CN109725669A - 恒温恒湿控制器 - Google Patents
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Abstract
本发明公开恒温恒湿控制器，包括：壳体、设置于壳体外的温湿度采集器和显示器以及设置于壳体内的电源组件和PCB板；在PCB上设有多组电路，分别为：主控电路，分别与温湿度采集器、显示电路、电源适配电路和电机驱动电路电连接；显示电路，显示器通过显示电路与主控电路电连接；电源适配电路，电源组件通过电源适配电路与主控电路电连接；电机驱动电路，主控电路通过电机驱动电路与温度调节装置和/或湿度调节装置电连接。本发明可以对环境温湿度进行精确的控制，且电路部分设置于壳体内部，外界的温湿度不会对其造成影响。
Description
技术领域
本发明具体涉及一种恒温恒湿控制器。
背景技术
伴随着中国现代化的发展，人们的生活水平日益提高，对生活环境也有很高的要求，温湿度控制系统就是一个大多数人在意的环境要求，但是其发展并不仅限于对人们生活环境的设定，更多的却应用在工农业生产中。
而在现阶段，功能齐全且智能、误差较小的温湿度控制器，并没有完全得到普及。因此，为了实现工业农业的快速发展以及自动化的程度，温室环境智能监控系统的开发和研制是十分有必要的。
发明内容
为了解决上述技术问题，本发明提出了一种恒温恒湿控制器。
为了达到上述目的，本发明的技术方案如下：
恒温恒湿控制器，包括：壳体、设置于壳体外的温湿度采集器和显示器以及设置于壳体内的电源组件和PCB板；
在PCB上设有多组电路，分别为：
主控电路，分别与温湿度采集器、显示电路、电源适配电路和电机驱动电路电连接；
显示电路，显示器通过显示电路与主控电路电连接；
电源适配电路，电源组件通过电源适配电路与主控电路电连接；
电机驱动电路，主控电路通过电机驱动电路与温度调节装置和/或湿度调节装置电连接。
本发明一种恒温恒湿控制器可以对环境温湿度进行精确的控制，且电路部分设置于壳体内部，外界的温湿度不会对其造成影响。
在上述技术方案的基础上，还可做如下改进：
作为优选的方案，主控电路采用的是飞思卡尔MKL16Z128VLH4QFP64芯片。
采用上述优选的方案，效果更佳。
作为优选的方案，温湿度采集器采用的是DHT11芯片。
采用上述优选的方案，效果更佳。
作为优选的方案，壳体包括转动连接的第一壳体部和第二壳体部。
采用上述优选的方案，结构简单。
作为优选的方案，在壳体内部靠近底部的位置设有电路腔，PCB板水平设置于电路腔内。
采用上述优选的方案，结构简单。
作为优选的方案，在PCB板远离壳体底部的一面上设有一个或多个均匀分布的散热柱，且在散热柱上设有一个或多个均匀分布的散热孔。
采用上述优选的方案，散热效果佳。
作为优选的方案，在电路腔的上方设有散热腔，在电路腔和散热腔之间通过隔离组件隔离，隔离组件包括平行设置的第一过滤网和第二过滤网，第一过滤网设置于靠近PCB板的一侧，第二过滤网设置于远离PCB板的一侧，第一过滤网的网孔直径小于第二过滤网的网孔直径，第一过滤网和第二过滤网可相对移动。
采用上述优选的方案，防止灰尘进入电路腔，可以有效实现散热，且过滤效果更佳。
作为优选的方案，电源组件包括：主控电源以及备用电池，备用电池与PCB板上的电压监控电路电连接，电压监控电路与主控电路电连接，电压监控电路用于检测备用电池的电量。
采用上述优选的方案，当主控电源突发没有电的情况下，备用电池可以及时供电，且电压监控电路可以有效对备用电池的电量进行监控。
作为优选的方案，在散热腔的腔壁上附有光伏电池片，光伏电池片用于给备用电池充电。
采用上述优选的方案，更环保。
作为优选的方案，在第一壳体部和第二壳体部的连接处设有弹性连接组件和磁性吸附组件，弹性连接组件为设置于第一壳体部和/或第二壳体部上的弹簧，磁性吸附组件为设置于第一壳体部和/或第二壳体部上的电磁石，电磁石与电压监控电路电连接。
采用上述优选的方案，备用电池的电量低于设定值时，电压监控电路控制第一壳体部和第二壳体部上的电磁石为同性，第一壳体部和第二壳体部互相排斥，通过弹簧弹开，第一壳体部和/或第二壳体部内表面的光伏电池片表露出，为备用电池充电。
附图说明
图1为本发明实施例提供的恒温恒湿控制器的电路框图。
图2为本发明实施例提供的恒温恒湿控制器运行流程图。
图3为本发明实施例提供的基本模拟反馈控制回路。
图4为本发明实施例提供的温度变化折线图。
图5为本发明实施例提供的湿度变化折线图。
图6为本发明实施例提供的恒温恒湿控制器的结构示意图。
图7为本发明实施例提供的恒温恒湿控制器的剖视图。
其中：1壳体、11第一壳体部、12第二壳体部、13电路腔、14散热腔、2PCB板、3散热柱、4隔离组件、41第一过滤网、42第二过滤网、5弹簧、6电磁石、7显示器。
具体实施方式
下面结合附图详细说明本发明的优选实施方式。
为了达到本发明的目的，恒温恒湿控制器的其中一些实施例中，
恒温恒湿控制器，包括：壳体1、设置于壳体1外的温湿度采集器(图中未示出)和显示器7以及设置于壳体1内的电源组件和PCB板2；
如图1所示，在PCB上设有多组电路，分别为：
主控电路，分别与温湿度采集器、显示电路、电源适配电路和电机驱动电路电连接；
显示电路，显示器7通过显示电路与主控电路电连接；
电源适配电路，电源组件通过电源适配电路与主控电路电连接；
电机驱动电路，主控电路通过电机驱动电路与温度调节装置和/或湿度调节装置电连接。温度调节装置可以为：制冷片、风扇。湿度调节装置可以为加湿器，但是并不仅限于上述的几种设备。
其中：主控电路采用的是飞思卡尔MKL16Z128VLH4 QFP64芯片，温湿度采集器采用的是DHT11芯片，通过DHT11温湿度传感器获取环境的温湿度传给主控电路，运用PID控制算法输出PWM有效值给L298N电机驱动电路，控制制冷片、加湿器和风扇，然后制冷片、加湿器和风扇根据PWM周期值进行控制装置内的温湿度。
本发明还可以设置警报装置，警报装置的作用是防止装置出现温湿度骤降或者骤升而损坏芯片，当温湿度出现异常则会引发系统报警提示。
本发明的软件的设计主要使用了C语言来编程，相比于其他编程语言，C语言可以更好的进行基本操作，性能上有很大优势，并且数据结构丰富，能满足编程的基本需要。温湿度控制主要运用了PID算法流程，当温度和湿度超过阀值的时候，本发明会自动开启调节模块，调节空间内温度和湿度。本发明主要运行流程图如图2所示。
主控电路通过外部温度湿度采集器采集即时空间内温度与湿度的情况，并把相关数据通过主控电路显示在显示器7(如：OLED显示屏)上，本发明可以自动监控室内温度与湿度。
如果当前实时温度比目标温度小的多，则主控电路会通过PID算法输出一个较大的PWM信号，加快温度的上升，当实时温度接近目标温度后，PID会输出一个较小的控制信号来控制制冷片加热，直到装置内的温度在目标温度范围内波动时，PID算法将输出一个动态的变化量，达到控制装置的恒温恒湿的效果。
主函数设计：
在对本发明初始化之后，使用While()循环来控制主要内容，循环里主要包括温湿度检测、按键控制、PID控制温湿度、显示器7显示。通过对这几大模块的共同运行，达到对环境温湿度的平衡控制。主要程序如下所示：系统上电，各模块引脚初始化后在While()循环内逐步运行，进行检测和控制及显示。
温湿度数据控制子程序设计：
在此模块设计中，引入一个过程控制控制基本概念，如图3所示。
MCU接受到给定值，依据控制规律，执行器对给定值进行增加或者减少，最后输出成被控变量，输出量被变送器反向送给MCU完成一个循环。这就是一个最基本的模拟控制系统，由控制量、执行器、反馈系统、处理器四大部分组成。温湿度主要就是运用此概念通过模拟调节PID算法来控制。程序显示如下：
温湿度数据采集子程序设计：
温湿度数据采集主要用DHT11芯片，子程序温度控制如下，在下面程序中，调用了PID算法函数，把读取的温度实时传给PID逻辑算法中，再通过PID_math返回一个控制量控制制冷片，具体操作加热或者制冷，以达到温度控制的效果。湿度与温度的控制程序类似，同样是调用PID算法动态控制的返回参数来控制加湿器或者风扇来达到加湿或者去湿的功能。
为了更好地反应本发明的有益效果，进行测试实验。
打开开关，开始运行，采集环境的温度与湿度，开始有环境温度湿度和设定的目标温湿度四个参数，随着每个时间点，记录了相应的温湿度数据，测试数据如下表：
表1温度湿度误差分析表
由表1可得出折线图4和5，温度变化和湿度变化的折线图。分析这两个图，可以发现，图4中30分钟之前装置内的温度基本保持上升趋势，这主要是因为实时温度与目标温度差值较大，导致PID控制中比例控制占主导地位，温度上升较快。25分钟以后，装置内的温度能围绕着目标温度上下波动，最大值为33摄氏度，最小值为28摄氏度，是在我们可接受的误差范围内。
此外，图5湿度变化折线图中，可以发现装置启动1分钟后，湿度值就达到了52RH，加湿效果明显，能满足我们基本要求。
为了进一步地优化本发明的实施效果，在另外一些实施方式中，其余特征技术相同，不同之处在于，壳体1包括转动连接的第一壳体部11和第二壳体部12。
采用上述优选的方案，结构简单。
如图6和7所示，进一步，在壳体1内部靠近底部的位置设有电路腔13，PCB板2水平设置于电路腔13内。
采用上述优选的方案，结构简单。
进一步，在PCB板2远离壳体1底部的一面上设有一个或多个均匀分布的散热柱3，且在散热柱3上设有一个或多个均匀分布的散热孔。
采用上述优选的方案，散热效果佳。
进一步，在电路腔13的上方设有散热腔14，在电路腔13和散热腔14之间通过隔离组件4隔离，隔离组件4包括平行设置的第一过滤网41和第二过滤网42，第一过滤网41设置于靠近PCB板2的一侧，第二过滤网42设置于远离PCB板2的一侧，第一过滤网41的网孔直径小于第二过滤网42的网孔直径，第一过滤网41和第二过滤网42可相对移动。
采用上述优选的方案，防止灰尘进入电路腔13，可以有效实现散热，且过滤效果更佳。
进一步，电源组件包括：主控电源以及备用电池，备用电池与PCB板2上的电压监控电路电连接，电压监控电路与主控电路电连接，电压监控电路用于检测备用电池的电量。
采用上述优选的方案，当主控电源突发没有电的情况下，备用电池可以及时供电，且电压监控电路可以有效对备用电池的电量进行监控。
进一步，在散热腔14的腔壁上附有光伏电池片，光伏电池片用于给备用电池充电。
采用上述优选的方案，更环保。
进一步，在第一壳体部11和第二壳体部12的连接处设有弹性连接组件和磁性吸附组件，弹性连接组件5为设置于第一壳体部11和/或第二壳体部12上的弹簧5，磁性吸附组件为设置于第一壳体部11和/或第二壳体部12上的电磁石6，电磁石6与电压监控电路电连接。
采用上述优选的方案，备用电池的电量低于设定值时，电压监控电路控制第一壳体部11和第二壳体部12上的电磁石6为同性，第一壳体部11和第二壳体部12互相排斥，通过弹簧5弹开，第一壳体部11和/或第二壳体部12内表面的光伏电池片表露出，为备用电池充电。
对于本发明的优选实施方式，应当指出，对于本领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明创造构思的前提下，还可以做出若干变形和改进，这些都属于本发明的保护范围。
Claims (10)
1.恒温恒湿控制器，其特征在于，包括：壳体、设置于所述壳体外的温湿度采集器和显示器以及设置于所述壳体内的电源组件和PCB板；
在所述PCB上设有多组电路，分别为：
主控电路，分别与所述温湿度采集器、显示电路、电源适配电路和电机驱动电路电连接；
显示电路，所述显示器通过所述显示电路与所述主控电路电连接；
电源适配电路，所述电源组件通过电源适配电路与所述主控电路电连接；
电机驱动电路，所述主控电路通过所述电机驱动电路与温度调节装置和/或湿度调节装置电连接。
2.根据权利要求1所述的恒温恒湿控制器，其特征在于，所述主控电路采用的是飞思卡尔MKL16Z128VLH4 QFP64芯片。
3.根据权利要求1所述的恒温恒湿控制器，其特征在于，所述温湿度采集器采用的是DHT11芯片。
4.根据权利要求1-3任一项所述的恒温恒湿控制器，其特征在于，所述壳体包括转动连接的第一壳体部和第二壳体部。
5.根据权利要求4所述的恒温恒湿控制器，其特征在于，在所述壳体内部靠近底部的位置设有电路腔，所述PCB板水平设置于电路腔内。
6.根据权利要求5所述的恒温恒湿控制器，其特征在于，在所述PCB板远离所述壳体底部的一面上设有一个或多个均匀分布的散热柱，且在散热柱上设有一个或多个均匀分布的散热孔。
7.根据权利要求6所述的恒温恒湿控制器，其特征在于，在所述电路腔的上方设有散热腔，在所述电路腔和所述散热腔之间通过隔离组件隔离，所述隔离组件包括平行设置的第一过滤网和第二过滤网，所述第一过滤网设置于靠近所述PCB板的一侧，所述第二过滤网设置于远离所述PCB板的一侧，所述第一过滤网的网孔直径小于所述第二过滤网的网孔直径，所述第一过滤网和所述第二过滤网可相对移动。
8.根据权利要求7所述的恒温恒湿控制器，其特征在于，所述电源组件包括：主控电源以及备用电池，所述备用电池与所述PCB板上的电压监控电路电连接，所述电压监控电路与所述主控电路电连接，所述电压监控电路用于检测所述备用电池的电量。
9.根据权利要求8所述的恒温恒湿控制器，其特征在于，在所述散热腔的腔壁上附有光伏电池片，所述光伏电池片用于给所述备用电池充电。
10.根据权利要求9所述的恒温恒湿控制器，其特征在于，在所述第一壳体部和所述第二壳体部的连接处设有弹性连接组件和磁性吸附组件，所述弹性连接组件为设置于所述第一壳体部和/或所述第二壳体部上的弹簧，所述磁性吸附组件为设置于所述第一壳体部和/或所述第二壳体部上的电磁石，所述电磁石与所述电压监控电路电连接。
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