消噪控制裝置及系統的制作方法

本發明涉及過程控制領域，尤其涉及消噪控制裝置及系統。

背景技術：

在高原環境中氧氣稀薄，空氣中的氧分壓降低，這樣導致人體呼吸進的氧氣也相應減少，從而造成機體缺氧，引發高原反應，例如，呼吸急促、頭痛、頭暈、嘔吐等。并且，高原的極度缺氧環境會引發多種高原疾病，例如，呼吸困難、腹瀉、神志不清等。

為了改善民生，近年來開始逐步采取變壓吸附裝置來改善缺氧環境的氧分壓，以爭取使環境中的富氧量滿足人體需求。變壓吸附(Pressure Swing Adsorption)簡稱PSA，是一種新型的氣體吸附分離技術，它一般可在室溫和不高的壓力下工作，設備簡單，便于操作，當床層再生時不用額外加熱，并且，產品純度高，節能經濟。因此，變壓吸附技術受到各國工業界的關注，并得到了廣泛應用。

但是，通過變壓吸附裝置將氧氣送入封閉的環境(例如，辦公室、臥室等)時，在變壓吸附裝置的出氣口處會有較明顯的噪音，尤其是出氣口在管道小、氣壓大的小空間進行富氧時，噪音十分顯著，因此，在一般家庭等小空間富氧時，必須考慮降低出氣口噪音的問題。現在工程上一般采取以下兩種方法來進行降噪處理，第一種方法是在出氣口處覆加一層海綿，在這種方法中如果所使用的海綿太薄，則起不到降噪的效果，而海綿太厚的話則不利于氧氣的疏散。第二種方法是降低管道的氣壓，這種方法雖然能有效降低噪音，但由于管道氣壓低，富氧效果將大幅降低。綜上，目前現有的方法均無法有效的降低出氣口的噪音。

技術實現要素：

有鑒于此，本發明實施例的目的在于提供了消噪控制裝置及系統，通過反射板和電機等的設置，有效解決了出氣口的噪音問題。

第一方面，本發明實施例提供了消噪控制裝置，包括：反射板、電機、消噪處理器、連接機構、外部控制器和接收器；

電機、接收器均與消噪處理器相連；

電機通過連接機構與反射板連接；

外部控制器和接收器相連；

接收器，用于將接收到的外部控制器發出的控制信號發送給消噪處理器；

消噪處理器，用于將接收到的控制信號轉化為轉動信號，并將轉動信號發送給電機；

電機，用于在接收到轉動信號后帶動反射板進行轉動。

結合第一方面，本發明實施例提供了第一方面的第一種可能的實施方式，其中，連接機構包括第一齒輪和第二齒輪；

第一齒輪與電機相連；

第二齒輪與反射板連接；

第二齒輪，用于與第一齒輪嚙合，且，在第一齒輪的帶動下進行轉動。

結合第一方面，本發明實施例提供了第一方面的第二種可能的實施方式，其中，反射板的數量設置為多個，且，多個反射板均通過連接機構與電機連接。

結合第一方面，本發明實施例提供了第一方面的第三種可能的實施方式，其中，外部控制器包括遙控器、電腦或無線終端中的一種或幾種。

結合第一方面，本發明實施例提供了第一方面的第四種可能的實施方式，其中，接收器為紅外接收器。

結合第一方面，本發明實施例提供了第一方面的第五種可能的實施方式，其中，電機為步進電機。

第二方面，本發明實施例提供了消噪控制系統，包括：變壓吸附裝置和上述消噪控制裝置；

在變壓吸附裝置的出氣口處設置消噪控制裝置；

消噪控制裝置，用于與變壓吸附裝置配合使用，使出氣口的氧氣流與反射板反射的氧氣流匯合形成渦流。

結合第二方面，本發明實施例提供了第二方面的第一種可能的實施方式，其中，出氣口的形狀設置為喇叭形。

結合第二方面，本發明實施例提供了第二方面的第二種可能的實施方式，其中，反射板連接在出氣口的下方。

結合第二方面，本發明實施例提供了第二方面的第三種可能的實施方式，其中，反射板與出氣口所在的平面之間的角度為45度。

本發明實施例提供的消噪控制裝置及系統，其中，該消噪控制裝置包括：反射板、電機、消噪處理器、連接機構、外部控制器和接收器，在該裝置中，電機、接收器均與消噪處理器相連，外部控制器和接收器相連，并且，電機通過連接機構與反射板連接，工作時，當接收器接收到外部控制器發出的控制信號后，將該控制信號發送給消噪處理器，消噪處理器將該控制信號轉化為轉動信號，并將轉動信號發送給電機，這樣，電機能在接收到轉動信號后帶動反射板進行相應的轉動，即由電機來實現反射板的張開角度，有效控制出氣口的“吹氧”方向，進而使出氣口的氧氣流與反射板反射的氧氣流匯合形成渦流，從而有效降低了“哨聲”噪音。

為使本發明的上述目的、特征和優點能更明顯易懂，下文特舉較佳實施例，并配合所附附圖，作詳細說明如下。

附圖說明

為了更清楚地說明本發明具體實施方式或現有技術中的技術方案，下面將對具體實施方式或現有技術描述中所需要使用的附圖作簡單地介紹，顯而易見地，下面描述中的附圖是本發明的一些實施方式，對于本領域普通技術人員來講，在不付出創造性勞動的前提下，還可以根據這些附圖獲得其他的附圖。

圖1示出了本發明實施例所提供的消噪控制裝置的結構連接圖；

圖2示出了本發明實施例所提供的消噪控制裝置的模塊連接圖；

圖3示出了本發明實施例所提供的消噪控制裝置的結構圖；

圖4示出了本發明實施例所提供的消噪控制系統的結構連接圖；

圖5示出了本發明實施例所提供的消噪控制裝置的軟件流程圖；

圖6示出了本發明實施例所提供的消噪控制裝置的軟件控制圖

圖標：1-外部控制器；2-接收器；3-消噪處理器；4-電機；5-連接機構；6-反射板；7-消噪控制裝置；8-變壓吸附裝置；9-第一齒輪；10-第二齒輪。

具體實施方式

下面將結合本發明實施例中附圖，對本發明實施例中的技術方案進行清楚、完整地描述，顯然，所描述的實施例僅僅是本發明一部分實施例，而不是全部的實施例。通常在此處附圖中描述和示出的本發明實施例的組件可以以各種不同的配置來布置和設計。因此，以下對在附圖中提供的本發明的實施例的詳細描述并非旨在限制要求保護的本發明的范圍，而是僅僅表示本發明的選定實施例。基于本發明的實施例，本領域技術人員在沒有做出創造性勞動的前提下所獲得的所有其他實施例，都屬于本發明保護的范圍。

目前，在缺氧地區通過變壓吸附裝置8將氧氣送入辦公室、臥室等封閉的環境時，氧氣流從變壓吸附裝置8的出氣口處流出時會伴有明顯的噪音，特別是當出氣口設置在管道小、氣壓大的小空間時，噪音十分顯著，在進行富氧的同時，人們常常難以忍受。因此，在實際使用時，必須考慮降低出氣口的噪音。在現有實施過程中通常會采取以下兩種方法，第一種方法是在出氣口上覆加一層海綿，在這種方法中，如果所使用的海綿太薄，則起不到降低噪音的效果，而海綿太厚的話則不利于氧氣的疏散。第二種方法是降低管道的氣壓，這種方法雖然能有效降低噪音，但同時，由于管道氣壓將低，富氧效果將大幅降低。綜上，目前現有的方法均無法有效降低出氣口的噪音。

基于此，本發明實施例提供了消噪控制裝置及系統，下面通過實施例進行描述。

實施例1

參見圖1、圖2和圖3，本實施例提出的消噪控制裝置7中包括：反射板6、電機4、消噪處理器3、連接機構5、外部控制器1和接收器2，在這里，電機4、接收器2均與消噪處理器3相連，外部控制器1和接收器2相連，另外，電機4還通過連接機構5與反射板6連接。在上述連接的基礎上，接收器2用來接收外部控制器1發出的控制信號，并將接收到的控制信號發送給消噪處理器3，消噪處理器3為微控制器，具體由該微控制器通過I/O口接收控制信號，消噪處理器3將接收到的控制信號轉化為轉動信號，具體為該微控制器發出的脈沖寬度調制信號，例如，PWM，并將轉動信號發送給電機4，電機4在接收到轉動信號后帶動反射板6進行轉動。在本方案中，對微控制器的型號沒有具體的要求，當然，這里的微控制器也可用中規模集成電路來替換，但電路過于復雜，還可用SPOC技術實現，但性價比低。

連接機構5包括第一齒輪9和第二齒輪10，在本實施例的方案中，第一齒輪9用于與電機4相連，即第一齒輪9連接在電機4的輸出軸上，一般電機4的輸出軸都帶有鍵槽，齒輪與電機4的輸出軸使用過渡配合。

另外，齒輪傳動效率高、傳動精確、功率范圍大，因而，在工業產品中應用廣泛。齒輪是依靠齒的嚙合作用來傳遞扭矩的機械零件，齒輪通過與其它齒狀機械零件(如另一齒輪、齒條、蝸桿)傳動，從而改變機械結構的轉速、扭矩、運動方向和運動形式等。常見，齒輪輪齒相互扣住，以使齒輪帶動另一個齒輪轉動來傳送動力。將兩個齒輪進行連接時，也可以應用鏈條、履帶、皮帶來帶動兩邊的齒輪而傳送動力。在本實施例中，為了將電機4轉動的動力進行傳動，第二齒輪10與第一齒輪9嚙合，并且，第二齒輪10在第一齒輪9的帶動下進行轉動。即齒輪上每一個用于嚙合的凸起部分一般呈輻射狀排列，并與配對齒輪上的輪齒互相接觸，以使嚙合的齒輪持續運轉。與其他傳動形式相比，第二齒輪10與第一齒輪9嚙合能使反射板6轉動更加穩定。

第二齒輪10與反射板6連接，在本方案中，反射板6的設置主要是為了遮擋出氣口，確切的說是將出氣口流出的氧氣流進行反射，以減小或者抵消氧氣流快速流出出氣口時造成的噪音。因此，反射板6的位置、大小、形狀、材質等需要與出氣口的設置相適應。通常，第二齒輪10固定連接(例如，焊接等)在反射板6靠近出氣口的一個邊上。例如，出氣口設置在一個垂直于地面的平面上，并且，氧氣流從該出氣口以垂直于該平面的方向向外噴出，這時，反射板6的轉動軸一端可設置在該出氣口的下方，通過第二齒輪10的帶動使反射板6能夠對流出的氧氣流形成反射流。

為了對出氣口的氧氣流形成多個角度的反射，或者，對設置的多個出氣口進行反射，反射板6的數量可設置為多個，例如，多個反射板6交錯排布在出氣口的四周，或者，多個反射板6層疊排布在出氣口的下方，這里，反射板6的安裝個數和安裝位置需要根據使用環境進行靈活排布。并且，多個反射板6均通過連接機構5與電機4連接。

在本方案中，外部控制器1包括遙控器、電腦或無線終端中的一種或幾種。

遙控器是一種常見的無線發射裝置，它通過將按鍵信息進行編碼，通過紅外二極管發射經編碼后的光波信號，該光波信號經過相應的紅外線接收器2將收到的光波信號轉變成電信號。該電信號可以通過后續處理器進行解碼，這樣解調出相應的指令來達到控制機頂盒、控制器等設備完成所需的操作要求。通過遙控器按鍵“+”、“-”最終實現反射板6角度的調整。

在一些需要集中操作的環境中，可將電腦設置成外部控制器1，一方面，便于通過電腦向多個接收器2發送信號；另一方面，操作人員能通過電腦查看各個裝置的狀態，例如，可借助電腦上安裝的攝像頭，通過切換電腦的界面實時查看發射板所處的狀態。

為了操作便捷，在本方案中，外部控制器1還可以設置成無線終端，即通過手機等設備和無線網絡的傳輸來向接收器2發送相關的信號。

另外，本方案中優選接收器2為紅外接收器2。紅外接收器2是一種能夠接收紅外信號，并能將該紅外信號轉化為TTL電平信號進行輸出的電子器件，紅外接收器2的體積和普通的塑封三極管差不多，在電路板上便于布局，并且，紅外接收器2能夠長距離接收信號，抗干擾能力強，并能在低電壓下工作。常見的紅外接收器2對外只有三個引腳，即Vcc、Out、GND，因此，與單片機等控制器的連接比較方便。與其他接收器2相比，紅外接收器2體積小、管腳少、接收信號能力強，因此，在本實施例中，優先選用紅外接收器2作為控制信號的接收器2，即當外部控制器1發出控制信號后，紅外接收器2接收該控制信號，并將該控制信號發送給消噪處理器3進行下一步的處理。具體實施時，步驟參見圖5所示，系統開始之后設置反射板的默認角度，之后，消噪處理器3設置為睡眠狀態，之后等待外界觸發。例如，紅外接收器2接收到遙控器發送的控制信號后。這時，參見圖6所示，本方案通過以下方法進行實施，消噪處理器3讀取紅外數據，當判斷該紅外數據為0時，輸出驅動數據使步進電機4順時針方向前進一步，之后，消噪處理器3中斷返回；當判斷該紅外數據不為0時，輸出驅動數據使步進電機4逆時針方向前進一步，之后，消噪處理器3中斷返回。

在本方案中，電機4優選為步進電機4。步進電機4是一種感應電機4，通過將電脈沖信號轉變為角位移或線位移來控制電機4轉動。它利用電子電路將直流電變成分時供電，由多相時序控制電流使步進電機4得以正常工作。步進電機4主要是依靠氣隙磁導的變化來產生電磁轉矩，通常，電機4的轉子為永磁體，當電流流過定子繞組時，定子繞組產生一個矢量磁場，該磁場會帶動轉子進行旋轉，使轉子的一對磁場方向與定子的磁場方向一致。當定子的矢量磁場旋轉一定角度，轉子也隨著該磁場旋轉一定角度。當需要改變步進電機4的方向時，通過改變繞組通電的順序，電機4就會反轉。

在步進電機4外接負載不超載的情況下，電機4的轉速、停止的位置只取決于脈沖信號的頻率，而不受負載變化的影響，在這種情況下，步進電機4便于控制，且運行穩定。這樣，在具體運行過程中，當步進電機4接收到一個脈沖信號后，就會按照預先設定的方向轉動一個固定的角度，該固定的角度稱為“步距角”。在本實施例的方案中，消噪處理器3通過預先設定的繞組通電的順序來控制步進方向，從而達到控制方向的目的；同時，可以通過脈沖個數即步進步數來控制電機4轉動的位移量，從而達到準確定位的目的。

綜上所述，本實施例提供的消噪控制裝置7包括：反射板6、電機4、消噪處理器3、連接機構5、外部控制器1和接收器2，在本實施例的方案中，電機4和接收器2都與消噪處理器3電連接，并且，電機4還通過連接機構5與反射板6連接。在裝置進行工作時，接收器2主要用來接收，外部控制器1發送的控制信號，這樣，當接收器2接收到外部控制器1發出的控制信號后，將該控制信號發送給消噪處理器3，消噪處理器3將該控制信號轉化為轉動信號，并將轉動信號發送給電機4，電機4在接收到轉動信號后帶動反射板6進行相應的轉動，即由電機4來實現反射板6的具體張開角度，從而有效控制出氣口的“吹氧”方向，使出氣口的氧氣流與反射板6反射的氧氣流匯合，從而有效降低了“哨聲”噪音，使整個裝置的噪聲不大于40dB。

實施例2

參見圖4，本實施例提供了消噪控制系統包括：變壓吸附裝置8和上述消噪控制裝置7，在變壓吸附裝置8的出氣口處設置消噪控制裝置7，消噪控制裝置7，用于與變壓吸附裝置8配合使用，使出氣口的氧氣流與反射板6反射的氧氣流匯合形成渦流。

這里，出氣口的形狀設置為喇叭形。由于，氧氣流是通過氣壓作用從出氣口噴射出來的氣流，出氣口的形狀設置對該氧氣流是否形成噪音至關重要。當出氣口的形狀為常見的圓孔時，氧氣流流經出氣口時會產生較大的噪音。在本實施例中，將出氣口的形狀設置為喇叭形，喇叭形是三角形的變形體，大多出現在頂部，為看跌形態。喇叭形是頭肩頂的變形，整個形態以狹窄的波動開始，然后在上下兩方擴大，把上下的高點和低點分別連接起來，從而得到一個鏡中反照的三角形狀。

優選的，出氣口的形狀為扁喇叭形，即將上述喇叭形分為上下對稱的兩部分，中間為對稱軸，將上半部分以對稱軸為底端在垂直方向上進行壓縮，例如，以1:0.5的壓縮比對上半部分進行擠壓；同理，也相應的將下半部分以對稱軸為底端在垂直方向上進行壓縮，壓縮比例與上半部分的壓縮比例相同，從而得到扁喇叭形。在具體應用時，扁喇叭形的具體形狀可以根據使用環境進行靈活設定。

反射板6連接在出氣口的下方，并且，反射板6與出氣口所在的平面之間的默認角度為45度，即在消噪處理器3中預先存儲有控制電機4所要達到的步數，系統上電后，電機4在消噪處理器3的控制下轉動與默認角度相適配的步數。或者，將反射板6傾斜連接在出氣口的下方，該傾斜角的度數與默認角度的度數一致。在這里，需要說明的是，默認角度主要由經驗得來，例如，參考富氧的空間環境、出氣口的形狀、變壓吸附裝置8的安裝位置等，并通過測量噪音的分貝值實踐得來。

綜上所述，本實施例提供的消噪控制系統包括：變壓吸附裝置8和上述消噪控制裝置7，在變壓吸附裝置8的出氣口處設置消噪控制裝置7，通常將出氣口的形狀設置為喇叭形，這樣，消噪控制裝置7能與變壓吸附裝置8配合使用，使出氣口的氧氣流與反射板6反射的氧氣流匯合形成渦流，從而有效降低了出氣口處的噪音值。

最后應說明的是：以上所述實施例，僅為本發明的具體實施方式，用以說明本發明的技術方案，而非對其限制，本發明的保護范圍并不局限于此，盡管參照前述實施例對本發明進行了詳細的說明，本領域的普通技術人員應當理解：任何熟悉本技術領域的技術人員在本發明揭露的技術范圍內，其依然可以對前述實施例所記載的技術方案進行修改或可輕易想到變化，或者對其中部分技術特征進行等同替換；而這些修改、變化或者替換，并不使相應技術方案的本質脫離本發明實施例技術方案的精神和范圍，都應涵蓋在本發明的保護范圍之內。因此，本發明的保護范圍應所述以權利要求的保護范圍為準。