CN108709231A - 基于模糊控制的智能电暖器系统 - Google Patents

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CN108709231A CN201810323745.XA CN201810323745A CN108709231A CN 108709231 A CN108709231 A CN 108709231A CN 201810323745 A CN201810323745 A CN 201810323745A CN 108709231 A CN108709231 A CN 108709231A
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吴倩
王民慧
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    • F24—HEATING; RANGES; VENTILATING
    • F24D—DOMESTIC- OR SPACE-HEATING SYSTEMS, e.g. CENTRAL HEATING SYSTEMS; DOMESTIC HOT-WATER SUPPLY SYSTEMS; ELEMENTS OR COMPONENTS THEREFOR
    • F24D19/00—Details
    • F24D19/10—Arrangement or mounting of control or safety devices
    • F24D19/1096—Arrangement or mounting of control or safety devices for electric heating systems
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F24—HEATING; RANGES; VENTILATING
    • F24D—DOMESTIC- OR SPACE-HEATING SYSTEMS, e.g. CENTRAL HEATING SYSTEMS; DOMESTIC HOT-WATER SUPPLY SYSTEMS; ELEMENTS OR COMPONENTS THEREFOR
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Abstract

本发明公开了一种基于模糊控制的智能电暖器系统，包括电暖器及电暖器内的加热器，在电暖器的出风口处设有温度采集模块，在电暖器的侧面设有风扇，所述温度采集模块与微控制器的信号输入端口导线连接，微控制器的信号输出端口与风扇的控制端口，以及加热器的控制端口连接，本发明智能取暖器建立在模糊控制的基础上，通过控制器控制加热和散热电路达到控制取暖器温度的目的，使取暖器的温度控制在一个适宜的范围内，不仅有效降低了火灾发生的火险，还使得温度在可控范围内。

Description

基于模糊控制的智能电暖器系统
技术领域
本发明涉及一种基于模糊控制的智能电暖器系统，属于电暖器控制领域。
背景技术
在我国南方许多地区，冬天没有像北方一样集中供暖，大多数人都是用电暖器取暖。电暖气由于取暖方便，不受场地限制，被广泛用于住宅、办公室、宾馆、商场、医院、学校、简易活动房等各类民用与公共建筑等移动供暖。其中电热丝制热源的取暖器因为价格便宜，制热速度快，无噪音等优点饱受青睐。但众所周知，这种类型的取暖器电热丝比较脆弱，在温度过高时不仅容易烧断，还容易导致电路短路甚至引发火灾，存在安全隐患。
发明内容
本发明要解决的技术问题是：提供一种基于模糊控制的智能电暖器系统，通过控制器控制加热和散热电路达到控制取暖器温度的目的，使取暖器的温度始终保持在一个适宜的范围内，以克服现有技术的不足。
本发明的技术方案是：一种基于模糊控制的智能电暖器系统，包括电暖器及电暖器内的加热器，在电暖器的出风口处设有温度采集模块，在电暖器的侧面设有风扇，所述温度采集模块与微控制器的信号输入端口导线连接，微控制器的信号输出端口与风扇的控制端口，以及加热器的控制端口连接。
还包括与微控制器连接的触摸显示屏，用于设置温度上下值和实时温度值。
还包括与微控制器连接的LED灯，用于显示微控制器的工作状态。
本发明的有益效果是：本发明智能取暖器建立在模糊控制的基础上，通过控制器控制加热和散热电路达到控制取暖器温度的目的，使取暖器的温度控制在一个适宜的范围内，这样不仅有效降低了火灾发生的火险，还使得温度在可控范围内，不至于温度太高误烫伤人，也不至于温度过低，起不到保暖的作用，同时还能节约能源，创造经济效益。
附图说明
图1是本系统的原理框图；
图2是本系统温度模糊控制模型示意图
图3是本系统的系统流程图。
具体实施方式
下面结合附图及具体的实施例对发明进行进一步介绍：
参考图1，根据本发明一种基于模糊控制的智能电暖器系统，包括电暖器及电暖器内的加热器，在电暖器的出风口处安装有温度采集模块，在电暖器的侧面安装有风扇，温度采集模块与微控制器的信号输入端口导线连接，微控制器的信号输出端口与风扇的控制端口，以及加热器的控制端口连接。
温度传感器拟采用目前性价比较高、体积小的DS18B20，直接输出数字信号，不需额外添加模数转换电路，使系统硬件设计简单化。而且DS18B20可提供多位温度读数，测量精度高，在1s内能完成温度数据转换，能保证系统的准确性和实时性。
在微控制器内设有驱动加热/散热模块，作为温度调整模块，当系统温度降到设定最低温度以下时，控制器向系统控制电路发出指令，启动加热，加热器电热丝发热；当温度过高，超出上限时，系统启动安装在取暖器侧面的风扇开使散热，当温度回复正常时，小风扇停止工作，以此达到温度控制的目的。
微控制器拟选用STM32F103作为系统的核心控制器，控制整个系统的正常运行。
本系统还设置有与微控制器连接的触摸显示屏，用于设置温度上下值和实时温度值。触摸显示模块可采用TFT系列的显示屏。
本系统还设置有与微控制器连接的LED灯，用于显示微控制器的工作状态。例如可采用双灯设计，红灯亮表示系统处于加热状态，绿灯亮，表示系统处于设定的温度范围内。
本系统在通过检测温度与设定温度进行比较后，再由单片机程序控制继电器等，进而控制加热器的电热丝和风扇的通电与断电，从而控制温度的加热、散热功能。但由于温度控制是一个具有非线性、时变性和滞后性的复杂系统，很难建立精确的数学模型，所以将模糊控制引入到本系统中设计控制算法，这样建模既不需要依赖精确的系统模型，又能显著提高调节精度和速率。且温度控制系统设计的核心，就是对其中起到控制器作用的模糊控制的模糊逻辑与模糊规则进行设置和调试，将写好的模糊算法编写到单片机程序中，进而达到系统温度的自动控制效果。
参考图2，本系统的温度模糊控制具体过程如下图2所示，为提高控制精度，结合实际应用，采用二维模糊控制器，能较严格地反应受控过程中输出量的动态特性。温度的模糊控制器输入实际温度，将其与设定温度进行对比得到目标温度偏差e，再经处理得到温度偏差变化率ec，经模糊规则处理后再输出并作用于控制对象，以达到温度自动控制的目的。
本系统软件流程图如图3所示，取暖器上电以后，模糊控制模型已经事先烧写到微控制器中，系统开始正常工作，可以预先通过按键设置一个舒适的温度范围，若不设置，系统默认温度是30—80℃，温度传感器采集实时温度，并与设定的温度上下限进行比较，若不在此范围，则控制器发出相应指令，通过控制电热丝和风扇来进行加热或散热，使温度回复正常，并将实时温度显示在显示屏上。在此过程中，用户可直接通过指示灯来查看其工作状态，更加便捷。这种智能系统不但能很好的降低火灾发生的概率，还能有效节约能源，具有极大的实用性和经济性。
以上内容是结合具体的优选实施方式对本发明所作的进一步详细说明，不能认定本发明的具体实施只局限于这些说明。对于本发明所属技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明构思的前提下，还可以做出若干简单推演或替换，都应当视为属于本发明的保护范围。

Claims (3)

1.一种基于模糊控制的智能电暖器系统，包括电暖器及电暖器内的加热器，其特征在于：在电暖器的出风口处设有温度采集模块，在电暖器的侧面设有风扇，所述温度采集模块与微控制器的信号输入端口导线连接，微控制器的信号输出端口与风扇的控制端口，以及加热器的控制端口连接。
2.根据权利要求1所述的基于模糊控制的智能电暖器系统，其特征在于：还包括与微控制器连接的触摸显示屏，用于设置温度上下值和实时温度值。
3.根据权利要求1所述的基于模糊控制的智能电暖器系统，其特征在于：还包括与微控制器连接的LED灯，用于显示微控制器的工作状态。
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