本實用新型屬于智能電器技術(shù)領(lǐng)域，特別涉及一種基于濕敏元件的空氣加濕器的自動控制電路。

背景技術(shù)：

空氣加濕器是一種通過采用高頻震蕩(震蕩頻率為1.7MHz左右，超過人的聽覺范圍)的方式，通過霧化片的高頻諧振，將水拋離水面而產(chǎn)生自然飄逸的水霧的電器設(shè)備，在各種工業(yè)和民用領(lǐng)域用于對不同環(huán)境的空氣進(jìn)行加濕。其主要工作原理是利用包含三極管的電容三點式LC振蕩電路、固有頻率為1.7Hz左右的控制信號輸出電路、包含三極管的水位控制電路、由電容電感組成的正反饋電路四個部分來實現(xiàn)液體震蕩分離的目的，進(jìn)而實現(xiàn)液體霧化、加濕空氣的效果。

目前，市場上絕大多數(shù)加濕器都是通電后直接利用超聲波霧化加濕，安全防護(hù)功能一般也只有水位控制，加濕器的工作狀態(tài)完全沒有考慮周圍環(huán)境的因素(如溫度、濕度等)，智能化水平較低，而且不節(jié)能，用戶體驗一般。而適宜的室內(nèi)體感濕度一般在相對濕度45％-65％RH范圍內(nèi)；個別考慮了環(huán)境因素的加濕器價格昂貴，不利于普及。因此，以較低成本實現(xiàn)根據(jù)環(huán)境濕度自動控制加濕器的啟停狀態(tài)，使得環(huán)境濕度保持在用戶設(shè)定的范圍是非常必要的。

技術(shù)實現(xiàn)要素：

本實用新型的目的是為克服已有技術(shù)的不足之處，提出一種空氣加濕器的自動控制電路。本實用新型具有元件少、成本低、結(jié)構(gòu)簡單、性能穩(wěn)定、自動控制靈敏度高等優(yōu)點，且能夠很方便地用于改進(jìn)市場上現(xiàn)有加濕器(無論是直流5V直流驅(qū)動的USB供電微型加濕器還是220V交流加濕器)使其具有自動控制能力，具有很好的應(yīng)用前景。

本實用新型提出的一種空氣加濕器的自動控制電路，該電路由依次相連的交流濕度信號采集單元、整流單元、控制信號輸出單元，以及分別與交流濕度信號采集單元和整流單元相連的反饋單元四個單元組成；其中，交流濕度信號采集單元由依次相連的濕度信號電壓采集模塊、電壓信號跟隨器和減法器構(gòu)成，整流單元由依次相連的整流電路、電壓信號跟隨器和減法器組成。

本實用新型的特點有：

1電路元件少，成本低廉；

2結(jié)構(gòu)簡單，接口友好，可以很方便地與現(xiàn)有的加濕器的控制電路進(jìn)行集成。對于5V直流微型加濕器，本實用新型提出的控制電路可以直接與其工作電路相連，實現(xiàn)自動控制功能；對于用220V電源供電的加濕器，可以將本實用新型提出的控制電路的輸出端通過一個低壓高電平繼電器來控制其工作電源的通斷，實現(xiàn)自動控制。

3性能穩(wěn)定，自動控制靈敏度高。利用濕敏電阻，控制信號可以根據(jù)環(huán)境濕度實時變化，具有較好的靈敏度；

4考慮了濕敏電阻阻值隨環(huán)境濕度變化的特性，并利用外圍進(jìn)行調(diào)節(jié)，從而將室內(nèi)空氣濕度保持在一個相對穩(wěn)定的范圍內(nèi)，提高用戶滿意度。本實用新型利用反饋電阻缺省設(shè)置加濕器在相對濕度下降至45％RH時開始加濕，相對濕度上升至65％RH時停止加濕。這一范圍可調(diào)。通過在濕度信號采集加裝電位器，用戶可以根據(jù)環(huán)境濕度設(shè)置不同的濕度檔位，從而校正環(huán)境濕度對濕敏電阻阻值的影響，保證濕度始終保持在一個較舒適的范圍。

附圖說明

圖1為本實用新型的電路結(jié)構(gòu)圖。

圖2為本實用新型中各單元的具體電路結(jié)構(gòu)圖。

具體實施方式

本實用新型提出的一種空氣加濕器的自動控制電路，下面結(jié)合附圖及具體實施例進(jìn)一步詳細(xì)說明如下：

本實用新型提出的一種空氣加濕器的自動控制電路，其結(jié)構(gòu)如圖1所示，該電路由依次相連的交流濕度信號采集單元A、整流單元B、控制信號輸出單元D，以及分別與交流濕度信號采集單元A和整流單元B相連的反饋單元D四個單元組成；其中，交流濕度信號采集單元由依次相連的濕度信號電壓采集模塊、電壓信號跟隨器和減法器構(gòu)成，整流單元由依次相連的整流電路、電壓信號跟隨器和減法器組成。

本實用新型的工作原理為：

交流濕度信號采集單元將環(huán)境的濕度變化轉(zhuǎn)化為交流電壓信號輸出至整流單元；整流單元將輸入的交流電壓信號轉(zhuǎn)化為直流電壓信號并輸出；整流單元輸出的直流電壓信號作為反饋信號通過反饋單元控制交流濕度信號采集單元中減法器短路與否，進(jìn)而調(diào)節(jié)交流濕度信號采集單元在不同濕度下的輸出值，起到滯環(huán)控制的作用；控制信號輸出單元輸出整流單元調(diào)理后的直流電壓信號。

本實用新型中各單元的具體實現(xiàn)結(jié)構(gòu)，如圖2所示，其中：

交流濕度信號采集單元(虛線框A)由1.5V交流電源V1、型號為HR202的濕敏電阻R1、七個定值電阻R2、R7、R21、R22、R23、R24、R25、電位器R3、15V直流電源(V5、V6、V19、V20、V21、V22)和三個LM358型號的運算放大器(U2、U8、U9)構(gòu)成。其中，濕度信號電壓采集模塊由交流電源、定值電阻(R21、R7、R2)、濕敏電阻(R1)、電位器(R3)構(gòu)成。1.5V交流電源V1、第一定值電阻R21、第七定值電阻R7、電位器R3、濕敏電阻R1、第六定值電阻R2依次串聯(lián)構(gòu)成閉合回路，在第七定值電阻R7和電位器R3之間接入地線。兩個電壓信號跟隨器由兩個運算放大器(U2、U9)、四個15V直流電源(V5、V6、V21、V22)構(gòu)成；在電位器R3和濕敏電阻R1之間的節(jié)點1(該處的電壓信號作為采集信號)與第一運算放大器U2A的正相輸入端相連，1.5V交流電源V1與第六定值電阻R2之間節(jié)點41(該處的電壓信號作為采集信號)與第三運算放大器U9的正相輸入端相連，第一運算放大器U2的反相輸入端與輸出端相連，第一運算放大器U2的正供電端與15V直流電源V5的正極相連，15V直流電源V5的負(fù)極經(jīng)過地線與15V直流電源V6的正極相連，15V直流電源V6的負(fù)極與第一運算放大器U2的負(fù)供電端相連，(構(gòu)成對節(jié)點41電壓信號的電壓信號跟隨器)并由節(jié)點45與第五電阻R25相連,R25另一端連接第二運算放大器U8的反相輸入端；第三運算放大器U9的反相輸入端與輸出端相連，第三運算放大器U9的正供電端與15V直流電源V21的正極相連，15V直流電源V21的負(fù)極經(jīng)過地線與15V直流電源V22的正極相連，15V直流電源V22的負(fù)極與第三運算放大器U9的負(fù)供電端相連，(構(gòu)成對節(jié)點1電壓信號的電壓跟隨器)，并由節(jié)點49與第二電阻R22相連。減法器由運算放大器(U8)、定值電阻(R22、R25、R24)與兩個15V直流電源(V19、V20)構(gòu)成。與第二電阻R22另一端連接第二運算放大器U8的正相輸入端。U8的正相輸入端經(jīng)第三定值電阻R23與地線相連，第二運算放大器U8的反相輸入端經(jīng)第四定值電阻R24與第二運算放大器U8的輸出端相連。第二運算放大器U8的正供電端連接15V直流電源V19的正極，15V直流電源V19負(fù)極經(jīng)地線與15V直流電源V20的正極相連，15V直流電源V19的負(fù)極與第二運算放大器U8的負(fù)供電端相連。第二運算放大器U8的輸出端導(dǎo)出信號(是濕敏電阻R1和定值電阻R2之間的交流電位差信號)，導(dǎo)入整流單元。

整流單元(虛線框B)由包含型號為1N4007的二極管D1、D2、D3、D4和電容C1的整流電路、兩個電壓信號跟隨器和減法器構(gòu)成。兩個電壓信號跟隨器由兩個運算放大器(U1、U4)、四個15V直流電源(V4、V9、V10、V11)構(gòu)成；減法器是由LM358型號的運算放大器U3、15V直流電源(V2、V8)、定值電阻(R9、R10、R11、R12)構(gòu)成。其中第一二極管D1的負(fù)極和交流濕度信號采集單元中第二運算放大器U8輸出端所引出的導(dǎo)線分別與第二二極管D2的正極三端相連，第二二極管D2的負(fù)極與第四二極管D4的負(fù)級相連，第四二極管D4的正極經(jīng)地線與第三二極管D3的負(fù)極相連，第三二極管D3的正極與第一二極管D1的正極相連構(gòu)成閉合回路；第三二極管D3的正極通過電容C1與第四二極管D4的負(fù)極相連。節(jié)點4和節(jié)點3分別與第五運算放大器U1和第六運算放大器U4的正相輸入端相連。第五運算放大器U1的反相輸入端與輸出端相連，第五運算放大器U1的正供電端與15V直流電源V4的正極相連，15V直流電源V4的負(fù)極經(jīng)過地線與15V直流電源V9的正極相連，15V直流電源V9的負(fù)極與第五運算放大器U1的負(fù)供電端相連，(構(gòu)成對節(jié)點4電壓信號的電壓跟隨器)，輸出直流正極電壓信號，并由節(jié)點9與第八定值電阻R9相連，第八定值電阻R9另一端連接第七運算放大器U3的正相輸入端；第六運算放大器U4的反相輸入端與輸出端相連，第六運算放大器U4的正供電端與15V直流電源V10的正極相連，15V直流電源V10的負(fù)極經(jīng)過地線與15V直流電源V11的正極相連，15V直流電源V11的負(fù)極與第六運算放大器U4的負(fù)供電端相連，(構(gòu)成對節(jié)點3電壓信號的電壓跟隨器)，輸出直流負(fù)極電壓信號，并由節(jié)點17與第九定值電阻R12相連，第九定值電阻R12另一端流入第七運算放大器U3的反相輸入端。第六運算放大器U3的正相輸入端經(jīng)第十定值電阻R10與地線相連，U3的反相輸入端經(jīng)第十一定值電阻R11與第七運算放大器U3的輸出端相連。第七運算放大器U3的正供電端連接15V直流電源V2的正極，15V直流電源V2負(fù)極經(jīng)地線與15V直流電源V8的正極相連，15V直流電源V8的負(fù)極則與第七運算放大器U3的負(fù)供電端相連。第七運算放大器U3的輸出端導(dǎo)出直流電壓信號，作為反饋信號和控制信號分別流向反饋單元和控制信號輸出單元。

反饋單元(虛線框C)由型號為2N7000的MOSFET(金屬氧化物場效應(yīng)管)開關(guān)Q2組成。整流單元輸出的電壓信號作為反饋信號通過第七運算放大器U3輸出端輸出，與第二MOSFET開關(guān)Q2柵極G相連。同時,第二MOSFET開關(guān)Q2的源級S與交流濕度信號采集單元的第七定值電阻R7、電位器R3三端相連于同一節(jié)點，并接地；第二MOSFET開關(guān)Q2的漏極D與交流濕度信號采集單元的第七定值電阻R7另一端、第一定值電阻R21三端相連于另一節(jié)點。

控制信號輸出單元(虛線框D)由5V直流電源V7和MOSFET(金屬氧化物場效應(yīng)管)開關(guān)Q1構(gòu)成，可直接連接到加濕器后續(xù)工作模塊。5V直流電源V7負(fù)極與地線相連，正極與加濕器后續(xù)工作模塊正供電端相連，加濕器后續(xù)工作模塊負(fù)供電端與第一MOSFET開關(guān)Q1的漏極D極相連，第一MOSFET開關(guān)Q1的柵極G極與整流單元第七運算放大器U3的輸出端相連，第一MOSFET開關(guān)Q1的源級S極與地線相連。

本實用新型各單元的功能分別詳細(xì)說明如下：

1交流濕度信號采集單元

該單元在圖2中如虛線框A中所示。該單元的工作過程為：濕度信號電壓采集模塊利用濕敏電阻R1的變化將環(huán)境的濕度變化轉(zhuǎn)化為電壓信號并由跟隨器進(jìn)行隔離后輸出。由于濕敏電阻的工作環(huán)境限制，電源設(shè)為1000Hz交流的1.5V電壓源(幅值可以根據(jù)工程需要適當(dāng)調(diào)整)，電壓信號的實際輸出值為定值電阻R2與濕敏電阻R1的分壓之和。利用電位器R3可以校正不同環(huán)境濕度對濕敏電阻阻值的影響。

隨后的減法器利用運算放大器組成的改進(jìn)型減法器對濕度信號電壓采集模塊中濕敏電阻R1和定值電阻R2串聯(lián)支路兩端的交流電壓信號進(jìn)行減法運算以獲得定值電阻R2與濕敏電阻R1串聯(lián)支路兩端的電壓，即所需的交流濕度信號。其中定值電阻R22、R23、R24、R25取值分別為1k歐、1k歐、1k、1k歐。

2整流單元

該單元在圖2中如虛線框B中所示。二極管和電容構(gòu)成整流電路，將交流濕度信號采集單元采集到的交流電壓信號轉(zhuǎn)化為直流電壓信號，同時利用電壓信號跟隨器進(jìn)行隔離后輸出。減法器利用運算放大器組成的改進(jìn)型減法器對整流電路輸出的直流正負(fù)極電壓信號進(jìn)行減法和比例運算。其中定值電阻R9、R10、R11、R12取值分別為1k歐、2k歐、2k、1k歐。放大倍數(shù)即為2倍(具體倍數(shù)可以根據(jù)需要適當(dāng)調(diào)整)。

3反饋單元

該單元在圖2中的位置如虛線框C中所示。R7與MOSFET開關(guān)Q2的DS端口并聯(lián)，MOSFET開關(guān)的通斷受反饋信號控制，起到滯環(huán)控制的效果，當(dāng)濕度下降至45％RH時，反饋信號變?yōu)楦唠娖?，Q2導(dǎo)通，R7被短路，加濕器開始工作，濕度上升，反饋信號持續(xù)高電平；當(dāng)相對濕度上升至65％RH時，反饋信號變?yōu)榈碗娖剑琎2斷開，R7接入電路，加濕器停止工作，濕度下降，反饋信號持續(xù)低電平；當(dāng)環(huán)境濕度降至45％RH左右時，加濕器重新開始工作，如此周而復(fù)始。在加濕器開通后環(huán)境濕度將在該滯環(huán)內(nèi)變化，保證濕度適宜。之后對采集到的交流信號利用電壓信號跟隨器進(jìn)行隔離。

4控制信號輸出單元

該單元在圖2中的位置如虛線框D中所示。該單元主要是利用MOSFET開關(guān)Q1將采集、調(diào)理后的電壓信號輸出(節(jié)點2、5形成輸出端口)，實現(xiàn)對后續(xù)超聲波加濕電路的控制。