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，包括數據采集裝置、加濕器本體、微控制器芯片、電源模塊和顯示模塊。數據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置于超聲波底座上的水箱；水箱的頂部中心設置有出霧口，該出霧口能夠水平旋轉和豎向轉動；水箱內設置有與出霧口相連通的導風道，該導風道內設置有反滲透膜；超聲波底座上設置有與顯示模塊相連接的顯示屏、調節(jié)旋鈕和用于工作狀態(tài)指示的指示燈。采用上述結構后，利用相同環(huán)境下獲取到的標準相對濕度、溫度和線性輸出電壓構成的誤差修正方程來對空氣濕度進行準確的測量，對出霧口的出霧量進行自動調節(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
技術領域
[0001] 本實用新型設及一種加濕器，屬于電子、通訊與信息工程領域，特別是一種具有誤 差修正功能的家用加濕器。
【背景技術】
[0002] 隨著經濟的發(fā)展和人民生活水平的提高，人民越來越注重生活質量和健康。而濕 度是影響環(huán)境質量的重要因素，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，蒸發(fā)加快，導致人體水分的缺乏，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，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行室內空氣的加濕。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償機制，溫度不但影響濕度 的準確測量，更會對相對濕度造成直接影響，進而使加濕器的出霧口霧量的大小、開啟與關 閉僅憑個人主觀的感覺來進行調控，運樣很容易造成空氣相對濕度的過高或過低。 【實用新型內容】
[0005] 本實用新型要解決的技術問題是針對上述現(xiàn)有技術的不足，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，能對工作時的 環(huán)境溫度和環(huán)境濕度進行實時采集，并能根據環(huán)境溫度，對出霧口的出霧量進行自動調節(jié)。
[0006] 為解決上述技術問題，本實用新型采用的技術方案是：
[0007] -種具有誤差修正功能的家用加濕器，包括數據采集裝置、加濕器本體、微控制器 忍片、電源模塊和顯示模塊。
[000引數據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 加濕器本體工作時環(huán)境溫度的實時監(jiān)測，并將數據傳遞給微控制器忍片；濕度傳感器用于 加濕器本體工作時環(huán)境濕度的實時監(jiān)測，并將數據傳遞給微控制器忍片。
[0009] 加濕器本體包括超聲波底座和設置于超聲波底座上的水箱;水箱的頂部中屯、設置 有出霧口，該出霧口能夠水平旋轉和豎向轉動;水箱內設置有與出霧口相連通的導風道，該 導風道內設置有反滲透膜;超聲波底座上設置有與顯示模塊相連接的顯示屏、調節(jié)旋鈕和 用于工作狀態(tài)指示的指示燈。
[0010] 微控制器忍片，用于接收數據采集裝置傳送的環(huán)境溫度和濕度數據，并對接收的 環(huán)境溫度和濕度數據進行誤差修正處理后，自動調節(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)境溫度和濕度數據，并能供用戶輸入相對濕度值。
[0013] 還包括模數轉換模塊和隔離模塊，模數轉換模塊與數據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;模數轉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化成數字信號進行輸出；隔離模塊用于對微控制器忍 片的輸入和輸出電信號進行隔離，保證電絕緣能力和抗干擾能力。
[0014] 所述數據采集裝置還包括水位感應模塊，該水位感應模塊能對加濕器本體中水箱 內的水位進行實時監(jiān)測，并將監(jiān)測數據傳遞給微控制器忍片，微控制器忍片能指令加濕器 本體進行缺水時的斷電自我保護。
[0015] 還包括與微控制器忍片相連接的時鐘模塊。
[0016] 還包括聚風扇，該聚風扇能為加濕器本體的出霧提供動力，削減送風阻力。
[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] 本實用新型采用上述結構后，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。本實用新型利用相同環(huán)境下獲取到的標準相對濕度、溫度 和線性輸出電壓構成的誤差修正方程來對空氣濕度進行準確的測量。用戶通過對顯示屏輸 入預設相對濕度值Rw，微控制器忍片通過Levenberg-Marquar化算法、PID控制算法對加濕 器本體進行智能化高精度調節(jié)。整個加濕器實現(xiàn)了智能化誤差修正、自動化報警、斷電保護 等措施。除此之外，根據用戶個人使用習慣，用戶可W通過調節(jié)旋鈕進行人為出霧量的調 控，進而調節(jié)空氣相對濕度。從而，目的明確、市場潛力巨大，具有一定的實用與推廣價值。
【附圖說明】
[0021] 圖1顯示了本實用新型一種具有誤差修正功能的家用加濕器的結構示意圖。
[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構框圖。
[0024] 其中有：1.水箱；11.出霧口； 12.透明水窗；2.導風道;21.反滲透膜;3.超聲波底 座;31.顯示屏;32.調節(jié)旋鈕;33.指示燈。
【具體實施方式】
[0025] 下面結合附圖和具體較佳實施方式對本實用新型作進一步詳細的說明。
[0026] 如圖2所示，一種具有誤差修正功能的家用加濕器，包括數據采集裝置、加濕器本 體、微控制器忍片、電源模塊、時鐘模塊、聚風扇、顯示模塊、模數轉換模塊和隔離模塊。
[0027] 數據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模塊。其中，水位 感應模塊可W根據需要進行設置。
[00%]上述高反射率溫度傳感器用于加濕器本體工作時環(huán)境溫度的實時監(jiān)測，并將數據 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環(huán)境濕度的實時監(jiān)測，并將數據傳遞給微控制 器忍片。濕度傳感器優(yōu)選采用W高分子濕敏元件構成的HM1500型濕度傳感器，該傳感器具 有響應速度快、重復性好、抗干擾能力強等特點。
[0031] 如圖1所示，加濕器本體包括超聲波底座3和設置于超聲波底座上的水箱1;水箱的 頂部中屯、設置有出霧口 11，該出霧口能夠水平旋轉和豎向轉動。運樣，出霧口可W進行水平 360°旋轉出霧，且出霧口可W上下0°至90°轉動，運樣便于用戶根據不同的放置位置來進行 出霧口角度的調整。
[0032] 水箱內設置有與出霧口相連通的導風道，該導風道內設置有反滲透膜。
[0033] 水箱的側面還設置有透明水窗12,透明水窗能便于用戶隨時查看水量剩余的情 況。
[0034] 超聲波底座上設置有與顯示模塊相連接的顯示屏、調節(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] 上述調節(jié)旋鈕能夠手動調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，用于接收數據采集裝置傳送的環(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行誤差修 正，從而得出高精度的相對濕度，進而利用PID控制算法對超聲波加濕器本體進行智能化調 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)境溫度和濕度數據，并能供用戶輸入相對濕度值。
[0041] 上述模數轉換模塊與數據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] 上述模數轉換模塊優(yōu)選采用24位Σ / Δ低噪聲模數轉換器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化成數字信號進行輸出。
[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行隔離，保證電絕緣能力和抗干擾能力。
[0044] 上述水位感應模塊能對加濕器本體中水箱內的水位進行實時監(jiān)測，并將監(jiān)測數據 傳遞給微控制器忍片，微控制器忍片能指令加濕器本體進行缺水時的斷電自我保護。
[0045] 上述聚風扇能為加濕器本體的出霧提供動力，削減送風阻力。
[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:往水箱里面注入設定容量的水，并將水箱的進水 口組件扭緊。
[0048] 第二步，環(huán)境溫度和濕度數據的采集:加濕器本體上電開機后，高反射率溫度傳感 器采集加濕器本體工作時的實時環(huán)境溫度化、濕度傳感器采集加濕器本體工作時的實時線 性電壓輸出值化。
[0049] 第Ξ步，計算實時環(huán)境相對濕度Rg:根據第Ξ步采集的實時環(huán)境溫度Ta和實時線 性電壓輸出值化，并借助相同環(huán)境下獲取到的標準相對濕度值畑。其中，標準相對濕度值畑 采用高標準型高低溫濕試驗箱進行標定，通過高低溫濕試驗箱進行溫度和相對濕度的調 節(jié)，進而標定出在一定溫度，相對濕度的范圍內，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)。當把運個加 濕器拿出試驗箱的時候，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算出此時環(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時環(huán)境溫度化、實時線性 電壓輸出值Uo和第Ξ步計算出的實時環(huán)境相對濕度Rg進行實時顯示，用戶根據顯示數據， 在顯示屏中輸入預設相對濕度值Rw。
[0051] 第五步，計算相對濕度差值系統(tǒng)誤差e:根據第Ξ步所得到的實時環(huán)境相對濕度Rg 及第四步輸入預設相對濕度值Rw，通過微控制器忍片計算得到實時環(huán)境相對濕度Rg與預設 相對濕度值Rw的絕對差值，該計算得到的絕對差值，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調節(jié):根據第五步計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行 自動調節(jié)控制。
[0053] 具體實施時，記錄采用Levenberg-Marquar化算法控制和PID控制相結合方法的穩(wěn) 定相對濕度、相對誤差和到達時間，同時記錄在相同設定相對濕度下，單獨PID控制方法的 穩(wěn)定濕度、相對誤差和到達時間。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] 分析所得數據，采用Levenberg-Marquar化算法控制和PID控制相結合的方法能把 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，具有響應時間快，相對誤差小、準確度高等特點。
[0057] W上詳細描述了本實用新型的優(yōu)選實施方式，但是，本實用新型并不限于上述實 施方式中的具體細節(jié)，在本實用新型的技術構思范圍內，可W對本實用新型的技術方案進 行多種等同變換，運些等同變換均屬于本實用新型的保護范圍。
【主權項】
1. 一種具有誤差修正功能的家用加濕器，其特征在于：包括數據采集裝置、加濕器本 體、微控制器芯片、電源模塊和顯示模塊； 數據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 器本體工作時環(huán)境溫度的實時監(jiān)測，并將數據傳遞給微控制器芯片；濕度傳感器用于加濕 器本體工作時環(huán)境濕度的實時監(jiān)測，并將數據傳遞給微控制器芯片； 加濕器本體包括超聲波底座和設置于超聲波底座上的水箱;水箱的頂部中心設置有出 霧口，該出霧口能夠水平旋轉和豎向轉動;水箱內設置有與出霧口相連通的導風道，該導風 道內設置有反滲透膜;超聲波底座上設置有與顯示模塊相連接的顯示屏、調節(jié)旋鈕和用于 工作狀態(tài)指示的指示燈； 微控制器芯片，用于接收數據采集裝置傳送的環(huán)境溫度和濕度數據，并對接收的環(huán)境 溫度和濕度數據進行誤差修正處理后，自動調節(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)境溫度和濕度數據，并能供用戶輸入相對濕度值。2. 根據權利要求1所述的具有誤差修正功能的家用加濕器，其特征在于:還包括模數轉 換模塊和隔離模塊，模數轉換模塊與數據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;模數轉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 模擬量信號轉化成數字信號進行輸出；隔離模塊用于對微控制器芯片的輸入和輸出電信號 進行隔離，保證電絕緣能力和抗干擾能力。3. 根據權利要求1所述的具有誤差修正功能的家用加濕器，其特征在于:所述數據采集 裝置還包括水位感應模塊，該水位感應模塊能對加濕器本體中水箱內的水位進行實時監(jiān) 測，并將監(jiān)測數據傳遞給微控制器芯片，微控制器芯片能指令加濕器本體進行缺水時的斷 電自我保護。4. 根據權利要求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鐘模塊。5. 根據權利要求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 扇，該聚風扇能為加濕器本體的出霧提供動力，削減送風阻力。6. 根據權利要求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. 根據權利要求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. 根據權利要求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