CN103673070B - 一种无线一拖四暖气阀室外控制装置 - Google Patents

一种无线一拖四暖气阀室外控制装置 Download PDF

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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四暖气控制阀室外控制装置。包括一微处理器，四个电机，一MAX487通讯模块，一射频模块，一按键模块。用户可以自由开关暖气阀，房间无人时可以关闭，停止计费，实现自动节能，比现有各种计费方式都节能。且本发明由其自主研制的阀门与现有的接口类似，安装方便。电机功率低，可以采用小电机，其功率为2W左右，耗能少。一块控制板可以同时控制四个电机的开关状态，降低了成本。

Description

一种无线一拖四暖气阀室外控制装置
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四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四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：一微处理器，为PIC1846K20，用于接收信号、处理数据并控制外围设备工作；
四个电机，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；
一射频模块，用于与室内控制装置无线传输信息；
一按键模块，用于手动控制四个暖气阀及一用于电压转换、为上述模块提供所需电压的电源模块，微处理器与电机、MAX487通讯模块、射频模块、按键模块连接；微处理器的7脚Vdd接电源，并经滤波电容后接地，微处理器的6脚Vss接电源地，微处理器的28脚Vdd接电源，并经滤波电容后接地，微处理器的29脚Vss直接接地，微处理器的TlOSI脚和TlOSO脚之间、OSC1脚和OSC2脚之间均接有晶振电路，微处理器的RD4脚和RD5脚、RD6脚和RD7脚、RA0脚和RA1脚、RA2脚和RA3作为四组OFF脚和ON脚，每组OFF脚和ON脚之间均连接有电机驱动电路。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。
所述的电机驱动电路是这样的：以电机M1为例，包括两个PMOS管，两个NMOS管，PMOS管Q1的源极和NMOS管Q13的漏极共同连接到电机的M1+脚，PMOS管Q6的源极和NMOS管Q14的漏极共同连接到电机的M1-脚，两个NMOS管的源极接地，两个PMOS管的漏极通过一个限流电阻接+5V电压，PMOS管Q1和NMOS管Q13的栅极共同连接到OFF1脚，PMOS管Q6和NMOS管Q14的栅极共同连接到ON1脚，电机M1的两端并联电容C3，电机的M1+、M1-连接在为其提供控制信号的出线接口J1上，另外三个电机的驱动电路同理。每个电机驱动电路负责带动相应电机运转，开关暖气阀。
微处理器上还设有出线接口，所述的MAX487通讯模块的DI脚和RO脚分别接微处理器的PC6脚、PC7脚，并经上拉电阻接电源，微处理器的RB0脚接MAX487通讯模块的RE-脚和DE脚，并经上拉电阻接电源，MXA48通讯模块的VC脚接电源，并接电容后接地，其GND脚直接接地，其A脚与B脚之间串接电阻和开关，A脚接电阻后接电源VCC，A脚通过电阻后与出线接口的UART_A脚相连；B脚接电阻后接地，B脚通过电阻后与出线接口的UART_B脚相连。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三个电压转换器，+24V电压输入电压转换器的Vin脚，并经电容滤波后接地，其Out脚输出电压经电感接Feedback脚，ON/OFF脚和Out脚之间设整流二极管，Feedback脚接并联电容滤波电路后滤波后输出+12V电压，ON/OFF脚和GND脚直接接地；+12V电压进入电压转换芯片的Vin管脚，Vout管脚输出+5V电压给充电电池充电，电压转换器的GND脚接地；+5V电压经滤波电容滤波后进入电压转换芯片转换成3.3V电源电压，用于给射频小板供电，其GND脚接电源地。电源模块可输出+12V、+5V、+3.3V三种电压，分别用于给电池充电、给各模块供电以及给射频小板供电。
所述射频模块的SI脚、SO脚、SCLK脚、DGO2脚、DGO0脚接微处理器的RC4脚、RC5脚、RC3脚、RB2脚、RB3脚，射频模块的1脚接电源并经电容滤波后接地，其7脚、9脚和10脚接地。射频模块用于与室外控制装置进行无线传输。
所述的按键模块包括四个按键，四个按键一端接地，另一端分别接微处理器的RB4脚、RB5脚、RB6脚、RB7脚并分别通过上拉电阻接电源。通过按键模块完成对四个阀门开关状态的控制。
所述微处理器还连接有四组用于指示电路的工作状态的双色发光二极管，同时还连接有一用于指示电源工作状态的发光二极管。
此外，微处理器还连接有低压检测电路，晶振电路和程序烧写接口。
所述的低压检测电路为电阻R51和R55串接的+24V供电电压的分压检测：微处理器的RA5脚接电阻R51后接电源+24V同时接电阻R55后接地。当检测电压低于1.1V时产生低压中断。
所述的晶振电路为：微处理器的TlOSI脚、TlOSO脚之间接晶振Y2的两端，晶振Y2两端均经电容接地，微处理器的OSC1脚、OSC2脚之间接晶振Y3的两端，晶振Y3两端均经电容接地。
所述的程序烧写接口的4脚和5脚分别接作为PGC、PGD接微处理器的RB6脚和RB7脚，程序烧写接口的1脚接微处理器的MCLR脚，2脚接电源，两者之间串联电阻，3脚直接接电源地。
本发明提供的无线一拖四暖气阀室外控制装置具有以下优点：
1、用户可以自由开关暖气阀，房间无人时可以关闭，停止计费，实现自动节能，比现有各种计费方式都节能。
2、用户可以自由设置室内温度，可以缩小室内与室外的温差，当室内温度达到设定值时，暖气阀可以自动关闭，停止计费。
3、当室内温度设定值低时，暖气阀自动打开，使房间温度在较短时间内达到这一设定值，然后暖气阀自动关闭，并停止计费。
4、IC卡预付费方式，解决了收费难的问题，方便管理。
5、由其自主研制的阀门与现有的接口类似，安装方便。
6、电机功率低，可以采用小电机，其功率为2W左右，耗能少。
7、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。
8、一块控制板可以同时控制四个电机的开关状态，降低了成本。
附图说明
图1是本发明的系统框图；
图2是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MAX通讯模块电路原理图；
图5是电源模块电路原理图；
图6是射频模块电路原理图；
图7是按键模块电路原理图；
图8是指示电路电路原理图；
图9是程序烧写接口接线图；
图10是出线接口J1的接线图；
图11是出线接口J2的接线图；
图12低压检测电路电路原理图。
具体实施方式
一种无线一拖四暖气阀室外控制电路，如图1所示，包括一微处理器U1及与其连接的四个电机、MAX487通讯模块、射频模块、按键模块，还包括一为上述各模块供电的电源模块，其中微处理器U1用于接收信号、处理数据并控制外围设备工作，电机用于打开和关闭暖气阀，MAX487通讯模块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，按键模块用于手动控制四个暖气阀的开关。
如图2所示，微处理器的7脚Vdd接电源VCC，并经滤波电容C11后接地，微处理器的6脚Vss接电源地，微处理器的28脚Vdd接电源VCC，并经滤波电容C12、C33后接地，微处理器的29脚Vss直接接地。如图12所示，微处理器的RA5脚接低压检测电路，RA5脚接电阻R51后接电源+24V，同时接电阻R55后接地。微处理器的T1OSI脚和T1OSO脚之间、OSC1脚和OSC2脚之间均接有晶振电路，所述的晶振电路为：微处理器的TlOSI脚、TlOSO脚之间接晶振Y2的两端，晶振Y2两端均经电容接地，微处理器的OSC1脚、OSC2脚之间接晶振Y3的两端，晶振Y3两端均经电容接地。微处理器的RC2脚经发光二极管D1和限流电阻R46后接电源VCC，微处理器的RD4脚和RD5脚、RD6脚和RD7脚、RA0脚和RA1脚、RA2脚和RA3分别作为OFF脚和ON脚，每组OFF脚和ON脚之间连接有电机驱动电路。
如图3所示，电机驱动电路是这样的：以电机M1为例，包括两个PMOS管Q1和Q6，两个NMOS管Q13和Q14，PMOS管Q1的源极和NMOS管Q13的漏极共同连接到电机的M1+脚，PMOS管Q6的源极和NMOS管Q14的漏极共同连接到电机的M1-脚，两个NMOS管的源极接地，两个PMOS管的漏极通过一个限流电阻接+5V电压，PMOS管Q1和NMOS管Q13的栅极共同连接到OFF1脚，PMOS管Q6和NMOS管Q14的栅极共同连接到ON1脚，电机M1的两端并联电容C3。另外三个电机的驱动电路同理，可见图中所示，在此不再描述。如图10所示，电机的M+、M-连接在为其提供控制信号的出线接口J1上。
如图4和图11所示，微处理器上还设有出线接口J2，所述的MAX487通讯模块的DI脚和RO脚分别接微处理器的PC6脚、PC7脚，并经上拉电阻接电源VCC，微处理器的RB0脚接MAX487通讯模块的RE-脚和DE脚，并经上拉电阻接电源VCC，MXA48通讯模块的VC脚接电源VCC，并接电容C29后接地，其GND脚直接接地，其A脚与B脚之间串接电阻R64和开关J7，A脚接电阻R65后接电源VCC，A脚通过电阻R67后与出线接口J2的UART_A脚相连；B脚接电阻R66后接地，B脚通过电阻R68脚后与出线接口J2的UART_B脚相连。
如图5所示，所述的电源模块包括三个电压转换器，+24V电压输入电压转换器J4的Vin脚，并经电容C39滤波后接地，其Out脚输出电压经电感L2接Feedback脚，ON/OFF脚和Out脚之间设整流二极管D7，Feedback脚接并联电容滤波电路后滤波后输出+12V电压，ON/OFF脚和GND脚直接接地；+12V电压进入电压转换芯片U2的Vin管脚，Vout管脚输出+5V电压给充电电池BT2充电，电压转换器U2的GND脚接地；+5V电压经滤波电容C63、C27滤波后进入电压转换芯片U4转换成3.3V电源电压VCC，用于给射频小板供电，其GND脚接电源地。
如图6所示，所述射频模块的3脚、5脚、4脚、6脚、8脚分别接作为SI、SO、SCLK、DGO2、DGO0接微处理器的RC4脚、RC5脚、RC3脚、RB2脚、RB3脚，射频模块的1脚接电源VCC并经电容滤波后接地，其7脚、9脚和10脚接地。
如图7所示，按键模块包括四个按键，四个按键一端接地，另一端分别接微处理器的RB4脚、RB5脚、RB6脚、RB7脚并分别通过上拉电阻接电源VCC，
如图8所示，所述微处理器还连接有四组用于指示电路的工作状态的双色发光二极管D3、D4、D5、D6，同时还连接有一用于指示电源工作状态的发光二极管D1。具体连接电路为：微处理器的RE2脚、RE1脚分别通过限流电阻后接双色发光二极管D4阴极的3脚和1脚，双色发光二极管的共阳极接电源VCC，微处理器的RE0脚、RA4脚分别通过限流电阻后接双色发光二极管D3阴极的3脚和1脚，双色发光二极管的共阳极接电源VCC，微处理器的RD3脚、RD2脚分别通过限流电阻后接双色发光二极管D5阴极的3脚和1脚，双色发光二极管的共阳极接电源VCC，微处理器的RD1脚、RD0脚分别通过限流电阻后接双色发光二极管D6阴极的3脚和1脚，双色发光二极管的共阳极接电源VCC，用于指示电路的工作状态；VCC电源串接限流电阻R69和发光二极管D8后接地，用于指示电源工作状态。
如图9所示，所述的程序烧写接口J3的4脚和5脚分别接作为PGC、PGD的微处理器的RB6脚和RB7脚，程序烧写接口J3的1脚接微处理器的MCLR脚，2脚接电源VCC，两者之间串联电阻R6，3脚直接接电源地。
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，Q6和Q13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，Q1和Q14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C3，其他三个电机工作原理相同。

Claims (7)

1.一种无线一拖四暖气阀室外控制装置，其特征在于包括：
一微处理器(U1)，为PIC1846K20，用于接收信号、处理数据并控制外围设备工作；
四个电机(M1、M2、M3、M4)，用于打开和关闭暖气阀；
一MAX487通讯模块(U5)，用于与采集器传输数据；
一射频模块，用于与室内控制装置无线传输信息；
一按键模块，用于手动控制四个暖气阀及一用于电压转换、为上述模块提供所需电压的电源模块，微处理器与电机、MAX487通讯模块、射频模块、按键模块连接；微处理器的7脚Vdd接电源(VCC)，并经滤波电容(C11)后接地，微处理器的6脚Vss接电源地，微处理器的28脚Vdd接电源(VCC)，并经滤波电容(C12、C33)后接地，微处理器的29脚Vss直接接地，微处理器的TlOSI脚和TlOSO脚之间、OSC1脚和OSC2脚之间均接有晶振电路，微处理器的RD4脚和RD5脚、RD6脚和RD7脚、RA0脚和RA1脚、RA2脚和RA3作为四组OFF脚和ON脚，每组OFF脚和ON脚之间均连接有电机驱动电路。
2.根据权利要求1所述的无线一拖四暖气阀室外控制装置，其特征在于：所述的电机驱动电路是这样的：以电机M1为例，包括两个PMOS管(Q1和Q6)，两个NMOS管(Q13和Q14)，第一PMOS管(Q1)的源极和第一NMOS管(Q13)的漏极共同连接到电机的M1+脚，第二PMOS管(Q6)的源极和第二NMOS管(Q14)的漏极共同连接到电机的M1-脚，两个NMOS管的源极接地，两个PMOS管的漏极通过一个限流电阻接+5V电压，第一PMOS管(Q1)和第一NMOS管(Q13)的栅极共同连接到OFF1脚，第二PMOS管(Q6)和第二NMOS管(Q14)的栅极共同连接到ON1脚，电机(M1)的两端并联电容(C3)，电机的M1+、M1-连接在为其提供控制信号的出线接口(J1)上，另外三个电机的驱动电路同理。
3.根据权利要求1所述的无线一拖四暖气阀室外控制装置，其特征在于：微处理器上还设有出线接口(J2)，所述的MAX487通讯模块(U5)的DI脚和RO脚分别接微处理器的PC6脚、PC7脚，并经上拉电阻接电源(VCC)，微处理器的RB0脚接MAX487通讯模块的RE-脚和DE脚，并经上拉电阻接电源(VCC)，MXA48通讯模块(U5)的VC脚接电源(VCC)，并接电容(C29)后接地，其GND脚直接接地，其A脚与B脚之间串接电阻(R64)和开关(J7)，A脚接电阻(R65)后接电源(VCC)，A脚通过电阻(R67)后与出线接口(J2)的UART_A脚相连；B脚接电阻(R66)后接地，B脚通过电阻(R68)脚后与出线接口(J2)的UART_B脚相连。
4.根据权利要求1所述的无线一拖四暖气阀室外控制装置，其特征在于：所述的电源模块包括三个电压转换器，+24V电压输入第一电压转换器(J4)的Vin脚，并经电容(C39)滤波后接地，其Out脚输出电压经电感(L2)接Feedback脚，ON/OFF脚和Out脚之间设整流二极管(D7)，Feedback脚接并联电容滤波电路后滤波后输出+12V电压，ON/OFF脚和GND脚直接接地；+12V电压进入第二电压转换器(U2)的Vin管脚，Vout管脚输出+5V电压给充电电池BT2充电，第二电压转换器(U2)的GND脚接地；+5V电压经滤波电容(C63、C27)滤波后进入第三电压转换器(U4)转换成3.3V电源(VCC)，用于给射频小板供电，其GND脚接电源地。
5.根据权利要求1所述的无线一拖四暖气阀室外控制装置，其特征在于：所述射频模块插座(JP2)的SI脚、SO脚、SCLK脚、DGO2脚、DGO0脚接微处理器的RC4脚、RC5脚、RC3脚、RB2脚、RB3脚，射频模块的1脚接电源(VCC)并经电容滤波后接地，其7脚、9脚和10脚接地。
6.根据权利要求1所述的无线一拖四暖气阀室外控制装置，其特征在于：所述的按键模块包括四个按键，四个按键一端接地，另一端分别接微处理器的RB4脚、RB5脚、RB6脚、RB7脚并分别通过上拉电阻接电源(VCC)。
7.根据权利要求1所述的无线一拖四暖气阀室外控制装置，其特征在于：所述微处理器还连接有四组用于指示电路的工作状态的双色发光二极管(D3、D4、D5、D6)，同时还连接有一用于指示电源工作状态的发光二极管(D1)。
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