基于環(huán)境參數(shù)和睡眠生理周期的睡眠風(fēng)控制裝置的制造方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本實(shí)用新型涉及風(fēng)扇制造技術(shù)領(lǐng)域，特別是關(guān)于一種基于環(huán)境參數(shù)和睡眠生理周期的睡眠風(fēng)控制裝置。
【背景技術(shù)】
[0002]一般人的一生約有1/3的時間處于睡眠狀態(tài)，隨著現(xiàn)代人工作生活節(jié)奏的加快，睡眠變得愈發(fā)重要，而一個舒適的睡眠環(huán)境無疑是良好睡眠的基本保障，改善人體睡眠環(huán)境，提高人體睡眠舒適性具有非常重要的意義。大量的研宄成果表明，不利的偏熱偏濕睡眠環(huán)境會對人體睡眠產(chǎn)生負(fù)面影響，例如體溫下降被抑制，慢波睡眠(SWS)和快波睡眠(REM)時間減少以及覺醒次數(shù)增加等。人們?yōu)榱烁纳扑撸鶗_啟空調(diào)和風(fēng)扇，然而隨之帶來的健康問題屢見不鮮，例如空調(diào)房間的空氣不流通而且濕度偏低，易引發(fā)“空調(diào)病”;風(fēng)扇忘關(guān)或者定時時間過長易使人受風(fēng)寒等。
[0003]中國實(shí)用新型專利申請?zhí)枮?01020552659.5的“一種基于使用者睡眠狀態(tài)的智能電扇”，該裝置的原理是:先通過生理信息傳感器采集和監(jiān)測使用者睡眠時的各項(xiàng)生理信息參數(shù)，隨后通過信息挖掘技術(shù)判斷使用者是正在進(jìn)入睡眠狀態(tài)還是醒來狀態(tài)，是處于慢動眼睡眠(或稱慢波睡眠)階段還是處于快動眼睡眠(或稱快波睡眠)階段，最后通過智能電扇控制器精確控制風(fēng)扇的轉(zhuǎn)速。該發(fā)明的特點(diǎn)在于風(fēng)扇的控制參數(shù)是基于使用者的睡眠生理周期，然而家用風(fēng)扇中的睡眠質(zhì)量檢測手段均不足以獲取睡眠生理周期的準(zhǔn)確分期結(jié)果，而且，風(fēng)速的大小與其他熱環(huán)境參數(shù)有著不可分割的關(guān)系，所以睡眠風(fēng)的控制還需和環(huán)境參數(shù)聯(lián)動，但該裝置沒有配備環(huán)境參數(shù)傳感器。而市面上帶有環(huán)境參數(shù)傳感器的風(fēng)扇，又未引入人體的睡眠生理周期，依然會帶來健康隱患。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0004]針對上述問題，本實(shí)用新型的目的是提供一種能夠滿足人體在睡眠過程中對熱舒適性的需求的基于環(huán)境參數(shù)和睡眠生理周期的睡眠風(fēng)控制裝置。
[0005]為實(shí)現(xiàn)上述目的，本實(shí)用新型采取以下技術(shù)方案:一種基于環(huán)境參數(shù)和睡眠生理周期的睡眠風(fēng)控制裝置，其特征在于:它包括一轉(zhuǎn)速信號發(fā)生裝置、一驅(qū)動電路、一逆變電路、一靜音無刷直流電機(jī)和一扇葉；所述轉(zhuǎn)速信號發(fā)生裝置分別與所述驅(qū)動電路和靜音無刷直流電機(jī)連接，所述轉(zhuǎn)速信號發(fā)生裝置輸出的PWM信號經(jīng)所述驅(qū)動電路進(jìn)行功率放大后輸出到所述逆變電路，由所述逆變電路將放大功率后的所述PWM信號分配到所述靜音無刷直流電機(jī)，控制所述靜音無刷直流電機(jī)轉(zhuǎn)動進(jìn)而帶動所述扇葉吹出睡眠風(fēng)，同時，所述靜音無刷直流電機(jī)的實(shí)際轉(zhuǎn)速信號反饋到所述轉(zhuǎn)速信號發(fā)生裝置。
[0006]所述轉(zhuǎn)速信號發(fā)生裝置包括一開關(guān)電源、一環(huán)境參數(shù)傳感器、一 DSP和一設(shè)置在所述靜音無刷直流電機(jī)內(nèi)的霍爾傳感器；所述環(huán)境參數(shù)傳感器采集空氣溫度、平均輻射溫度和空氣濕度信號并輸出到所述DSP，所述霍爾傳感器采集所述靜音無刷直流電機(jī)的實(shí)際轉(zhuǎn)速信號輸出到所述DSP ;所述開關(guān)電源為各部件供電。
[0007]所述環(huán)境參數(shù)傳感器采用±0.1°C精度和±5%濕度精度的傳感器。
[0008]本實(shí)用新型由于采取以上技術(shù)方案，其具有以下優(yōu)點(diǎn):1、本實(shí)用新型由于采用環(huán)境參數(shù)傳感器采集實(shí)際環(huán)境的溫度和濕度信息，采用熱阻設(shè)置模塊采集實(shí)際的床褥總熱阻信號和代謝率生成模塊計(jì)算代謝率信號，由SET風(fēng)速計(jì)算模塊計(jì)算風(fēng)速值，實(shí)現(xiàn)了人體睡眠過程中對熱舒適性的要求，且更加節(jié)能環(huán)保。2、本實(shí)用新型由于采用睡眠時長設(shè)定模塊供用戶選擇睡眠時長，睡眠時長由用戶自己決定，可以滿足不同用戶對睡眠時長的不同要求。3、本實(shí)用新型由于代謝率生成模塊存儲的睡眠生理周期更加符合實(shí)際人體睡眠情況，同時還可以根據(jù)用戶設(shè)定的睡眠時長調(diào)整函數(shù)縮放系數(shù)，得到人體的代謝率信號，精確地分解使用者的生理需要控制轉(zhuǎn)速以達(dá)到控制風(fēng)速的目的。4、本實(shí)用新型由于采用的SET風(fēng)速計(jì)算模塊預(yù)設(shè)有SET風(fēng)速計(jì)算模型，可以根據(jù)環(huán)境和人員參數(shù)計(jì)算滿足人體熱舒適要求的風(fēng)速信號。5.本實(shí)用新型由于采用風(fēng)速限幅模塊對計(jì)算的風(fēng)速預(yù)信號進(jìn)行判別，使得風(fēng)速能夠滿足人體睡眠中能夠承受的最大風(fēng)速，避免了風(fēng)速過大對人體健康造成損害。本實(shí)用新型結(jié)構(gòu)簡單，吹風(fēng)感受良好，有效地改善人體睡眠質(zhì)量和熱舒適程度，可以廣泛應(yīng)用于風(fēng)扇制造領(lǐng)域中。
【附圖說明】
[0009]圖1是本實(shí)用新型的硬件結(jié)構(gòu)示意圖
[0010]圖2是本實(shí)用新型的方法流程示意圖
[0011]圖3是本實(shí)用新型八小時睡眠階段劃分和代謝率變化示意圖
【具體實(shí)施方式】
[0012]下面結(jié)合附圖和實(shí)施例對本實(shí)用新型進(jìn)行詳細(xì)的描述。
[0013]如圖1所示，本實(shí)用新型基于環(huán)境參數(shù)和睡眠生理周期的睡眠風(fēng)控制裝置包括一轉(zhuǎn)速信號發(fā)生裝置1、一驅(qū)動電路2、一逆變電路3、一靜音無刷直流電機(jī)4和一扇葉5。轉(zhuǎn)速信號發(fā)生裝置I分別與驅(qū)動電路2和靜音無刷直流電機(jī)4連接，轉(zhuǎn)速信號發(fā)生裝置I輸出的PWM(脈沖寬度調(diào)制)信號經(jīng)驅(qū)動電路2進(jìn)行功率放大后輸出到逆變電路3，由逆變電路3將放大功率后的PWM信號分配到靜音無刷直流電機(jī)4，控制靜音無刷直流電機(jī)4轉(zhuǎn)動進(jìn)而帶動扇葉5吹出睡眠風(fēng)，同時，靜音無刷直流電機(jī)4的實(shí)際轉(zhuǎn)速信號反饋到轉(zhuǎn)速信號發(fā)生裝置I實(shí)現(xiàn)對靜音無刷直流電機(jī)4轉(zhuǎn)速的閉環(huán)控制。
[0014]轉(zhuǎn)速信號發(fā)生裝置I包括一開關(guān)電源11、一環(huán)境參數(shù)傳感器12和一 DSP(數(shù)字信號處理器)13。開關(guān)電源11用于將單相交流電(220V/50HZ)轉(zhuǎn)換為不同的直流電壓，分別為環(huán)境參數(shù)傳感器12、DSP13、驅(qū)動電路2、逆變電路3以及靜音無刷直流電機(jī)4內(nèi)的霍爾傳感器41提供直流電源。環(huán)境參數(shù)傳感器12采集空氣溫度、平均輻射溫度和空氣濕度信號并輸出到DSP13，霍爾傳感器41采集靜音無刷直流電機(jī)4的實(shí)際轉(zhuǎn)速信號輸出到DSP13，DSP13根據(jù)接收到的所有信號計(jì)算PWM信號。
[0015]DSP13包括熱阻設(shè)置模塊131、睡眠時長設(shè)定模塊132、代謝率生成模塊133、SET (標(biāo)準(zhǔn)有效溫度)風(fēng)速計(jì)算模塊134、風(fēng)速限幅模塊135、風(fēng)速-電機(jī)轉(zhuǎn)速轉(zhuǎn)換模塊136和無極調(diào)速模塊137。熱阻設(shè)置模塊131采集床褥類型信號轉(zhuǎn)換成熱阻信號，并輸出到SET風(fēng)速計(jì)算模塊134 ;睡眠時長設(shè)定模塊132采集睡眠時長信號計(jì)算函數(shù)縮放系數(shù)，并輸出到代謝率生成模塊133 ;代謝率生成模塊133根據(jù)睡眠時長信息計(jì)算代謝率信號，并輸出到SET風(fēng)速計(jì)算模塊134 ；SET風(fēng)速計(jì)算模塊134根據(jù)環(huán)境參數(shù)傳感器12輸出的空氣溫度、平均輻射溫度和空氣濕度信號、熱阻設(shè)置模塊131輸出的熱阻信號、代謝率生成模塊133輸出的代謝率信號以及預(yù)設(shè)的SET值，計(jì)算風(fēng)速預(yù)信號并輸出到風(fēng)速限幅模塊135 ;風(fēng)速限幅模塊135對風(fēng)速預(yù)信號進(jìn)行修正后得到風(fēng)速終信號，并輸出到風(fēng)速-電機(jī)轉(zhuǎn)速轉(zhuǎn)換模塊136 ;風(fēng)速-電機(jī)轉(zhuǎn)速轉(zhuǎn)換模塊136將風(fēng)速終信號轉(zhuǎn)換為轉(zhuǎn)速信號，并輸出到無極調(diào)速模塊137 ;無極調(diào)速模塊137將轉(zhuǎn)速信號轉(zhuǎn)換為PWM信號輸出。同時，無極調(diào)速模塊137將霍爾傳感器41輸出的實(shí)際轉(zhuǎn)速信號與風(fēng)速-電機(jī)轉(zhuǎn)速轉(zhuǎn)換模塊136計(jì)算的轉(zhuǎn)速信號進(jìn)行比較，根據(jù)比較結(jié)果對PWM信號進(jìn)行調(diào)整并輸出，實(shí)現(xiàn)對靜音無刷直流電機(jī)4的閉環(huán)無極調(diào)速。
[0016]上述實(shí)施例中，數(shù)字信號處理器13的工作電壓為+3.3V和+1.8V,環(huán)境參數(shù)傳感器12和霍爾傳感器41的工作電壓均為+5V，驅(qū)動電路2的工作電壓為+15V，逆變電路4的工作電壓為+15V。
[0017]上述實(shí)施例中，環(huán)境參數(shù)傳感器12采用±0.1°C精度和±5%濕度精度的傳感器，這是由于經(jīng)實(shí)測，夏季房間內(nèi)的溫度變化速率大致為1°C /小時。
[0018]上述實(shí)施例中，靜音無刷直流電機(jī)4可以采用五葉靜音扇葉和靜音電機(jī)，其產(chǎn)生白躁噪聲級較小，不會對睡眠造成干擾。
[0019]如圖2所示，本實(shí)用新型基于環(huán)境參數(shù)和睡眠生理