窗用抗噪聲壓電檢測閉環(huán)控制裝置的制造方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明屬于居室內(nèi)除噪領(lǐng)域。
【背景技術(shù)】
[0002]居室經(jīng)常出現(xiàn)外部環(huán)境的噪聲干擾的情況。這些噪聲多是由窗戶傳入的，是由外部噪聲作用于的窗戶玻璃，使其振動產(chǎn)生的室內(nèi)噪聲。所以，降低居室窗戶噪聲的一種主要方法是減少窗戶因外部噪聲而引起的振動。
[0003]科學實驗證明:壓電陶瓷材料具有正壓電效應和逆壓電效應，分別參見圖1和圖
2。當壓電陶瓷材料受到外力擠壓時，壓電陶瓷材料上會有正負電荷產(chǎn)生，就是正壓電效應，型變產(chǎn)生電壓，這就產(chǎn)生了壓電傳感器。當在壓電材料上加電時，壓電陶瓷材料上會有型變，就是逆壓電效應，電壓產(chǎn)生型變，這就產(chǎn)生了壓電致動的功能。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0004]本發(fā)明是為了解決現(xiàn)有噪聲多是由窗戶傳入居室，無法減少噪聲通過玻璃傳入室內(nèi)的問題，本發(fā)明提供了一種窗用抗噪聲壓電檢測閉環(huán)控制裝置。
[0005]窗用抗噪聲壓電檢測閉環(huán)控制裝置，它包括I號壓電傳感器、2號壓電傳感器、控制器、I號壓電陶瓷片和2號壓電陶瓷片；
[0006]所述的I號壓電傳感器和2號壓電傳感器的形狀相同，且二者分別固定在玻璃的兩個表面上，所述I號壓電傳感器和2號壓電傳感器以玻璃為鏡面呈鏡像對稱設(shè)置；1號壓電陶瓷片和2號壓電陶瓷片的形狀相同，且二者分別黏貼在玻璃的兩個表面上，所述I號壓電陶瓷片和2號壓電陶瓷片以玻璃為鏡面呈鏡像對稱設(shè)置；1號壓電傳感器與I號壓電陶瓷片位于玻璃的同側(cè)，
[0007]控制器用于米集I號壓電傳感器輸出的電壓信號和2號壓電傳感器輸出的電壓信號以獲得I號壓電傳感器和2號壓電傳感器的壓差信號，并根據(jù)該壓差信號產(chǎn)生兩個PWM驅(qū)動信號用于分別驅(qū)動I號壓電陶瓷片和2號壓電陶瓷片；
[0008]I號壓電陶瓷片和2號壓電陶瓷片的形變方向為沿平行于玻璃表面的方向。
[0009]所述的控制器包括控制單元和驅(qū)動單元，
[0010]其中，控制單元用于采集I號壓電傳感器輸出的電壓信號和2號壓電傳感器輸出的電壓信號用以獲得I號壓電傳感器和2號壓電傳感器的壓差信號，
[0011]還用于根據(jù)所述壓差信號獲得I號壓電陶瓷片和2號壓電陶瓷片的驅(qū)動電壓，并根據(jù)I號壓電陶瓷片和2號壓電陶瓷片的驅(qū)動電壓產(chǎn)生相應占空比的PWM驅(qū)動信號輸出給驅(qū)動單元；
[0012]驅(qū)動單元用于發(fā)送驅(qū)動信號給I號壓電陶瓷片和2號壓電陶瓷片。
[0013]所述的控制單元采用單片機實現(xiàn)，所述單片機型號為C8051F120型單片機，驅(qū)動單兀包括I號場效應管、2號場效應管、I號電感、2號電感、I號電容Cl和2號電容C2 ；
[0014]所述的C8051F120型單片機的管腳ΑΙΝ0.0與I號壓電傳感器的數(shù)據(jù)信號輸出端連接，
[0015]C8051F120型單片機的管腳ΑΙΝ0.1與2號壓電傳感器的數(shù)據(jù)信號輸出端連接，
[0016]C8051F120型單片機的管腳COM與I號壓電傳感器的接地端、2號壓電傳感器的接地端、I號場效應管的源極、2號場效應管的源極、I號電容Cl的一端、2號電容C2的一端、I號壓電陶瓷片的一個電極和2號壓電陶瓷片的一個電極同時連接電源地GND ;
[0017]C8051F120型單片機的管腳Ρ3.0與I號場效應管的柵極連接，I號場效應管的漏極同時與I號電感的一端、I號電容Cl的另一端和I號壓電陶瓷片的另一個電極連接，
[0018]I號電感的另一端與+5V電源連接；
[0019]C8051F120型單片機的管腳Ρ3.5與2號場效應管的柵極連接，2號場效應管的漏極同時與2號電感的一端、2號電容C2的另一端和2號壓電陶瓷片的另一個電極連接，
[0020]2號電感的另一端與+5V電源連接。
[0021]所述控制單元內(nèi)部嵌入有控制模塊，該控制模塊的信號處理過程為:
[0022]步驟一:系統(tǒng)初始化:關(guān)閉看門狗，設(shè)置中斷優(yōu)先級，設(shè)置使用內(nèi)部晶振或外部晶振，設(shè)置管腳Ρ3.0和Ρ3.1,設(shè)置定時器I和定時器2均為PWM工作方式，設(shè)置交叉開關(guān)使定時器I從管腳Ρ3.0輸出，使定時器2從管腳Ρ3.1輸出，使管腳ΑΙΝ0.0和ΑΙΝ0.1均為單端輸入方式，用以接收I號壓電傳感器、2號壓電傳感器發(fā)送的信號，玻璃處于平直位置時的I號壓電傳感器輸出的電壓值和2號壓電傳感器輸出的電壓值的差的絕對值為初始電壓差，執(zhí)行步驟二 ；
[0023]步驟二:從管腳ΑΙΝ0.0讀取I號壓電傳感器輸出的信號VINl，從管腳ΑΙΝ0.1讀取2號壓電傳感器輸出的信號VIN2，執(zhí)行步驟三；
[0024]步驟三:將信號VINl和信號VIN2的差值的絕對值與初始電壓差進行比較，如果小于或等于初始電壓差，執(zhí)行步驟二，如果大于初始電壓差，執(zhí)行步驟四；
[0025]步驟四:判斷信號VINl的值是否大于信號VIN2的值，判斷結(jié)果為是，調(diào)整定時器2輸出的PWM波的占空比大于定時器I輸出的PWM波的占空比，所述定時器I輸出的PWM波用于驅(qū)動I號壓電陶瓷片，所述定時器2輸出的PWM波用于驅(qū)動2號壓電陶瓷片，執(zhí)行步驟五，
[0026]判斷結(jié)果為否，調(diào)整定時器I輸出的PWM波的占空比大于定時器2輸出的PWM波的占空比，所述定時器I輸出的PWM波用于驅(qū)動I號壓電陶瓷片，所述定時器2輸出的PWM波用于驅(qū)動2號壓電陶瓷片，執(zhí)行步驟五，
[0027]步驟五:判斷是否接收結(jié)束命令，判斷結(jié)果為是，結(jié)束本次控制，判斷結(jié)果為否，執(zhí)行步驟二。
[0028]本發(fā)明的基本思想是:用壓電材料的逆壓電效應來檢測窗戶玻璃的噪聲引起的振動，通過微處理器所執(zhí)行的控制過程，控制產(chǎn)生壓電材料的正壓電效應來阻止窗戶玻璃的噪聲引起的振動，以此減少和抑制窗戶傳遞的噪聲。
[0029]系統(tǒng)的總體布局圖如圖3所示，在窗玻璃的兩面上均放有壓電傳感器和壓電陶瓷片工作原理是:當窗戶玻璃的噪聲引起振動時，壓電傳感器I和2因振動瞬時偏向一方而使兩者電壓不相等，則可以反饋回到控制器中，兩者之差就是玻璃的振動誤差，并經(jīng)分析判斷后控制壓電致動器I和2有相反的形變，而使玻璃不振動。
[0030]本發(fā)明帶來的有益效果是，通過壓電材料的逆壓電效應來產(chǎn)生頂住窗戶玻璃的力阻止窗戶玻璃的噪聲引起的振動，以此減少和抑制窗戶傳遞的噪聲，使由室外傳入室內(nèi)的噪聲減少了 60%以上，凈化了室內(nèi)的環(huán)境。本發(fā)明裝置便于在原有窗戶上安裝，采用電子自動化技術(shù)自動閉環(huán)減少噪聲。
【附圖說明】
[0031]圖1為壓電陶瓷材料發(fā)生正壓電效應的原理示意圖；
[0032]圖2為壓電陶瓷材料發(fā)生負壓電效應的原理示意圖；
[0033]圖3為本發(fā)明所述的窗用抗噪聲壓電檢測閉環(huán)控制裝置的原理示意圖；其中，附圖標記4表不玻璃，附圖標記5表不窗戶框；
[0034]圖4為所述的控制器對信號處理過程的原理示意圖；
[0035]圖5為【具體實施方式】三所述窗用抗噪聲壓電檢測閉環(huán)控制裝置的電路連接圖。
[0036]圖6為【具體實施方式】四所述控制單元內(nèi)部嵌入有的控制模塊對信號進行處理的流程圖。
【具體實施方式】
[0037]【具體實施方式】一:參見圖3和圖4說明本實施方式，本實施方式所述的窗用抗噪聲壓電檢測閉環(huán)控制裝置，它包括I號壓電傳感器1_1、2號壓電傳感器1-2、控制器2、1號壓電陶瓷片3-1和2號壓電陶瓷片3-2 ;
[0038]所述的I號壓電傳感器1-1和2號壓電傳感器1-2的形狀相同，且二者分別固定在玻璃的兩個表面上，所述I號壓電傳感器1-1和2號壓電傳感器1-2以玻璃為鏡面呈鏡像對稱設(shè)置；1號壓電陶瓷片3-1和2號壓電陶瓷片3-2的形狀相同，且二者分別黏貼在玻璃的兩個表面上，所述I號壓電陶瓷片3-1和2號壓電陶瓷片3-2以玻璃為鏡面呈鏡像對稱設(shè)置；1號壓電傳感器1-1與I號壓電陶瓷片3-1位于玻璃的同側(cè)，
[0039]控制器2用于采集I號壓電傳感器1-1輸出的電壓信號和2號壓電傳感器1-2輸出的電壓信號以獲得I號壓電傳感器1-1和2號壓電傳感器1-2的壓差信號，并根據(jù)該壓差信號產(chǎn)生兩個PWM驅(qū)動信號用于分別驅(qū)動I號壓電陶瓷片3-1和2號壓電陶瓷片3-2 ;
[0040]I號壓電陶瓷片3-1和2號壓電陶瓷片3-2的形變方向為沿平行于玻璃表面的方向。
[0041]本實施方式，I號壓電陶瓷片3-1和2號壓電陶瓷片3-2的形變帶動玻璃形變，來增強玻璃的阻尼，I號壓電陶瓷片3-1和2號壓電陶瓷片3-2的形變帶動玻璃形變，玻璃處于拉伸狀態(tài)，形變后的璃增強玻璃的阻尼，減少了該塊玻璃的震蕩，控制產(chǎn)生壓電材料的逆壓電效應來產(chǎn)生頂住窗戶玻璃的力阻止窗戶玻璃的噪聲引起的振動，以此減少和抑制窗戶傳遞的噪聲。
[0042]本實施方式中I號壓電陶瓷片的長度與玻璃的長度比例處于1:1500到1:1000之間。
[0043]【具體實施方式】二:本實施方式與【具體實施方式】一所述的一種窗用抗噪聲壓電檢測閉環(huán)控制裝置的區(qū)別在于，所述的控制器2包括控制單元和驅(qū)動單元，
[0044]其中，控制單元用于采集I號壓電傳感器1-1輸出的電壓信號和2號壓電傳感器1-2輸出的電壓信號用以獲得I號壓電傳感器1-1和2號壓電傳感器1-2的壓差信號，
[0045]還用于根據(jù)所述壓差信號獲得I號壓電陶瓷片3-1和2號壓電陶瓷片3-2的驅(qū)動電壓，并根據(jù)I號壓電陶瓷片3-1和2號壓電陶瓷片3-2的驅(qū)動電壓產(chǎn)生相應占空比的PWM驅(qū)動信號輸出給驅(qū)動單元；
[0046]驅(qū)動單元用于發(fā)送驅(qū)動信號給I號壓電陶瓷片3-1和2號壓電陶瓷片3-2。
[0047]【具體實施方式】三:參見圖5說明本實施方式，本實施方式與【具體實施方式】二所述的一種窗用抗噪聲壓電檢測閉環(huán)控制裝置的區(qū)別在于，所述的控制單元采用單片機實現(xiàn)，所述單片機型號為C8051F120型單片機，驅(qū)動單元包括I號場效應管Ml、2號場效應管M2、I號電感Ll、2號電感L2、l號電容Cl和2號電容C2 ；
[0048]所述的C8051F120型單片機