CN109947150A - 自动温度控制系统 - Google Patents

Abstract

本发明涉及温度控制技术领域，具体公开了自动温度控制系统，包括处理模块、降温部和传感部，降温部包括用于放置蓄电池的降温箱、通风机和空调；降温箱包括上端开口的箱体、与箱体转动连接的箱盖、控制箱盖开合的开合机构和固定在箱体内的制冷机构；传感部包括第一温度传感器和第二温度传感器，第一温度传感器固定在箱体内，用于采集降温箱内的温度；第二温度传感器固定在箱体外，用于采集降温箱外的温度；当降温箱内的温度小于第一阈值且降温箱外的温度等于或大于第一阈值时，处理模块关闭箱盖；当降温箱内的温度等于或大于第一阈值时，处理模块开启制冷机构。采用本发明的技术方案能节约能源。

Description

自动温度控制系统

技术领域

本发明涉及温度控制技术领域，特别涉及自动温度控制系统。

背景技术

通信基站是通信网络的重要组成部分，通信基站中除保证通信正常的各种通信设备外，还设置有蓄电池，以保证在突然断电的情况下基站能够正常运行。为了给通信基站内的通信设备提供一个良好的工作环境，以保证基站的稳定运行。每个基站都安装有空调系统。

由于基站内各种设备所要求的工作温度是不相同的，例如：蓄电池要求的工作温度是在25℃以下，而其他电子通信设备工作温度是在40℃以下，为保证基站内各种设备的正常运转，常常将基站内的温度控制在25℃以下，即当室内温度高于25℃时，基站内的空调机就处于制冷状态，为基站提供冷源，降低基站内的温度。从统计结果可以看出，空调和通信设备的耗电占据了基站总耗电量的绝大部分，其中空调设置温度为25℃时，空调耗电约占总耗电量的42％。再有，蓄电池在工作过程中产生的热量是较少的，不需要大量的冷源对其进行冷却。显然，现有基站内温度的控制不能有效利用空调机的冷源，造成大量的电能浪费。

为解决上述问题，现有技术中将蓄电池置于蓄电池恒温箱中，利用电池恒温箱对蓄电池进行单独降温，以提高空调开机的温度，减少能耗。但是，恒温箱将蓄电池隔绝在独立的空间中，也阻止了蓄电池向外散热。在外部温度高于蓄电池温度的时候，不会有不良影响，但是，当外部温度低于蓄电池温度时，蓄电池原本可以通过热对流等方式向外散热，但是由于恒温箱的阻隔，空气流动性差，散热不良，只能启动恒温箱进行散热，这样也造成了不必要的能源浪费。

为此，需要一种能实现节能的温度控制系统。

发明内容

本发明的目的在于提供自动温度控制系统，以实现节能。

为解决上述技术问题，本发明技术方案如下：

自动温度控制系统，包括处理模块、降温部和传感部，降温部包括用于放置蓄电池的降温箱、通风机和空调；降温箱包括上端开口的箱体、与箱体转动连接的箱盖、控制箱盖开合的开合机构和固定在箱体内的制冷机构；传感部包括第一温度传感器和第二温度传感器，第一温度传感器固定在箱体内，用于采集降温箱内的温度；第二温度传感器固定在箱体外，用于采集降温箱外的温度；

处理模块与第一温度传感器、第二温度传感器、开合机构、制冷机构、通风机和空调信号连接；处理模块用于接收第一温度传感器和第二温度传感器采集的温度；

箱盖、通风机、空调和制冷机构初始状态均为关闭状态；当降温箱内的温度和降温箱外的温度均小于第一阈值时，处理模块开启箱盖；当降温箱内的温度小于第一阈值且降温箱外的温度等于或大于第一阈值时，处理模块关闭箱盖；当降温箱内的温度等于或大于第一阈值时，处理模块开启制冷机构；当降温箱外的温度等于或大于第一阈值小于第二阈值时，处理模块开启通风机；当降温箱外的温度等于或大于第二阈值时，处理模块关闭通风机，开启空调。

基础方案原理及有益效果如下：

通过对降温箱内的温度和降温箱外的温度进行监控，分别控制箱盖、制冷机构、通风机和空调。当降温箱内的温度和降温箱外的温度均小于第一阈值时，蓄电池在正常工作温度下，处理模块开启箱盖，能使降温箱内外的空气流通。当降温箱内的温度小于第一阈值且降温箱外的温度等于或大于第一阈值时，处理模块关闭箱盖；可以避免降温箱外温度较高的空气影响降温箱内；当降温箱内的温度等于或大于第一阈值时，处理模块开启制冷机构；此时单独对降温箱内进行降温处理，与现有的直接对整个基站进行降温处理相比，能降低能耗。当降温箱外的温度等于或大于第一阈值小于第二阈值时，处理模块开启通风机；当降温箱外的温度等于或大于第二阈值时，处理模块关闭通风机，开启空调。对整个基站的降温，不直接开启空调，而是先开通风机，通风机降温效果不行时，再开空调，能有效节能。

进一步，开合机构包括转动轴、第一驱动电机、主动齿轮和从动齿轮；箱体的外形为立方体，包括侧面和顶面，转动轴的两端均转动连接在箱体同一侧面的顶部，转动轴平行于箱体顶面；箱盖的外形为长方形，箱盖的一侧边与转动轴固定连接；从动齿轮固定在转动轴一端部，第一驱动电机固定在从动齿轮下方的箱体侧面；第一驱动电机包括第一输出轴，第一输出轴与主动齿轮固定连接，主动齿轮与从动齿轮啮合。

处理模块能通过控制第一驱动电机的转动方向，实现降温箱箱盖的开合。

进一步，还包括清洁机构，清洁机构包括容纳框、海绵、抬升部、电源和通电部；

容纳框由顶框面、底框面和两侧框面围成，容纳框正对箱体侧面的两个表面敞开；容纳框与箱体的侧面滑动连接，容纳框能在竖直方向上滑动；海绵为立方体形状，固定在容纳框内，海绵的一侧表面与箱体侧面接触；

抬升部包括第二驱动电机，齿条和抬升齿轮；齿条竖直固定在容纳框所在的箱体侧面，第二驱动电机固定在容纳框靠近齿条的侧框面上，第二驱动电机包括第二输出轴，第二输出轴与抬升齿轮固定连接，抬升齿轮与齿条啮合；

通电部包括正对的第一导电片和第二导电片，第一导电片和第二导电片均固定在海绵内，电源与第一导电片电连接，第二导电片与第二驱动电机电连接。

由于降温箱相比于整个基站，体积较小，通过制冷机构对降温箱内部降温时，会使降温箱内部的温度低于降温箱外部的温度，降温箱箱体侧面的温度也低于外部空气的温度。外部的空气中的水分遇冷后容易在箱体侧面凝结成小水珠，降温箱箱体上长期聚集小水珠容易腐蚀降温箱外表面，为此需要定期对小水珠进行清理。

本方案中，由于容纳框内的海绵位于箱体的侧面，导致海绵的温度也会低于外部空气的温度，空气中的水分遇冷会在海绵上凝结小水珠；当第一导电片和第二导电片之间有水时，第一导电片和第二导电片导通，第二驱动电机工作，带动容纳框向上运动，此时海绵将箱体侧面的小水珠擦除。本方案能自动擦除小水珠，而且是在水较多的时候才会启动，无需人工干预。

进一步，清洁机构还包括断电部，断电部包括绝缘片、正对且贴合的第三导电片和第四导电片；第三导电片和第四导电片竖直固定在容纳框的顶框面上；绝缘片竖直固定在容纳框所在的箱体侧面的顶部，绝缘片正对第三导电片和第四导电片贴合处；容纳框的顶框面开设有供绝缘片穿过的通孔；第二导电片与第三导电片电连接，第四导电片与第二驱动电机电连接。

当容纳框运动到顶部时，不能继续运动，此时第二驱动电机一直通电，会造成第二驱动电机堵转，容易烧坏电机。本方案中，容纳框上升到顶部后，绝缘片穿过通孔插入第三导电片和第四导电片之间，导致电路断开，避免第二驱动电机堵转，以保护第二驱动电机。

进一步，清洁机构还包括电磁铁，电磁铁固定在容纳框所在的箱体侧面的顶部，第二导电片与电磁铁电连接；容纳框的顶框面为磁性材料。

当容纳框移动到顶部时，电磁铁吸住容纳框的顶框面，能使容纳框长时间保持在顶部。由于冷空气往下走，热空气往上走，制冷机构固定在箱盖上，制冷机构在制冷的同时，会产生热量，故箱体顶部的温度较高，将容纳框固定在箱体顶部，利于海绵内的水分受热蒸发，使海绵重新变得干燥。当海绵内的水分减少时，第一导电片和第二导电片断开，电磁铁断电，容纳框在重力的作用下下移，回到初始位置。

进一步，容纳框的顶框面和侧框面开设有若干通风孔。

通风孔便于海绵内水分蒸发。

进一步，第一导电片和第二导电片固定在海绵的底部。

由于重力的原因，海绵的底部比海绵的顶部积水多，第一导电片和第二导电片更容易导通；而且，冷空气往下走，海绵的底部温度更低，更容易汇集小水珠。

进一步，第一阈值为23-25℃，第二阈值为35-40℃。

蓄电池要求的工作温度是在25℃以下，第一阈值为23-25℃，有利于维持蓄电池的正常工作温度。

进一步，第一驱动电机和第二驱动电机均为减速电机。

相比于普通电机，减速电机转数慢，能保证缓慢执行动作，使得海绵缓慢上升，擦除小水珠的效果好。

进一步，制冷机构为半导体制冷装置。

与风扇相比，半导体制冷装置制冷速度更快。

附图说明

图1为自动温度控制系统实施例一的逻辑框图；

图2为自动温度控制系统实施例一降温箱的右视图；

图3为自动温度控制系统实施例二容纳框位于降温箱底部时的正视图；

图4为自动温度控制系统实施例二容纳框位于降温箱顶部时的正视图；

图5为自动温度控制系统实施例二绝缘片插入第三导电片和第四导电片贴合处时的纵剖图；

图6为自动温度控制系统实施例二第一导电片和第二导电片处的纵剖图。

具体实施方式

下面通过具体实施方式进一步详细说明：

说明书附图中的附图标记包括：

箱体1、箱盖2、前侧面3、容纳框4、海绵5、电磁铁6、滑槽7、第二驱动电机8、齿条9、第一导电片10、第二导电片11、容纳腔12、绝缘片13、第三导电片14、第四导电片15、第一支撑架16、第二支撑架17。

实施例一

如图1所示，自动温度控制系统，主要用于通信基站内部的温度控制；包括处理模块、降温部和传感部。降温部包括降温箱、通风机和空调。

如图2所示，降温箱包括箱体1和箱盖2；箱体1的外形为立方体；包括前侧面3、左侧面、右侧面、后侧面和底面，箱体1顶部开口，蓄电池放置于箱体1内。前侧面3、左侧面、右侧面、后侧面和底面均为绝缘材质。箱盖2为长方形，包括后侧边；制冷机构固定在箱盖2的内侧，本实施例中，制冷机构采用半导体制冷装置，具体为ATA200-48VDC型半导体制冷装置，其装置自带有散热风扇；箱盖2上开设有供散热风扇穿过的风扇孔，半导体制冷装置通过螺钉固定在箱盖2内侧，散热风扇穿过风扇孔。

开合机构包括转动轴、第一驱动电机、主动齿轮和从动齿轮；转动轴的两端均枢接在箱体1后侧面的顶部，转动轴平行于箱体1顶部；箱盖2的后侧边与转动轴粘接；从动齿轮粘接在转动轴右端部，第一驱动电机通过螺钉固定在从动齿轮下方的箱体1后侧面；第一驱动电机包括第一输出轴，第一输出轴与主动齿轮粘接，主动齿轮与从动齿轮啮合。本实施例中，第一驱动电机采用宇鑫牌YX180-001减速电机。

传感部包括第一温度传感器和第二温度传感器，第一温度传感器粘接在箱体1内壁，用于采集降温箱内的温度；第二温度传感器固定在箱体1外，本实施例中，第二温度传感器具体粘接在箱体1外的基站墙壁上，第二温度传感器用于采集降温箱外的温度；实际应用中，可在基站墙壁上设置多个第二温度传感器，然后计算多个第二温度传感器的平均值作为降温箱外的温度。本实施例中，第一温度传感器和第二温度传感器均采用PT100温度传感器。

通风机包括进风机和出风机，进风机用于吸入基站外的空气，出风机用于排出基站内的空气。箱盖2初始状态为关闭状态，进风机、出风机、空调和半导体制冷装置初始状态也均为关闭状态。

还包括第一驱动芯片、第一电磁阀和第二电磁阀；处理模块与分别与第一驱动芯片、第一电磁阀和第二电磁阀信号连接；第一驱动芯片输出端与第一驱动电机供电连接；第一电磁阀输出端分别与进风机和出风机供电连接；第二电磁阀输出端与半导体制冷装置供电连接。本实施例中，第一驱动芯片采用L298N电机驱动板。

处理模块分别与空调、第一温度传感器和第二温度传感器信号连接。处理模块用于接收第一温度传感器和第二温度传感器采集的温度。

当降温箱内的温度和降温箱外的温度均小于第一阈值时，处理模块控制第一驱动电机开启箱盖2；

当降温箱内的温度小于第一阈值且降温箱外的温度等于或大于第一阈值时，处理模块控制第一驱动电机关闭箱盖2；

当降温箱内的温度等于或大于第一阈值时，处理模块开启半导体制冷装置；

当降温箱外的温度等于或大于第一阈值小于第二阈值时，处理模块开启进风机和出风机；

当降温箱外的温度等于或大于第二阈值时，处理模块关闭进风机和出风机，开启空调。

第一阈值为23-25℃，第二阈值为35-40℃，本实施例中，第一阈值采用25℃，第二阈值采用35℃。

通过处理模块对降温箱内的温度和降温箱外的温度进行监控，分别控制箱盖2、制冷机构、通风机和空调。当降温箱内的温度和降温箱外的温度均小于第一阈值时，蓄电池在正常工作温度下，处理模块开启箱盖2，能使降温箱内外的空气流通。当降温箱内的温度小于第一阈值且降温箱外的温度等于或大于第一阈值时，处理模块关闭箱盖2；可以避免降温箱外温度较高的空气影响降温箱内；当降温箱内的温度等于或大于第一阈值时，处理模块开启制冷机构；此时单独对降温箱内进行降温处理，与现有的直接对整个基站进行降温处理相比，能降低能耗。当降温箱外的温度等于或大于第一阈值小于第二阈值时，处理模块开启通风机；当降温箱外的温度等于或大于第二阈值时，处理模块关闭通风机，开启空调。对整个基站的降温，不直接开启空调，而是先开通风机，通风机降温效果不行时，再开空调，能有效节能。

实施例二

自动温度控制系统，与实施例一的区别之处在于：还包括清洁机构，清洁机构位于箱体1前侧面3。清洁机构包括容纳框4、海绵5、抬升部、电源、通电部、断电部和电磁铁6。

如图3和图4所示，容纳框4为立方体，包括顶框面、底框面，左框面和右框面，其中，顶框面、左框面和右框面开设有若干通风孔。容纳框4与箱体1前侧面3正对的两个表面开口；海绵5为立方体，海绵5的形状与容纳框4的形状相同，海绵5放置于容纳框4内，海绵5的后侧表面与箱体1侧面接触。箱体1前侧面3的左右两侧各竖直开设有滑槽7，容纳框4左框面和右框面朝向箱体1前侧面3的一侧均焊接有滑动块，滑动块嵌入滑槽7内，以使容纳框4沿滑槽7在竖直方向滑动。滑槽7两侧壁均开设有限位槽，滑块的两侧均一体成型有突出块，突出块与限位槽滑动连接，以使滑动块在滑动中不掉出滑槽7。

抬升部包括第二驱动电机8，齿条9和抬升齿轮；齿条9竖直焊接在箱体1前侧面3的左侧；第二驱动电机8通过螺钉水平固定在容纳框4的左框面，第二驱动电机8包括第二输出轴，第二输出轴与抬升齿轮焊接，抬升齿轮与齿条9啮合；本实施例中第二驱动电机8采用XJZ-16-050型微型直流减速电机，其额定电压为3-12V，额定电流0.2A，所需电源的电压小。具体的，当一个第二驱动电机8无法带动容纳框4时，还可以根据实际情况在容纳框4的右框面再设置一个抬升部。

如图6所示，通电部包括正对的第一导电片10和第二导电片11，第一导电片10和第二导电片11均为金属材质，本实施例中采用铜；第一导电片10和第二导电片11竖直插入海绵5内，第一导电片10和第二导电片11的底端均与底框面粘接，第一导电片10与第二导电片11之间的距离为1-4mm，本实施例中采用2mm。海绵5正对第一导电片10和第二导电片11的上方开设有容纳腔12，容纳腔12内放置有氯化钠(NaCl)。氯化钠容积后能增强水的导电能力。

如图5所示，断电部包括绝缘片13、第一支撑架16、第二支撑架17、正对且贴合的第三导电片14、第四导电片15和绝缘壳；第三导电片14和第四导电片15竖直设置；第三导电片14和第四导电片15均为金属材质，本实施例中采用铜；第三导电片14和第四导电片15的端部均向外弯曲。本实施例中绝缘片13具体采用塑料片。绝缘壳为半球形塑料材质，绝缘壳包裹第三导电片14、第四导电片15、第一支撑架16和第二支撑架17，绝缘壳的开口端与顶框面粘接。绝缘壳能避免第三导电片14、第四导电片15与海绵5接触。

第一支撑架16和第二支撑架17均为弹性塑料，第一支撑架16和第二支撑架17的上端均与顶框面粘接，第一支撑架16和第二支撑架17的下端分别与第三导电片14和第四导电片15粘接。

绝缘片13竖直设置，绝缘片13的顶端粘接在箱体1前侧面3的顶部，绝缘片13正对第三导电片14和第四导电片15贴合处；顶框面开设有供绝缘片13穿过的通孔。

电磁铁6粘接在箱体1前侧面3的顶部，容纳框4的顶框面为磁性材料，本实施例中具体采用铁，其表面经过防锈处理。

电源正极与第一导电片10导线连接，第二导电片11与第三导电片14导线连接，第四导电片15与第二驱动电机8导线连接，第二导电片11与电磁铁6导线连接；电源负极分别与电磁铁6和第二驱动电机8导线连接。

由于降温箱相比于整个基站，体积较小，通过制冷机构对降温箱内部降温时，会使降温箱内部的温度低于降温箱外部的温度，降温箱箱体1侧面的温度也低于外部空气的温度。外部的空气中的水分遇冷后容易在箱体1侧面凝结成小水珠。由于容纳框4内的海绵5位于箱体1的侧面，导致海绵5的温度也会低于外部空气的温度，空气中的水分遇冷会在海绵5上凝结小水珠；当第一导电片10和第二导电片11之间有水时，第一导电片10和第二导电片11导通，第二驱动电机8工作，带动容纳框4向上运动，此时海绵5将箱体1侧面的小水珠擦除。当容纳框4运动到顶部时，绝缘片13穿过通孔插入第三导电片14和第四导电片15之间，导致电路断开，避免第二驱动电机8堵转，以保护第二驱动电机8。同时电磁铁6吸住容纳框4的顶框面，能使容纳框4长时间保持在顶部。

由于冷空气往下走，热空气往上走，制冷机构固定在箱盖2上，制冷机构在制冷的同时，会产生热量，故箱体1顶部的温度较高，将容纳框4固定在箱体1顶部，利于海绵5内的水分受热蒸发，使海绵5重新变得干燥。散热风扇吹出的热风也能加速海绵5内的水分蒸发。当海绵5内的水分减少时，第一导电片10和第二导电片11断开，电磁铁6断电，容纳框4在重力的作用下下移，回到初始位置。

实施例三

自动温度控制系统，与实施例一的区别之处在于：清洁机构的数量为三，分别位于箱体1的前侧面3、左侧面和右侧面。

以上所述的仅是本发明的实施例，方案中公知的具体结构及特性等常识在此未作过多描述。应当指出，对于本领域的技术人员来说，在不脱离本发明结构的前提下，还可以作出若干变形和改进，这些也应该视为本发明的保护范围，这些都不会影响本发明实施的效果和专利的实用性。本申请要求的保护范围应当以其权利要求的内容为准，说明书中的具体实施方式等记载可以用于解释权利要求的内容。

Claims (10)

1.自动温度控制系统，包括处理模块、降温部和传感部，其特征在于，降温部包括用于放置蓄电池的降温箱、通风机和空调；降温箱包括上端开口的箱体、与箱体转动连接的箱盖、控制箱盖开合的开合机构和固定在箱体内的制冷机构；传感部包括第一温度传感器和第二温度传感器，第一温度传感器固定在箱体内，用于采集降温箱内的温度；第二温度传感器固定在箱体外，用于采集降温箱外的温度；

处理模块与第一温度传感器、第二温度传感器、开合机构、制冷机构、通风机和空调信号连接；处理模块用于接收第一温度传感器和第二温度传感器采集的温度；

箱盖、通风机、空调和制冷机构初始状态均为关闭状态；当降温箱内的温度和降温箱外的温度均小于第一阈值时，处理模块开启箱盖；当降温箱内的温度小于第一阈值且降温箱外的温度等于或大于第一阈值时，处理模块关闭箱盖；当降温箱内的温度等于或大于第一阈值时，处理模块开启制冷机构；当降温箱外的温度等于或大于第一阈值小于第二阈值时，处理模块开启通风机；当降温箱外的温度等于或大于第二阈值时，处理模块关闭通风机，开启空调。

2.根据权利要求1所述的自动温度控制系统，其特征在于：开合机构包括转动轴、第一驱动电机、主动齿轮和从动齿轮；箱体的外形为立方体，包括侧面和顶面，转动轴的两端均转动连接在箱体同一侧面的顶部，转动轴平行于箱体顶面；箱盖的外形为长方形，箱盖的一侧边与转动轴固定连接；从动齿轮固定在转动轴一端部，第一驱动电机固定在从动齿轮下方的箱体侧面；第一驱动电机包括第一输出轴，第一输出轴与主动齿轮固定连接，主动齿轮与从动齿轮啮合。

3.根据权利要求2所述的自动温度控制系统，其特征在于：还包括清洁机构，清洁机构包括容纳框、海绵、抬升部、电源和通电部；

容纳框由顶框面、底框面和两侧框面围成，容纳框正对箱体侧面的两个表面敞开；容纳框与箱体的侧面滑动连接，容纳框能在竖直方向上滑动；海绵为立方体形状，固定在容纳框内，海绵的一侧表面与箱体侧面接触；

抬升部包括第二驱动电机，齿条和抬升齿轮；齿条竖直固定在容纳框所在的箱体侧面，第二驱动电机固定在容纳框靠近齿条的侧框面上，第二驱动电机包括第二输出轴，第二输出轴与抬升齿轮固定连接，抬升齿轮与齿条啮合；

通电部包括正对的第一导电片和第二导电片，第一导电片和第二导电片均固定在海绵内，电源与第一导电片电连接，第二导电片与第二驱动电机电连接。

4.根据权利要求3所述的自动温度控制系统，其特征在于：清洁机构还包括断电部，断电部包括绝缘片、正对且贴合的第三导电片和第四导电片；第三导电片和第四导电片竖直固定在容纳框的顶框面上；绝缘片竖直固定在容纳框所在的箱体侧面的顶部，绝缘片正对第三导电片和第四导电片贴合处；容纳框的顶框面开设有供绝缘片穿过的通孔；第二导电片与第三导电片电连接，第四导电片与第二驱动电机电连接。

5.根据权利要求4所述的自动温度控制系统，其特征在于：清洁机构还包括电磁铁，电磁铁固定在容纳框所在的箱体侧面的顶部，第二导电片与电磁铁电连接；容纳框的顶框面为磁性材料。

6.根据权利要求5所述的自动温度控制系统，其特征在于：容纳框的顶框面和侧框面均开设有若干通风孔。

7.根据权利要求6所述的自动温度控制系统，其特征在于：第一导电片和第二导电片固定在海绵的底部。

8.根据权利要求7所述的自动温度控制系统，其特征在于：第一阈值为23-25℃，第二阈值为35-40℃。

9.根据权利要求8所述的自动温度控制系统，其特征在于：第一驱动电机和第二驱动电机均为减速电机。

10.根据权利要求1-9任一项所述的自动温度控制系统，其特征在于：制冷机构为半导体制冷装置。