CN1350162A - 热舒适仪 - Google Patents

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Abstract

热舒适仪主要包括温度、湿度、空气流动速度、平均热辐射温度等四种环境参数的测量装置,选用8031单片机作为系统的计算器和控制器,将各个不同室内常规环境参数对应的隶属度函数以及人体活动状态(新陈代谢率)和衣着情况(服装热阻)事先设定在程序中,建立综合评判模型,根据测定的环境参数以及选定的人体新陈代谢率和服装热阻进行室内舒适模糊综合评判,最终由液晶显示器显示出室内环境的热舒适度。

Description

热舒适仪
技术领域：
本发明涉及的是一种直接用于测量环境舒适程度的仪器，特别是考虑人体新陈代谢率和服装热阻的测量室内环境舒适程度的热舒适仪。属于建筑环境与设备工程及制冷工程技术领域。
背景技术：
随着人民生活水平不断提高，对室内居住环境已经不仅仅局限于简单的冬暖夏凉，追求健康、舒适的室内环境已成为建筑环境与设备工程等专业研究的主流。在已有技术中，通常是借助于单独测量温度、湿度、风速等仪器来进行粗略判定，再通过查阅相关的图表来简接地得到一个大概的环境舒适程度。虽然目前测量温度、湿度、风速等的仪器也朝模糊化方向发展，其测量的准确性和精度也有较大的提高，但对于热舒适精确判定的作用却不大。
已有技术中，美国人发明的热舒适控制器，已在中国申请了发明专利，其专利申请号为97195440，该控制器是在一封闭空间内采用相对湿度传感器和干球温度传感器，利用该湿度值和温度值综合后得出的表观温度值，并对其进行控制的仪器。由于美国人的舒适标准与国人还是不一样，而且其检测的环境参数只有温度、湿度，不能全面反映影响人体热舒适的环境因素量。
发明内容
本发明以中国人为对象，考虑其不同的性别、年龄、健康、生活习惯等多种因素，通过广泛的专家调查法和大量的人体热舒适实验，引入模糊数学理论，建立依据空气温度、空气湿度、空气流动速度、平均热辐射温度等四种环境参数进行综合评判的模型，选用8031单片机作为系统的计算器和控制器。将各个不同室内常规环境参数对应的隶属函数预设在程序中，同时将表征人体活动状态和衣着情况的新陈代谢率和服装热阻也事先设定在热舒适仪内，然后根据测定的各个环境参数以及现场选定的人体新陈代谢率和服装热阻，通过仪器内部程序的运算，进行室内热舒适的模糊综合评判，最终得到反映中国人自身热舒适状况的室内环境的热舒适度。该仪器除可直接测量环境的热舒适度外，还可直接测量并显示室内的四个环境参数。
本发明具有实质性特点和显著进步。
附图说明及本发明具体实施
图1热舒适仪结构原理框图；
图2 8031单片机扩展外部E2PROM电路原理图；
图3 8031单片机扩展SRAM电路原理图；
图4热舒适仪计算程序框图；
如图1所示本发明主要包括湿度传感器 1、温度传感器 2、风速传感器 3、平均辐射温度传感器 4、恒流加热电路 5、湿度C/V转换器 6、温度R/V桥路转换器 7、基准电压源 8、平均辐射温度R/V桥路转换器 9、湿度运算放大器10、温度运算放大器 11、风速运算放大器 12、平均辐射温度运算放大器 13、多路开关 14、湿度A/D转换器 15、温度A/D转换器 16、风速A/D转换器 17、平均辐射温度A/D转换器 18、单片机系统 19、液晶显示器 20、电位计21等。
湿度传感器1、温度传感器2、风速传感器3与平均辐射温度传感器4组成一多点探头，其中湿度传感器1、温度传感器2与平均辐射温度传感器4的输出端分别与湿度C/V转换器6、温度R/V桥路转换器7、平均辐射温度R/V桥路转换器9的输入端连接，恒流加热电路5为风速传感器3的加热电源，风速传感器3的输出端与基准电压源8的输出端分别与电位计21的两个输入端相接。湿度C/V转换器6、温度R/V桥路转换器7、电位计21、平均辐射温度R/V转换器9的输出端分别与湿度运算放大器10、温度运算放大器11、风速运算放大器12、平均辐射温度运算放大器13的输入端相连，湿度运算放大器10、温度运算放大器11、风速运算放大器12、平均辐射温度运算放大器13的输出端与多路开关14的输入端相连，多路开关14的输出端分别与湿度A/D转换器15、温度A/D转换器16、风速A/D转换器17、平均辐射温度A/D转换器18的输入端连接，湿度A/D转换器15、温度A/D转换器16、风速A/D转换器17、平均辐射温度A/D转换器18的输出端与单片机系统19的输入端连接，单片机系统19的输出端与液晶显示器20的输入端连接。
如图2图3所示，单片机系统19主要包括8031单片机，2864E2PROM，6264SRAM以及74LS373和74LS138等，8031单片机的P0端口分别与2864E2PROM和6264SRAM的D0～D7口相连，P0端口还通过74LS373分别与2864E2PROM和6264SRAM的A0～A7口相连，8031单片机的P2.0～P2.4端口分别与2864E2PROM和6264SRAM的A8～A12口相连，8031单片机的的P2端口通过74LS138与2864E2PROM的 CE口相连，8031单片机的P2.7口与6264SRAM的 CE1相连；8031单片机的 WR口分别与2864E2PROM和6264SRAM的 WE口相连，8031单片机的 RD口与6264SRAM的 OE口相连，8031单片机的 RD口和 PSEN口通过与门与2864E2PROM的 OE口相连。
单片机系统19选用8031单片机作为系统计算器和控制器，74LS373为锁存器，74LS138译码器用于配合地址线给定地址。8031的P0端口输出地址低8位和送指令，P2端口输出地址高8位， ALE控制P0和P2的输出入状态(允许地址锁存)， EA为内部程序存储器选择端， WR和 RD为控制读、写端，PSEN控制公共存储器读选通信号。由于8031不带外部程序存储器，故用8031扩展一片2864E2PROM来存放程序代码、系统参数、人体新陈代谢率和人体服装热阻等参数，2864E2PROM的A0～A12为地址线，D0～D7为双向数据线，CE为片选线(由8031控制74LS138译码器输出片选信号)， OE为输出使能端，WE写使能端；用8031扩展一片6264SRAM作为中间数据存储器，并对6264SRAM增加掉电保护装置，以保护运行中的数据不会丢失，6264SRAM的A0～A12为地址线，D0～D7为双向数据线， CE1为片选线1， CE2为片选线2，OE为读允许线， WE写允许线，VCC为主电源端；用液晶显示屏显示。
测量前，先根据测量现场状况下的人体新陈代谢率(M)和人体服装热阻(ICLO)，从热舒适仪中选择准确数值。测量时，通过湿度传感器1、温度传感器2、风速传感器3、平均辐射温度传感器4组成的多点综合探头，测出影响室内热舒适度的四个环境因数(室内空气温度(Ti)、湿度(Ф)、风速(V)、平均辐射温度(Tr))，其中风速输出的为电压信号(高精度基准电压源8用于抵消风速为零时风速热电势输出存在的固定直流分量)，其余因素如室内空气温度、湿度、平均辐射温度所对应的模糊电信号并分别通过湿度C/V转换器6、温度R/V桥路转换器7、平均辐射温度R/V转换器9将三个模拟电信号转换为电压信号，再通过各自的运算放大器10、11、12、13把输入的电压信号放大，放大后的信号通过由多路开关14控制的通道，分别把转换后的湿度、温度、风速、平均辐射温度信号送入温度A/D转换器15、湿度A/D转换器16、风速A/D转换器17和平均辐射温度A/D转换器18进行模拟/数字信号转换，然后将转换后的数字信号分别送入单片机系统19中，这些数字信号连同已选择的人体新陈代谢率和人体服装热阻通过单片机系统19中固化程序的运算(见图4)，最终得到表征室内热舒适性的PMV定量值。该舒适仪还可直接了解室内环境的四个参数值，这些值均可通过显示仪表20显示出来。

Claims (2)

1、一种热舒适仪主要包括湿度传感器(1)、温度传感器(2)、风速传感器(3)、平均辐射温度传感器(4)、恒流加热电路(5)、湿度C/V转换器(6)、温度R/V桥路转换器(7)、基准电压源(8)、平均辐射温度R/V桥路转换器(9)、湿度运算放大器(10)、温度运算放大器(11)、风速运算放大器(12)、平均辐射温度运算放大器(13)、多路开关(14)、湿度A/D转换器(15)、温度A/D转换器(16)、风速A/D转换器(17)、平均辐射温度A/D转换器(18)、单片机系统(19)、液晶显示器(20)、电位计(21)等，其特征在于湿度传感器(1)、温度传感器(2)、风速传感器(3)与平均辐射温度传感器(4)组成一多点探头，其中湿度传感器(1)、温度传感器(2)与平均辐射温度传感器(4)的输出端分别与湿度C/V转换器(6)、温度R/V桥路转换器(7)、平均辐射温度R/V桥路转换器(9)的输入端连接，恒流加热电路(5)为风速传感器(3)的加热电源，风速传感器(3)的输出端与基准电压源(8)的输出端分别与电位计(21)的两个输入端相接。湿度C/V转换器(6)、温度R/V桥路转换器(7)、电位计(21)、平均辐射温度R/V转换器(9)的输出端分别与湿度运算放大器(10)、温度运算放大器(11)、风速运算放大器(12)、平均辐射温度运算放大器(13)的输入端相连，湿度运算放大器(10)、温度运算放大器(11)、风速运算放大器(12)、平均辐射温度运算放大器(13)的输出端与多路开关(14)的输入端相连，多路开关(14)的输出端分别与湿度A/D转换器(15)、温度A/D转换器(16)、风速A/D转换器(17)、平均辐射温度A/D转换器(18)的输入端连接，湿度A/D转换器(15)、温度A/D转换器(16)、风速A/D转换器(17)、平均辐射温度A/D转换器(18)的输出端与单片机系统(19)的输入端连接，单片机系统(19)的输出端与液晶显示器(20)的输入端连接。
2、根据权利要求1所述的这种热舒适仪，其特征还在于单片机系统(19)主要包括8031单片机，2864E2PROM，6264SRAM以及74LS373和74LS138等，8031单片机的P0端口分别与2864E2PROM和6264SRAM的D0～D7口相连，P0端口还通过74LS373分别与2864E2PROM和6264SRAM的A0～A7口相连，8031单片机的P2.0～P2.4端口分别与2864E2PROM和6264SRAM的A8～A12口相连，8031单片机的的P2端口通过74LS138与2864E2PROM的CE口相连，8031单片机的P2.7口与6264SRAM的 CE1相连；8031单片机的WR口分别与2864E2PROM和6264SRAM的 WE口相连，8031单片机的 RD口与6264SRAM的 OE口相连，8031单片机的 RD口和 PSEN口通过与门与2864E2PROM的 OE口相连。
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