CN104319563B - 一种具有异常报警的智能空调插座 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种具有异常报警的智能空调插座，包括壳体、壳体表面的插孔、以及设置在壳体内的导电组件，该壳体内设置有：单片机处理器以及分别与单片机处理器电性连接的电流检测模块、电压检测模块、室外温度检测模块、室内温度检测模块、显示模块以及电源模块，该电源模块同时连接显示模块以给其供电；本发明从空调在使用时都需要的插座实时监测，而不对空调本身的软硬件做改造，改造插座的成本远远低于空调本身改造的成本，应用本发明的空调插座后，用户可以自行更换对应型号空调的插座，即可以最小的代价实现对现有已安装的空调实施监控。

Description

一种具有异常报警的智能空调插座

技术领域

本发明涉及插座, 具体是一种具有异常报警的智能空调插座。

背景技术

一般空调只有外挂电机温度保护提示，室温显示等，但对空调实质性能并没有一个正确的反馈信息给予用户进行交流，用户无法得知空调的制冷是否正常、使用环境是否适当等一系列信息。用户只知道开启电源设定使用，空调也只知道一直运转，达到设定温度后停止压缩机工作，长时间使用后用户无法得知空调性能是否有出现下降现象。

发明内容

由于空调的种类是有限的，单一空调的各种参数是唯一的，如何针对具有已知参数的空调，并不改变空调自身软硬件设置的情形下，对空调进行监控并实施智能异常报警是本发明所要考虑的问题，众所周知，空调在使用时都需要插座来接入电源，插座接入的电流电压即为实际空调的输入，本发明的构思即以此为出发点。

为了克服上述技术问题, 本发明的目的在于提供一种具有异常报警的智能空调插座。

本发明采用的技术方案是：

一种具有异常报警的智能空调插座，包括壳体、壳体表面的插孔、以及设置在壳体内的导电组件，其特征在于：

该壳体内设置有：单片机处理器以及分别与单片机处理器电性连接的电流检测模块、电压检测模块、室外温度检测模块、室内温度检测模块、显示模块以及电源模块，该电源模块同时连接显示模块以给其供电；

所述电流检测模块、电压检测模块分别用于检测电网接入插座后输出至空调的采样电流、采样电压，该采样电流、采样电压分别经运放电路后反馈至单片机处理器；

所述室外温度检测模块、室内温度检测模块分别用于检测室外、室内的温度信号并反馈至单片机处理器；

所述单片机处理器作为控制处理核心，分别利用反馈的信号进行电压异常检测、电流异常检测、以及温度异常检测；

其中，所述电压异常检测包括：比较反馈的采样电压与额定电压的差值，若该电压差值超出预设的正常电压差值，则判定空调的输入电压为过压或欠压，并输出电压异常报警信号；

所述电流异常检测包括：比较反馈的采样电流与额定电流的差值，若该电流差值超出预设的正常电流差值，则判定空调的输入电流过大，并输出电流异常报警信号；

所述温度异常检测包括：在时间T∈T0~Tm时间段内，判断预定降低温度幅度是否处于实际降低温度幅度*（-120%，+120%）的范围内，若不在该范围内则输出异常报警信号；其中：实际降低温度幅度=F（Tm）-F（T0），F（T0）为起始室内温度，F（Tm）为Tm时刻的室内温度；预定降低温度幅度=∑_T0~Tm [电压_T(v)*电流_T(a)]*标称能效比（B）/标称空间面积（A）*制冷系数R（T）*标称功率因率C，电压_T(v)、电流_T(a)分别为T时刻所检测的采样电压与采样电流，该制冷系数R（T）为T时刻室外温度与室内温度对应的制冷系数；

所述显示模块用于显示单片机处理器输出的当前温度、功率、异常报警提示。

进一步，所述单片机处理器直接或间接预存有不同室外温度与室内温度时的制冷系数值表，制冷系数R（T）通过单片机处理器从该制冷系数值表读取T时刻室外温度与室内温度所对应的制冷系数值。

进一步，所述电源模块为开关电源，该开关电源包括整流IC、变压器、隔离光耦。

进一步，所述电流检测模块以康铜丝作为检测电流器件。

进一步，所述显示模块包括显示IC以及数码显示屏。

进一步，所述室外温度检测模块、室内温度检测模块分别以外接的热敏电阻作为温度传感器来检测室外、室内的温度。

本发明的有益效果是：

1.本发明从空调在使用时都需要的插座实时监测，而不对空调本身的软硬件做改造，改造插座的成本远远低于空调本身改造的成本，应用本发明的空调插座后，用户可以自行更换对应型号空调的插座，即可以最小的代价实现对现有已安装的空调实施监控；

2.本发明的监测范围广，既有电压检测模块检测输入是否过压或欠压，又有电流检测模块检测输入是否电流过大，并具有及时提醒功能的显示模块，有效保证了空调不会长期处于非正常工作状态，有利于空调的寿命可以达到标称寿命；

3.本发明在电流电压的基础上还增加了温度检测，此温度检测并非简单的室温指示，而是将采样电流、采样电压、室内温度与室外温度综合引入预定降低温度幅度的影响因素，并利用软件算法结合预定降低温度幅度计算公式，得出真实有效的预定降低温度幅度，以此与实际降低温度幅度比较来判断空调是否正常运行；这种检测方式可以在上述电流与电压检测不能真实监控空调运行时，以绝对的、真实有效的室内室外温度因素参与计算，从而识别出可能存在的如散热系统存在积尘、制冷剂过少、使用空间是否与标称不匹配、安装管道不合理等非常规检测故障。

附图说明

下面结合附图对本发明的具体实施方式做进一步的说明。

图1是本发明空调插座的主视图；

图2是本发明空调插座的内部电路原理框图；

图3是本发明的主程序流程图；

图4是本发明的电流、电压检测流程图；

图5是本发明的温度检测流程图；

图6是不同温度下制冷量随室外温度的变化曲线图；

图7是单片机处理器的电路图；

图8是电流检测模块的电路图；

图9是电压检测模块的电路图；

图10是室外温度检测模块的电路图；

图11是室内温度检测模块的电路图；

图12是电源模块的电路图；

图13是显示模块的电路图。

具体实施方式

参考图1所示，为本发明的一种具有异常报警的智能空调插座，包括壳体1、壳体1表面的插孔2、以及设置在壳体1内的导电组件（未示出），壳体1表面还设置有数码显示屏3。

如图2所示，本发明空调插座内设有单片机处理器10以及分别与单片机处理器10电性连接的电流检测模块20、电压检测模块30、室外温度检测模块40、室内温度检测模块50、显示模块60以及电源模块70，该电源模块70同时连接显示模块60以给其供电；

所述电流检测模块20、电压检测模块30分别用于检测电网接入插座后输出至空调的采样电流、采样电压，该采样电流、采样电压分别经运放电路后反馈至单片机处理器10；

所述室外温度检测模块40、室内温度检测模块50分别用于检测室外、室内的温度信号并反馈至单片机处理器10；

所述单片机处理器10作为控制处理核心，分别利用反馈的信号进行电压异常检测、电流异常检测、以及温度异常检测；

所述显示模块60用于显示单片机处理器10输出的当前温度、功率、异常报警提示；

如图3，为本发明的主流程，依次为：从主程序开始，数据初始化，电源检测（电流与电压）、温度检测、数据显示，然后返回电源检测；

图4所示为上述电源检测的具体流程，首先进行电压检测，检测是否存在过压或欠压（通过比较反馈的采样电压与额定电压的差值，若该电压差值超出预设的正常电压差值），若是则通过显示模块60进行异常报警，否则进入下一步的电流检测，电流检测主要检测是否电流过大（比较反馈的采样电流与额定电流的差值，若该电流差值超出预设的正常电流差值），若电流过大则通过显示模块60进行异常报警，否则返回主程序。

通过上述电压检测模块30检测输入是否过压或欠压，以及电流检测模块20检测输入是否电流过大，并利用及时提醒功能的显示模块60，有效保证了空调不会长期处于非正常工作状态，有利于空调的寿命可以达到标称寿命；

需要指出的是，上述电流与电压检测只能适用于电网波动或故障时的空调运行监测，而对于可能存在的如散热系统存在积尘、制冷剂过少、使用空间是否与标称不匹配、安装管道不合理等非常规检测故障，却不能真实监控空调运行，因此，本发明还从另外一个角度出发，即温度检测，引入绝对的、真实有效的室内室外温度因素参与计算，以提高检测准确性。

如图5所示，为本发明的温度检测流程：

1）从启动温度监测程序开始；

2）检测空调是否开启；

3）若开启则进入计时检测阶段，即在时间T∈T0~Tm时间段内检测采样电流、采样电压、室内温度与室外温度，若未开启则返回主程序；

4）计算预定降低温度幅度和实际降低温度幅度；

5）判断预定降低温度幅度是否处于实际降低温度幅度*（-120%，+120%）的范围内，若不在该范围内则输出异常报警信号，若在该范围内则返回主程序；

其中：实际降低温度幅度=F（Tm）-F（T0），F（T0）为起始室内温度，F（Tm）为Tm时刻的室内温度；预定降低温度幅度=∑_T0~Tm [电压_T(v)*电流_T(a)]*标称能效比（B）/标称空间面积（A）*制冷系数R（T）*标称功率因率C，电压_T(v)、电流_T(a)分别为T时刻所检测的采样电压与采样电流，该制冷系数R（T）为T时刻室外温度与室内温度对应的制冷系数；关于该制冷参数的获取，所述单片机处理器10直接或间接预存的不同室外温度与室内温度时的制冷系数值表，制冷系数R（T）通过单片机处理器10从该制冷系数值表读取T时刻室外温度与室内温度所对应的制冷系数值。

本发明引入室外温度参与计算的目的在于，室外温度也会对制冷量产生较大的影响，如下实验得出的表1以及图6所示：

随着室外温度的升高和室内温度的下降，制冷系数R会相应的降低，因此引入室内温度和室外温度参与计算有利于准确性的提高；

如上所述，本发明在电流电压的基础上还增加了温度检测，此温度检测并非简单的室温指示，而是将采样电流、采样电压、室内温度与室外温度综合引入预定降低温度幅度的影响因素，并利用软件算法结合预定降低温度幅度计算公式，得出真实有效的预定降低温度幅度，以此与实际降低温度幅度比较来判断空调是否正常运行；

如图7-图13所示依次为单片机处理器10、电流检测模块20、电压检测模块30、室外温度检测模块40、室内温度检测模块50、电源模块70、显示模块60的电路图。其中，所述电源模块70为开关电源，该开关电源包括整流IC（LP2704）、变压器T1、隔离光耦U2；电流检测模块20以康铜丝R18作为检测电流器件，并有运算放大器进行放大，由于空调插座的壳体1体积有限，因而采用康铜丝来替换电流互感器来检测电流,当然，康铜丝仅作为电流检测的其中一种形式，其他常规检测结构亦在本技术方案保护范围之内 ；所述显示模块60包括显示IC（TM1634）以及数码显示屏3；所述室外温度检测模块40、室内温度检测模块50分别以外接的热敏电阻作为温度传感器来检测室外、室内的温度。

综上所述，本发明的主要创新点在于：从空调在使用时都需要的插座实时监测，而不对空调本身的软硬件做改造，改造插座的成本远远低于空调本身改造的成本，应用本发明的空调插座后，用户可以自行更换对应型号空调的插座，即可以最小的代价实现对现有已安装的空调实施监控。

以上所述仅为本发明的优先实施方式，本发明并不限定于上述实施方式，只要以基本相同手段实现本发明目的的技术方案都属于本发明的保护范围之内。

Claims (6)

1.一种具有异常报警的智能空调插座，包括壳体、壳体表面的插孔、以及设置在壳体内的导电组件，其特征在于：

该壳体内设置有：单片机处理器以及分别与单片机处理器电性连接的电流检测模块、电压检测模块、室外温度检测模块、室内温度检测模块、显示模块以及电源模块，该电源模块同时连接显示模块以给其供电；

所述电流检测模块、电压检测模块分别用于检测电网接入插座后输出至空调的采样电流、采样电压，该采样电流、采样电压分别经运放电路后反馈至单片机处理器；

所述室外温度检测模块、室内温度检测模块分别用于检测室外、室内的温度信号并反馈至单片机处理器；

所述单片机处理器作为控制处理核心，分别利用反馈的信号进行电压异常检测、电流异常检测、以及温度异常检测；

其中，所述电压异常检测包括：比较反馈的采样电压与额定电压的差值，若该电压差值超出预设的正常电压差值，则判定空调的输入电压为过压或欠压，并输出电压异常报警信号；

所述电流异常检测包括：比较反馈的采样电流与额定电流的差值，若该电流差值超出预设的正常电流差值，则判定空调的输入电流过大，并输出电流异常报警信号；

所述温度异常检测包括：在时间T∈T0~Tm时间段内，判断预定降低温度幅度是否处于实际降低温度幅度*（-120%，+120%）的范围内，若不在该范围内则输出异常报警信号；其中：实际降低温度幅度=F（Tm）-F（T0），F（T0）为起始室内温度，F（Tm）为Tm时刻的室内温度；预定降低温度幅度=∑_T0~Tm [电压_T(v)*电流_T(a)]*标称能效比（B）/标称空间面积（A）*制冷系数R（T）*标称功率因率C，电压_T(v)、电流_T(a)分别为T时刻所检测的采样电压与采样电流，该制冷系数R（T）为T时刻室外温度与室内温度对应的制冷系数；

所述显示模块用于显示单片机处理器输出的当前温度、功率、异常报警提示。

2.根据权利要求1所述的一种具有异常报警的智能空调插座，其特征在于：所述单片机处理器直接或间接预存有不同室外温度与室内温度时的制冷系数值表，制冷系数R（T）通过单片机处理器从该制冷系数值表读取T时刻室外温度与室内温度所对应的制冷系数值。

3.根据权利要求1所述的一种具有异常报警的智能空调插座，其特征在于：所述电源模块为开关电源，该开关电源包括整流IC、变压器、隔离光耦。

4.根据权利要求1所述的一种具有异常报警的智能空调插座，其特征在于：所述电流检测模块以康铜丝作为检测电流器件。

5.根据权利要求1所述的一种具有异常报警的智能空调插座，其特征在于：所述显示模块包括显示IC以及数码显示屏。

6.根据权利要求1所述的一种具有异常报警的智能空调插座，其特征在于：所述室外温度检测模块、室内温度检测模块分别以外接的热敏电阻作为温度传感器来检测室外、室内的温度。