本实用新型专利技术涉及一种基于环境参数和睡眠生理周期的睡眠风控制装置，其特征在于：它包括转速信号发生装置、驱动电路、逆变电路、静音无刷直流电机和扇叶；转速信号发生装置包括开关电源、环境参数传感器和数字信号处理器；数字信号处理器包括热阻设置模块，睡眠时长设定模块，代谢率生成模块，SET风速计算模块，风速限幅模块，风速-电机转速转换模块和无极调速模块；静音无刷直流电机中包括霍尔传感器。采用环境参数传感器采集实际环境的温度和湿度信息，采用热阻设置模块采集实际的床褥总热阻信号和代谢率生成模块计算代谢率信号，由SET风速计算模块计算风速值，实现了人体睡眠过程中对热舒适性的要求。本实用新型专利技术可以广泛应用于风扇制造领域中。
【技术实现步骤摘要】
基于环境参数和睡眠生理周期的睡眠风控制装置
本技术涉及风扇制造
，特别是关于一种基于环境参数和睡眠生理周期的睡眠风控制装置。
技术介绍
一般人的一生约有1/3的时间处于睡眠状态，随着现代人工作生活节奏的加快，睡眠变得愈发重要，而一个舒适的睡眠环境无疑是良好睡眠的基本保障，改善人体睡眠环境，提高人体睡眠舒适性具有非常重要的意义。大量的研宄成果表明，不利的偏热偏湿睡眠环境会对人体睡眠产生负面影响，例如体温下降被抑制，慢波睡眠(SWS)和快波睡眠(REM)时间减少以及觉醒次数增加等。人们为了改善睡眠，往往会开启空调和风扇，然而随之带来的健康问题屡见不鲜，例如空调房间的空气不流通而且湿度偏低，易引发“空调病”;风扇忘关或者定时时间过长易使人受风寒等。 中国技术专利申请号为201020552659.5的“一种基于使用者睡眠状态的智能电扇”，该装置的原理是:先通过生理信息传感器采集和监测使用者睡眠时的各项生理信息参数，随后通过信息挖掘技术判断使用者是正在进入睡眠状态还是醒来状态，是处于慢动眼睡眠(或称慢波睡眠)阶段还是处于快动眼睡眠(或称快波睡眠)阶段，最后通过智能电扇控制器精确控制风扇的转速。该专利技术的特点在于风扇的控制参数是基于使用者的睡眠生理周期，然而家用风扇中的睡眠质量检测手段均不足以获取睡眠生理周期的准确分期结果，而且，风速的大小与其他热环境参数有着不可分割的关系，所以睡眠风的控制还需和环境参数联动，但该装置没有配备环境参数传感器。而市面上带有环境参数传感器的风扇，又未引入人体的睡眠生理周期，依然会带来健康隐患。 【专利
技术实现思路
】 针对上述问题，本技术的目的是提供一种能够满足人体在睡眠过程中对热舒适性的需求的基于环境参数和睡眠生理周期的睡眠风控制装置。 为实现上述目的，本技术采取以下技术方案:一种基于环境参数和睡眠生理周期的睡眠风控制装置，其特征在于:它包括一转速信号发生装置、一驱动电路、一逆变电路、一静音无刷直流电机和一扇叶；所述转速信号发生装置分别与所述驱动电路和静音无刷直流电机连接，所述转速信号发生装置输出的PWM信号经所述驱动电路进行功率放大后输出到所述逆变电路，由所述逆变电路将放大功率后的所述PWM信号分配到所述静音无刷直流电机，控制所述静音无刷直流电机转动进而带动所述扇叶吹出睡眠风，同时，所述静音无刷直流电机的实际转速信号反馈到所述转速信号发生装置。 所述转速信号发生装置包括一开关电源、一环境参数传感器、一 DSP和一设置在所述静音无刷直流电机内的霍尔传感器；所述环境参数传感器采集空气温度、平均辐射温度和空气湿度信号并输出到所述DSP，所述霍尔传感器采集所述静音无刷直流电机的实际转速信号输出到所述DSP ;所述开关电源为各部件供电。 所述环境参数传感器采用±0.1°C精度和±5%湿度精度的传感器。 本技术由于采取以上技术方案，其具有以下优点:1、本技术由于采用环境参数传感器采集实际环境的温度和湿度信息，采用热阻设置模块采集实际的床褥总热阻信号和代谢率生成模块计算代谢率信号，由SET风速计算模块计算风速值，实现了人体睡眠过程中对热舒适性的要求，且更加节能环保。2、本技术由于采用睡眠时长设定模块供用户选择睡眠时长，睡眠时长由用户自己决定，可以满足不同用户对睡眠时长的不同要求。3、本技术由于代谢率生成模块存储的睡眠生理周期更加符合实际人体睡眠情况，同时还可以根据用户设定的睡眠时长调整函数缩放系数，得到人体的代谢率信号，精确地分解使用者的生理需要控制转速以达到控制风速的目的。4、本技术由于采用的SET风速计算模块预设有SET风速计算模型，可以根据环境和人员参数计算满足人体热舒适要求的风速信号。5.本技术由于采用风速限幅模块对计算的风速预信号进行判别，使得风速能够满足人体睡眠中能够承受的最大风速，避免了风速过大对人体健康造成损害。本技术结构简单，吹风感受良好，有效地改善人体睡眠质量和热舒适程度，可以广泛应用于风扇制造领域中。 【附图说明】 图1是本技术的硬件结构示意图 图2是本技术的方法流程示意图 图3是本技术八小时睡眠阶段划分和代谢率变化示意图 【具体实施方式】 下面结合附图和实施例对本技术进行详细的描述。 如图1所示，本技术基于环境参数和睡眠生理周期的睡眠风控制装置包括一转速信号发生装置1、一驱动电路2、一逆变电路3、一静音无刷直流电机4和一扇叶5。转速信号发生装置I分别与驱动电路2和静音无刷直流电机4连接，转速信号发生装置I输出的PWM(脉冲宽度调制)信号经驱动电路2进行功率放大后输出到逆变电路3，由逆变电路3将放大功率后的PWM信号分配到静音无刷直流电机4，控制静音无刷直流电机4转动进而带动扇叶5吹出睡眠风，同时，静音无刷直流电机4的实际转速信号反馈到转速信号发生装置I实现对静音无刷直流电机4转速的闭环控制。 转速信号发生装置I包括一开关电源11、一环境参数传感器12和一 DSP(数字信号处理器)13。开关电源11用于将单相交流电(220V/50HZ)转换为不同的直流电压，分别为环境参数传感器12、DSP13、驱动电路2、逆变电路3以及静音无刷直流电机4内的霍尔传感器41提供直流电源。环境参数传感器12采集空气温度、平均辐射温度和空气湿度信号并输出到DSP13，霍尔传感器41采集静音无刷直流电机4的实际转速信号输出到DSP13，DSP13根据接收到的所有信号计算PWM信号。 DSP13包括热阻设置模块131、睡眠时长设定模块132、代谢率生成模块133、SET (标准有效温度)风速计算模块134、风速限幅模块135、风速-电机转速转换模块136和无极调速模块137。热阻设置模块131采集床褥类型信号转换成热阻信号，并输出到SET风速计算模块134 ;睡眠时长设定模块132采集睡眠时长信号计算函数缩放系数，并输出到代谢率生成模块133 ;代谢率生成模块133根据睡眠时长信息计算代谢率信号，并输出到SET风速计算模块134 ；SET风速计算模块134根据环境参数传感器12输出的空气温度、平均辐射温度和空气湿度信号、热阻设置模块131输出的热阻信号、代谢率生成模块133输出的代谢率信号以及预设的SET值，计算风速预信号并输出到风速限幅模块135 ;风速限幅模块135对风速预信号进行修正后得到风速终信号，并输出到风速-电机转速转换模块136 ;风速-电机转速转换模块136将风速终信号转换为转速信号，并输出到无极调速模块137 ;无极调速模块137将转速信号转换为PWM信号输出。同时，无极调速模块137将霍尔传感器41输出的实际转速信号与风速-电机转速转换模块136计算的转速信号进行比较，根据比较结果对PWM信号进行调整并输出，实现对静音无刷直流电机4的闭环无极调速。 上述实施例中，数字信号处理器13的工作电压为+3.3V和+1.8V,环境参数传感器12和霍尔传感器41的工作电压均为+5V，驱动电路2的工作电压为+15V，逆变电路4的工作电压为+15V。 上述实施例中，环境参数传感器12采用±0.1°C精度和±5%湿度精度的传感器，这是由于经实测，夏季房间内的本文档来自技高网...
【技术保护点】
一种基于环境参数和睡眠生理周期的睡眠风控制装置，其特征在于：它包括一转速信号发生装置、一驱动电路、一逆变电路、一静音无刷直流电机和一扇叶；所述转速信号发生装置分别与所述驱动电路和静音无刷直流电机连接，所述转速信号发生装置输出的PWM信号经所述驱动电路进行功率放大后输出到所述逆变电路，由所述逆变电路将放大功率后的所述PWM信号分配到所述静音无刷直流电机，控制所述静音无刷直流电机转动进而带动所述扇叶吹出睡眠风，同时，所述静音无刷直流电机的实际转速信号反馈到所述转速信号发生装置。
【技术特征摘要】
1.一种基于环境参数和睡眠生理周期的睡眠风控制装置，其特征在于:它包括一转速信号发生装置、一驱动电路、一逆变电路、一静音无刷直流电机和一扇叶；所述转速信号发生装置分别与所述驱动电路和静音无刷直流电机连接，所述转速信号发生装置输出的PWM信号经所述驱动电路进行功率放大后输出到所述逆变电路，由所述逆变电路将放大功率后的所述PWM信号分配到所述静音无刷直流电机，控制所述静音无刷直流电机转动进而带动所述扇叶吹出睡眠风，同时，所述静音无刷直流电机的实际转速信号反馈到所述转速信号发生装置。2.如权利要...
【专利技术属性】
技术研发人员：朱颖心，朱旻琳，欧阳沁，马宏伟，罗茂辉，曹彬，黄莉，余娟，赵越，
申请(专利权)人：清华大学，东华大学，
类型：新型
国别省市：北京;11
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