周期的睡眠風控制方法包括以下步驟:
[0020]I)啟動風扇，開啟睡眠風模式，初始化DSP (數(shù)字信號處理器)13，開啟環(huán)境參數(shù)傳感器12。
[0021]2)環(huán)境參數(shù)傳感器12按照特定頻率(比如可以是I秒，僅以此為例，但不限于此)采集空氣溫度、平均輻射溫度和空氣濕度信號輸出到SET風速計算模塊134。
[0022]3)熱阻設(shè)置模塊131根據(jù)用戶所選擇的床褥類型，轉(zhuǎn)換成對應(yīng)的熱阻值信號，并輸出到SET風速計算模塊134。
[0023]不同床褥類型對應(yīng)不同的床褥總熱阻值，床褥總熱阻是指包括床墊、床單、被子、枕頭、席子、睡衣睡褲以及空氣層的總熱阻。本實用新型根據(jù)人工氣候室的實測數(shù)據(jù)，由采用暖體假人進行的標準化服裝熱阻實驗得到各床褥類型的熱阻值，并選取了三種床褥總熱阻值差異較大的中國夏季典型床褥類型供用戶選擇。
[0024]4)睡眠時長設(shè)定模塊132采集用戶設(shè)定的睡眠時長信號計算函數(shù)縮放系數(shù)，并輸出到代謝率生成模塊133。
[0025]睡眠時長設(shè)定模塊132的設(shè)定范圍為I?12小時，用戶可以根據(jù)實際需要設(shè)定睡眠時長。睡眠時長設(shè)定模塊132內(nèi)存儲有計算函數(shù)縮放系數(shù)的算法，根據(jù)不同睡眠時長可對應(yīng)輸出不同的函數(shù)縮放系數(shù)。睡眠時長設(shè)定模塊132根據(jù)用戶設(shè)定的睡眠時長產(chǎn)生對應(yīng)的函數(shù)縮放系數(shù)，并將函數(shù)縮放系數(shù)信號輸出到代謝率生成模塊133。
[0026]5)代謝率生成模塊133根據(jù)得到的函數(shù)縮放系數(shù)計算生成代謝率信號，并輸出到SET風速計算模塊134。
[0027]如圖3所示，代謝率生成模塊133中存儲有八小時睡眠階段代謝率隨時間變化的函數(shù)，其是由代謝率在睡眠狀態(tài)下的實際變化規(guī)律簡化得到。本實用新型將八小時睡眠階段劃分為四個階段，每一階段對應(yīng)不同的代謝率隨時間變化的函數(shù):第一個階段為入睡后的30分鐘，輸出步長為2分鐘；第二個階段為入睡后30分鐘到3.5小時，輸出步長為15分鐘；第三個階段為入睡后4小時到7小時內(nèi)，輸出步長為30分鐘；第四個階段為最后I小時，輸出步長為5分鐘。代謝率生成模塊133根據(jù)接收到的函數(shù)縮放系數(shù)，計算生成新的代謝率隨實際睡眠時長變化的函數(shù)，得到不同睡眠階段的代謝率信號和輸出步長，并按照相應(yīng)睡眠階段的輸出步長輸出到SET風速計算模塊134。
[0028]6) SET風速計算模塊134根據(jù)接收到的空氣溫度，平均輻射溫度，空氣濕度信號，熱阻值信號，代謝率信號以及預(yù)設(shè)的SET值，計算得到風速預(yù)信號并輸出到風速限幅模塊135。
[0029]SET風速計算模塊134內(nèi)預(yù)存有SET風速計算模型，其是基于人體熱感覺模型中的二節(jié)點模型建立的，是熱舒適領(lǐng)域中重要的熱感覺(TSV)評價指標。SET值能夠合理反映風速對TSV的影響，TSV是評價風速能否達到人體對熱舒適性要求的熱感覺評價指標，其取值范圍為-3?+3，當TSV = -0.5?+0.5之間時，表示人處于熱中性狀態(tài)(不冷不熱)。SET值包括六個環(huán)境和人員參數(shù)的作用，分別為空氣溫度、空氣濕度、風速，平均輻射溫度，床褥熱阻和代謝率。因此若已知空氣溫度，空氣濕度，平均輻射溫度，床褥熱阻和代謝率以及睡眠熱中性狀態(tài)下的SET值，就能推算出環(huán)境達到熱中性時人體所需的風速值。在本實施例中，SET值根據(jù)不同的床褥熱阻值從小到大(1.5clo，1.9clo，2.2clo)分別設(shè)定為29°C，28°C，27°C，SET值的確定是參考已有實驗研宄成果得到。SET風速計算模塊134根據(jù)接收到的空氣溫度，平均輻射溫度，空氣濕度信號，熱阻值信號，代謝率信號以及預(yù)設(shè)的SET值，計算得到風速預(yù)信號，并輸出到風速限幅模塊135。
[0030]7)風速限幅模塊135根據(jù)預(yù)設(shè)的最大風速對接收到的風速預(yù)信號進行判斷，得到風速終信號，并輸出到風速-電機轉(zhuǎn)速轉(zhuǎn)換模塊136。
[0031]由于SET風速計算模塊134得到的風速預(yù)信號可能會超出睡眠中人體能夠承受的最大風速，即1.2m/s，為了保證健康，風速限幅模塊135對風速預(yù)信號進行判斷:
[0032]當風速預(yù)信號小于最大風速時，風速限幅模塊135將風速預(yù)信號作為風速終信號直接輸出；
[0033]當風速預(yù)信號大于最大風速1.2m/s時，風速限幅模塊135將風速預(yù)信號修正為最大風速1.2m/s，并作為風速終信號輸出。
[0034]8)風速-電機轉(zhuǎn)速轉(zhuǎn)換模塊136將風速終信號轉(zhuǎn)化為轉(zhuǎn)速信號，并將轉(zhuǎn)速信號輸出到無極調(diào)速模塊137。
[0035]9)無極調(diào)速模塊137將轉(zhuǎn)速信號轉(zhuǎn)換為PWM信號并輸出到驅(qū)動電路2，驅(qū)動電路2對接收到的PWM信號進行功率放大后驅(qū)動逆變電路3，由逆變電路3帶動靜音無刷直流電機轉(zhuǎn)動。
[0036]10)霍爾傳感器41采集靜音無刷直流電機4的實際轉(zhuǎn)速信號，并將實際轉(zhuǎn)速信號輸出到無極調(diào)速模塊137 ;無極調(diào)速模塊137將接收到的實際轉(zhuǎn)速信號與接收到的轉(zhuǎn)速信號進行比較，根據(jù)得到的轉(zhuǎn)速偏差調(diào)整輸出的PWM信號，進而調(diào)節(jié)靜音無刷直流電機4的轉(zhuǎn)速，實現(xiàn)對靜音無刷直流電機4的閉環(huán)無級調(diào)速，靜音無刷直流電機4的轉(zhuǎn)動帶動扇葉5吹出睡眠風。
[0037]上述各實施例僅用于說明本實用新型，其中各部件的結(jié)構(gòu)、連接方式和制作工藝等都是可以有所變化的，凡是在本實用新型技術(shù)方案的基礎(chǔ)上進行的等同變換和改進，均不應(yīng)排除在本實用新型的保護范圍之外。
【主權(quán)項】
1.一種基于環(huán)境參數(shù)和睡眠生理周期的睡眠風控制裝置，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，控制所述靜音無刷直流電機轉(zhuǎn)動進而帶動所述扇葉吹出睡眠風，同時，所述靜音無刷直流電機的實際轉(zhuǎn)速信號反饋到所述轉(zhuǎn)速信號發(fā)生裝置。
2.如權(quán)利要求1所述的基于環(huán)境參數(shù)和睡眠生理周期的睡眠風控制裝置，其特征在于: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的實際轉(zhuǎn)速信號輸出到所述DSP ;所述開關(guān)電源為各部件供電。
3.如權(quán)利要求2所述的基于環(huán)境參數(shù)和睡眠生理周期的睡眠風控制裝置，其特征在于: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。
【專利摘要】本實用新型涉及一種基于環(huán)境參數(shù)和睡眠生理周期的睡眠風控制裝置，其特征在于：它包括轉(zhuǎn)速信號發(fā)生裝置、驅(qū)動電路、逆變電路、靜音無刷直流電機和扇葉；轉(zhuǎn)速信號發(fā)生裝置包括開關(guān)電源、環(huán)境參數(shù)傳感器和數(shù)字信號處理器；數(shù)字信號處理器包括熱阻設(shè)置模塊，睡眠時長設(shè)定模塊，代謝率生成模塊，SET風速計算模塊，風速限幅模塊，風速-電機轉(zhuǎn)速轉(zhuǎn)換模塊和無極調(diào)速模塊；靜音無刷直流電機中包括霍爾傳感器。采用環(huán)境參數(shù)傳感器采集實際環(huán)境的溫度和濕度信息，采用熱阻設(shè)置模塊采集實際的床褥總熱阻信號和代謝率生成模塊計算代謝率信號，由SET風速計算模塊計算風速值，實現(xiàn)了人體睡眠過程中對熱舒適性的要求。本實用新型可以廣泛應(yīng)用于風扇制造領(lǐng)域中。
【IPC分類】F04D27-00, H02P6-08
【公開號】CN204290793
【申請?zhí)枴緾N201420734344
【發(fā)明人】朱穎心, 朱旻琳, 歐陽沁, 馬宏偉, 羅茂輝, 曹彬, 黃莉, 余娟, 趙越
【申請人】清華大學(xué), 東華大學(xué)
【公開日】2015年4月22日
【申請日】2014年11月28日