窗用抗噪聲壓電檢測(cè)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(hù)傳入的，是由外部噪聲作用于的窗戶(hù)玻璃，使其振動(dòng)產(chǎn)生的室內(nèi)噪聲。所以，降低居室窗戶(hù)噪聲的一種主要方法是減少窗戶(hù)因外部噪聲而引起的振動(dòng)。
[0003]科學(xué)實(shí)驗(yàn)證明:壓電陶瓷材料具有正壓電效應(yīng)和逆壓電效應(yīng)，分別參見(jiàn)圖1和圖
2。當(dāng)壓電陶瓷材料受到外力擠壓時(shí)，壓電陶瓷材料上會(huì)有正負(fù)電荷產(chǎn)生，就是正壓電效應(yīng)，型變產(chǎn)生電壓，這就產(chǎn)生了壓電傳感器。當(dāng)在壓電材料上加電時(shí)，壓電陶瓷材料上會(huì)有型變，就是逆壓電效應(yīng)，電壓產(chǎn)生型變，這就產(chǎn)生了壓電致動(dòng)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(hù)傳入居室，無(wú)法減少噪聲通過(guò)玻璃傳入室內(nèi)的問(wèn)題，本發(fā)明提供了一種窗用抗噪聲壓電檢測(cè)閉環(huán)控制裝置。
[0005]窗用抗噪聲壓電檢測(cè)閉環(huán)控制裝置，它包括I號(hào)壓電傳感器、2號(hào)壓電傳感器、控制器、I號(hào)壓電陶瓷片和2號(hào)壓電陶瓷片；
[0006]所述的I號(hào)壓電傳感器和2號(hào)壓電傳感器的形狀相同，且二者分別固定在玻璃的兩個(gè)表面上，所述I號(hào)壓電傳感器和2號(hào)壓電傳感器以玻璃為鏡面呈鏡像對(duì)稱(chēng)設(shè)置；1號(hào)壓電陶瓷片和2號(hào)壓電陶瓷片的形狀相同，且二者分別黏貼在玻璃的兩個(gè)表面上，所述I號(hào)壓電陶瓷片和2號(hào)壓電陶瓷片以玻璃為鏡面呈鏡像對(duì)稱(chēng)設(shè)置；1號(hào)壓電傳感器與I號(hào)壓電陶瓷片位于玻璃的同側(cè)，
[0007]控制器用于米集I號(hào)壓電傳感器輸出的電壓信號(hào)和2號(hào)壓電傳感器輸出的電壓信號(hào)以獲得I號(hào)壓電傳感器和2號(hào)壓電傳感器的壓差信號(hào)，并根據(jù)該壓差信號(hào)產(chǎn)生兩個(gè)PWM驅(qū)動(dòng)信號(hào)用于分別驅(qū)動(dòng)I號(hào)壓電陶瓷片和2號(hào)壓電陶瓷片；
[0008]I號(hào)壓電陶瓷片和2號(hào)壓電陶瓷片的形變方向?yàn)檠仄叫杏诓ＡП砻娴姆较颉?br>[0009]所述的控制器包括控制單元和驅(qū)動(dòng)單元，
[0010]其中，控制單元用于采集I號(hào)壓電傳感器輸出的電壓信號(hào)和2號(hào)壓電傳感器輸出的電壓信號(hào)用以獲得I號(hào)壓電傳感器和2號(hào)壓電傳感器的壓差信號(hào)，
[0011]還用于根據(jù)所述壓差信號(hào)獲得I號(hào)壓電陶瓷片和2號(hào)壓電陶瓷片的驅(qū)動(dòng)電壓，并根據(jù)I號(hào)壓電陶瓷片和2號(hào)壓電陶瓷片的驅(qū)動(dòng)電壓產(chǎn)生相應(yīng)占空比的PWM驅(qū)動(dòng)信號(hào)輸出給驅(qū)動(dòng)單元；
[0012]驅(qū)動(dòng)單元用于發(fā)送驅(qū)動(dòng)信號(hào)給I號(hào)壓電陶瓷片和2號(hào)壓電陶瓷片。
[0013]所述的控制單元采用單片機(jī)實(shí)現(xiàn)，所述單片機(jī)型號(hào)為C8051F120型單片機(jī)，驅(qū)動(dòng)單兀包括I號(hào)場(chǎng)效應(yīng)管、2號(hào)場(chǎng)效應(yīng)管、I號(hào)電感、2號(hào)電感、I號(hào)電容Cl和2號(hào)電容C2 ；
[0014]所述的C8051F120型單片機(jī)的管腳ΑΙΝ0.0與I號(hào)壓電傳感器的數(shù)據(jù)信號(hào)輸出端連接，
[0015]C8051F120型單片機(jī)的管腳ΑΙΝ0.1與2號(hào)壓電傳感器的數(shù)據(jù)信號(hào)輸出端連接，
[0016]C8051F120型單片機(jī)的管腳COM與I號(hào)壓電傳感器的接地端、2號(hào)壓電傳感器的接地端、I號(hào)場(chǎng)效應(yīng)管的源極、2號(hào)場(chǎng)效應(yīng)管的源極、I號(hào)電容Cl的一端、2號(hào)電容C2的一端、I號(hào)壓電陶瓷片的一個(gè)電極和2號(hào)壓電陶瓷片的一個(gè)電極同時(shí)連接電源地GND ;
[0017]C8051F120型單片機(jī)的管腳Ρ3.0與I號(hào)場(chǎng)效應(yīng)管的柵極連接，I號(hào)場(chǎng)效應(yīng)管的漏極同時(shí)與I號(hào)電感的一端、I號(hào)電容Cl的另一端和I號(hào)壓電陶瓷片的另一個(gè)電極連接，
[0018]I號(hào)電感的另一端與+5V電源連接；
[0019]C8051F120型單片機(jī)的管腳Ρ3.5與2號(hào)場(chǎng)效應(yīng)管的柵極連接，2號(hào)場(chǎng)效應(yīng)管的漏極同時(shí)與2號(hào)電感的一端、2號(hào)電容C2的另一端和2號(hào)壓電陶瓷片的另一個(gè)電極連接，
[0020]2號(hào)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(hào)處理過(guò)程為:
[0022]步驟一:系統(tǒng)初始化:關(guān)閉看門(mén)狗，設(shè)置中斷優(yōu)先級(jí)，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(shí)器I和定時(shí)器2均為PWM工作方式，設(shè)置交叉開(kāi)關(guān)使定時(shí)器I從管腳Ρ3.0輸出，使定時(shí)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(hào)壓電傳感器、2號(hào)壓電傳感器發(fā)送的信號(hào)，玻璃處于平直位置時(shí)的I號(hào)壓電傳感器輸出的電壓值和2號(hào)壓電傳感器輸出的電壓值的差的絕對(duì)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(hào)壓電傳感器輸出的信號(hào)VINl，從管腳ΑΙΝ0.1讀取2號(hào)壓電傳感器輸出的信號(hào)VIN2，執(zhí)行步驟三；
[0024]步驟三:將信號(hào)VINl和信號(hào)VIN2的差值的絕對(duì)值與初始電壓差進(jìn)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(hào)VINl的值是否大于信號(hào)VIN2的值，判斷結(jié)果為是，調(diào)整定時(shí)器2輸出的PWM波的占空比大于定時(shí)器I輸出的PWM波的占空比，所述定時(shí)器I輸出的PWM波用于驅(qū)動(dòng)I號(hào)壓電陶瓷片，所述定時(shí)器2輸出的PWM波用于驅(qū)動(dòng)2號(hào)壓電陶瓷片，執(zhí)行步驟五，
[0026]判斷結(jié)果為否，調(diào)整定時(shí)器I輸出的PWM波的占空比大于定時(shí)器2輸出的PWM波的占空比，所述定時(shí)器I輸出的PWM波用于驅(qū)動(dòng)I號(hào)壓電陶瓷片，所述定時(shí)器2輸出的PWM波用于驅(qū)動(dòng)2號(hào)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(yīng)來(lái)檢測(cè)窗戶(hù)玻璃的噪聲引起的振動(dòng)，通過(guò)微處理器所執(zhí)行的控制過(guò)程，控制產(chǎn)生壓電材料的正壓電效應(yīng)來(lái)阻止窗戶(hù)玻璃的噪聲引起的振動(dòng)，以此減少和抑制窗戶(hù)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(dāng)窗戶(hù)玻璃的噪聲引起振動(dòng)時(shí)，壓電傳感器I和2因振動(dòng)瞬時(shí)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(dòng)誤差，并經(jīng)分析判斷后控制壓電致動(dòng)器I和2有相反的形變，而使玻璃不振動(dòng)。
[0030]本發(fā)明帶來(lái)的有益效果是，通過(guò)壓電材料的逆壓電效應(yīng)來(lái)產(chǎn)生頂住窗戶(hù)玻璃的力阻止窗戶(hù)玻璃的噪聲引起的振動(dòng)，以此減少和抑制窗戶(hù)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(hù)上安裝，采用電子自動(dòng)化技術(shù)自動(dòng)閉環(huán)減少噪聲。
【附圖說(shuō)明】
[0031]圖1為壓電陶瓷材料發(fā)生正壓電效應(yīng)的原理示意圖；
[0032]圖2為壓電陶瓷材料發(fā)生負(fù)壓電效應(yīng)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(cè)閉環(huán)控制裝置的原理示意圖；其中，附圖標(biāo)記4表不玻璃，附圖標(biāo)記5表不窗戶(hù)框；
[0034]圖4為所述的控制器對(duì)信號(hào)處理過(guò)程的原理示意圖；
[0035]圖5為【具體實(shí)施方式】三所述窗用抗噪聲壓電檢測(cè)閉環(huán)控制裝置的電路連接圖。
[0036]圖6為【具體實(shí)施方式】四所述控制單元內(nèi)部嵌入有的控制模塊對(duì)信號(hào)進(jìn)行處理的流程圖。
【具體實(shí)施方式】
[0037]【具體實(shí)施方式】一:參見(jiàn)圖3和圖4說(shuō)明本實(shí)施方式，本實(shí)施方式所述的窗用抗噪聲壓電檢測(cè)閉環(huán)控制裝置，它包括I號(hào)壓電傳感器1_1、2號(hào)壓電傳感器1-2、控制器2、1號(hào)壓電陶瓷片3-1和2號(hào)壓電陶瓷片3-2 ;
[0038]所述的I號(hào)壓電傳感器1-1和2號(hào)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(gè)表面上，所述I號(hào)壓電傳感器1-1和2號(hào)壓電傳感器1-2以玻璃為鏡面呈鏡像對(duì)稱(chēng)設(shè)置；1號(hào)壓電陶瓷片3-1和2號(hào)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(gè)表面上，所述I號(hào)壓電陶瓷片3-1和2號(hào)壓電陶瓷片3-2以玻璃為鏡面呈鏡像對(duì)稱(chēng)設(shè)置；1號(hào)壓電傳感器1-1與I號(hào)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(hào)壓電傳感器1-1輸出的電壓信號(hào)和2號(hào)壓電傳感器1-2輸出的電壓信號(hào)以獲得I號(hào)壓電傳感器1-1和2號(hào)壓電傳感器1-2的壓差信號(hào)，并根據(jù)該壓差信號(hào)產(chǎn)生兩個(gè)PWM驅(qū)動(dòng)信號(hào)用于分別驅(qū)動(dòng)I號(hào)壓電陶瓷片3-1和2號(hào)壓電陶瓷片3-2 ;
[0040]I號(hào)壓電陶瓷片3-1和2號(hào)壓電陶瓷片3-2的形變方向?yàn)檠仄叫杏诓ＡП砻娴姆较颉?br>[0041]本實(shí)施方式，I號(hào)壓電陶瓷片3-1和2號(hào)壓電陶瓷片3-2的形變帶動(dòng)玻璃形變，來(lái)增強(qiáng)玻璃的阻尼，I號(hào)壓電陶瓷片3-1和2號(hào)壓電陶瓷片3-2的形變帶動(dòng)玻璃形變，玻璃處于拉伸狀態(tài)，形變后的璃增強(qiáng)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(yīng)來(lái)產(chǎn)生頂住窗戶(hù)玻璃的力阻止窗戶(hù)玻璃的噪聲引起的振動(dòng)，以此減少和抑制窗戶(hù)傳遞的噪聲。
[0042]本實(shí)施方式中I號(hào)壓電陶瓷片的長(zhǎng)度與玻璃的長(zhǎng)度比例處于1:1500到1:1000之間。
[0043]【具體實(shí)施方式】二:本實(shí)施方式與【具體實(shí)施方式】一所述的一種窗用抗噪聲壓電檢測(cè)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(dòng)單元，
[0044]其中，控制單元用于采集I號(hào)壓電傳感器1-1輸出的電壓信號(hào)和2號(hào)壓電傳感器1-2輸出的電壓信號(hào)用以獲得I號(hào)壓電傳感器1-1和2號(hào)壓電傳感器1-2的壓差信號(hào)，
[0045]還用于根據(jù)所述壓差信號(hào)獲得I號(hào)壓電陶瓷片3-1和2號(hào)壓電陶瓷片3-2的驅(qū)動(dòng)電壓，并根據(jù)I號(hào)壓電陶瓷片3-1和2號(hào)壓電陶瓷片3-2的驅(qū)動(dòng)電壓產(chǎn)生相應(yīng)占空比的PWM驅(qū)動(dòng)信號(hào)輸出給驅(qū)動(dòng)單元；
[0046]驅(qū)動(dòng)單元用于發(fā)送驅(qū)動(dòng)信號(hào)給I號(hào)壓電陶瓷片3-1和2號(hào)壓電陶瓷片3-2。
[0047]【具體實(shí)施方式】三:參見(jiàn)圖5說(shuō)明本實(shí)施方式，本實(shí)施方式與【具體實(shí)施方式】二所述的一種窗用抗噪聲壓電檢測(cè)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(jī)實(shí)現(xiàn)，所述單片機(jī)型號(hào)為C8051F120型單片機(jī)，驅(qū)動(dòng)單元包括I號(hào)場(chǎng)效應(yīng)管Ml、2號(hào)場(chǎng)效應(yīng)管M2、I號(hào)電感Ll、2號(hào)電感L2、l號(hào)電容Cl和2號(hào)電容C2 ；
[0048]所述的C8051F120型單片機(jī)