CN104536488A - 基于pmv的温度调节系统及调节方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了基于PMV的温度调节系统及调节方法，包括单片机STC89C52，74HC04为非门，DS1302时钟芯片，B1电池组，PG160128A液晶中文显示屏。Q1，D1，及RL1，R4构成继电器控制电路，由STC89C52的P2.2口输出控制。L1模拟空调设备，单片机获取当前温度，并与场景值进行比较，判定需要升温或降温，制冷时，当需要降温时P2.2输出高电平，使继电器吸合，送给制冷设备智能信号。制热时同理。C1，C2，X1，构成单片机时钟电路，R1，C3及电源构成单片机复位及使能电路。P2.3及Button按键可用来选择当前场景，按下次数1-6分别与6种场景对应。本发明的有益效果是可以自动调节温度，使人感到舒适。

Description

基于PMV的温度调节系统及调节方法

技术领域

本发明属于电子器件技术领域，涉及基于PMV的温度调节系统及调节方法。

背景技术

PMV—预测平均投票数，根据丹麦的科学家Fanger教授提出的代表人体冷热感觉(热反应)的评价指标，它代表处于一个热环境下的人们的冷热感受的平均。预测不满意百分数——PPD，代表了对当前温度环境感觉不满意的比例，这是因为每个人的热反应多少存在着生理上的差异，PMV指标不可能代表全部人的感觉，这样Fanger教授又提出了PPD评价指标。PMV-PPD热舒适模型确立人体体温调节的数学模型，将人体的冷热感觉分为7级，分别是冷、凉、稍凉、中性、稍暖、暖、热，对应PMV值从-3到+3的整数。PMV的数值与六个因素有关。这些因素可以分为人为因素和环境因素。人为因素，包括人体的新陈代谢速率和服装的热阻。四个因素取决于环境，包括空气温度(AT)、空气的相对湿度(RH)、空气的流通速率(AV)以及平均辐射温度(RT)。PMV的计算公式基于热平衡理论和体温调节。若将人体看成是一个系统，那么人与外部环境之间的热交换遵循热力学第一定律，即S＝M-W-E-Q-R-C，其中S为人体的蓄热率(热量变化速率)，W为人体所做的有用功，M为人体的新陈代谢速率，C为人体外表面与环境的对流换热量，R为着装人体外表面与环境的辐射换热量，E是皮肤通过汗液蒸发、扩散蒸发和呼吸所造成的散热量，最后的Q为热舒适系统的输出能量。当人体与环境的热交换达到平衡状态，则人体的蓄热率S＝0。人体通过生理过程，比如出汗、发抖、调节皮肤血流量等过程，保持新陈代谢所产生的热量和身体失热量之间的平衡。PMV-PDD热舒适模型指标，为评价热舒适性的指标。该指标适用于风速较小、温度波动不大、并且偏中性的热环境中。事实也证明这些环境下用PMV-PDD指标来预测热环境的舒适度是完全正确的，它是可取的。PMV指标计算方法为现有方法，其计算公式为：PMV＝(0.303exp(-0.036M)+0.0275)[(M-W)-H-Ec-Cres-Eres]。

其中：M为人体新陈代谢率，决定于人体的活动量大小；W是人体作的有用功；H指人体表面的对流、辐射产生的热损耗；Ec为皮肤上的散热和出汗散热量；Cres是呼吸中的显热损失量；Eres指呼吸中的潜热损失量；

目前的温度调节采用人工方式调节，不能自动适应人对于环境的温感，且调节较为麻烦。

发明内容

本发明的目的在于提供基于PMV的温度调节系统，解决了目前环境温度需要人工调节，不能自适应的问题。

本发明的另一个目的是提供基于PMV调节系统的调节方法。

本发明所采用的技术方案是包括STC89C52芯片，STC89C52的1、2、3管脚分别连接DS1302的6、7、5管脚，DS1302的3、2管脚分别连接在振荡源X2的两端，DS1302的8管脚连接电池组B1的正极，电池组B1的负极接地，STC89C52的19管脚、振荡源X1的一端和电容C1的一端连接在一起，STC89C52的18管脚、振荡源X1的另一端和电容C2的一端连接在一起，STC89C52的9管脚、电阻R1的一端和电容C3的一端连接在一起，电容C1的另一端、电容C2的另一端、电阻R1的另一端连接在一起并接地，电容C3的另一端与STC89C52的31管脚连接在一起，STC89C52的15管脚、电阻R2的一端、DS18B20的2管脚连接在一起，DS18B20的1管脚接地，DS18B20的3管脚连接电阻R2的另一端，STC89C52的28管脚连接74HC04的1管脚，STC89C52的24管脚连接BUTTON按键的一端，BUTTON按键的另一端接地，STC89C52的23管脚连接电阻R4的一端，电阻R4的另一端连接三极管Q1的基极，三极管Q1的集电极、继电器RTE24005F的1管脚和二极管D1的负极连接在一起，继电器RTE24005F的2管脚、二极管D1的负极连接在一起并且接地，继电器RTE24005F的3管脚接地，继电器RTE24005F的4管脚连接外部模拟空调设备L1，STC89C52的39-32管脚、RESPACK-8的9-2管脚、PG160128A的11-18管脚分别按顺序连接在一起。

PMV的温度调节系统进行温度调节方法，按照以下步骤进行：

步骤1：读取测量空气温度值；

步骤2：设定不同场景，包括冬季平时，冬季睡眠，冬季起床，夏季平时，夏季睡眠，夏季起床，预先存储在单片机中；

步骤3：将测量得到的空气温度值传送给单片机，单片机对得到的数据计算PMV值，并将PMV值与对应场景的预设PMV值进行比较；

步骤4:等待120秒，看是否有人为干预调整设定温度值；

步骤5：当没有人为干预时，单片机将控制温度设备进行加温或降温，使其调节到预定范围内。

本发明的有益效果是可以自动调节温度，使人感到舒适。

附图说明

图1是本发明系统电路连接原理示意图；

图2是本发明温度控制方法流程图。

具体实施方式

下面结合具体实施方式对本发明进行详细说明。

本发明系统如图1(a)至图1(c)所示，包括STC89C52芯片，STC89C52的1、2、3管脚分别连接DS1302的6、7、5管脚，DS1302的3、2管脚分别连接在振荡源X2的两端，DS1302的8管脚连接电池组B1的正极，电池组B1的负极接地，STC89C52的19管脚、振荡源X1的一端和电容C1的一端连接在一起，STC89C52的18管脚、振荡源X1的另一端和电容C2的一端连接在一起，STC89C52的9管脚、电阻R1的一端和电容C3的一端连接在一起，电容C1的另一端、电容C2的另一端、电阻R1的另一端连接在一起并接地，电容C3的另一端与STC89C52的31管脚连接在一起，STC89C52的15管脚、电阻R2的一端、DS18B20的2管脚连接在一起，DS18B20的1管脚接地，DS18B20的3管脚连接电阻R2的另一端，STC89C52的28管脚连接74HC04的1管脚，STC89C52的24管脚连接BUTTON按键的一端，BUTTON按键的另一端接地，STC89C52的23管脚连接电阻R4的一端，电阻R4的另一端连接三极管Q1的基极，三极管Q1的集电极、继电器RTE24005F的1管脚和二极管D1的负极连接在一起，继电器RTE24005F的2管脚、二极管D1的负极连接在一起并且接地，继电器RTE24005F的3管脚接地，继电器RTE24005F的4管脚连接外部模拟空调设备L1，STC89C52的39-32管脚、RESPACK-8的9-2管脚、PG160128A的11-18管脚分别按顺序连接在一起。

其中：U1为单片机STC89C52，是8位MCU。U2是74HC04为非门。U3为DS1302时钟芯片，可以为系统提供时间。B1为电池，为DS1302系统电源。U4为DS18B20为温度传感器，用来采集周围环境温度。LCD1是PG160128A液晶中文显示屏，可显示当前时间及温度。Q1，D1，及RL1，R4构成继电器控制电路，由STC89C52的P2.2口输出控制。L1模拟空调设备，单片机通过程序运行，采集当前温度，并与场景值进行比较，判定需要升温或降温，制冷时，当需要降温时P2.2输出高电平，使继电器吸合，送给制冷设备智能信号。制热时同理。C1，C2，X1，构成单片机时钟电路，R1，C3及电源构成单片机复位及使能电路。时钟电路及复位电路，使能电路以及STC89C52构成单片机最小系统。P2.3及Button按键可用来选择当前场景，按下次数1-6分别与6种场景对应。

如图2所示为本发明控制方法。控制方法分为以下步骤：

步骤1：通过DS18B20温度传感器读取测量空气温度值；

步骤2：通过BUTTON按键设定不同场景，包括冬季平时、睡眠，起床，夏季平时、睡眠、起床，对应场景的PMV值如表1所示，预先存储在STC89C52单片机中，可根据需要添加不同场景。(根据人体的平时活动量大小，不同季节穿衣服多少以及家庭成员的家庭活动类型，进行计算机模拟，拟合公式为：PMV＝(0.303exp(-0.036M)+0.0275)[(M-W)-H-Ec-Cres-Eres])：获得各场景最佳温度及对应PMV值)

表1

步骤3：DS18B20将测量得到的空气温度值传送给单片机STC89C52，单片机STC89C52对得到的数据计算PMV值，并将PMV值与对应场景的预设PMV值进行比较；

步骤4:等待120秒，看是否有人为干预调整设定温度值；

步骤5：当没有人为干预时，单片机将控制温度设备进行加温或降温，使其调节到预定范围内。

采用ds18b20作为温度传感器，调温系统的软件流程温度传感器ds18b20测量的温度值，传至单片机，通过温度值计算PMV数值，为判断温度的设定值是否合理，将该值与前一PMV值经过平滑统计处理后的的统计值进行比较，若两者相差较大则设定的温度值不合理，重新进行设置，另外，若2分钟的定时时间内有人为干预重设温度值，也被视为设定的温度值不符合环境的热舒适性不符合要求，需要进行重新设定。否则，认为计算的PMV值判定环境热舒适，该值将被计入平滑统计需要处理的值，统计后的值作为下一阶段的判断参考。而且符合要求的PMV值进行存储，并通过界面显示。本发明系统结构简单，根据最新的PMV评价指标，能自动调节温度，使人感到舒适。

以上所述仅是对本发明的较佳实施方式而已，并非对本发明作任何形式上的限制，凡是依据本发明的技术实质对以上实施方式所做的任何简单修改，等同变化与修饰，均属于本发明技术方案的范围内。

Claims (2)

1.基于PMV的温度调节系统，其特征在于：包括STC89C52芯片，STC89C52的1、2、3管脚分别连接DS1302的6、7、5管脚，DS1302的3、2管脚分别连接在振荡源X2的两端，DS1302的8管脚连接电池组B1的正极，电池组B1的负极接地，STC89C52的19管脚、振荡源X1的一端和电容C1的一端连接在一起，STC89C52的18管脚、振荡源X1的另一端和电容C2的一端连接在一起，STC89C52的9管脚、电阻R1的一端和电容C3的一端连接在一起，电容C1的另一端、电容C2的另一端、电阻R1的另一端连接在一起并接地，电容C3的另一端与STC89C52的31管脚连接在一起，STC89C52的15管脚、电阻R2的一端、DS18B20的2管脚连接在一起，DS18B20的1管脚接地，DS18B20的3管脚连接电阻R2的另一端，STC89C52的28管脚连接74HC04的1管脚，STC89C52的24管脚连接BUTTON按键的一端，BUTTON按键的另一端接地，STC89C52的23管脚连接电阻R4的一端，电阻R4的另一端连接三极管Q1的基极，三极管Q1的集电极、继电器RTE24005F的1管脚和二极管D1的负极连接在一起，继电器RTE24005F的2管脚、二极管D1的负极连接在一起并且接地，继电器RTE24005F的3管脚接地，继电器RTE24005F的4管脚连接外部模拟空调设备L1，STC89C52的39-32管脚、RESPACK-8的9-2管脚、PG160128A的11-18管脚分别按顺序连接在一起。

2.PMV的温度调节系统进行温度调节方法，其特征在于，按照以下步骤进行：

步骤1：读取测量空气温度值；

步骤2：设定不同场景，包括冬季平时，冬季睡眠，冬季起床，夏季平时，夏季睡眠，夏季起床，预先存储在单片机中；

步骤3：将测量得到的空气温度值传送给单片机，单片机对得到的数据计算PMV值，并将PMV值与对应场景的预设PMV值进行比较；

步骤4:等待120秒，看是否有人为干预调整设定温度值；

步骤5：当没有人为干预时，单片机将控制温度设备进行加温或降温，使其调节到预定范围内。