CN101216699A - 分体式空调节能控制器 - Google Patents

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CN101216699A CNA2007101441389A CN200710144138A CN101216699A CN 101216699 A CN101216699 A CN 101216699A CN A2007101441389 A CNA2007101441389 A CN A2007101441389A CN 200710144138 A CN200710144138 A CN 200710144138A CN 101216699 A CN101216699 A CN 101216699A
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刘暾东
吴昌才
吕洪达
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Abstract

分体式空调节能控制器，涉及一种空气调节设备的控制装置。提供一种可以根据室内外温差的变化规律，实时自动调整节电率，优化压缩机运行曲线实现节能目的，使用者可以通过调节达到调整节能器运行参数的目的分体式空调节能控制器。设有微处理器、按键输入电路、参数存储电路、状态显示电路、遥控电路、时钟电路、温度检测电路、压缩机控制电路和开关电源；状态显示电路、按键输入电路、参数存储电路、时钟电路、温度检测电路、开关电源和压缩机控制电路均设在主板上并连接到微处理器的I/O口，实现相互之间的数据交换。

Description

分体式空调节能控制器
技术领域
本发明涉及一种空气调节设备的控制装置，尤其是涉及一种能根据地区、时间、温度变化优化空调设备的压缩机运行曲线的分体式空调节能控制器。
背景技术
目前市场上在售的同类型的空调设备节能控制器大多采用设置固定节电率控制压缩机的启停，即不能实时反映当前室内外温差的变化，无法满足人体舒适度的要求。随着微处理器技术的发展，对节能装置可以实时智能调整节电率要求越来越迫切。
有关空调设备的节能控制装置已有相关的报道。中国专利CN2313181提供一种节能控制装置，它由红外释电传感器电路、温度传感器电路、定时器电路、单稳态时基电路、延时电路、继电器电路等构成。它能根据室内的温度及是否有人活动而控制空调启闭，从而达到节能的效果，内部设有的保护电路，可保证空调机不会频繁启动。中国专利CN200979266提供一种简易空调节能控制器，该控制器包括双鉴探测器、开关电源、控制线路板及控制风机盘管电源通断的接触器；控制线路板上设有延时电路及空调新风机组风机盘管电源分合电路，双鉴探测器、控制风机盘管电源通断的接触器、开关电源均连接在延时电路上。其双鉴探测器为微波-被动红外双鉴探测器。
发明内容
本发明的目的在于针对现有的分体式空调节能控制器在实时控制上存在的问题，提供一种可以根据室内外温差的变化规律，实时自动调整节电率，优化压缩机运行曲线实现节能目的，使用者可以通过调节达到调整节能器运行参数的目的分体式空调节能控制器。
本发明的技术方案是内置时钟芯片和温度传感芯片，用I2C通讯协议以及单总线技术实现数据传送，并设有状态显示电路，让用户可更直观和更容易地调整各种控制参数。
本发明设有微处理器、按键输入电路、参数存储电路、状态显示电路、遥控电路、时钟电路、温度检测电路、压缩机控制电路和开关电源；微处理器用于对节电参数和控制信号进行处理，状态显示电路用于显示时钟电路和温度检测电路提供的时间和温度，按键输入电路用于设定和修改节电参数，并通过参数存储电路进行相应的存储，参数存储电路用于存储由按键输入电路设定的节电参数，时钟电路用于提供精确的当前时间，温度检测电路用于提供准确的当前室内温度，开关电源用于提供控制器各电路所需的工作电压，遥控电路用于接收遥控器发出的按键动作，压缩机控制电路用于压缩机控制电路接收微处理器的命令，通过调控继电器的通断，控制空调压缩机的运行状态，从而达到优化空调压缩机运行曲线的目的；
状态显示电路、按键输入电路、参数存储电路、时钟电路、温度检测电路、开关电源和压缩机控制电路均设在主板上并连接到微处理器的I/O口，实现相互之间的数据交换。
状态显示电路和按键输入电路可安装在主板的正面，微处理器、开关电源、时钟电路、遥控电路、温度检测电路和压缩机控制电路可安装在主板的侧面。主板的正面还设有工作指示灯。按键输入电路设有模式设定、时间设定和节电/非节电3个按键。
参数存储电路由集成电路、上拉电阻和下拉电阻组成，集成电路通过I2C通信协议连接到微处理器I/O口。
状态显示电路设有作为驱动芯片的集成电路、位选三极管和5位数码管，作为驱动芯片的集成电路的CLK端口与微处理器的P2.7口相连。
时钟电路按照I2C通信协议通过时钟芯片的SDA和SCL端口与微处理器的I/O口P2.3和P2.4相连，形成与微处理器的串行两线式接口，SCL及SDA端口通过上拉电阻接电源。
温度检测电路通过温度检测芯片的DQ端与微处理器的I/O口P2.6相连。
遥控电路设有超再生接收头和遥控接收芯片，超再生接收头通过DIN端与遥控接收芯片的DIN引脚相连。
压缩机控制电路设有光耦、驱动三极管、继电器和阻容滤波电路，继电器与微处理器之间通过光耦进行光电隔离，微处理器的P2.5端口接光耦的负端。
与现有的空调节能控制器相比，本发明可以根据室内外温差的变化规律，通过调节该节能控制器达到调整节能器运行参数，让使用者经过初次正确设定后，即可实时自动调整节电率，达到优化压缩机运行曲线，并实现节约电能的目的。同时可根据人体舒适度的要求，设定室内温度的上下限，在温度监测模块的控制下，自动切换节电状态与非节电状态；并可通过遥控器启停、设定节能控制器，方便用户使用。
附图说明
图1是本发明实施例的结构组成示意图。
图2是本发明实施例的按键输入电路组成原理图。
图3是本发明实施例的参数存储电路组成原理图。
图4是本发明实施例的状态显示电路组成原理图。
图5是本发明实施例的时钟电路组成原理图。
图6是本发明实施例的温度检测电路组成原理图。
图7是本发明实施例的遥控电路组成原理图。
图8是本发明实施例的压缩机控制电路组成原理图。
图9是本发明实施例的开关电源组成原理图。
具体实施方式
参见图1，本发明新型设有微处理器1、按键输入电路2、参数存储电路3、状态显示电路4、遥控电路5、时钟电路6、温度检测电路7、压缩机控制电路8和开关电源9，按键输入电路2的输出端、参数存储电路3的输出端、遥控电路5的输出端、时钟电路6的输出端、温度检测电路7的输出端、状态显示电路4的输入端和压缩机控制电路8的输入端均连接到微处理器1的I/O口。微处理器1用于处理时钟电路6和温度检测电路7输出的数据，以及按键输入电路2、参数存储电路3、遥控电路5输入的数据，控制状态显示电路4的显示状态和压缩机控制电路8的闭合。按键输入电路2和参数存储电路3用于修改和存储节能控制器的节电参数。遥控电路5用于接收遥控器的按键动作；状态显示电路4显示节能控制器的节电参数(时间、温度、节电率)和节电状态的变化。时钟电路6用于向微处理器1提供精确的当前时间，温度检测电路7用于提供准确的当前室内温度，压缩机控制电路8用于控制空调压缩机的运行状态。开关电源9连接外部电源为主机提供工作电源。
状态显示电路4和按键输入电路2安装在主板正面，微处理器1、参数存储电路3、遥控电路5、时钟电路6、温度检测电路7、压缩机控制电路8和开关电源9安装在主板侧面。
按键输入电路2设模式按键、时间按键和节电/非节电切换按键。
图2和3给出本发明实施例的按键输入电路和参数存储电路组成原理图，按键S1、S2、S3以输入方式连接到微处理器(在图中未画出，可采用型号为AT89S52的单片机)的接口，分别相应为模式设定、时间设定和节电/非节电，通过这3个按键可以对显示部分进行调整和参数的修改。参数存储电路由集成电路U1(CAT1161型)、上拉电阻R4和下拉电阻R5组成。集成电路U1通过I2C通信协议连接到微处理器I/O口。
图4给出本发明实施例的状态显示电路组成原理图，微处理器的P2.7口与集成电路U2(SN74HC574型)的CLK端口相连，当微处理器的P2.7口产生正跳变时，微处理器的P1口的8位数据发送到数码管，微处理器的P3.1～P3.5口通过5个三极管(S9013型)Q1～Q5位选5位数码管LED1～LED5，动态显示当前时间、温度以及节电率。在图4中，集成电路U2作为显示电路的驱动芯片。
图5给出本发明实施例的时钟电路组成原理图，时钟电路按照I2C通信协议通过时钟芯片U3的SDA和SCL端口与微处理器的I/O口P2.3和P2.4相连，形成与微处理器的串行两线式接口，SCL及SDA端口通过上拉电阻R19和R20接电源VCC。当总线空闲时，两根线都是高电平。时钟电路通过两线式串行接口接收各种命令并读写数据。
软件处理上，采用I/O口软件模拟的方法实现I2C总线接口功能，子程序包括起始信号、停止信号、确认信号、数据发送和数据接收信号。
图6给出本发明实施例的温度检测电路组成原理图，温度检测电路通过温度检测芯片U4(DS18B20型)的DQ端与微处理器的I/O口P2.6相连。当U4的DQ引脚或VDD引脚置成高电平时，电路通过内部电容自动充电，所以数据线可以供电。这个模块的主要作用是检测当前室内温度，并根据当前温度是否超过预先设定的极限值，自动切换节电状态与否。
软件上温度模块的通信协议如下：初始化，ROM操作命令，存储器操作命令，处理数据。
图7给出本发明实施例的遥控电路组成原理图，超再生接收头U6通过DIN端与遥控接收芯片U5(SC2272-M4型)的DIN引脚相连，超再生接收头U6将接收到的信号传到遥控接收芯片U5里，遥控接收芯片U5以输入方式连接到微处理器(AT89S52)的P0.4～P0.7接口，微处理器对接收到的信号进行相应处理。
图8给出本发明实施例的压缩机控制电路组成原理图，微处理器与继电器JD1之间通过光耦(PC817型)PC1进行光电隔离，微处理器的P2.5端口接光耦PC1的负端，平时为高电平，当变为低电平时，光耦PC2接通，驱动三极管(S9013型)Q6导通，继电器JD1断开，继电器JD1是常闭式的，通过电阻R31和电容C18滤波后接输出端子Uout。
图9给出本发明实施例的开关电源组成原理图，市电经过滤波线圈TF1、整流桥(DB107型)D2、高频变压器T1、开关电源芯片(TOP221Y型)U7、可调式稳压器(TL431)U8和其外围的电阻转换成12V、5V电压为主板上各个电路模块供电。
图2～9中各主要元器件的参考型号和参数参见表1。
         表1
按键输入电路
S1 按键
S2 按键
S3 按键
R1  10K 电阻
R2  10K 电阻
R3  10K 电阻
参数存储电路
U1  CAT1161 存储芯片
R4  10K 电阻
R5  10K 电阻
状态显示电路
U2  SN74HC574 驱动芯片
R6  1K 电阻
R7  1K 电阻
R8  1K 电阻
R9  1K 电阻
R10  1K 电阻
R11  1K 电阻
R12  1K 电阻
R13  1K 电阻
Q1  S9013 三极管
Q2  S9013 三极管
Q3  S9013 三极管
Q4  S9013 三极管
Q5  S9013 三极管
LED1 数码管
LED2 数码管
LED3 数码管
LED4 数码管
LED5 数码管
时钟电路
U3  SD2300API 时钟芯片
C1  104 电容
C2  10uf/25v 电解电容
R14  100R 电阻
R19  10K 电阻
R20  10K 电阻
温度检测电路
U4  DS18B20 温度芯片
R21  4.7K 电阻
遥控电路
U5  SC2272-M4 遥控芯片
U6 超再生接收头
C3  103 电容
C4  103 电容
R22  270K 电阻
R23  1K 电阻
R24  1K 电阻
R25  1K 电阻
R26  1K 电阻
压缩机控制电路
PC1  PC817 光耦
Q6  S9013 三极管
D1  IN4007 二极管
JD1 继电器
R27  330R 电阻
R28  1K 电阻
R29  4.7K 电阻
R30  1K 电阻
R31  100R 1/2W 金属膜电阻
Uout 输出端子
开关电源
U7  top221Y 开关电源芯片
U8  TL431 稳压芯片
PC2  P621 光耦
TF1  33mH 电感
T1 高频变压器
DW1  P6KE200A 二极管
D2  DB107 整流桥
D3  IN4005 二极管
D4  IN4003 二极管
D5  IN4003 二极管
D6  IN4148 二极管
C5  0.1uf/450v 瓷片电容
C6  0.1uf/275v 安规电容
C7  22uf/450v 电解电容
C8  104 电容
C9  47uf/35v 电解电容
C10  2200pf/2kv 瓷片电容
C11  470uf/35v 电解电容
C12  1000uf/16v 电解电容
C13  104 电容
C14  104 电容
C15  104 电容
C16  104 电容
R32  1K 电阻
R33  1K 电阻
R34  240R 电阻
R35  1K 电阻
R36  4.7K 电阻
R37  33R 电阻
R38  5.1K 电阻
R39  5.1K 电阻

Claims (10)

1.分体式空调节能控制器，其特征在于设有微处理器、按键输入电路、参数存储电路、状态显示电路、遥控电路、时钟电路、温度检测电路、压缩机控制电路和开关电源；状态显示电路、按键输入电路、参数存储电路、时钟电路、温度检测电路、开关电源和压缩机控制电路均设在主板上并连接到微处理器的I/O口，实现相互之间的数据交换。
2.如权利要求1所述的分体式空调节能控制器，其特征在于状态显示电路和按键输入电路安装在主板的正面，微处理器、开关电源、时钟电路、遥控电路、温度检测电路和压缩机控制电路安装在主板的侧面。
3.如权利要求1所述的分体式空调节能控制器，其特征在于主板的正面设有工作指示灯。
4.如权利要求1所述的分体式空调节能控制器，其特征在于按键输入电路设有模式设定、时间设定和节电/非节电3个按键。
5.如权利要求1所述的分体式空调节能控制器，其特征在于参数存储电路由集成电路、上拉电阻和下拉电阻组成，集成电路通过I2C通信协议连接到微处理器I/O口。
6.如权利要求1所述的分体式空调节能控制器，其特征在于状态显示电路设有作为驱动芯片的集成电路、位选三极管和5位数码管，作为驱动芯片的集成电路的CLK端口与微处理器的P2.7口相连。
7.如权利要求1所述的分体式空调节能控制器，其特征在于时钟电路按照I2C通信协议通过时钟芯片的SDA和SCL端口与微处理器的I/O口P2.3和P2.4相连，形成与微处理器的串行两线式接口，SCL及SDA端口通过上拉电阻接电源。
8.如权利要求1所述的分体式空调节能控制器，其特征在于温度检测电路通过温度检测芯片的DQ端与微处理器的I/O口P2.6相连。
9.如权利要求1所述的分体式空调节能控制器，其特征在于遥控电路设有超再生接收头和遥控接收芯片，超再生接收头通过DIN端与遥控接收芯片的DIN引脚相连。
10.如权利要求1所述的分体式空调节能控制器，其特征在于压缩机控制电路设有光耦、驱动三极管、继电器和阻容滤波电路，继电器与微处理器之间通过光耦进行光电隔离，微处理器的P2.5端口接光耦的负端。
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