离子风机高压监测方法与电路装置

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2024-03-12 17:06:31

权利要求书： 1.一种离子风机的监测方法，其特征在于，使用的离子风机除静电系统包括:单片机、以副电源供电并连接并受控于单片机的显示屏、无线通信电路、报警电路；所述离子风机包括:以主电源供电的离子风扇、高压发生器、离子风扇电流监测电路、高压监测电路、离子监测电路以及LED照明电路，所述单片机控制所述离子风扇的开关、控制所述高压发生器的开关、控制所述LED照明电路的开关和亮度调节、处理来自所述电流监测电路的反馈、处理来自所述高压监测电路的反馈、处理来自所述离子监测电路的反馈；

所述离子风机除静电系统还包括:离子发生装置，连接所述离子风扇以及所述高压发生器的信号输出端，所述离子发生装置产生正负离子，所述离子风扇把正负离子吹出变成正负离子风；其中，所述离子风扇为所述离子发生装置提供风力，把离子吹到除静电区，所述LED照明电路为整机提供照明或者亮度指示，通过所述单片机调节不同的亮度或者关闭照明；

其中，所述电流监测电路负责监测所述离子风扇的电流并反馈给所述单片机，当风扇欠流或者过流时，所述单片机关闭所述离子风扇并发出报警信号；

其中，所述高压监测电路采用接触式电压监测装置采样高压值，并反馈给所述单片机，当高压值低于一定值时，所述单片机发出报警信号；

所述副电源为相对于所述主电源独立的小功率电源；

所述离子监测电路接入于所述离子发生装置的输出端，另一端信号输出端连接所述单片机，负责检测正负离子风的电荷平衡反馈给所述单片机；所述离子发生装置设置有放电针,供空气中放电；

所述高压发生器设置于所述离子风机内部，所述接触式电压监测装置采用接触式分压电阻采样，再通过隔离线性放大器按1：1比例反馈至所述单片机进行数据处理；

所述监测方法包括：

电流监测,用于监测所述离子风扇的电流并反馈给所述单片机;离子监测,用于监测由所述离子发生装置产生的离子风的电荷平衡并反馈给所述单片机;以及

高压监测,用于监测所述高压发生器发出的高压电荷反馈给所述单片机，所述高压监测步骤包括：

在所述高压发生器的输出端加装所述接触式电压监测装置;利用所述接触式电压监测装置的分压网络对高压进行衰减，并提取采样值进行隔离，并经过所述接触式电压监测装置的线性放大器输出至所述单片机进行ADC采样，以实时对所述高压发生器发出的高压电荷进行监控;当所述高压电荷的电压低于警告值时，所述离子风机的消静电能力变弱，所述单片机给予显示和报警。

2.一种离子风机高压监测电路，其特征在于，用于执行如权利要求1所述的一种离子风机的监测方法，所述高压监测电路加装在高压发生器的输出端，用于将其高压区域和低压区域供电完全隔离,所述高压监测电路包括：依序串连的采集电路(A)、阻抗电路(B)、隔离式线性放大电路(C)、滤波及阻抗电路(D)，所述采集电路(A)的高压电经过第一电阻(R1)和第二电阻(R6)按2000：1的比例分压提取采集点，经过所述阻抗电路(B)提高输入阻抗，将采集到的高压AD值传输至由第一比较器(U1B)、单元(U2)、第二比较器(U3B)组成的1:1隔离式线性放大电路(C)，所述高压AD值在所述第二比较器(U3B)形成隔离信号，再通过所述滤波及阻抗电路(D)的二阶RC滤波电路再通过其阻抗电路传输至所述离子风机发生装置的单片机(MCU)处理。

3.根据权利要求2所述的离子风机高压监测电路，其特征在于，所述第一电阻(R1)连接于高压电(H)与采集点之间，所述第二电阻(R6)连接于所述采集点与接大地端之间。

4.根据权利要求2所述的离子风机高压监测电路，其特征在于，所述阻抗电路(B)包括:输出端连接所述隔离式线性放大电路(C)的第三比较器(U1A)、连接在采集点与所述第三比较器(U1A)的输入正极之间的阻抗电阻(R2)，所述第三比较器(U1A)的输入负极短路连接至所述第三比较器(U1A)的输出端，所述第三比较器(U1A)的比较端分别连接CC与AGND。

5.根据权利要求2所述的离子风机高压监测电路，其特征在于，在所述隔离式线性放大电路(C)中，所述单元(U2)具有对应的输入端(1,2,3,4)与输出端(8,7,6,5)，所述单元(U2)的输入端(1,2,3,4)分别连接所述第一比较器(U1B)的输出端、CC、短接至所述第一比较器(U1B)的负极输入端、AGND,所述单元(U2)的输出端(8,7,6,5)分别连接DD、DGND、所述第二比较器(U3B)的输入负极与输入正极，所述第二比较器(U3B)的输出端除了连接至所述滤波及阻抗电路(D)还通过第三电阻(R4)短接至所述第二比较器(U3B)的输入负极。

6.根据权利要求2所述的离子风机高压监测电路，其特征在于，所述滤波及阻抗电路(D)包括第四比较器(U3A)，所述第四比较器(U3A)的输出端连接至所述单片机(MCU)，还短接至所述第四比较器(U3A)的输入正极;所述第四比较器(U3A)的输入负极连接所述二阶RC滤波电路。

说明书：离子风机高压监测方法与电路装置[0001] 本发明的分案基础是:申请号201910828523.8、申请日2019.09.03、发明名称为“一种离子风机高压监测装置”的发明申请。

技术领域[0002] 本发明涉及离子风机高压监测的技术领域，尤其是涉及一种离子风机高压监测方法与电路装置。

背景技术[0003] 离子风机使用高压发生装置产生5K以上的高压，通过发射针电离空气形成正负离子，然后通过风机吹到高压静电区，中和带电离子，达到消除静电的作用。高压发生装置

输出电压越高，发射针电离空气能力就越强，当高压低于某一阶段时，发射针电离空气能力

将急剧减弱，离子风机失去消除静电能力。因离子风机带有高压电，考虑到安全问题，以往

的离子风机基本采用非接触式隔离扇网来监测高压发生装置的电压，非接触式隔离扇网容

易受环境湿度和电路阻抗的影响，其精度差，抗干扰能力弱。

发明内容[0004] 本发明所要解决的技术问题是，提出一种离子风机高压监测方法，对风机的高压输出进行实时监控，发现高压故障时自动报警并进行提示，减少人员的点检量和增加离子

风机的静电消除的有效性和可靠性，有效解决现有技术中测量精度差，受环境影响大等不

足。

[0005] 本发明是通过以下技术方案来实现的：一种离子风机高压监测方法，[0006] 在离子风机的高压产生器的输出端加装一接触式电压监测装置;[0007] 利用所述接触式电压监测装置的分压网络对高压进行衰减，并提取采样值进行隔离，并经过所述接触式电压监测装置的线性放大器输出至所述离子风机的单片机进行ADC

采样，以实时对所述高压产生器发出的高压电荷进行监控;

[0008] 当所述高压电荷的电压低于警告值时，所述离子风机的消静电能力变弱，所述单片机给予显示和报警。

[0009] 作为优选的技术方案，如图1所示,监测方法还包括:[0010] 电流监测,用于监测由离子风扇发出的风力中监测离子风扇的电流并反馈给所述单片机;

[0011] 离子监测,用于监测由离子风的电荷平衡并反馈给所述单片机。[0012] 作为优选的技术方案，离子风机除静电系统包括:以副电源供电并连接并受控于所述单片机的显示屏、无线通信电路、报警电路；所述离子风机包括:以主电源供电的离子

风扇、高压发生器、离子风扇电流监测电路、高压监测电路、离子监测电路以及LED照明电

路，单片机控制离子风扇的开关、控制高压发生器的开关、控制LED照明的开关和亮度调节、

处理来自电流监测电路的反馈、处理来自高压监测电路的反馈、处理来自离子监测电路的

反馈；

[0013] 其中，离子风扇为离子发送装置提供风力，把离子吹到除静电区，LED为整机提供照明或者亮度指示，通过单片机调节不同的亮度或者关闭照明；

[0014] 其中，电流监测电路负责监测离子风扇的电流并反馈给单片机，当风扇欠流或者过流时，单片机关闭离子风扇并发出报警信号；

[0015] 其中，高压监测电路采用接触式隔离电路采样高压值，并反馈给单片机，当高压值低于一定值时，单片机发出报警信号；

[0016] 优选的，所述副电源为相对于所述主电源独立的小功率电源。[0017] 作为优选的技术方案，所述离子风机除静电系统还包括:还包括离子发生装置，连接所述离子风扇以及所述高压发生器的信号输出端，离子发生装置产生正负离子，离子风

扇把正负离子吹出变成正负离子风，当离子风吹到除静电区时，带电正负离子中和静电区

的带电高压，达到消除静电的目的。

[0018] 作为优选的技术方案，所述离子监测电路接入于离子发生装置的输出端，另一端信号输出端连接单片机，负责检测正负离子风的电荷平衡反馈给单片机，当平衡度偏向正

电或者负电过大时，发出报警信号提醒用户维护离子风机。

[0019] 作为优选的技术方案，高压发生器设置于离子风机内部，在高压发生器输出端加装的高压监测装置采用接触式分压电阻采样，再通过隔离线性放大器按1：1比例反馈至单

片机进行数据处理。

[0020] 本发明还通过以下技术方案来实现的：一种离子风机高压监测电路装置用于执行如上所述任一技术方案的一种离子风机高压监测方法，所述高压监测电路装置加装在离子

风机发生装置的输出端，用于将其高压区域和低压区域供电完全隔离,参阅图2,所述高压

监测电路装置包括：依序串连的采集电路A、阻抗电路B、隔离式线性放大电路C、滤波及阻抗

电路D，所述采集电路A的高压电经过电阻R1和电阻R6按2000：1的比例分压提取采样点，经

过所述阻抗电路B提高输入阻抗，将采集到的高压AD值传输至由比较器U1B、单元U2、比较器

U3B组成的1:1隔离式线性放大电路C，所述高压AD值在所述比较器U3B形成隔离信号，再通

过所述滤波及阻抗电路D的二阶RC滤波电路再通过其阻抗电路传输至所述离子风机发生装

置的单片机MCU处理。

[0021] 作为优选的技术方案，所述电阻R1位于高压电H与所述采集点之间，所述电阻R6位于所述采集点与接大地端之间。

[0022] 作为优选的技术方案，所述阻抗电路B包括:输出端连接所述隔离式线性放大电路C的比较器U1A、连接在所述采集点与所述比较器U1A的输入正极之间的阻抗电阻R2，所述比

较器U1A的输入负极短路连接至所述比较器U1A的输出端，所述比较器U1A的比较端分别连

接CC与AGND。

[0023] 作为优选的技术方案，在所述隔离式线性放大电路C中，所述单元U2具有对应的输入端1,2,3,4与输出端8,7,6,5，所述单元U2的输入端1,2,3,4分别连接所述比较器U1B

的输出端、CC、短接至所述比较器U1B的负极输入端、AGND,所述单元U2的输出端8,7,6,5

分别连接DD、DGND、所述比较器U3B的输入负极与输入正极，所述比较器U3B的输出端除了

连接至所述滤波及阻抗电路D还通过电阻R4短接至所述比较器U3B的输入负极。

[0024] 作为优选的技术方案，所述滤波及阻抗电路D包括比较器U3A，所述比较器U3A的输出端连接至所述单片机MCU，还短接至所述比较器U3A的输入正极;所述比较器U3A的输入负

极连接所述二阶RC滤波电路。

[0025] 综上所述，本发明包括以下至少一种对现有技术作出贡献的技术效果：[0026] 1.离子风机高压发生装置输出端加装一接触式高压监测装置，利用分压网络对高压进行衰减，提取采样值进行隔离、线性放大器，并输出至单片机进行ADC采样，实时对高

压电荷进行监控，当高压电荷的电压低于警告值时，离子风机的消静电能力变弱，给予显示

和报警；

[0027] 2.当离子风机内部高压发生装置出现故障时，高压电压值变低，离子发生装置产生离子的性能急剧减弱，离子风机消静电能力变弱。本发明能准确监测高压数据给予显示

和报警，减少不必要的人员点检，节省劳动力。

附图说明[0028] 为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本

发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以

根据这些附图获得其他的附图。

[0029] 图1是本发明的系统方框图；[0030] 图2是离子风机高压监测电路图。[0031] 附图标记:A、采集电路;B、阻抗电路;C、隔离式线性放大电路;D、滤波及阻抗电路。

具体实施方式[0032] 本说明书中公开的所有特征，或公开的所有方法或过程中的步骤，除了互相排斥的特征和/或步骤以外，均可以以任何方式组合。

[0033] 本说明书(包括任何附加权利要求、摘要和附图)中公开的任一特征，除非特别叙述，均可被其他等效或具有类似目的的替代特征加以替换。即，除非特别叙述，每个特征只

是一系列等效或类似特征中的一个例子而已。

[0034] 在本发明的描述中，需要理解的是，术语“一端”、“另一端”、“外侧”、“上”、“内侧”、“水平”、“同轴”、“中央”、“端部”、“长度”、“外端”等指示的方位或位置关系为基于附图所示

的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置

或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。

[0035] 此外，在本发明的描述中，“多个”的含义是至少两个，例如两个，三个等，除非另有明确具体的限定。

[0036] 本发明使用的例如“上”、“上方”、“下”、“下方”等表示空间相对位置的术语是出于便于说明的目的来描述如附图中所示的一个单元或特征相对于另一个单元或特征的关系。

空间相对位置的术语可以旨在包括设备在使用或工作中除了图中所示方位以外的不同方

位。例如，如果将图中的设备翻转，则被描述为位于其他单元或特征“下方”或“之下”的单元

将位于其他单元或特征“上方”。因此，示例性术语“下方”可以囊括上方和下方这两种方位。

[0037] 设备可以以其他方式被定向(旋转90度或其他朝向)，并相应地解释本文使用的与空间相关的描述语。

[0038] 在本发明中，除非另有明确的规定和限定，术语“设置”、“套接”、“连接”、“贯穿”、“插接”等术语应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或成一体；可以

是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两

个元件内部的连通或两个元件的相互作用关系，除非另有明确的限定。对于本领域的普通

技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。

[0039] 如图1所示，包括离子风机除静电系统，该离子风机除静电系统上安装一监测监控装置，其整体包括离子风机除静电系统，其整体包括副电源、单片机、无线通信电路、显示屏

驱动电路、报警电路、离子风扇驱动电路、电流监测电路、高压发生器、高压监测电路、LED照

明电路、主电源、离子发生装置、离子监测电路。

[0040] 其中，副电源为独立的小功率电源，其主要为单片机、显示屏、无线通信电路、报警电路供电；主电源为大功率电源，开关受单片机的控制，其主要为离子风扇、高压发生器、

LED电路、离子风扇电流监测电路、高压监测电路、离子监测电路供电。

[0041] 单片机为离子风机除静电系统的核心控制部分，控制着显示屏的显示、通过无线通信电路发送数据和接收来自上位机的命令、控制离子风扇的开关、控制高压发生器的开

关、控制LED照明的开关和亮度调节、处理来自电流监测电路的反馈、处理来自高压监测电

路的反馈、处理来自离子监测电路的反馈、处理其他数据并发能自动出报警信号。

[0042] 本实施例中，离子风扇为离子发送装置提供风力，把离子吹到除静电区；电流监测电路负责监测离子风扇的电流并反馈给单片机，当风扇欠流或者过流时，单片机关闭离子

风扇并发出报警信号。

[0043] 本实施例中，高压发生器是一个把低电位电荷抬高的装置，可以把低电压电荷抬高至5K以上。

[0044] 另外，需要注意的是，高压监测电路采用接触式隔离电路采样高压值，并反馈给单片机，当高压值低于一定值时，单片机发出报警信号。

[0045] 其中，LED为整机提供照明或者亮度指示，可以通过单片机调节不同的亮度或者关闭照明。

[0046] 其中，离子发生装置是将高压电荷通过放电针在空气中放电，然后电离空气产生正负离子的装置，离子发生装置和离子风扇的作用，把正负离子变成离子风，吹到除静电

区，消除静电；离子监测电路负责监测离子风正负离子的平衡度反馈给单片机，当平衡度偏

向正电或者负电过大时，发出报警信号提醒用户维护离子风机。

[0047] 针对离子风机高压监测电路装置，如附图2所示，其高压区域和低压区域供电完全隔离，采集电路A的高压电经过电阻R1和R6按2000：1的比例分压提取采样点，经过阻抗电路

B提高输入阻抗，把高压AD值传输至由比较器U1B、单元U2、比较器U3B组成的1:1隔离式线性

放大电路C，比较器U3B把隔离信号再通过滤波及阻抗电路D的二阶RC滤波电路再通过阻抗

电路传输至单片机处理。

[0048] 本发明的有益效果是：在离子风机发生装置的输出端加装一接触式电压监测装置，利用分压网络对高压进行衰减，提取采样值进行隔离、线性放大器，并输出至单片机进

行ADC采样，实时对高压电荷进行监控，当高压电荷的电压低于警告值时，离子风机的消静

电能力变弱，给予显示和报警。

[0049] 以上所述，仅为本发明的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，任何不经过创造性劳动想到的变化或替换，都应涵盖在本发明的保护范围之内。因此，本发明的

保护范围应该以权利要求书所限定的保护范围为准。