CN103604160A - 一种无线一拖一暖气阀室外控制装置 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及一种可以应用于新建筑暖气分户计量系统，或既有建筑暖气分户计量、节能改造等相关领域的无线一拖一暖气控制阀室外控制装置，包括：一用于接收信号、处理数据并控制外围设备工作的微处理器J3，一用于打开和关闭暖气阀的电机M1，一用于与采集器传输数据的MAX487通讯模块，一与室内控制装置传输信息的射频模块，一用于提供日期、时间的时钟芯片及一用于电压转换、为上述模块提供所需电压的电源模块。本发明能自由开关暖气阀、设定温度，节约了大量的能源，也减少了用户的使用成本，并且不用改动管路，不破坏原有装修，可以节省大量的改造经费和施工时间，具有很高的推广应用价值。
Description
技术领域
本发明涉及一种暖气控制阀室外控制装置，尤其涉及一种可以应用于新建筑暖气分户计量系统，或既有建筑暖气分户计量、节能改造等相关领域的无线一拖一暖气控制阀室外控制装置。
背景技术
能源紧张是现在世界各国需要面对的问题，我国的人口众多，人均能源相对短缺。但我国的供暖系统存在以下问题：长期空置的住宅、上班时的住宅、上课时的学生宿舍，夜间的办公楼、教学楼、等公共场所，房间无人照样供暖，暖气无法关闭，增加了无用开支。其次，温度无法调节，当室内温度过高时开窗放热。不管用热量的多少一律按面积收费，有失公平。而有线控制需要较长引线，且需要在用户墙上打洞，破坏用户原本的装修，而且增加安装成本。
发明内容
针对以上问题本发明提供一种结构合理、分户、分室计量、自动计费、不需要对现有管路做很大改动的无线一拖一暖气阀室外控制装置。
为解决以上问题，本发明采取的技术方案为：一种无线一拖一暖气控制阀室外控制装置包括：
一微处理器，用于接收信号、处理数据并控制外围设备工作；
一电机，用于打开和关闭暖气阀；
一MAX487通讯模块，用于与采集器传输数据；
一时钟芯片，用于提供日期、时间；以及
一电源模块，用于电压转换、为上述模块提供所需电压，还包括一射频模块，用于与室内控制装置无线传输信息；微处理器的1302_CE脚、CHIP _CON 2脚、CHIP _CON 1脚分别接时钟芯片的CE脚、I/O脚、SCK脚，并经上拉电阻接电源；微处理器的RXD1脚、TXD1脚分别接MAX487通讯模块的RO脚、DI脚，UART_CON 1脚接MAX487通讯模块的RE-脚和DE脚并分别通过上拉电阻接电源VCC；微处理器的SI脚、SO脚、CSn脚、SCLK脚、GDO2脚、GDO0脚接射频模块的插座的SI脚、SO脚、CSn脚、SCLK脚、GDO2脚、GDO0脚；微处理器的ON脚和OFF脚之间为电机驱动电路，所述的电机驱动电路包括两个PMOS管、两个NMOS管，PMOS管Q3的源极和NMOS管Q4的漏极共同连接到电机的M+脚，PMOS管Q2的源极和NMOS管Q5的漏极共同连接电机的M-脚，两个NMOS管的源极接地，两个PMOS管的的漏极通过一个限流电阻接电源，PMOS管Q3和NMOS管Q4的栅极共同连接到OFF脚，PMOS管Q2和NMOS管Q5的栅极共同连接到ON脚，电机的两端并联电容。微处理器根据室内微处理器传来的控制信息对电机进行控制，与室内装置的通信通过无线传输，无需在建筑物上穿孔，提高效率。
当需要打开阀门时，ON脚输出低，OFF脚输出高，Q2和Q4导通，电机向开阀方向转动；当需要关闭阀门时，OFF脚输出低，ON脚输出高，Q3和Q5导通，电机向关阀方向转动。此外，电机的两端并联有抗干扰的保护电容。
所述微处理器的VCC脚接电源，并经滤波电容后接地，其GND脚接电源地，其XTAL1脚和XTAL2脚之间接晶振电路，RST脚连接有一阻容复位电路。
微处理器上还设有对外接口，所述的MAX487通讯模块的VC脚接电源，其A脚与B脚之间并接电阻，A脚接电阻后接电源，B脚接电阻后接地，A脚通过电阻后与对外接口的UART_A脚相连，B脚通过电阻脚后与对外接口的UART_B脚相连，UART_A脚和UART_B脚之间以及二者对地之间分别有稳压管。室内装置采集供暖时间、用户室内温度等相关信息，室内装置可通过无线传输到室外装置，在经由MAX487通讯模块传输给采集器，采集器将信息传输到总站，供供暖的单位进行查看和管理。
所述的电源模块包括一电压转换器，电压转换器的Vin管脚经二极D6接+24V供电电压并经滤波电容接地，Out管脚经电感后接电压转换器的feedback管脚，ON/OFF管脚和Out管脚之间接二极管，再经过并联电容滤波后作为电源电压，电压转换器的ON/OFF管脚和GND管脚直接接地，+5V电源电压VCC进入转换U2的Vin管脚，Vout管脚输出3.3V电压，经滤波电容后接地，其GND管脚直接接地。电源模块完成电压转换，用于把供电电压+24V转变为5V电源和3.3V电源VC，给电路的其他模块以及射频小板供电。
所述的射频模块插座的1脚和2脚接3.3V电源，并经并联的滤波电容后接地，其9脚和10脚接电源地。射频模块插座用于连接射频小板，与室内控制装置进行信息传输，完成对电机的控制。
所述的时钟芯片的V2脚接电源VCC，并接电容后接地，其V1脚接充电电池，并接电容后接地，其G脚接电源地，时钟芯片X1脚与X2脚之间接晶振Y2，X1脚接电容后接地，X2脚接电容后接地。通过时钟芯片提供阀门开关状态的精确时间。
所述的微处理器的WORK脚、STAR脚、AUTO脚分别接发光二极管和限流电阻后接电源，用来指示电路的工作状态；电源VCC和地之间串接限流电阻和发光二极管D5，用来指示电源的工作状态。此部分电路为调试电路时的状态指示。
所述对外接口的的1脚接+24V供电电源，2脚和5脚接电源地，其OPEN脚和CLOSE脚接微处理器的OPEN脚和CLOSE脚，并分别经上拉电阻接电源。
微处理器还连接有程序烧写接口，所述的程序烧写接口的1脚为RXD1，2脚为TXD1，3脚为电源，4脚为电源地。
本发明提供的无线一拖一暖气阀室外控制装置具有以下优点：
（1）实现了分户计量，控制更加精确、有效。
（2）用户可以自由开关暖气阀，房间无人时可以关闭，实现自动节能。
（3）用户可以自由设置室内温度，缩小室内和室外的温差，当室内温度达到设定值时，暖气阀可以自动关闭并停止计费，节约能源，降低成本。
（4）当室内温度设定值低时，暖气控制阀自动打开，使室温在较短时间内达到设定值，然后暖气控制阀自动关闭，并停止计费。
（5）可以采用“两部制收费法”：国家发改委、建设部2007年6月3日联合发布的《城市供热价格管理暂行办法》，规定采暖收费实行固定热价和计量热价相结合的“两部制热价”（也称“两部制收费法”）。固定热价按照总热价30%—60%的标准确定，计量热价按用户的实际使用量计算，用户所要缴纳的采暖费是固定热价和计量热价之和。
（6）电机功率低，可以采用小电机，其功率为２Ｗ左右，耗能少。
附图说明
图1为本发明的系统框图；
图2为本发明微处理器电路原理图；
图3是电机驱动电路电路原理图；
图4是对外接口的接线图；
图5是MAX通讯模块电路原理图；
图6是电源模块电路原理图；
图7是射频模块插座电路原理图；
图8是时钟芯片电路原理图；
图9是指示电路电路原理图；
图10是程序烧写接口接线图。
具体实施方式
一种无线一拖一暖气控制阀室外控制装置，如图1所示，包括一微处理器J3及与其连接的电机M1、MAX487通讯模块U3、射频模块、时钟芯片U1，还包括一为上述各模块供电的电源模块，其中微处理器J3用于接收信号、处理数据并控制外围设备工作，电机M1用于打开和关闭暖气阀，MAX487通讯模块U3用于与采集器传输数据，射频模块用于与室内控制装置传输信息，时钟芯片U1用于提供日期、时间。
如图2所示，微处理器J3采用STC12C5A32S2，其VCC脚接电源VCC，并经滤波电容C8、C12后接地，其GND脚接电源地，其XTAL1脚和XTAL2脚之间接时钟晶振，XTAL1接电容C13后接地，XTAL2接电容C17后接地。RST脚连接有一电容C16和电阻R10组成的阻容复位电路，微处理器J3的P3.6和P3.7管脚分别作为ON脚和OFF脚，ON脚和OFF脚之间为电机驱动电路。
如图3所示，电机驱动电路包括两个PMOS管Q2和Q3,、两个NMOS管Q4和Q5，PMOS管Q3的源极和NMOS管Q4的漏极共同连接到电机的M+脚，PMOS管Q2的源极和NMOS管Q5的漏极共同连接电机的M-脚，两个NMOS管的源极接地，两个PMOS管的的漏极通过一个限流电阻接电源VCC，PMOS管Q3和NMOS管Q4的栅极共同连接到OFF脚，PMOS管Q2和NMOS管Q5的栅极共同连接到ON脚，电机的两端并联电容C26。此外，电机的两端并联有抗干扰的保护电容C26。
如图4所示，微处理器上还设有对外接口J13，对外接口的J13的1脚接+24V供电电源，2脚和5脚接电源地，其OPEN脚和CLOSE脚接微处理器J3的OPEN脚和CLOSE脚，并分别经上拉电阻接电源VCC。
如图5所示， MAX487通讯模块的VC脚接电源VCC，并接电容C18后接地，其GND脚接地，其RO脚、DI脚接微处理器J3的RXD1脚、TXD1脚，MAX487通讯模块的RE-脚和DE脚接微处理器J3的UART_CON 1脚并分别通过上拉电阻接电源VCC，MAX487通讯模块的A脚与B脚之间并接电阻R27和R46，A脚接电阻R11后接电源VCC，B脚接电阻R9后接地，A脚通过电阻R45后与对外接口J13的UART_A脚相连，B脚通过电阻R44脚后与对外接口J13的UART_B脚相连，UART_A脚和UART_B脚之间以及二者对地之间分别有稳压管D8、D7、D9。
如图6所示，电源模块包括一电压转换器J6，电压转换器J6的Vin管脚经二极管D6接+24V供电电压并经滤波电容C19、C20接地，Out管脚经电感L1后接电压转换器J6的feedback管脚，ON/OFF管脚和Out管脚之间接二极管D2，再经过并联电容C21、C22、C23、C24、C25滤波后作为电源电压VCC，电压转换器J6的ON/OFF管脚和GND管脚直接接地，+5V电源电压VCC进入转换器U2的Vin管脚，Vout管脚输出3.3V电压，经滤波电容C27、C28后接地，其GND管脚直接接地。电源模块完成电压转换，用于把供电电压+24V转变为5V电源VCC和3.3V电源VCC，给电路的其他模块以及射频小板供电。
如图7所示，射频模块插座JP2的1脚和2脚接3.3V电源VCC，并经并联的滤波电容C6、C9后接地，其9脚和10脚接电源地，其SI脚、SO脚、CSn脚、SCLK脚、GDO2脚、GDO0脚分别接微处理器的SI脚、SO脚、CSn脚、SCLK脚、GDO2脚、GDO0脚。射频模块插座用于连接射频小板，与室内控制装置进行信息传输，完成对电机的控制。
如图8所示，时钟芯片U1的CE脚、I/O脚、SCK脚分别接微处理器J3的1302_CE脚、CHIP _CON 2脚、CHIP _CON 1，其V2脚接电源VCC，并接电容C1后接地，其V1脚接充电电池，并接电容C7后接地，其G脚接电源地，时钟芯片X1脚与X2脚之间接晶振Y2，X1脚接电容C3后接地，X2脚接电容C5后接地。
如图9所示，微处理器还设有指示电路，其中设有四个发光二极管，具体为：微处理器的WORK脚、STAR脚、AUTO脚分别接发光二极管D6、D4、D3和限流电阻后接电源VCC，用来指示电路的工作状态；电源VCC和地之间串接限流电阻和发光二极管D5，用来指示电源的工作状态。
如图10所示，微处理器J3还连接有程序烧写接口J14，所述的程序烧写接口J14，其1脚为RXD1，2脚为TXD1，3脚为电源VCC，4脚为电源地。
该装置与室内控制装置通讯连接，由室内装置采集室温，传输给室外控制装置，室外控制装置根据温度情况控制电机驱动阀门的开关。当需要打开阀门时，ON脚输出低，OFF脚输出高，Q2和Q4导通，电机向开阀方向转动；当需要关闭阀门时，OFF脚输出低，ON脚输出高，Q3和Q5导通，电机向关阀方向转动。
Claims (7)
1.一种无线一拖一暖气阀室外控制装置，包括：
一微处理器(J3)，用于接收信号、处理数据并控制外围设备工作；
一电机(M1)，用于打开和关闭暖气阀；
一MAX487通讯模块（U3），用于与采集器传输数据；
一时钟芯片（U1），用于提供日期、时间；以及
一电源模块，用于电压转换、为上述模块提供所需电压，其特征在于：还包括一射频模块，用于与室内控制装置无线传输信息；微处理器（J3）的1302_CE脚、CHIP _CON 2脚、CHIP _CON 1脚分别接时钟芯片（U1）的CE脚、I/O脚、SCK脚，并经上拉电阻接电源（VCC）；微处理器（J3）的RXD1脚、TXD1脚分别接MAX487通讯模块（U3）的RO脚、DI脚，UART_CON 1脚接MAX487通讯模块的RE-脚和DE脚并分别通过上拉电阻接电源VCC；微处理器（J3）的SI脚、SO脚、CSn脚、SCLK脚、GDO2脚、GDO0脚接射频模块的插座（JP2）的SI脚、SO脚、CSn脚、SCLK脚、GDO2脚、GDO0脚；微处理器(J3)的ON脚和OFF脚之间为电机驱动电路，所述的电机驱动电路包括两个PMOS管(Q2和Q3)、两个NMOS管(Q4和Q5)，PMOS管(Q3)的源极和NMOS管(Q4)的漏极共同连接到电机的M+脚，PMOS管(Q2)的源极和NMOS管(Q5)的漏极共同连接电机的M-脚，两个NMOS管的源极接地，两个PMOS管的的漏极通过一个限流电阻接电源(VCC)，PMOS管(Q3)和NMOS管(Q4)的栅极共同连接到OFF脚，PMOS管(Q2)和NMOS管(Q5)的栅极共同连接到ON脚，电机的两端并联电容(C26)。
2.根据权利要求1所述的无线一拖一暖气阀室外控制装置，其特征在于：所述微处理器(J3)的VCC脚接电源(VCC)，并经滤波电容(C8、C12)后接地，其GND脚接电源地，其XTAL1脚和XTAL2脚之间接晶振电路，RST脚连接有一阻容复位电路。
3.根据权利要求1或2所述的无线一拖一暖气阀室外控制装置，其特征在于：微处理器(J3)上还设有对外接口(J13)，所述的MAX487通讯模块的VC脚接电源(VCC)，并接电容(C18)后接地，其GND脚接地， 其A脚与B脚之间并接电阻(R27和R46)，A脚接电阻(R11)后接电源(VCC)，B脚接电阻(R9)后接地，A脚通过电阻(R45)后与对外接口(J13)的UART_A脚相连，B脚通过电阻(R44)脚后与对外接口(J13)的UART_B脚相连，UART_A脚和UART_B脚之间以及二者对地之间分别有稳压管(D8、D7、D9)。
4.根据权利要求3所述的无线一拖一暖气阀室外控制装置，其特征在于：所述的电源模块包括一电压转换器(J6)，电压转换器(J6)的Vin管脚经二极管（D6）接+24V供电电压并经滤波电容(C19、C20)接地，Out管脚经电感L1后接电压转换器（J6）的feedback管脚，ON/OFF管脚和Out管脚之间接二极管（D2），再经过并联电容（C21、C22、C23、C24、C25）滤波后作为电源电压（VCC），电压转换器（J6）的ON/OFF管脚和GND管脚直接接地，+5V电源电压（VCC）进入转换器（U2）的Vin管脚，Vout管脚输出3.3V电压，经滤波电容（C27、C28）后接地，其GND管脚直接接地。
5.根据权利要求3所述的无线一拖一暖气阀室外控制装置，其特征在于：所述的射频模块插座（JP2）的1脚和2脚接3.3V电源（VCC），并经并联的滤波电容（C6、C9）后接地，其9脚和10脚接电源地。
6.根据权利要求4或5所述的无线一拖一暖气阀室外控制装置，其特征在于：所述的时钟芯片（U1）的V2脚接电源（VCC），并接电容（C1）后接地，其V1脚接充电电池，并接电容（C7）后接地，其G脚接电源地，时钟芯片X1脚与X2脚之间接晶振（Y2），X1脚接电容（C3）后接地，X2脚接电容（C5）后接地。
7.根据权利要求6所述的无线一拖一暖气阀室外控制装置，其特征在于：所述的微处理器（J3）的WORK脚、STAR脚、AUTO脚分别接发光二极管（D6、D4、D3）和限流电阻后接电源（VCC），用来指示电路的工作状态；电源（VCC）和地之间串接限流电阻和发光二极管（D5），用来指示电源的工作状态。
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| C06 | Publication | ||
| PB01 | Publication | ||
| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
| C14 | Grant of patent or utility model | ||
| GR01 | Patent grant | ||
| CF01 | Termination of patent right due to non-payment of annual fee | ||
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Granted publication date: 20160615 |