一种空气净化装置及其控制方法、装置、存储介质与流程

2021-03-11 10:03:42|

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[0001]
本发明涉及一种空气净化装置，尤其涉及一种空气净化装置及其控制方法、装置、存储介质。

背景技术：

[0002]
空气净化器、消毒机等空气净化装置由于能够对空气内的细菌、病毒等效果佳，应用范围越来越广。现有空气净化装置多采用滤网对病毒、灰尘进行拦截，病毒、灰尘被拦截后依附于滤网表面，通常在滤网上游设置加热装置，对滤网进行消毒。若滤网温度达不到预设的灭菌温度，将无法实现灭菌的作用，故滤网温度能否保持稳定在灭菌温度以上至关重要。
[0003]
传统的控制滤网温度的方法是通过pid来进行控制，该方式的工作原理为工作时保持风量始终稳定，通过调整发热体的功率使滤网温度保持稳定。调整发热体的功率可以采用调整占空比等方式。
[0004]
由于温度传感器无法直接设置在滤网上，因此该控制方式只能通过气流温度进行控制。该控制方式将造成了滤网温度与气流温度之间的滞后效应。滤网受热的空气加热快，常常出现温度传感器温度还未达到目标温度，滤网温度早已超出目标温度的情况发生。而当温度传感器温度达到上限而停止加热后，迅速补充的冷空气使滤网温度急剧降低的情况。这就决定了系统温度波动必然是周期短、幅度大。灭菌过程对滤网温度通常有严格的控制要求，尤其不允许滤网温度低于温度下限。因此，该调温方式热惯性大，具有大滞后性质。

技术实现要素：

[0005]
本发明的目的在于提供一种空气净化装置及其控制方法、装置、存储介质，以解决现有空气净化装置温度波动大造成灭菌效果差的技术问题。
[0006]
为实现上述目的，本发明的一种空气净化装置及其控制方法、装置、存储介质的具体技术方案如下：
[0007]
一种空气净化装置的控制方法，包括温度初调步骤：
[0008]
根据发热体的功率、目标温度与环境的初始温度值的温差值；
[0009]
计算目标风量，确定目标风量对应的目标转速，并控制风机按照目标转速运行。
[0010]
进一步的，在确定目标风量对应的目标转速步骤中，还包括确定风量与转速之间的关系的步骤，开启风机，分别记录不同风机转速对应的风量值，并将风机转速与风量进行线性拟合，得到风机转速与风量之间的函数关系。
[0011]
进一步的，目标风量由加热功率、空气密度、空气比热容和加热前后的温差值确定。
[0012]
进一步的，根据风机转速与风量之间的函数关系，确定目标风量对应的目标转速。
[0013]
进一步的，还包括温度微调步骤：当风机以目标转速运行稳定后，调节风机转速，使实时温度值稳定至目标温度值。
[0014]
进一步的，当风机以目标转速运行稳定后，通过温度传感器获取环境的实时温度值，并计算实时温度值与目标温度值之间的差值，若上述差值大于温差阈值时，提升风机转速，若上述差值小于温度阈值时，降低风机转速，直至实时温度值稳定在目标温度。
[0015]
进一步的，温差阈值为2℃-5℃，风机转速的提升值或者降低值为25rpm-30rpm。
[0016]
一种空气净化装置的控制装置，包括：
[0017]
温度传感器，用于获取空气净化装置的环境实时温度值；
[0018]
风量传感器，用于获取空气净化装置的风量值；
[0019]
功率模块，用于调节发热体的加热功率；
[0020]
控制模块，控制模块预设目标温度值，用于获取目标温度与环境初始温度值的温差值、发热体的加热功率，并计算目标风量和目标转速，控制风机以目标转速运行。
[0021]
一种空气净化装置，包括：
[0022]
温度传感器，用于获取空气净化装置的环境实时温度值；
[0023]
风量传感器，用于获取空气净化装置的风量值；
[0024]
功率模块，用于调节发热体的加热功率；
[0025]
存储器和处理器，存储器和处理器之间互相通信连接，存储器中存储有计算机指令，处理器通过执行计算机指令，从而执行上述的空气净化装置的控制方法。
[0026]
一种计算机可读存储介质，存储有计算机指令，计算机指令用于使计算机执行上述的空气净化装置的控制方法。
[0027]
本发明的一种空气净化装置及其控制方法、装置、存储介质具有以下优点：
[0028]
本发明所述的空气净化装置的控制方法，包括温度初调步骤，通过加热功率和温差值，确定目标风量，进而获得目标风机转速，使实时温度调节至目标温度附近，然后通过温度微调步骤，将实时温度稳定在目标温度，达到灭菌温度恒定的控制目的，降低能量消耗。
附图说明
[0029]
图1为本发明空气净化装置工作时的流程图；
[0030]
图2为本发明空气净化装置第二实施例的流程图；
[0031]
图3为本发明空气净化装置的结构示意图。
[0032]
图中标号说明：1、控制器；2、温度传感器；3、风量传感器；4、功率模块；5、风机；6、发热体。
具体实施方式
[0033]
为了更好地了解本发明的目的、结构及功能，下面结合附图，对本发明的一种空气净化装置及其控制方法、装置、存储介质做进一步详细的描述。
[0034]
如图1所示，本申请提供了一种空气净化装置的控制方法，空气净化装置可用于消毒机、空气净化器等设备，该控制方法主要包括以下步骤：
[0035]
温度初调步骤：根据发热体6的功率、目标温度与环境的初始温度值的温差值，计算目标风量，确定目标风量对应的目标转速，并控制风机5按照目标转速运行；
[0036]
温度微调步骤：检测环境的实时温度值，当实时温度值小于目标温度时，降低转
速，当实时温度大于目标温度时，提升转速，直至实时温度稳定至目标温度位置。通过计算确定目标转速，能够快速的将加热温度调整至目标温度附近，大大降低温度调节的波动性。
[0037]
在温度初调步骤中，还包括确定风量与转速之间的关系的步骤，开启风机5，分别记录不同风机5转速对应的风量值，并将风机5转速与风量进行线性拟合，得到风机5转速与风量之间的函数关系。
[0038]
启动风机5，分别以1250rpm、1200rpm、1150rpm、1100rpm、1050rpm、1000rpm、950rpm的转速运行，待风机5稳定后，通过风量传感器3获取风机5在对应转速下的风量值，分别为141.1m3/h、132.3m3/h、138.6m3/h、125.4m3/h、119.8m3/h、110.0m3/h、107.2m3/h，以风机5转速为横坐标，风量为纵坐标，进行线性拟合，可求得风机5转速v与风量q的关系式为：
[0039]
q＝0.0036v，r2＝0.9116
[0040]
其中，r2是相关系数，越接近1表明线性拟合效果越好。
[0041]
在温度初调步骤中，发热体6开启前，控制器1通过温度传感器2获取环境的初始温度值，温差值为目标温度与环境的初始温度值的差值。
[0042]
开启发热体6和风机5后，在空气净化装置的风道内形成空气流动，经发热体6加热后对滤网进行灭菌处理，在此过程中，根据比热容公式，q＝c
p
*m*δt，q＝p*t，其中，q为热量，热量为加热功率p和时间t的乘积，c
p
为空气的比热容，空气的比热容与温度有关，温度为250k时，空气的定压比热容c
p
取1.003kj/(kg*k)，在300k时，空气的定压比热容c
p
取1.005kj/(kg*k)，m为流经发热体6的空气质量，δt为加热前后的温差值。
[0043]
空气在流动过程中，流经发热体6的空气质量m可通过风量q、空气密度ρ和时间t获得，即m＝q*ρ*t，其中，空气密度ρ为常数，通常取1.293kg/m3，将该公式代入比热容公式可得：
[0044]
q＝p*3600/(c*ρ*δt)。
[0045]
即风量通过加热功率、空气密度、空气比热容和加热前后的温差值确定。
[0046]
通过加热功率和加热前后的温差值确定目标风量，根据风量与风机5转速的关系确定目标转速，控制风机5以目标转速运行，至此，完成温度粗调。
[0047]
为了更佳详细的说明本发明实施例的空气净化装置的控制方法，给出具体的实现温度初调步骤的实施例。
[0048]
该实施例包括以下步骤：
[0049]
获取环境的初始温度值和目标温度，如初始温度值为25℃，目标温度为85℃，可知，目标温度和初始温度值的温差值δt＝60℃；
[0050]
发热体6的两端的电压为210v，发热体6的等效电阻为26.89ω，则，发热体6的加热功率为p＝1640w；
[0051]
将温差值和加热功率代入比热容公式的变换公式中得到风机5的目标风量为72.38m3/h；
[0052]
将目标风量代入风机5转速与风量之间的函数关系式中，可得风机5的目标转速为637rpm，可保持滤网温度达到目标温度。
[0053]
如图2所示，当风机5以目标转速运行稳定后，由于环境、产品本身等因素的影响，导致实际温度相对目标温度之间存在差异，故通过温度微调步骤减小两者之间的差异。通
过温度传感器2获取环境的实时温度值，并计算实时温度值与目标温度值之间的差值，若上述差值大于温差阈值时，提升风机5转速，直至实时温度值稳定在目标温度，若上述差值小于温度阈值时，降低风机5转速，直至实时温度值稳定在目标温度。
[0054]
上述温度阈值可设定为2℃-5℃，风机5转速的提升值或者降低值为25rpm-30rpm。
[0055]
本申请还公开了一种空气净化装置的控制装置，空气净化装置包括风道，沿空气流通方向，风道内依次设置发热体6、滤网和风机5，控制装置包括：
[0056]
温度传感器2，设置在风道内且靠近滤网设置，用于获取环境的温度值；
[0057]
风量传感器3，设置在风道的出风口处，用于获取风道内的风量值；
[0058]
功率模块4，用于调节发热体6的加热功率；
[0059]
控制模块，控制模块预设目标温度值，用于获取目标温度与环境初始温度值的温差值、发热体6的加热功率，并计算目标风量和目标转速，控制风机5以目标转速运行。
[0060]
发热体6为加热功率固定的发热翅片，通过对风道内的空气加热，实现加热滤网的目的。
[0061]
风机5采用直流风机，可在风道内形成气流，经发热体6加热后对滤网进行灭菌处理，直流风机的转速不随电压的变化而变化。
[0062]
本申请还公开了一种空气净化装置，包括：
[0063]
温度传感器2，设置在风道内且靠近滤网设置，用于获取环境的温度值；
[0064]
风量传感器3，设置在风道的出风口处，用于获取风道内的风量值；
[0065]
功率模块4，用于调节发热体6的加热功率；
[0066]
存储器和处理器，存储器和处理器之间互相通信连接，存储器内存储有计算机指令，处理器通过执行计算机指令，执行上述的空气净化装置的控制方法。
[0067]
处理器可以为中央处理器(central processing unit，cpu)。处理器还可以为其他通用处理器、数字信号处理器(dig ita l sig na l processor，dsp)、专用集成电路(application specific integrated circuit，asic)、现场可编程门阵列(field-programmable gate array，fpga)或者其他可编程逻辑器件、分立门或者晶体管逻辑器件、分立硬件组件等芯片，或者上述各类芯片的组合。
[0068]
存储器作为一种非暂态计算机可读存储介质，可用于存储非暂态软件程序、非暂态计算机可执行程序以及模块，如本发明实施例中的空气净化装置的控制方法对应的程序指令/模块。处理器通过运行存储在存储器中的非暂态软件程序、指令以及模块，从而执行处理器的各种功能应用以及数据处理，即实现上述的空气净化器的控制方法。
[0069]
存储器可以包括存储程序区和存储数据区，其中，存储程序区可存储操作系统、至少一个功能所需要的应用程序；存储数据区可存储处理器所创建的数据等。此外，存储器可以包括高速随机存取存储器，还可以包括非暂态存储器，例如至少一个磁盘存储器件、闪存器件、或其他非暂态固态存储器件。在一些实施例中，存储器可选包括相对于处理器远程设置的存储器，这些远程存储器可以通过网络连接至处理器。上述网络的实例包括但不限于互联网、企业内部网、局域网、移动通信网及其组合。
[0070]
所述一个或者多个模块存储在所述存储器中，当被所述处理器执行时，执行上述的空气净化器的控制方法。
[0071]
本领域技术人员可以理解，实现上述实施例方法中的全部或部分流程，是可以通
过计算机程序来指令相关的硬件来完成，所述的程序可存储于一计算机可读取存储介质中，该程序在执行时，可包括如上述各方法的实施例的流程。其中，所述存储介质可为磁碟、光盘、只读存储记忆体(read-only memory，rom)、随机存储记忆体(rand om accessmemory，ram)、快闪存储器(flash memory)、硬盘(hard disk drive，缩写：hdd)或固态硬盘(solid-state drive，ssd)等；所述存储介质还可以包括上述种类的存储器的组合。
[0072]
该空气净化装置的控制方法，包括温度初调步骤，通过加热功率和温差值，确定目标风量，进而获得目标风机5转速，使实时温度调节至目标温度附近，然后通过温度微调步骤，将实时温度稳定在目标温度，达到灭菌温度恒定的控制目的，降低能量消耗。
[0073]
可以理解，本发明是通过一些实施例进行描述的，本领域技术人员知悉的，在不脱离本发明的精神和范围的情况下，可以对这些特征和实施例进行各种改变或等效替换。另外，在本发明的教导下，可以对这些特征和实施例进行修改以适应具体的情况及材料而不会脱离本发明的精神和范围。因此，本发明不受此处所公开的具体实施例的限制，所有落入本申请的权利要求范围内的实施例都属于本发明所保护的范围内。

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