CN113760014A - 一种分体式家用工业级智能温湿度控制器 - Google Patents

Abstract

一种分体式家用工业级智能温湿度控制器，包括通过无线方式交互的显示屏和插排，所述显示屏用于实时温度、湿度的展示以及参数的设置；插排用于温湿度采集、控制插座输出以及过载保护，插排的输入端分别连接温度传感器和湿度传感器，插排上设有至少三个输出插座，包括制冷插座、加热插座和加湿/除湿插座，通过输出插座连接不同的家用设备，插排内每个插座分别对应设设置一个安装在火线上的继电器，所有继电器均与第二MCU相连。本发明能够实现面向家用市场将工业级智能温湿度控制器产品与家用类制冷、加热、加湿/除湿设备的结合。

Description

一种分体式家用工业级智能温湿度控制器

技术领域

本发明涉及一种温湿度控制器，尤其是一种分体式家用工业级智能温湿度控制器，属于温控器技术领域，特别适用于温室种植、仓储通风、宠物饲养、酿酒、孵化等家用场所。

背景技术

目前，伴随互联网、通信、云计算、物联网等技术的快速进步，高精密度的智能温湿度控制器被应用于智能家居、智能电网、智慧城市、轨道交通等领域，这类温湿度控制器通过检测目标单元的温度、湿度变化，按照一定的控制逻辑，控制设备是否通电，从而达到控制设备是否工作，属于工业级产品，在使用该类产品时往往需要具备一定的电工专业技术能力，不便于为家用服务。

而已知的家用、简易操作型智能温湿度控制器产品，则以物联网插座为主，此类插座只能进行简单的定时操作，无法实现通过温度或湿度等方面相关联地控制其他设备来实现温湿度的调控；另外已知的一类具有安全/智能插座产品，是依托简单的内置式温湿度采集模块，直接用于控制插座本身的通断电，不具备与相关设备联控实现高精密、智能温湿度控制的功能。

发明内容

为了克服现有的上述不足，本发明提供一种分体式家用工业级智能温湿度控制器，该控制器能够实现面向家用市场将工业级智能温湿度控制器产品与家用类制冷、加热、加湿/除湿设备的结合。

本发明解决其技术问题采用的技术方案是：包括通过无线方式交互的显示屏和插排，所述显示屏用于实时温度、湿度的展示以及参数的设置；插排用于温湿度采集、控制插座输出以及过载保护，插排的输入端分别连接温度传感器和湿度传感器，插排上设有至少三个输出插座，包括制冷插座、加热插座和加湿/除湿插座，通过输出插座连接不同的家用设备，插排内每个插座分别对应设设置一个安装在火线上的继电器，所有继电器均与第二MCU相连。

相比现有技术，本发明的一种分体式家用工业级智能温湿度控制器，以家用的插排为载体，通过将插座内部的火线电路与工业类产品的输出端连接，具体通过获取目标环境的温度和湿度，按照一定的控制逻辑利用第二MCU 控制三个插座是否通电，实现了面向家用市场将工业级智能温湿度控制器产品与家用类制冷、加热、加湿/除湿设备的结合，便于普及使用在温室种植、仓储通风和宠物饲养等场所的温湿度控制。

附图说明

下面结合附图和实施例对本发明进一步说明。

图1是本发明一个实施例中显示屏的结构框图。

图2是本发明一个实施例中插排的结构框图。

图3是本发明一个实施例整体结构原理框图。

图4是本发明一个实施例中第一电源电路的电路图。

图5a和图5b是本发明一个实施例中第二电源电路的完整电路图。

图5c和图5d是本发明一个实施例中第二电源电路的完整结构框图。

图6a是本发明一个实施例中温度采集模块的结构框图。

图6b是本发明一个实施例中湿度采集模块的结构框图。

具体实施方式

为使本发明实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本发明的一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明的保护范围。

图1至图3示出了本发明一个较佳的实施例的结构示意图，图中的一种分体式家用工业级智能温湿度控制器，包括通过无线方式交互的显示屏和插排，所述显示屏用于实时温度、湿度的展示以及参数的设置；插排用于温湿度采集、控制插座输出以及过载保护，插排的输入端分别连接温度传感器和湿度传感器，插排上设有至少三个输出插座，包括制冷插座、加热插座和加湿/除湿插座，通过输出插座连接不同的家用设备，插排内每个插座分别对应设设置一个安装在火线上的继电器，所有继电器均与第二MCU相连；优选地，所述插排还可以与手机以无线方式进行交互，通过手机app设置控制逻辑传输给插排，实现手机操控。本发明把继电器控制和插座在电气上连接，不需要具备专业技能也可以容易操作。

在本发明实施例中，所述显示屏和插排是通过蓝牙方式实现交互；插排和手机之间是通过蓝牙或者WiFi方式实现交互；但不限于此，显示屏和插排、插排和手机之间还可以选用其他常规无线连接的方式，根据具体设置相应地调整显示屏中的第一蓝牙模块，插排中的第二蓝牙模块、WiFi模块，即可。

作为发明实施例一个优选设计方案，所述显示屏主要由第一MCU、第一蓝牙模块、触摸芯片、第一电源电路和LCD组成(具体连接关系参见图1)；其中，第一MCU用于处理显示、按键、数据交互，并控制蓝牙模块和自身控制在低功耗模式；第一蓝牙模块用于与插排实现数据交互；触摸芯片用于将 LCD上触摸后的电容信号转换为TTL电平；第一电源电路的具体结构及连接关系参见图4，用于保证供电电压稳定在3V输出，在内部供电和外部供电同时存在时，优先选择外部供电；LCD用于显示实时的温度、湿度值，工作状态，菜单参数设置以及触摸按键。

优选地，所述的第一MCU选用低功耗MCU。因为显示屏无线连接，可以放置在蓝牙连接距离内的任意位置，采用4节7#干电池供电，再依托低功耗 MCU及电路设计，实现了平均待机功耗70uA，使用时30mA，平均可使用6 个月左右。

优选地，所述显示屏设有干电池和外部5V电源两种供电模式。

作为发明实施例另一个优选设计方案，所述插排主要由第二MCU、第二蓝牙模块、WiFi模块、温湿度采集模块、第二电源电路、继电器及插座构成 (具体连接关系参见图2)；其中，第二MCU用于处理温湿度数据采集和继电器的控制；第二蓝牙模块用于一方面与显示屏的交互，另一方面与手机app 相连，形成本地连接操作；WiFi模块用于将插排与云平台连接，形成本地、远程连接操作，同时将实时数据及状态信息上传到云端；温湿度采集模块用于通过温度传感器和湿度传感进行环境检测并将温、湿度传感器上的温度、湿度转换成电信号供MCU读取并转换成数字量；第二电源电路用于将110VAC 或220VAC转12VDC直流电，以及将12VDC转3.3VDC，提供两种电源供插座内控制系统使用；继电器用于控制插座得电；插座用于连接外部的制冷、加热、加湿/除湿设备。

更进一步的改进设计是，所述插排还包括本地数据记录模块，通过第二 MCU处理，用于将插排上实时数据及状态信息保存在内部，供app通过蓝牙模块获取。

在本实施例中，所述温湿度采集模块包括温度采集模块和湿度采集模块，温度采集模块采用NTC热敏电阻，通过内部固定电阻与NTC热敏电阻串联分压后，由第二MCU内部ADC外设处理成可读信号供显示屏和手机app获取，具体组成及连接关系参见图6a，该电路配合软件上的算法处理，消除由外部端口或电源端口引入的共模干扰。具体实现原理如下：

电路上计算NTC热敏电阻上电压为

Vx＝(Rx/(Rc+Rx))*VCC---------------公式1

第二MCU内部计算NTC热敏电阻上电压为

Vx＝(D/1024)*VCC---------------公式2

将公式1与公式2结合

Rx＝(D/(1024–D))*Rc---------------公式3

其中：

Rc-固定电阻

Rx–NTC热敏电阻

D-MCU计算值

由公式3可知NTC热敏电阻上的电压与外部电阻Rc和MCU内部D有关，与电源无关，由此消除电源端与端口上引入的共模干扰。

其中，湿度采集模块由外部IC采集并完成计算后与第二MCU通过IIC 串口通讯完成。湿度采集模块的具体结构及连接关系参见图6b，该方式可避免电路设计带来的测试误差。

本发明实施例中的所述第二电源电路包括压敏电阻、绕线电阻、共模电感、整流桥、滤波电路、高频变压器、电源开关IC、单向桥式整流、反馈电路、功率电感和BUCK IC，具体连接关系参见图5a、5b、5c和5d。

如图3所示，本发明在某一个具体应用场景的使用原理过程是：插排上有两个输入，分别连接温度传感器和湿度传感器，插排上有三个插座定义分别是：制冷、加热、加湿/除湿，加热插座连接加热设备，加湿/除湿插座连接加湿/除湿一体机设备。将插排及加热设备、加湿/除湿一体机设备放置在温室内，通过检测温室内的温度和湿度，在夜间温度低过用户设定的温度点后，插排上的加热插座得电，加热设备工作，在温室内的湿度过高后，插排上的除湿差插座得电，除湿设备工作。同时，用户将显示屏放置在室内，这样在室内就可以观察到温室内的实时温湿度及设备的工作状况。

以上所述，仅是本发明的较佳实施例，并非对本发明做任何形式上的限制，凡是依据本发明的技术实质，对以上实施例所做出任何简单修改和同等变化，均落入本发明的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种分体式家用工业级智能温湿度控制器，其特征是：包括通过无线方式交互的显示屏和插排，所述显示屏用于实时温度、湿度的展示以及参数的设置；插排用于温湿度采集、控制插座输出以及过载保护，插排的输入端分别连接温度传感器和湿度传感器，插排上设有至少三个输出插座，包括制冷插座、加热插座和加湿/除湿插座，通过输出插座连接不同的家用设备，插排内每个插座分别对应设设置一个安装在火线上的继电器，所有继电器均与第二MCU相连。

2.根据权利要求1所述的一种分体式家用工业级智能温湿度控制器，其特征是：所述插排还与手机以无线方式进行交互。

3.根据权利要求2所述的一种分体式家用工业级智能温湿度控制器，其特征是：所述显示屏和插排通过蓝牙方式实现交互；插排和手机之间通过蓝牙或者WiFi方式实现交互。

4.根据权利要求3所述的一种分体式家用工业级智能温湿度控制器，其特征是：所述显示屏主要由第一MCU、第一蓝牙模块、触摸芯片、第一电源电路和LCD组成；

其中，第一MCU用于处理显示、按键、数据交互，并控制蓝牙模块和自身控制在低功耗模式；第一蓝牙模块用于与插排实现数据交互；触摸芯片用于将LCD上触摸后的电容信号转换为TTL电平；第一电源电路用于保证供电电压稳定在3V输出，在内部供电和外部供电同时存在时选择外部供电；LCD用于显示实时的温度、湿度值，工作状态，菜单参数设置以及触摸按键。

5.根据权利要求4所述的一种分体式家用工业级智能温湿度控制器，其特征是：所述的第一MCU选用低功耗MCU。

6.根据权利要求1或2所述的一种分体式家用工业级智能温湿度控制器，其特征是：所述显示屏设有干电池和外部5V电源两种供电模式。

7.根据权利要求3所述的一种分体式家用工业级智能温湿度控制器，其特征是：所述插排主要由第二MCU、第二蓝牙模块、WiFi模块、温湿度采集模块、第二电源电路、继电器及插座构成；

其中，第二MCU用于处理温湿度数据采集和继电器的控制；第二蓝牙模块用于一方面与显示屏的交互，另一方面与手机app相连，形成本地连接操作；WiFi模块用于将插排与云平台连接，形成本地、远程连接操作，同时将实时数据及状态信息上传到云端；温湿度采集模块用于通过温度传感器和湿度传感进行环境检测并将温、湿度传感器上的温度、湿度转换成电信号供MCU读取并转换成数字量；第二电源电路用于将110VAC或220VAC转12VDC直流电，以及将12VDC转3.3VDC，提供两种电源供插座内控制系统使用；继电器用于控制插座得电；插座用于连接外部的制冷、加热、加湿/除湿设备。

8.根据权利要求7所述的一种分体式家用工业级智能温湿度控制器，其特征是：所述插排还包括本地数据记录模块，其通过第二MCU处理，用于将插排上实时数据及状态信息保存在内部，供app通过蓝牙模块获取。

9.根据权利要求7所述的一种分体式家用工业级智能温湿度控制器，其特征是：所述温湿度采集模块包括温度采集模块和湿度采集模块，温度采集模块采用NTC热敏电阻，通过内部固定电阻与NTC热敏电阻串联分压后，由第二MCU内部ADC外设处理成可读信号供显示屏和手机app获取；湿度采集模块由外部IC采集并完成计算后与第二MCU通过IIC串口通讯完成。

10.根据权利要求7所述的一种分体式家用工业级智能温湿度控制器，其特征是：所述第二电源电路包含压敏电阻、绕线电阻、共模电感、整流桥、滤波电路、高频变压器、电源开关IC、单向桥式整流、反馈电路、功率电感和BUCK IC。

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