一種具有誤差修正功能的家用加濕器的制造方法
【專利摘要】本實(shí)用新型公開了一種具有誤差修正功能的家用加濕器，包括數(shù)據(jù)采集裝置、加濕器本體、微控制器芯片、電源模塊和顯示模塊。數(shù)據(jù)采集裝置包括高反射率溫度傳感器和濕度傳感器。加濕器本體包括超聲波底座和設(shè)置于超聲波底座上的水箱；水箱的頂部中心設(shè)置有出霧口，該出霧口能夠水平旋轉(zhuǎn)和豎向轉(zhuǎn)動(dòng)；水箱內(nèi)設(shè)置有與出霧口相連通的導(dǎo)風(fēng)道，該導(dǎo)風(fēng)道內(nèi)設(shè)置有反滲透膜；超聲波底座上設(shè)置有與顯示模塊相連接的顯示屏、調(diào)節(jié)旋鈕和用于工作狀態(tài)指示的指示燈。采用上述結(jié)構(gòu)后，利用相同環(huán)境下獲取到的標(biāo)準(zhǔn)相對濕度、溫度和線性輸出電壓構(gòu)成的誤差修正方程來對空氣濕度進(jìn)行準(zhǔn)確的測量，對出霧口的出霧量進(jìn)行自動(dòng)調(diào)節(jié)，精度高，能耗低。
【專利說明】
-種具有誤差修正功能的家用加濕器
技術(shù)領(lǐng)域
[0001] 本實(shí)用新型設(shè)及一種加濕器，屬于電子、通訊與信息工程領(lǐng)域，特別是一種具有誤 差修正功能的家用加濕器。
【背景技術(shù)】
[0002] 隨著經(jīng)濟(jì)的發(fā)展和人民生活水平的提高，人民越來越注重生活質(zhì)量和健康。而濕 度是影響環(huán)境質(zhì)量的重要因素，生活環(huán)境中空氣相對濕度的大小影響著人們的舒適度和生 命健康。濕度過低時(shí)，蒸發(fā)加快，導(dǎo)致人體水分的缺乏，易使人皮膚干裂，鼻腔黏膜受到刺 激，出現(xiàn)口渴、喉痛等癥狀。尤其在我國北方的冬天和現(xiàn)代職場辦公地點(diǎn)，干燥的天氣容易 誘發(fā)很多疾病，如皮膚病、支氣管炎等。
[0003] 因此，人們常常使用加濕器來進(jìn)行室內(nèi)空氣的加濕。目前市面上的加濕器種類繁 多，但往往故障率高、能耗高、霧化效率低且不能保證相對濕度測量的高精度。
[0004] 除此之外，市場上的很多家用加濕器往往沒有溫度補(bǔ)償機(jī)制，溫度不但影響濕度 的準(zhǔn)確測量，更會(huì)對相對濕度造成直接影響，進(jìn)而使加濕器的出霧口霧量的大小、開啟與關(guān) 閉僅憑個(gè)人主觀的感覺來進(jìn)行調(diào)控，運(yùn)樣很容易造成空氣相對濕度的過高或過低。 【實(shí)用新型內(nèi)容】
[0005] 本實(shí)用新型要解決的技術(shù)問題是針對上述現(xiàn)有技術(shù)的不足，而提供一種具有誤差 修正功能的家用加濕器，該具有誤差修正功能的家用加濕器精度高，能耗低，能對工作時(shí)的 環(huán)境溫度和環(huán)境濕度進(jìn)行實(shí)時(shí)采集，并能根據(jù)環(huán)境溫度，對出霧口的出霧量進(jìn)行自動(dòng)調(diào)節(jié)。
[0006] 為解決上述技術(shù)問題，本實(shí)用新型采用的技術(shù)方案是：
[0007] -種具有誤差修正功能的家用加濕器，包括數(shù)據(jù)采集裝置、加濕器本體、微控制器 忍片、電源模塊和顯示模塊。
[000引數(shù)據(jù)采集裝置包括高反射率溫度傳感器和濕度傳感器;高反射率溫度傳感器用于 加濕器本體工作時(shí)環(huán)境溫度的實(shí)時(shí)監(jiān)測，并將數(shù)據(jù)傳遞給微控制器忍片；濕度傳感器用于 加濕器本體工作時(shí)環(huán)境濕度的實(shí)時(shí)監(jiān)測，并將數(shù)據(jù)傳遞給微控制器忍片。
[0009] 加濕器本體包括超聲波底座和設(shè)置于超聲波底座上的水箱;水箱的頂部中屯、設(shè)置 有出霧口，該出霧口能夠水平旋轉(zhuǎn)和豎向轉(zhuǎn)動(dòng);水箱內(nèi)設(shè)置有與出霧口相連通的導(dǎo)風(fēng)道，該 導(dǎo)風(fēng)道內(nèi)設(shè)置有反滲透膜;超聲波底座上設(shè)置有與顯示模塊相連接的顯示屏、調(diào)節(jié)旋鈕和 用于工作狀態(tài)指示的指示燈。
[0010] 微控制器忍片，用于接收數(shù)據(jù)采集裝置傳送的環(huán)境溫度和濕度數(shù)據(jù)，并對接收的 環(huán)境溫度和濕度數(shù)據(jù)進(jìn)行誤差修正處理后，自動(dòng)調(diào)節(jié)加濕器本體中出霧口的出霧量。 [OOW 電源模塊，用于供電。
[0012] 顯示模塊，用于顯示環(huán)境溫度和濕度數(shù)據(jù)，并能供用戶輸入相對濕度值。
[0013] 還包括模數(shù)轉(zhuǎn)換模塊和隔離模塊，模數(shù)轉(zhuǎn)換模塊與數(shù)據(jù)采集裝置和隔離模塊相連 接，隔離模塊的輸出端與微控制器忍片相連接;模數(shù)轉(zhuǎn)換模塊用于將高反射率溫度傳感器 和濕度傳感器采集到的模擬量信號轉(zhuǎn)化成數(shù)字信號進(jìn)行輸出；隔離模塊用于對微控制器忍 片的輸入和輸出電信號進(jìn)行隔離，保證電絕緣能力和抗干擾能力。
[0014] 所述數(shù)據(jù)采集裝置還包括水位感應(yīng)模塊，該水位感應(yīng)模塊能對加濕器本體中水箱 內(nèi)的水位進(jìn)行實(shí)時(shí)監(jiān)測，并將監(jiān)測數(shù)據(jù)傳遞給微控制器忍片，微控制器忍片能指令加濕器 本體進(jìn)行缺水時(shí)的斷電自我保護(hù)。
[0015] 還包括與微控制器忍片相連接的時(shí)鐘模塊。
[0016] 還包括聚風(fēng)扇，該聚風(fēng)扇能為加濕器本體的出霧提供動(dòng)力，削減送風(fēng)阻力。
[0017] 所述顯示屏為TFT式L邸顯示屏。
[0018] 所述高反射率溫度傳感器包括具有高反射率的銅球、薄膜銷電阻和襯底;其中，銅 球的直徑為8mm，襯底的材料為氧化侶陶瓷。
[0019] 所述濕度傳感器的型號為麗1500型。
[0020] 本實(shí)用新型采用上述結(jié)構(gòu)后，濕度傳感器輸出的線性電壓不僅受到空氣中水汽分 子的影響，還和空氣的溫度有關(guān)。本實(shí)用新型利用相同環(huán)境下獲取到的標(biāo)準(zhǔn)相對濕度、溫度 和線性輸出電壓構(gòu)成的誤差修正方程來對空氣濕度進(jìn)行準(zhǔn)確的測量。用戶通過對顯示屏輸 入預(yù)設(shè)相對濕度值Rw，微控制器忍片通過Levenberg-Marquar化算法、PID控制算法對加濕 器本體進(jìn)行智能化高精度調(diào)節(jié)。整個(gè)加濕器實(shí)現(xiàn)了智能化誤差修正、自動(dòng)化報(bào)警、斷電保護(hù) 等措施。除此之外，根據(jù)用戶個(gè)人使用習(xí)慣，用戶可W通過調(diào)節(jié)旋鈕進(jìn)行人為出霧量的調(diào) 控，進(jìn)而調(diào)節(jié)空氣相對濕度。從而，目的明確、市場潛力巨大，具有一定的實(shí)用與推廣價(jià)值。
【附圖說明】
[0021] 圖1顯示了本實(shí)用新型一種具有誤差修正功能的家用加濕器的結(jié)構(gòu)示意圖。
[0022] 圖2顯示了一種具有誤差修正功能的家用加濕器的模塊功能框圖。
[0023] 圖3顯示了一種具有誤差修正功能的家用加濕器的控制結(jié)構(gòu)框圖。
[0024] 其中有：1.水箱；11.出霧口； 12.透明水窗；2.導(dǎo)風(fēng)道;21.反滲透膜;3.超聲波底 座;31.顯示屏;32.調(diào)節(jié)旋鈕;33.指示燈。
【具體實(shí)施方式】
[0025] 下面結(jié)合附圖和具體較佳實(shí)施方式對本實(shí)用新型作進(jìn)一步詳細(xì)的說明。
[0026] 如圖2所示，一種具有誤差修正功能的家用加濕器，包括數(shù)據(jù)采集裝置、加濕器本 體、微控制器忍片、電源模塊、時(shí)鐘模塊、聚風(fēng)扇、顯示模塊、模數(shù)轉(zhuǎn)換模塊和隔離模塊。
[0027] 數(shù)據(jù)采集裝置包括高反射率溫度傳感器、濕度傳感器和水位感應(yīng)模塊。其中，水位 感應(yīng)模塊可W根據(jù)需要進(jìn)行設(shè)置。
[00%]上述高反射率溫度傳感器用于加濕器本體工作時(shí)環(huán)境溫度的實(shí)時(shí)監(jiān)測，并將數(shù)據(jù) 傳遞給微控制器忍片。
[0029] 高反射率溫度傳感器包括具有高反射率的銅球、薄膜銷電阻和襯底;其中，銅球的 直徑優(yōu)選為8mm，薄膜銷電阻優(yōu)選為A級PtlOO。襯底的材料為氧化侶陶瓷，能減少福射誤差， 提高溫度測量精度。
[0030] 濕度傳感器用于加濕器本體工作時(shí)環(huán)境濕度的實(shí)時(shí)監(jiān)測，并將數(shù)據(jù)傳遞給微控制 器忍片。濕度傳感器優(yōu)選采用W高分子濕敏元件構(gòu)成的HM1500型濕度傳感器，該傳感器具 有響應(yīng)速度快、重復(fù)性好、抗干擾能力強(qiáng)等特點(diǎn)。
[0031] 如圖1所示，加濕器本體包括超聲波底座3和設(shè)置于超聲波底座上的水箱1;水箱的 頂部中屯、設(shè)置有出霧口 11，該出霧口能夠水平旋轉(zhuǎn)和豎向轉(zhuǎn)動(dòng)。運(yùn)樣，出霧口可W進(jìn)行水平 360°旋轉(zhuǎn)出霧，且出霧口可W上下0°至90°轉(zhuǎn)動(dòng)，運(yùn)樣便于用戶根據(jù)不同的放置位置來進(jìn)行 出霧口角度的調(diào)整。
[0032] 水箱內(nèi)設(shè)置有與出霧口相連通的導(dǎo)風(fēng)道，該導(dǎo)風(fēng)道內(nèi)設(shè)置有反滲透膜。
[0033] 水箱的側(cè)面還設(shè)置有透明水窗12,透明水窗能便于用戶隨時(shí)查看水量剩余的情 況。
[0034] 超聲波底座上設(shè)置有與顯示模塊相連接的顯示屏、調(diào)節(jié)旋鈕和用于工作狀態(tài)指示 的指示燈。
[0035] 上述顯示屏優(yōu)選為TFT式L邸顯示屏，與顯示模塊相連接。
[0036] 上述調(diào)節(jié)旋鈕能夠手動(dòng)調(diào)控出霧口出霧量的大小。
[0037] 上述指示燈亮綠燈表示加濕器正常工作，亮紅燈表示缺水或加濕器裝置出問題。
[0038] 微控制器忍片，用于接收數(shù)據(jù)采集裝置傳送的環(huán)境溫度、濕度和水位信息，并對接 收的環(huán)境溫度和濕度信息，通過誤差修正方程對濕度傳感器輸出的線性電壓進(jìn)行誤差修 正，從而得出高精度的相對濕度，進(jìn)而利用PID控制算法對超聲波加濕器本體進(jìn)行智能化調(diào) 節(jié)，控制出霧口的出霧量。
[0039] 電源模塊，用于供電。
[0040] 顯示模塊，用于顯示環(huán)境溫度和濕度數(shù)據(jù)，并能供用戶輸入相對濕度值。
[0041] 上述模數(shù)轉(zhuǎn)換模塊與數(shù)據(jù)采集裝置和隔離模塊相連接，隔離模塊的輸出端與微控 制器忍片相連接。
[0042] 上述模數(shù)轉(zhuǎn)換模塊優(yōu)選采用24位Σ / Δ低噪聲模數(shù)轉(zhuǎn)換器AD7794，主要功能是將 高反射率溫度傳感器和濕度傳感器采集到的模擬量信號轉(zhuǎn)化成數(shù)字信號進(jìn)行輸出。
[0043] 上述隔離模塊優(yōu)選采用光電禪合器，主要作用是隔離模塊用于對微控制器忍片的 輸入和輸出電信號進(jìn)行隔離，保證電絕緣能力和抗干擾能力。
[0044] 上述水位感應(yīng)模塊能對加濕器本體中水箱內(nèi)的水位進(jìn)行實(shí)時(shí)監(jiān)測，并將監(jiān)測數(shù)據(jù) 傳遞給微控制器忍片，微控制器忍片能指令加濕器本體進(jìn)行缺水時(shí)的斷電自我保護(hù)。
[0045] 上述聚風(fēng)扇能為加濕器本體的出霧提供動(dòng)力，削減送風(fēng)阻力。
[0046] 如圖3所示，一種具有誤差修正功能的家用加濕器進(jìn)行誤差修正的方法，包括如下 步驟。
[0047] 第一步，加濕器本體中水量添加:往水箱里面注入設(shè)定容量的水，并將水箱的進(jìn)水 口組件扭緊。
[0048] 第二步，環(huán)境溫度和濕度數(shù)據(jù)的采集:加濕器本體上電開機(jī)后，高反射率溫度傳感 器采集加濕器本體工作時(shí)的實(shí)時(shí)環(huán)境溫度化、濕度傳感器采集加濕器本體工作時(shí)的實(shí)時(shí)線 性電壓輸出值化。
[0049] 第Ξ步，計(jì)算實(shí)時(shí)環(huán)境相對濕度Rg:根據(jù)第Ξ步采集的實(shí)時(shí)環(huán)境溫度Ta和實(shí)時(shí)線 性電壓輸出值化，并借助相同環(huán)境下獲取到的標(biāo)準(zhǔn)相對濕度值畑。其中，標(biāo)準(zhǔn)相對濕度值畑 采用高標(biāo)準(zhǔn)型高低溫濕試驗(yàn)箱進(jìn)行標(biāo)定，通過高低溫濕試驗(yàn)箱進(jìn)行溫度和相對濕度的調(diào) 節(jié)，進(jìn)而標(biāo)定出在一定溫度，相對濕度的范圍內(nèi)，濕度傳感器線性電壓輸出值的多少，最終 通過Levenberg-Marquar化算法擬合出相對濕度誤差修正方程Uo = f (化，RH)。當(dāng)把運(yùn)個(gè)加 濕器拿出試驗(yàn)箱的時(shí)候，通過加濕器里面的高反射率溫度傳感器、濕度傳感器采集到的溫 度和線性電壓就可W通過相對濕度誤差修正方程計(jì)算出此時(shí)環(huán)境中的相對濕度值Rg。
[0050] 第四步，輸入相對濕度值Rw:顯示屏對第二步采集到的實(shí)時(shí)環(huán)境溫度化、實(shí)時(shí)線性 電壓輸出值Uo和第Ξ步計(jì)算出的實(shí)時(shí)環(huán)境相對濕度Rg進(jìn)行實(shí)時(shí)顯示，用戶根據(jù)顯示數(shù)據(jù)， 在顯示屏中輸入預(yù)設(shè)相對濕度值Rw。
[0051] 第五步，計(jì)算相對濕度差值系統(tǒng)誤差e:根據(jù)第Ξ步所得到的實(shí)時(shí)環(huán)境相對濕度Rg 及第四步輸入預(yù)設(shè)相對濕度值Rw，通過微控制器忍片計(jì)算得到實(shí)時(shí)環(huán)境相對濕度Rg與預(yù)設(shè) 相對濕度值Rw的絕對差值，該計(jì)算得到的絕對差值，也即為相對濕度差值系統(tǒng)誤差e。
[0052] 第六步，加濕器本體出霧量自動(dòng)調(diào)節(jié):根據(jù)第五步計(jì)算出的相對濕度差值系統(tǒng)誤 差e，微控制器忍片采用PID控制算法，控制PWM占空比的大小，對加濕器本體的出霧量進(jìn)行 自動(dòng)調(diào)節(jié)控制。
[0053] 具體實(shí)施時(shí)，記錄采用Levenberg-Marquar化算法控制和PID控制相結(jié)合方法的穩(wěn) 定相對濕度、相對誤差和到達(dá)時(shí)間，同時(shí)記錄在相同設(shè)定相對濕度下，單獨(dú)PID控制方法的 穩(wěn)定濕度、相對誤差和到達(dá)時(shí)間。如表1所示，其中，初始相對濕度為42.2%。
[0化4] 表1 [0化5]
[0化6] 分析所得數(shù)據(jù)，采用Levenberg-Marquar化算法控制和PID控制相結(jié)合的方法能把 相對濕度控制在1%左右，相對誤差有效控制再3%范圍。本裝置在控濕度方面相比于傳統(tǒng) 單一的PID控制，具有響應(yīng)時(shí)間快，相對誤差小、準(zhǔn)確度高等特點(diǎn)。
[0057] W上詳細(xì)描述了本實(shí)用新型的優(yōu)選實(shí)施方式，但是，本實(shí)用新型并不限于上述實(shí) 施方式中的具體細(xì)節(jié)，在本實(shí)用新型的技術(shù)構(gòu)思范圍內(nèi)，可W對本實(shí)用新型的技術(shù)方案進(jìn) 行多種等同變換，運(yùn)些等同變換均屬于本實(shí)用新型的保護(hù)范圍。
【主權(quán)項(xiàng)】
1. 一種具有誤差修正功能的家用加濕器，其特征在于：包括數(shù)據(jù)采集裝置、加濕器本 體、微控制器芯片、電源模塊和顯示模塊； 數(shù)據(jù)采集裝置包括高反射率溫度傳感器和濕度傳感器;高反射率溫度傳感器用于加濕 器本體工作時(shí)環(huán)境溫度的實(shí)時(shí)監(jiān)測，并將數(shù)據(jù)傳遞給微控制器芯片；濕度傳感器用于加濕 器本體工作時(shí)環(huán)境濕度的實(shí)時(shí)監(jiān)測，并將數(shù)據(jù)傳遞給微控制器芯片； 加濕器本體包括超聲波底座和設(shè)置于超聲波底座上的水箱;水箱的頂部中心設(shè)置有出 霧口，該出霧口能夠水平旋轉(zhuǎn)和豎向轉(zhuǎn)動(dòng);水箱內(nèi)設(shè)置有與出霧口相連通的導(dǎo)風(fēng)道，該導(dǎo)風(fēng) 道內(nèi)設(shè)置有反滲透膜;超聲波底座上設(shè)置有與顯示模塊相連接的顯示屏、調(diào)節(jié)旋鈕和用于 工作狀態(tài)指示的指示燈； 微控制器芯片，用于接收數(shù)據(jù)采集裝置傳送的環(huán)境溫度和濕度數(shù)據(jù)，并對接收的環(huán)境 溫度和濕度數(shù)據(jù)進(jìn)行誤差修正處理后，自動(dòng)調(diào)節(jié)加濕器本體中出霧口的出霧量； 電源模塊，用于供電； 顯示模塊，用于顯示環(huán)境溫度和濕度數(shù)據(jù)，并能供用戶輸入相對濕度值。2. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的具有誤差修正功能的家用加濕器，其特征在于:還包括模數(shù)轉(zhuǎn) 換模塊和隔離模塊，模數(shù)轉(zhuǎn)換模塊與數(shù)據(jù)采集裝置和隔離模塊相連接，隔離模塊的輸出端 與微控制器芯片相連接;模數(shù)轉(zhuǎn)換模塊用于將高反射率溫度傳感器和濕度傳感器采集到的 模擬量信號轉(zhuǎn)化成數(shù)字信號進(jìn)行輸出；隔離模塊用于對微控制器芯片的輸入和輸出電信號 進(jìn)行隔離，保證電絕緣能力和抗干擾能力。3. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的具有誤差修正功能的家用加濕器，其特征在于:所述數(shù)據(jù)采集 裝置還包括水位感應(yīng)模塊，該水位感應(yīng)模塊能對加濕器本體中水箱內(nèi)的水位進(jìn)行實(shí)時(shí)監(jiān) 測，并將監(jiān)測數(shù)據(jù)傳遞給微控制器芯片，微控制器芯片能指令加濕器本體進(jìn)行缺水時(shí)的斷 電自我保護(hù)。4. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的具有誤差修正功能的家用加濕器，其特征在于:還包括與微控 制器芯片相連接的時(shí)鐘模塊。5. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的具有誤差修正功能的家用加濕器，其特征在于：還包括聚風(fēng) 扇，該聚風(fēng)扇能為加濕器本體的出霧提供動(dòng)力，削減送風(fēng)阻力。6. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的具有誤差修正功能的家用加濕器，其特征在于:所述顯示屏為 TFT式LED顯示屏。7. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的具有誤差修正功能的家用加濕器，其特征在于:所述高反射率 溫度傳感器包括具有高反射率的銅球、薄膜鉑電阻和襯底;其中，銅球的直徑為8_，襯底的 材料為氧化鋁陶瓷。8. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的具有誤差修正功能的家用加濕器，其特征在于:所述濕度傳感 器的型號為HM1500型。
【文檔編號】F24F11/00GK205561122SQ201620372838
【公開日】2016年9月7日
【申請日】2016年4月28日
【發(fā)明人】趙益波, 靳煒, 蔣祎, 盧春霞
【申請人】南京信息工程大學(xué)