具有安全控制系统的防污染纱窗的制作方法

本发明涉及高压静电除尘技术领域。本发明设计一种具有安全控制系统的防污染纱窗，既保证了防污染纱窗的除尘效率，又避免了当环境中的湿度过大时，静电发生器会产生漏电的问题。

背景技术：

利用高压静电除尘技术的防污染纱窗，在防尘效果方面具有一定的优势，但设计结构较为复杂。物理性防污染纱窗[1]除尘效果不错，但是它同样存在静电危险的问题且物理阻隔会造成纱窗的透光性变差。市面上出现的“静电吸尘纱窗”[2]利用低压静电除尘技术，尽管避免了高压静电会产生漏电的问题，但其除尘效率大大降低。为了保证防污染纱窗的安全性，本发明在高压静电除尘技术的基础上增加了安全控制系统。当检测到室外湿度超出预设值时，控制电路通过程序使静电除尘设备停止工作，放下转轴式防雨帘，并启动装置旁的除湿风扇，加速静电发生装置的干燥。当湿度恢复到合适的工作范围，就静电发生装置重新启动，收起防雨帘，除湿风扇关闭。这样既保证了防污染纱窗的除尘效率，又避免了当环境中的湿度过大时，静电发生器会发生漏电的问题。并且本发明采用的是板式结构的静电发生器，保证了防污染纱窗的透光性和通风性。

参考文献

[1]韩东颖,李征,宋宝星,等.静电技术在防尘纱窗中的应用[j].科技资讯,2014,12(23):1-2.

[2]胡新丰.静电吸尘纱窗[p].中国,200820088435.6,2009-03-18.

[3]张润卿,徐陈凯,郭佳,吕岩岩,崔国民.高压吸尘纱窗[p].中国,200710041301,2007-05-25.

[4]闫万举.高压静电发生器的原理、结构和选用[j].涂装与电镀,2010,8(6):24-25.

[5]王凤鸣.静电除尘器荷电粒子在电场中运动方式研究[d].保定:河北大学,2006.

[6]许鹏程,陈健,张文峰,等.智能一体纱窗的系统设计[j].机械设计与制造工程,2013,42(9):42-45.

技术实现要素：

本发明是一种具有安全控制系统的防污染纱窗。针对高压静电发生装置在工作过程中由于环境湿度过大可能产生漏电的问题，增加了安全控制系统以达到对防污染纱窗进行湿度检测和除湿于一体的功能。

一种具有安全控制系统的防污染纱窗在高压静电除尘技术的基础上增加了安全控制系统；防污染纱窗的主体部分是一块静电发生装置，220v交流电通过变压器转化为能够使电晕极周边空气发生电离的电压；为了避免湿度过大而产生漏电的危险，安全控制系统中的湿度传感器实时检测防污染纱窗的周边湿度；检测到的数据经ad转化模块，传送到单片机，通过相关程序控制主电路中各继电器的工作状态；其主要包括以下几个部分：

s1)当检测到的湿度大于预设值时，通过相关程序控制主电路中各继电器的工作状态，使得静电发生装置停止工作，带有转轴结构的防雨帘落下，除湿风扇开始工作；

s2)当检测到的湿度小于预设值时，继续通过相关程序控制主电路中各继电器的工作状态，使得静电发生装置重新开始工作，带有转轴结构的防雨帘收起，除湿风扇停止工作。

附图说明

图1为安全控制系统总体设计流程图，图2为本发明的结构示意图。图2中：a是湿度传感器、b是板式静电发生装置、c是除湿风扇、d是带有转轴结构的防雨帘、e是高压变压器。

具体实施方式

下面结合附图和实施例对本发明的技术方案做进一步描述。

防污染纱窗的主体部分由静电发生装置，变压器和安全控制系统组成。

1项目原理

1.1静电发生器原理

在强电场中空气分子被电离为正离子和电子，电子奔向正极过程中遇到尘粒使尘粒荷电。负电晕与荷电粉尘之间产生一对相互作用力即库仑力，因此荷电粉尘可以在库仑力的作用下到达集尘板表面，放出其所带电荷而沉积在其表面。除尘过程包括：1.气体电离；2.粉尘荷电；3.粉尘沉降。这里运用高压直流负电晕制造高压静电除尘器。

静电发生器的伏安特性取决于电极的形状，电压波形和极性，气体的组成和状态，电极上集尘的厚度和性质以及悬浮粉尘的浓度和颗粒直径等因素。

电晕开始发生所需要的场强主要由两个因素决定：①几何因素；②气体性质。为提供气体电离碰撞所需要的能量，给定气体中的起晕场强需要足够大。这主要取决于该气体的电离电位和各次相互碰撞之间的平均自由程。空气中的起晕强度，利用皮克公式得：

式中δ为空气相对密度；a为电晕线半径；m为导线光滑修正系数，可视导线光滑m＝1。对式(1)进行积分可得起晕电压值为公式：

其中b为阴极到阳极的距离。

当导线直径较大时，导线附近的场强变化较小，可以忽略阴极到阳极的距离，由此可得光滑导线的起晕电场强度约为300万伏。再通过实际导线的直径，计算所需的起晕电压。

1.2安全控制系统原理

静电发生装置在阴雨天气或湿度较大的环境，对地的绝缘电阻下降，就会产生漏电的危险。因此本发明增加了安全控制系统，如图二所示的具有安全控制系统的防污染纱窗。湿度传感器检测到周围环境湿度较大时，静电发生装置停止工作，除湿风扇开启，带有转轴结构的防雨帘放下。转轴结构由电动机控制其正转和反转。该安全控制系统可以大大提高防污染纱窗的安全性。

基于单片机的安全控制系统的总体设计如图1所示。单片机作为主控制器，主要负责处理由湿度传感器送来的数据。湿度传感器的输出信号若是模拟信号，需要经过数模转换后，才能输入到单片机中。当检测到的湿度超出预设定的数值，单片机的输出脚输出不同的信号到继电器，分别控制静电发生装置，除湿风扇和电动机的工作。当湿度重新恢复到预定数值，静电发生装置就会重新启动，防雨帘收起，除湿风扇关闭。

2技术特征

为了符合纱窗的结构，本发明决定采用板式静电发生装置。

当静电发生装置正常工作时，室内电源经高压变压器变为2000v的电压后，其负极与高压母线相连，高压母线与电晕极相连，正极与集尘板相连。高压负电将空气电离为正负离子，负离子吸附空气中的细小颗粒物向集尘板运动，最终吸附于集尘板。

本硬件核心部分为at89s51单片机，湿度传感器的数据输出口接单片机的p3.0口，单片机p1口与lcd1602显示屏相连。当湿度高于预设值的时候输出高电平。该51单片机要实现所述功能的最小系统主要包括的模块有晶振电路，显示电路，传感器电路等。

晶振电路电路的作用是为系统提供时钟信号，通常一个系统共用一个晶振，以便各部分保持同步。单片机at89s51采用无源晶振。

显示电路选用1602字符型液晶模块，显示质量高，且是点阵型液晶，驱动方便，经编程后显示内容多样化。

传感器电路中，采用湿度传感器，输出信号经ad模块转化后传输。单片机的i/o口与湿度传感器的通信接口连接。

单片机是一个弱电器件。驱动电流在毫安级以下。为了实现单片机控制，本发明通过单片机控制各个继电器的工作状态。从而实现安全控制系统的功能。

实施例：

1、具有安全控制系统的防污染纱窗应用举例

本发明采用一个功耗为30w的具有安全控制系统的防污染纱窗，并在不同的环境下进行测试。当环境湿度上升，dht11温湿度传感器收集到的数据到达预设湿度的安全阈值。功耗为30w的静电发生装置停止工作，放下转轴式防雨帘，并启动装置旁的除湿风扇。当环境湿度降低，dht11温湿度传感器检测到的湿度低于预设湿度安全阈值时，除湿风扇停止工作，防雨帘上拉，静电发生装置重新工作。

除尘效率可通过pm2.5检测仪检测测试箱中人为制造的雾霾环境中的pm2.5的浓度进行分析。在封闭的环境中制造较高浓度的pm2.5。通过对比防污染纱窗工作前后pm2.5浓度的变化，来观察该防污染纱窗的工作效率。表中防污染纱窗工作时pm2.5浓度都是在静电发生装置工作5秒后测得。

本静电发生装置的功耗为30w，可以计算得出其工作24小时的耗电量只有0.72度，相比其他同类产品是比较节能的(见表1)。

表1由30w静电发生器构成的防污染纱窗前后pm2.5浓度对比

2、总结

本发明提出的具有安全控制系统的防污染纱窗在高压静电除尘技术的基础上，增加了安全控制系统，在保证较高的除尘效率的同时使防污染纱窗的安全性能大大提高。转轴式防雨帘与除湿风扇的配合使用，最大程度地避免静电发生装置在湿度较大的环境下，产生漏电的危险。当检测到室外湿度超出预设值时，静电发生装置停止工作，放下转轴式防雨帘，并启动装置旁的除湿风扇，加速静电发生装置的干燥。当湿度恢复到合适的工作范围，静电发生装置就会重新启动，防雨帘收起，除湿风扇关闭。本发明的安全设计使得系统即使在雨天也能正常工作。