CN101520224A

CN101520224A - 一种智能节能型空调控制系统

Info

Publication number: CN101520224A
Application number: CN200910042534A
Authority: CN
Inventors: 谷振宇
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 2009-01-19
Filing date: 2009-01-19
Publication date: 2009-09-02

Abstract

一种智能节能型空调控制系统，其包括单片机、温度检测电路、过流检测电路、遥控盒按键输入电路、RS485接口电路、接口驱动电路、温度指示电路、室内风向电机控制电路、室内风速电机控制电路、继电器实时控制电路、射频接收电路、用户卡；温度检测电路、过流检测电路、遥控和按键输入电路、电话控制电路和射频接收电路与单片机输入端相连，单片机输出端与接口驱动电路相连，RS485接口电路与单片机双向连接，接口驱动电路与温度指示电路、室内风向电机控制电路、室内风速电机控制电路和继电器实时控制电路的输入端相连，射频接收电路与用户卡通过无线方式进行通讯。使用本发明，可实现人进室内空调开，人走空调关。

Description

一种智能节能型空调控制系统

技术领域

本发明涉及一种空调控制系统，尤其是涉及一种智能节能型空调控制系统。

背景技术

空调的使用已越来越普及。但空调器是耗电量相当大的电器，每逢寒冬或高温盛夏，千家万户空调齐开，形成用电高峰，导致电网供电压力陡增，在用电高峰时段，电力部门往往不得不拉闸限电，给相当多企业生产经营、居民生活带来诸多不利影响。特别是，目前还有许多低效能比空调在工作，这更造成了令电力部门头痛的“电网癌症”。因而，空调节能正成为人们研究的一个热门课题。

现有的空调节能技术大致可分为三类：一是节能元件与节能技术的应用，如采用高效压缩机，采用强化传热技术如亲水膜铝箔(由于水不易形成水桥堵塞风道)、带内螺纹的铜管等；二是改善空调的设计，优化结构参数及系统参数；三是运行中的节能控制，即变容量控制技术特别是变频技术。这几种技术主要着重于空调本身运行过程中的节能，不能根据人的活动情况进行空调节能控制，更不能根据人的活动情况控制其它电器设备的供电状况。

目前，我国夏天建筑制冷的能源浪费情况亦相当严重，经常出现房间无人空调和其它电器设备却照样开启运行的现象，造成能源的大量浪费。因此，根据人的行为，对空调和其它电器设备进行节能控制，是现在亟待解决的科技难题之一。

发明内容

本发明的目的在于提供一种可实现人进室内空调、电器开，人走空调、电器关的智能节能型空调控制系统，该系统还可与计算机连接，由计算机和多台空调连接组成可统一控制的空调自动控制网络。

本发明的目的是通过以下技术方案实现的：其包括单片机、温度检测电路、过流检测电路、遥控和按键输入电路、RS485接口电路、接口驱动电路、温度指示电路、室内风向电机控制电路、室内风速电机控制电路、继电器实时控制电路、电话控制电路、射频接收电路和用户卡(射频发射电路)；所述温度检测电路、过流检测电路、电压过零检测电路、遥控和按键输入电路和射频接收电路的输出端与单片机输入端相连，所述单片机输出端与接口驱动电路输入端相连，RS485接口电路与单片机双向连接，所述接口驱动电路输出端与温度指示电路、室内风向电机控制电路、室内风速电机控制电路、继电器实时控制电路的输入端相连，室内风向电机控制电路输出端与风门叶片电动机相连，室内风速电机控制电路输出端与室内风扇电动机相连，继电器实时控制电路输出端与压缩机、室外风机风扇相连，所述射频接收电路与用户卡通过无线方式进行通讯。

所述RS485接口电路还可与外部计算机双向连接。

还设有电话控制电路，所述电话控制电路的输出端与单片机输入端相连。

所述继电器实时控制电路输出端还可与其它电器设备，例如照明设备、电视机、影视设备、微波炉、复印机、传真机、饮水机、计算机、电烤炉等中的一种或两种以上的电器设备连接。

所述温度检测电路主要完成室内和室外温度的监测，经过放大、A/D转换后送到单片机。

所述过流检测电路，主要由压敏电阻和保险丝组成。保险丝串联在电源变压器的一侧，压敏电阻直接并联在变压器的两端。在电源电压正常时，压敏电阻呈开路状态，对电路没有任何影响，空调可以正常工作。但输入电压高于额定电压时，压敏电阻被击穿，使得保险丝因过流而烧断，切断变压器的供电，使空调机停机，从而保护了空调器。

所述温度指示电路，由红外发光二极管LED及数码管或液晶面板构成，其功能是：显示空调器的工作状态、保护状态、设定温度和定时时间等。它与单片机相连接。

所述室内风向电机控制电路，主要由一个继电器及其控制电路构成，它与接口驱动电路、风门叶片电动机相连接，主要功能是控制室内风扇的风向。

所述室内风速电机控制电路，主要由高风、中风、低风三个继电器及其控制电路构成，它与接口驱动电路、室内风扇电动机相连接，主要功能是控制室内风扇的风速。

所述继电器实时控制电路由单片机和集成电路反相器进行驱动，当输入端某一支路为高电平时，则输出为低电平，继电器吸合，反之，该支路继电器则断开。继电器实时控制电路主回路分别给室外风机、四通换向阀、室内风机的高、中、低速线圈和室外压缩机端子送电，以及给除冰箱之外的照明设备、电视机、影视设备、微波炉、复印机、传真机、饮水机、计算机、电烤炉等其它电器设备供电。

所述RS485接口电路，由一片MAX485芯片及其附属电路构成，主要提供将单片机的串口电平转换为485接口电平，并与计算机相连接，实现与远端的计算机数据传输和接受远端计算机的控制。

所述电话控制电路，由一片MT8888芯片及其附属电路构成，通过连接电话网和单片机的MT8888对电话DTMF信号进行解码，并与单片机通讯，实现对空调及其它电器设备的电话远程遥控。

所述射频接收电路结构，包括射频通迅芯片、电源电路、接收/发射共用天线、存储电路、输入/输出接口电路、状态指示电路；所述射频通讯芯片分别与接收/发射共用天线、存储电路、输入/输出接口电路双向连接，射频通迅芯片输出端与状态指示电路相连，电源电路输出端与射频通讯芯片输入端连接；射频接收电路通过无线方式接收用户卡的射频信号，再解码、识别用户信息，判断是用户信息时，将用户的信息传送给单片机，单片机再根据用户设定的温度等参数控制空调和其它电器开启与否。

所述用户卡与射频接收电路结构基本相同，区别仅在于电源电路采用电池供电，为了省电，用户卡平时只发射用户信息，通过无线方式与射频接收电路进行通讯；在作收费等特殊用途时，用户卡也能发射信号，用户卡可与用户钥匙串在一起，用户外出随身携带。

系统工作流程如下：系统安装好后，用户设置系统工作参数，即系统使用的人数、空调工作温度、定时开关机时间、通讯电话号码等。用户外出时，随身携带用户卡，所述单片机根据设定人数判别室内是否有人。若室内无人，射频接收电路接收不到用户卡(即射频发射电路)发出的信号，便将无人信息传送给单片机，单片机发指令给继电器实时控制电路、室内风向电机控制电路、室内风速电机控制电路，停止给室外风机、压缩机、风门叶片电动机、室内风扇电动机、其它电器设备供电；若用户回家，射频接收电路接收到用户卡发出的信号，通知单片机，单片机恢复其它电器供电，同时根据用户设定的温度参数和测量的室内温度比较结果，决定是否开启空调；当设定开关机时间来临，单片机根据设定的时间参数，以及用户设定的温度参数与系统测量的室内温度比较结果决定开启或维持关闭状况；用户临时回家，可通过电话控制空调开启，反之，也能控制空调和其它电器设备关闭；多台装有智能节能型空调控制系统的空调可与计算机组成网络，计算机通过空调的RS485接口电路与空调单片机通讯，控制空调的工作温度、开启和关闭等工作状况，以及其它电器设备的供电状况。

使用本发明，可实现建筑物内空调的行为节能控制，做到人走空调关，而且，通过与计算机连接组成统一控制网络，计算机可自动控制多台空调的工作状况，避免室内无人而空调开启，以及空调温度随意设置而造成能源浪费的情况发生。同时，该智能空调还能根据用户活动情况控制其它电器的供电状况，实现人走电器关，不仅节能，还可避免无人状况下电器引起的火灾发生。本发明在家居、办公和工业控制等领域有良好应用前景。

附图说明

图1为本发明一实施例的整体结构框图；

图2为本发明射频发射/接收电路原理框图；

图3为本发明射频发射/接收电路的一种实施电路结构图；

图4为图1所示实施例的一种实施电路(不含射频发射/接收电路)结构图。

具体实施方式

以下结合附图和实施例对本发明作进一步说明。

参照图1，本实施例包括单片机7、温度检测电路1、过流检测电路2、电压过零检测电路3、遥控和按键输入电路4、RS485接口电路5、接口驱动电路9、温度指示电路11、室内风向电机控制电路12、室内风速电机控制电路13、继电器实时控制电路14、电话控制电路8、射频接收电路10、用户卡15；所述温度检测电路1、过流检测电路2、电压过零检测电路3、遥控盒按键输入电路4、电话控制电路8和射频接收电路10的输出端与单片机7的输入端相连，射频接收电路10与用户卡15通过无线方式进行通讯，所述单片机7的输出端与接口驱动电路9输入端相连，RS485接口电路5与单片机7双向连接，所述接口驱动电路9输出端与温度指示电路11、室内风向电机控制电路12、室内风速电机控制电路13和继电器实时控制电路14的输入端相连，室内风向电机控制电路12输出端与风门叶片电动机相连，室内风速电机控制电路13输出端与室内风扇电动机相连，继电器实时控制电路14输出端与压缩机、室外风机风扇及其它电器设备相连，所述RS485接口电路5与外部计算机6双向连接。

参照图2，所述射频接收电路10包括nRF9E5单片机射频通迅芯片20、电源电路25、接收/发射共用天线23、EEPROM存储电路24、输入/输出接口电路21、状态指示电路22；nRF9E5射频通讯芯片20分别与接收/发射共用天线23、EEPROM存储电路24、输入/输出接口电路21双向连接，EEPROM射频通迅芯片20输出端与状态指示电路22输入端相连，电源电路25输出端与nRF9E5射频通讯芯片20输入端连接。

参照图3，所述本发明射频接收电路的一种实施电路，其中，U1为瑞典Nodric公司的nRF9E5单片机射频通讯芯片，它包括nRF905射频芯片、8051内核、EEPROM芯片、发射天线等，nRF9E5射频芯片本身的发射频率为433MHz，发射功率<10mW，nRF9E5射频芯片是一款工作频率为433/868/915MHz的智能射频芯片，该芯片采用1.9V-3.6V单电源供电，32脚QFN封装(5×5mm)，发射功率为10dBm，接收灵敏度-100dBm，在低功耗时电流仅2.5μA，特别适合采用电池供电，适用于无线键盘、无线电话、无线耳机、产业无线传感器、遥控器和无线警报器等；BT1为电池、GYTX为接收/发射共用天线，发射天线的阻抗为75欧姆，因此采用电容C12、C15、C3、电感L1、L2、L3构成滤波和阻抗匹配电路，将所接收的频率选择出来，并滤除倍频载波；U2存储电路，采用Atmel公司的25AA320芯片，可以将nRF9E5单片机运行所需要的程序烧写在其上，系统上电时，nRF9E5射频芯片将自动加载EEPROM中的程序，D1、D2为状态指示电路，两个发光二极管D1、D2，可以组合四种状态，即异常、发现读卡器、休眠、电力不足；用户的密码信息存在存储电路U2中，平时射频芯片U1，接收发射共用天线GYTX不发射信号，只处于接收状态，以省电，当收到射频发射模块(用户卡)发出的信息时，射频芯片U1通过接收/发射共用天线GYTX向射频发射模块发出回应信息；

用户卡电路与射频接收模块电路基本一致，只是电源电路采用电池供电。

参照图4，本实施例智能节能型空调控制系统主控的芯片采用日本NEC公司的μPD75028单片机，其工作时钟频率为4.19MHz，具有43个I/O口，8个8位的A/D转换器、4个定时器，共计64个管脚。其振荡电路有C14、C15及晶体振荡器组成，频率为4.19MHz的信号接IC1的14脚、15脚。

指令信号输入电路包括红外遥控信号输入、无线控制信号输入和按键输入，红外线遥控器接收机HM377，经过X5插件的5脚，将信号送到IC单片机的35脚。其中人员有无判断控制的无线控制信号输入送到IC单片机的29脚，用于根据有无人员对空调的开关进行控制。室内机面板的右下角部分，有两个拨动开关SW1和SW2。当SW1拨至调试位置时，IC1单片机45脚为低电平，单片机经过分析、运算判断，立即启动强制运行程序。此开关一般为检修时使用。当SW2拨至自动状态时，IC单片机的46脚呈常通状态，而47脚则处于高电平，在此状态下，空调器处于遥控状态。

在该温度控制电路中有三个模拟量，即室内温度、冷凝器管壁温度和压力。这3个模拟量由TR2室内温度传感器、TR1除霜传感器、KP压力开关监测，通过模拟电路将温度、压力的变化转换成开关量，输入单片机。

为了实现自动温度控制，在室内机控制电路板的下面有一个室温温度传感器TR2在负责室内温度检测，将室内温度转化为电压变化，再经过R19分压电阻分压，反应给单片机的26脚。CPU芯片再根据设定的温度和室温进行比较来作出反应，进一步控制压缩机的工作。

为了实现自动化霜控制，在室外冷凝器盘管上设有一个化霜温度传感器TR1，IC1的25脚为模拟量输入角。化霜开始条件为-8度，且工作45分钟以上。化霜结束条件为+8度，或者化霜10分钟。

为了实现压力控制，IC1的27脚为压力检测电平。当压力异常时，电平变化能使单片机立即结束启动中断程序，使得压缩机停止工作。

驱动电路包括蜂鸣器和继电器的控制。在CPU的5脚接有蜂鸣器，当红外遥控接收部分接收到遥控器发出的信号时，5脚便产生一个高电平的脉冲信号，使蜂鸣器发出声音，以告知红外线接收有效。控制电路为IC1的36、37、38、39、60、61脚。其中36脚控制压缩机的驱动，37脚控制室内风机高速，38角控制风机中速，39脚控制风机低速，60脚控制电磁四通换向阀，61脚控制室外风机。驱动电路有集成电路IC2反向器进行驱动，反相器有7个输入端和7个输出端，它们之间一一对应。当输入端某一支路为高电平时，则输出为低电平，继电器吸合，反之，该支路继电器则断电断开。继电器主回路分别给室外风机、四通换向阀、室内风机的高、中、低速线圈及室外压缩机端子送电。继电器控制线圈回路由单片机和集成电路反相器进行驱动。继电器K1、K2、K3、K4、K5、功率继电器K6线圈两端，分别并联了C18、C19、C20、C20、C21、C23六个电容，起旁路滤波作用。换向阀继电器K1的动合触点上，并联了一个RC阻容吸收电路，对触点有保护作用，为触点瞬时提供一个放电回路。

电源电路由交流220V电源经过3A熔断器到电源变压器，分别输出13.5V和9V交流电压，经桥式整流和滤波以后，再分别经过三端集成稳压器7812和7806，输出12V和6V直流电压，5V电源给单片机供电，12V电源给直流继电器供电。当电源电压过高时，压敏电阻电流急剧增大，使熔丝熔断，从而起到保护电气元件的作用。当风机和压缩机出现短路故障，熔丝会立即熔断，以防止人身触电和保护风机和压缩机。

电话控制电路图未画出，可根据用户的需求而定，现系统留有控制接口以便扩展。

Claims

1、一种智能节能型空调控制系统，其特征在于，包括单片机、温度检测电路、过流检测电路、遥控盒按键输入电路、RS485接口电路、接口驱动电路、温度指示电路、室内风向电机控制电路、室内风速电机控制电路、继电器实时控制电路、电话控制电路、射频接收电路和射频发射电路；所述温度检测电路、过流检测电路、电压过零检测电路、遥控和按键输入电路、射频接收电路的输出端与单片机输入端相连，所述单片机输出端与接口驱动电路输入端相连，RS485接口电路与单片机双向连接，所述接口驱动电路输出端与温度指示电路、室内风向电机控制电路、室内风速电机控制电路和继电器实时控制电路的输入端相连，室内风向电机控制电路输出端与风门叶片电动机相连，室内风速电机控制电路输出端与室内风扇电动机相连，继电器实时控制电路输出端与压缩机、室外风机风扇相连，所述射频接收电路与用户卡通过无线方式进行连接。

2、根据权利要求1所述的智能节能型空调控制系统，其特征在于，所述RS485接口电路还与外部计算机双向连接。

3、根据权利要求1所述的智能节能型空调控制系统，其特征在于，还设有电话控制电路，所述电话控制电路的输出端与单片机输入端相连。

4、根据权利要求1-3之一所述的智能节能型空调控制系统，其特征在于，所述继电器实时控制电路输出端还与照明设备、电视机、影视设备、微波炉、复印机、传真机、饮水机、计算机、电烤炉中的一种或两种以上连接。