护网作为所述传感器，特别说明的是，在此实施方式中将该传感器命名为金属防护网传感器。

现有充电板测试仪中采用平板电容或法拉第电荷筒作为传感器。如果把平板电容或法拉第电容筒作为本申请平衡电压检测终端中的传感器，从结构上看，会对出风口的通风造成阻碍的效果，不利于离子风机发挥最大效率。因此本申技术方案采用金属防护网传感器，金属防护网传感器会最大程度的保障离子风机出风口的通风效果。从成本看，金属防护网传感器比平板电容或法拉第电荷筒价格更加的低廉。

在其中一实施方式中，所述模拟信号处理模块包括限幅器、滤波器和电压偏置器，所述限幅器、所述滤波器用于将所述传感器采集到的平衡电压信号进行限幅和滤波处理，除去干扰信号，所述电压偏置器用于将具有正负特性的平衡电压信号转换为微控制器采样范围内的正平衡电压信号。

具体地，所述限幅器的一端与所述传感器电连接，所述限幅器的另一端与所述滤波器电连接，所述滤波器的另一端与所述电压偏置器的一端电连接，所述电压偏置器的另一端与所述模数转换芯片电连接。

在其中一实施方式中，所述主机还包括显示模块，所述显示模块固定安装在主机上，所述显示模块与所述微控制器电连接，所述显示模块接收所述微控制器发送的平衡电压信息，所述显示模块用于显示平衡电压的数值。

具体地，所述微控制器设置有一安全阈值范围。所述微控制器将实时平衡电压与安全阈值范围进行比较处理，当实时采集到的平衡电压在安全阈值范围内时，则所述微控制器只作显示处理，不作报警处理。当实时采集到的平衡电压超出安全阈值范围时，所述微控制器生成报警信息，微控制器将报警信息传递给所述报警模块。此时所述微控制器不仅作显示处理，而且作报警处理。

在其中一实施方式中，还包括报警模块，所述报警模块单独的设置在工作现场，所述报警模块与所述微控制器通信连接，所述报警模块用于接收所述微控制器发送的报警信息的指示，所述报警模块用于现场发出报警动作。

在其中一实施方式中，所述报警模块为LED报警器、可见光报警器、声音报警器中的一种或它们的组合。

在其中一实施方式中，所述主机还包括电源，所述电源与所述微控制器电连接，所述电源用于给所述主机及所述传感器提供电能。

在其中一实施方式中，所述主机还包括有电源连接线和插头，所述电源连接线的一端与所述微控制器电连接，另一端设置所述插头，所述插头与外接电源相连，用于给所述主机及所述传感器提供电能。

在其中一实施方式中，所述主机还包括通信模块，所述通信模块与所述微控制器通信连接，所述通信模块用于与服务器通信。

一种平衡电压检测系统，包括服务器、主站及前述的平衡电压检测终端，所述平衡电压检测终端通过通信模块与所述服务器通信连接，所述平衡电压检测终端将平衡电压信息和报警信息传递给服务器，所述主站与所述服务器通信连接，所述服务器将平衡电压信息及/或报警信息传递给所述主站。

在其中一实施方式中，所述平衡电压检测终端有多个，多个平衡电压检测终端用于检测多个离子风机的平衡电压。

上述离子风机的平衡电压检测终端，通过传感器实时采集离子风机的平衡电压信息，并实时将平衡电压信息传送给微控制器进行处理。通过报警模块发出报警信息，实现对离子风机运行情况进行实时监测。上述离子风机的平衡电压检测终端，克服了人工无法实时监测离子风机运行情况的弊端，离子风机出现故障后进行及时排除，有效的降低产品遭受静电压损坏的几率，提高了产品生产过程中的合格率，降低了成本，节约了资源。

并且，上述平衡电压检测系统，主站与多个平衡电压检测终端关联，方便了工作人员进行集中监控管理，提高了管理效率。

附图说明

图1为本实施方式的离子风机的平衡电压检测终端的模块化示意简图；

图2为图1所示的平衡电压检测终端的模块化示意详图；

图3为图1所示的平衡电压检测系统模块化示意图；

图4为图3的所示的多个平衡电压检测终端的平衡电压检测系统的示意图。

附图标记说明如下：1、平衡电压检测终端；11、传感器；12、主机；121、模拟信号处理模块；1211、限幅器；1212、滤波器；1213、电压偏置器；122、微控制器；1221模数转换芯片；123、显示模块；124、报警模块；125通信模块；13、电源；2、主站；3、服务器。

具体实施方式

尽管本实用新型可以容易地表现为不同形式的实施例，但在附图中示出并且在本说明书中将详细说明的仅仅是其中一些具体实施例，同时可以理解的是本说明书应视为是本实用新型原理的示范性说明，而并非旨在将本实用新型限制到在此所说明的那样。

由此，本说明书中所指出的一个特征将用于说明本实用新型的一个实施例的其中一个特征，而不是暗示本实用新型的每个实施例必须具有所说明的特征。此外，应当注意的是本说明书描述了许多特征。尽管某些特征可以组合在一起以示出可能的系统设计，但是这些特征也可用于其他的未明确说明的组合。由此，除非另有说明，所说明的组合并非旨在限制。

在附图所示的实施例中，方向的指示(诸如上、下、左、右、前和后) 用于解释本实用新型的各种元件的结构和运动不是绝对的而是相对的。当这些元件处于附图所示的位置时，这些说明是合适的。如果这些元件的位置的说明发生改变时，则这些方向的指示也相应地改变。

以下结合本说明书的附图，对本实用新型的较佳实施例予以进一步地详尽阐述。

请参阅图1，本实用新型提供一种离子风机的平衡电压检测终端1。平衡电压检测终端1用于测试离子风机的平衡电压。

离子风机的平衡电压检测终端1包括：传感器11和主机12。

传感器11安装在离子风机的出口处。传感器11与主机1通过电缆连接。传感器11用于采集离子风机的平衡电压信号，并把电压信号传递给所述主机 12。

具体地，传感器11为金属防护网传感器。金属防护网传感器位于离子风机的出风口和离子风机风叶正对安置。金属防护网传感器一方面对离子风机出风口的平衡电压进行采集，另外一方面作为风扇的防护网，作为安全保障措施。

金属防护网传感器与传统技术中采用的平板电容传感器或法拉第电荷筒相比，至少具有以下技术优势：

首先，平板电容传感器或法拉第电荷筒由于本身的结构特征，会对离子风机的出风造成阻挡作用。金属防护网传感器则基本不会挡风，保障了离子风的自由流通，提高了离子风机的工效。

其次，金属防护网传感器的成本相比于平板电容传感器或法拉第电荷筒价格低廉，降低了离子风机的平衡电压检测终端的成本。

再次，相比于把传感器或其他检查设备放置在工作区影响工人工作，本技术方案中将金属防护网传感器设置于离子风机的出风口，不会对工人的工作造成影响。

由于金属防护网传感器的储能能力有限，平衡电压偏离到一定程度时，采样信号就会呈现非线性的特性。而充电板测试仪采用标准的平板电容作为传感器，线性度良好。为了使本平衡电压检测终端1达到与充电板测试仪一致的测试效果，本设计配合高阻值电阻网络进行采样，对金属防护网传感器采集到的平衡电压信号在算法上作出相应的补偿，进行分段拟合一。分段拟合一的计算方法如下：

将整个计量范围分为若干段，不同段区，采用不同的公式进行计算：

Vb＜N1V，Vo＝k1*x+b1；

N1V≤Vb≤N2V，Vo＝k2*x+b2；

Vb＞N2V，Vo＝k3*x+b3；

上面公式中，N1、N2为界限值；Vb为CPM测值；Vo为终端计算值；x为采样值；k1、k2、k3为倍率；b1、b2、b3为截距。

另外，由于空气温湿度也会对平衡电压的实测造成影响。在使用充电板测试仪测试离子风机的平衡电压时，检测的是离子风机出风口正前方30厘米左右的平衡电压，而使用本平衡电压检测终端1时，金属防护网传感器采集到的平衡电压是位于离子风机出风口的平衡电压。在高湿度情况下，即使出风口电压信号维持不变，充电板测试仪实测数据也会随着湿度变化而变化，所以针对以上问题，本设计对不同环境条件下的不同湿度作出相应的补偿，进行分段拟合二。分段拟合二的计算方法如下：

将湿度分为若干段，不同湿度段区，采用不同的公式进行计算：

RH≤M1％,Vo＝k4*x+b4；

M1％＜RH≤M2％,Vo＝k5*x+b5；

RH＞M2％,Vo＝k6*x+b6；

上面公式中，M1、M2为界限值；Vb为CPM测值；Vo为终端计算值； x为采样值；k4、k5、k6为倍率；b4、b5、b6为截距。

请参阅图2，主机1包括模拟信号处理模块121、微控制器122、显示模块123、报警模块124及通信模块125。

具体地，模拟信号处理模块121的一端和传感器11电连接，模拟信号处理模块121的另一端和微控制器122电连接。模拟信号处理模块121用于对传感器传11递来的平衡电压信号进行处理，并把处理后的信号传递给微控制器122，微控制器122用于处理平衡电压信号。

具体地，模拟信号处理模块121包括限幅器1211、滤波器1212和电压偏置器1213。限幅器1211的一端与传感器11电连接，限幅器1211的另一端与滤波器1212的一端电连接，滤波器1212的另外一端与电压偏置器1213 电连接，限幅器1211和滤波器1211用于对传感器11传递来的平衡电压信号进行限幅处理和滤波处理，消除模拟信号中的杂信号。电压偏置器1213的一端与滤波器1212电连接，另外一端与微控制器122电连接，电压偏置器1213 用于将滤波器1212传递来的平衡电压信号的正负特性统一转换为微控制器 122采样范围内的正平衡电压信号，并将该正平衡电压信号传递给微控制器 122。需要说明的是，传感器11采集的平衡电压信号和经过模拟信号处理模块121处理后的正平衡电压信号都是模拟信号。

具体地，在微控制器中122还内置有一模数转换芯片1221。模数转换芯片1221是模拟信号处理模块121与微控制器122的中间连接电路，模数转换芯片1221一端与电压偏置器1213电连接，另外一端与微控制器122中的处理器电连接，模数转换芯片1221用于将电压偏置器1213传递来的正平衡电压信号转换为数字信号形式，并将数字信号形式的平衡电压信号传递给微控制器122中的处理器进行处理。

具体地，显示模块123与微控制器122电连接，微控制器122对接收到的数字信号进行处理，并将平衡电压信息传递给显示模块123，显示模块123 用于显示平衡电压信息。

具体地，微控制器122设置有一安全阈值范围。微控制器将实时平衡电压与安全阈值范围进行比较处理，当实时采集到的平衡电压在安全阈值范围内时，则微控制器122只作显示处理，不作报警处理。当实时采集到的平衡电压超出安全阈值范围时，微控制器122生成报警信息，微控制器122将报警信息传递给报警模块124。此时微控制器122不仅作显示处理，而且作报警处理。

具体地，离子风机的平衡电压检测终端1还设置有报警模块124，报警模块124与微控制器122电连接，报警模块124接收到微控制器122的报警信息后，发出报警动作。

具体地，报警模块124为LED报警器、可见光报警器、声音报警器中的一种或它们的组合。

在其中一实施方式中，电源13为外接电源，主机12还包括有电源连接线和插头，电源连接线的一端与微控制器电连接，另一端设置插头，插头与外接电源的插座相连，使电源13与主机12通电连通，用于给主机12及传感器11提供电能。

在另一实施方式中，电源13设置在主机12内部，与微控制器122电缆连接，用于给主机12及传感器11提供电能。

具体地，主机12还包括通信模块125，通信模块125与微控制器122通信连接，用于和主站2通信。

请参阅图3，一种平衡电压检测系统包括平衡电压检测终端1、主站2、服务器3。

平衡电压检测终端1与服务器3通信连接。平衡电压检测终端1用于将平衡电压和报警信息上传给服务器3。主站2与服务器3通信连接，服务器3 将平衡电压信息和报警信息传递给主站2。

具体地，主站2用于接收和显示平衡电压信息和报警信息。

在其中一实施方式中，平衡电压检测终端1按照一定的规则和主站2进行通信。具体的，平衡电压检测终端1定时向主站2发送平衡电压信息。当平衡电压超过安全阈值范围时，平衡电压检测终端1立即上传报警信息给主站2，通知工作人员及时处理故障。

请参阅图4，在其中一实施方式中，平衡电压终端系统有多个平衡电压检测终端，多个平衡电压检测终端可以检测设置在同一工厂的不同位置或不同工厂的不同位置的离子风机的平衡电压，多个平衡电压检测终端分别与服务器通信连接，以便于管理人员能够集中统一的对各个离子风机的平衡电压进行监控管理。

虽然已参照几个典型实施方式描述了本实用新型，但应当理解，所用的术语是说明和示例性、而非限制性的术语。由于本实用新型能够以多种形式具体实施而不脱离实用新型的精神或实质，所以应当理解，上述实施方式不限于任何前述的细节，而应在随附权利要求所限定的精神和范围内广泛地解释，因此落入权利要求或其等效范围内的全部变化和改型都应为随附权利要求所涵盖。