CN201215370Y - 加湿器控制系统及应用该控制系统的加湿器 - Google Patents

Abstract

本实用新型涉及加湿器控制系统和应用该控制系统的加湿器。该控制系统包括湿度变送器(30)、分配器(32)、控制仪(34)、调功器(36)、接触器(46)、可编程控制器(42)及触摸屏(44)。其中，控制仪(34)接收控制参数及接收湿度信号，并输出控制信号；调功器(36)串接在电源(40)与加湿器(38)之间，接收控制仪(34)的控制信号，根据控制信号调节加湿器(38)的输出功率，可编程控制器(42)接收控制仪的控制信号、加湿器的反馈信号、触摸屏的控制信号，根据所接收的信号通过接触器(46)控制加湿器供电电路的通断。该控制系统可适用于不采用风机的加湿器，可输入控制参数，实现了对加湿器的精确控制。

Description

加湿器控制系统及应用该控制系统的加湿器

技术领域

本实用新型涉及模拟环境湿度的加湿器的控制系统以及应用该控制系统的加湿器。

背景技术

在居住环境中，除温度之外，湿度同样是影响人体的舒适性程度的一个不可忽视的重要因素，相同温度不同的湿度会给人带来很大的感观差异。因此，在设计、生产、检测产品时，需要考虑产品应用环境的湿度。在工业上，一般通过环境模拟实验室来模拟产品的使用环境的温湿度。例如，在空调的生产和检测中，通过环境模拟实验室来模拟房间空调的室内使用环境和室外使用条件，并根据实验需要进行自动调节温湿度比例，例如模拟南方热湿的恶劣气候条件，从而为评价空调的可靠性提供足额的工况需求。

申请日为2006年9月14日的中国发明专利申请200610053381.5公开了一种加湿器控制系统，该控制系统包括可编程控制器(下文简称为PLC)、触摸式显示屏、模拟量输入输出模块、开关量输入输出模块、变频器等，模拟量输入输出模块用于获得环境信号，开关量输入输出模块用于对进水、出水进行控制，变频器用于调节加湿器的加湿量和加湿速度。

由于变频器是才通过调节加湿器的风机或者电机来调节加湿量和加湿速度的，因此，该现有的加湿器控制系统不适用于不采用风机的加湿器。另外，变频器的输出端一般没有连接接触器，从而不能方便地通过接触器启用或者停用受控件(例如受变频器控制的电机)，也不方便切换主用受控件(如主用电机)和备用受控件(如备用电机)。再有，该现有的加湿器控制系统没有参数输入(例如目标湿度、变化时间)模块，不便于精确控制。

实用新型内容

一方面，针对现有加湿器控制系统的上述不适用于不采用风机的加湿器、以及不便于精确控制的缺陷，提供一种能够精确控制的、适用于不采用风机的加湿器的控制系统。

本实用新型的加湿器控制系统包括用于测量环境湿度并将湿度信号转化为模拟信号的湿度变送器；与湿度变送器连接的、用于接收并放大所述模拟信号的分配器；与分配器连接的控制仪，所述控制仪用于接收控制参数以及接收所述分配器放大的模拟信号，以及输出控制信号；串接在电源与加湿器之间的调功器，所述调功器还与控制仪连接，接收所述控制仪的控制信号，根据该控制信号调节所述加湿器的输出功率；串接在所述调功器与电源之间的第一接触器；PLC(可编程控制器)及触摸屏，所述PLC用于接收所述控制仪的控制信号、所述加湿器的反馈信号、所述触摸屏的控制信号，以及根据所接收的信号通过第一继电器控制所述第一接触器的闭合与断开。

优选地，所述加湿器的反馈信号包括低水位告警信号。

优选地，所述加湿器包括第一加湿单元和第二加湿单元；所述控制系统还包括串接在所述调功器与该第一加湿单元之间的第二接触器、串接在所述调功器与第二加湿单元之间的第三接触器；所述PLC还与所述调功器连接，接收调功器的控制信号，通过第二继电器控制所述第二接触器的闭合与断开，通过第三继电器控制所述第三接触器的闭合与断开。

优选地，所述第一加湿单元为第一电加热管，所述第二加湿单元为第二电加热管，所述加湿器的反馈信号包括所述第一电加热管和第二电加热管的过热信号。

优选地，所述控制系统还包括：与所述分配器连接的数据采集器，数据采集器用于接收分配器放大的模拟信号，并输出对应的数字信号；与所述数据采集器连接的电脑终端，用于接收所述数字信号以及分析和记录湿度变化。

优选地，所述电脑终端还用于设置目标湿度值和变化时间，以及通过通信接口向所述控制仪输出所述控制参数。

另一方面，本实用新型还提供一种能够精确控制的加湿器，包括：保温水箱，所述保温水箱包括外箱体以及内胆，内胆安装在外箱体内，内胆内部设置有用于产生水蒸汽的电加热件，电加热件与控制系统连接，内胆顶部还与蒸汽输送管连通；补水箱，所述补水箱通过底部的保温水箱补水管与保温水箱的内胆连通，通过补水箱进水管连接到补水源，补水箱内设置有根据水位高低连通或者闭合所述补水箱进水管的补水阀以及设置有低水位告警装置，其中，所述与电加热件连接的控制系统包括：用于测量环境湿度并将湿度信号转化为模拟信号的湿度变送器；与湿度变送器连接的、用于接收并放大所述模拟信号的分配器；与分配器连接的控制仪，所述控制仪用于接收控制参数以及接收所述分配器放大的模拟信号，以及输出控制信号；串接在电源与加湿器之间的调功器，所述调功器还与控制仪连接，接收所述控制仪的控制信号，根据该控制信号调节所述加湿器的输出功率；串接在所述调功器与电源之间的第一接触器；PLC及触摸屏，所述PLC用于接收所述控制仪的控制信号、所述加湿器的反馈信号、所述触摸屏的控制信号，以及根据所接收的信号通过第一继电器控制所述第一接触器的闭合与断开。

优选地，所述补水箱的低水位告警装置与所述PLC连接，向所述PLC反馈低水位告警信号。

优选地，所述低水位告警装置包括干簧管电路和随着补水箱的水位高低而上下滑动的滑块，下滑到预设位置的滑块接通所述干簧管电路。

优选地，所述电加热件包括第一电加热管和第二电加热管；所述控制系统还包括串接在所述调功器与第一电加热管之间的第二接触器、串接在在所述调功器与第二电加热管之间的第三接触器；所述PLC还与所述调功器连接，接收调功器的控制信号，通过第二继电器控制所述第二接触器的闭合与断开，通过第三继电器控制所述第三接触器的闭合与断开。

优选地，所述电加热件上安装有过热防护器，所述过热防护器与所述PLC连接，向所述PLC反馈所述电加热件的过热信号。

优选地，所述控制系统还包括：与所述分配器连接的数据采集器，数据采集器用于接收分配器放大的模拟信号，并输出对应的数字信号；与所述数据采集器连接的电脑终端，用于接收所述数字信号以及分析和记录湿度变化。

优选地，所述电脑终端还用于设置目标湿度值和变化时间，以及通过通信接口向所述控制仪输出所述控制参数。

优选地，所述保温水箱的外箱体与内胆之间设置有保温棉，所述蒸汽输送管外表包裹有保温棉。

与现有的加湿器控制系统相比，本实用新型的控制系统使用调功器代替变频器，从而可以适用于不采用风机的加湿器，另外该控制系统还包括了可输入控制参数和输出控制信号的控制仪，实现了对加湿器的精确控制。相应地，应用了该控制系统的加湿器具有能够精确控制的优点。

附图说明

图1是一个实施例中的加湿器控制系统的框架示意图；

图2是另一个实施例的加湿器控制系统的框架示意图；

图3是图2所示的控制系统的电路连接图；

图4是应用本实用新型的控制系统的加湿器的示意图；

图5是图4所示加湿器的顶部示意图；

图6是图5所示加湿器的侧面示意图；

图7是图6所示加湿器的保温水箱的剖视图；

图8是图6所示加湿器的补水箱的剖视图；

图9是图6所示加湿器的蒸汽输送管的剖视图。

具体实施方式

图1是一个实施例中的加湿器38的控制系统的框架示意图。如图1所示，该控制系统包括湿度变送器30、分配器32、控制仪34、调功器36、电源40及接触器46、PLC 42及其触摸屏44、继电器45。各个部件的作用及连接关系如下所述。

湿度变送器30用于测量环境湿度并将湿度信号转化为模拟信号。

分配器32与湿度变送器30连接，用于接收并放大上述的模拟信号。

控制仪34与分配器32连接，用于接收控制参数，以及接收分配器32放大的模拟信号，以及输出控制信号。在一个实施例中，控制仪34采用市场上流通的UP550控制仪。UP550控制仪是一种可编辑数据参数(例如目标湿度、变化时间等)、显示湿度变化量、接收信号模拟量、反馈信号的一个仪器，在仪表面盘上有功能键，可设定湿度、时间、并能根据实验需要设定的几个时间数值进行连续改变湿度升降幅度，通过输出百分比信号变化进行发送控制信号。

调功器36与控制仪34连接，用于接收控制仪34输出的控制信号，并根据该控制信号调节加湿器38的功率，更具体地，调功器36串接在电源40与加湿器38之间，通过输出百分比信号调节加湿器38的功率。调功器36可采用市场上流通的SCR2调功器，SCR2调功器可调节输出功率百分比(0％～100％)，实现对加湿器的精确控制。SCR2调功器内部采用中心门极大功率调相固态继电器和直流可变脉宽触发，因而可控制感性负载。

接触器46串接在电源40与调功器36之间，在该实施例中接触器46是本领域常用的交流接触器。接触器46起到启动、停止系统的作用，由PLC 42控制。例如，通过PLC 42输出24V直流电压吸合继电器45进而接通接触器46的线圈电源，从而控制加湿器38供电电路的通与断。

PLC 42可接收控制仪34的控制信号、触摸屏44的控制指令、加湿器38的反馈信号，并根据这些信号控制接触器46的闭合与断开。因此，实施该控制系统，可通过控制仪34、触摸屏44启动和停止加湿器38，也可以根据加湿器38的反馈信号自动控制加湿器38的启动与停止。

为提供更安全和更可靠的保障，电源40与第一接触器46之间还设置有断路器，断路器作为电源总开关。

图2是另一个实施例的控制系统的结构示意图。该实施例中，加湿器38包括两个用于蒸发水蒸汽的电加热件，称为第一电加热管51和第二电加热管52。与图1所示的控制系统相比，图2所示的控制系统还包括串接在调功器36与第一电加热管51之间的第二接触器48、串接在调功器36与第二电加热管52之间的第三接触器50、与PLC 42连接的第二继电器47和第三继电器49。第二继电器47用于控制第二接触器48的断开与闭合，第三继电器49用于控制第三接触器50的断开与闭合，从而可以独立地控制第一电加热管51和第二电加热管52的启用与停用。例如，可以将第一电加热管51作为主用电加热管，将第二电加热管52作为备用电加热管，在第一电加热管51故障或者过热时，可通过第二接触器48停用第一电加热管51，并通过第三接触器50启用第二电加热管52，从而保证了加湿器38的正常运转；反之亦然。再例如，可以将第一电加热管51和第二电加热管52作为主用电加热管，在需要增加加湿量或者提高加湿速度时，可以同时启用第一电加热管51和第二电加热管52，确保满足工况的要求。

类似地，在具有多组电加热件或者多个加湿单元的加湿器中，可以通过对应的多组接触器控制多组电加热件或者多个加湿单元的开与关，通过控制启用的电加热件或者多个加湿单元的数量，实现更准确、快速地控制加湿量、加湿速度.

加湿器一般具有低水位告警装置。因此，PLC 42所接收的加湿器的反馈信号可以包括低水位告警信号。根据应用需要，PLC 42接收到低水位告警信号之后，可以在触摸屏44上显示该低水位告警，也可以在必要时断开第一接触器46以停止加湿器38，增加了加湿器的安全性。

若加湿器38上安装有过热防护器，则PLC 42所接收的加湿器的反馈信号可以包括过热防护器的过热信号。例如，过热防护器在电加热件温度超过预设值时向PLC 42发送报警信号，PLC 42根据该报警信号控制第一接触器46、第二接触器48或者第三接触器50的开与关。

作为再一种改进，该控制系统还可以包括数据采集器53及电脑终端55。数据采集器53与分配器32连接，分配器32将湿度变送器30的信号放大转换为模拟信号，按接收的信号时间比例进行逐项分配，在传输过程中一路发送给UP550控制仪34，一路经数据采集器53截取数据，数据采集器53采集数据后由通讯口输送给电脑终端55。电脑终端55可安装测控软件，测控软件根据数据采集器53提供的数据显示出湿度曲线波形。

此外，电脑终端55还可用于设置目标湿度值和变化时间，用户可根据需要自行设置湿度及变化时间，电脑终端55根据用于的设置以及从数据采集器53接收的湿度信号，通过通信接口向控制仪34发出控制信号。例如，可以在上述的测控软件设置人机接口，用于输入目标湿度值、变化时间等参数；这些参数随后被测控软件转换后通过电脑终端55传输给控制仪34。优选地，向电脑终端55设置目标湿度或者变化时间等参数时，控制仪34处于锁定状态不接收用户的参数输入，即，电脑终端55在参数设定上具有更高的优先级，以免参数混淆。

图3是图2所示的控制系统的电路连接图。如图3所示，控制仪34的4个端口分别与PLC端口X201、X202、X203、X204连接进行信号的传输；控制仪34还有4个端口通过通信端口RS1、RS2与电脑终端55进行通讯连接，更具体地，其中两个端口通过通信端口RS1与电脑终端55通讯连接，另两个端口通过通信端口RS2与电脑终端55通讯连接。

如图3所示，断路器MCB-18下端与第一接触器46连接，第一接触器46用于控制加湿器38的电路通断，PLC 42通过第一继电器45控制第一接触器46。调功器36与第一电加热管51之间串接有第二接触器48，调功器36与第二电加热管52之间串接有第三接触器50，PLC 42分别通过第二继电器47、第三继电器49控制该第二接触器48和第三接触器50。

该PLC连接有触摸屏44。在使用时，在触摸屏44上点击加湿装置按键，启动信号反馈给PLC 42，PLC 42通讯口Y520得到信号后输出24V直流电源吸合第一继电器45(请参考图2)，从而导通第一接触器46的线圈，进而主电源连接通电并输入调功器36，调功器36按控制仪34的输入信号进行调节输出给电加热管51、52的功率，同时加湿器36内的过热防护器10、低水位告警电路、过热防护器与PLC 42连接为整个加湿器38提供安全保护，同时控制仪36通过通讯接口与电脑终端55连接，通过电脑终端55的测控软件操控整个系统的功能。在分配器32与控制仪34间截取湿度数据，并由数据采集器53进行采集进而通过通讯口与电脑终端52连接，控制仪34与PLC 42端口X201、X202、X203、X204连接进行信号传输。

上面对本实用新型的加湿器控制系统进行了阐述。下面描述应用该控制系统的一种加湿器。

图4是一个实施例的模拟环境湿度的加湿器的示意图，图5、图6分别是该加湿器的顶部示意图、侧面示意图，图7是该加湿器的保温水箱的剖视图，图8是该加湿器的补水箱的剖视图，图9是该加湿器的蒸汽输送管的剖视图。

如图4至图9所示，该加湿器包括保温水箱1和补水箱15。保温水箱1包括外箱体3和安装在外箱体3内的内胆5，内胆5顶部与蒸汽输送管13连通，内胆5内部设置有感温探头7(参见图5和图7)和电加热件9，感温探头7(参考图5)与外箱体3上面的温控器11连接，当温度达到所需的水温时探头内液体膨胀挤压动力机构使加温器控制电源失电断开。电加热件9与上述的控制系统连接。补水箱15通过底部的保温水箱补水管17和保温水箱的内胆5连通，通过补水箱进水管19连接到补水源，补水箱15内设置有用于根据水位连通或者闭合所述补水箱进水管19的补水阀23，以及设置有低水位告警装置，低水位告警装置与控制系统的PLC 42连接，向PLC 42反馈低水位告警信号。如图8所示，该低水位告警装置包括干簧管电路26和随着补水箱的水位高低而上下滑动的滑块27，下滑到预设位置的滑块27接通所述干簧管电路27。

如图7所示，电加热件9可以是一个或者多个电加热管。作为一种改进，为防止加热器过热失效，可在加热管上安装过热防护器10，过热防护器10与控制系统的PLC 42连接，向PLC 42过热信号，从而为电加热管的长期安全运行提供可靠保障。

再如图7所示，作为一种改进，保温水箱的外箱体3与内胆5之间设置有保温棉4。

再如图8所示，补水箱15的顶部设置有顶盖21，可通过把手22打开顶盖以清理箱内杂物。优选地，补水箱15设置有水位计以便于直观地看到箱内的储水量水位情况，箱外设置有溢水管16(参考图5)，以便在补水球阀失效时通过溢水管16排出满出的水。

如图9所示，蒸汽输送管13将膨胀的水蒸汽传输至加湿喷头24，喷头24喷洒水雾与空气混合，从而将水蒸汽输送到模拟环境空间中。优选地，蒸汽输送管13外表也包裹有保温棉14。

电热式加湿器具有加湿量大、加湿速度快的特点，电热式加湿器与本实用新型的控制系统的配合，能实现精确、自动化的加湿，例如可用于模拟环境湿度以及环境湿度的变化，满足工业上的需求，提高生产效率。

以上所述的本实用新型实施方式，并不构成对本实用新型保护范围的限定。任何在本实用新型的精神和原则之内所作的修改、等同替换和改进等，均应包含在本实用新型的权利要求保护范围之内。

Claims (14)

1、一种加湿器控制系统，其特征在于，包括：

用于测量环境湿度并将湿度信号转化为模拟信号的湿度变送器(30)；

与湿度变送器(30)连接的、用于接收并放大所述模拟信号的分配器(32)；

与分配器(32)连接的控制仪(34)，所述控制仪(34)用于接收控制参数以及接收所述分配器(32)放大的模拟信号，以及输出控制信号；

串接在电源(40)与加湿器(38)之间的调功器(36)，所述调功器(36)还与控制仪(34)连接，接收所述控制仪(34)的控制信号，根据该控制信号调节所述加湿器(38)的输出功率；

串接在所述调功器(36)与电源(40)之间的第一接触器(46)；

可编程控制器(42)及触摸屏(44)，所述可编程控制器(42)用于接收所述控制仪(34)的控制信号、所述加湿器(38)的反馈信号、所述触摸屏(44)的控制信号，以及根据所接收的信号通过第一继电器(45)控制所述第一接触器(46)的闭合与断开。

2、根据权利要求1所述的加湿器控制系统，其特征在于，所述加湿器(38)的反馈信号包括低水位告警信号。

3、根据权利要求2所述的加湿器控制系统，其特征在于：

所述加湿器(38)包括第一加湿单元和第二加湿单元；

所述控制系统还包括串接在所述调功器(36)与该第一加湿单元之间的第二接触器(48)、串接在所述调功器(36)与第二加湿单元之间的第三接触器(50)；

所述可编程控制器(42)还与所述调功器(36)连接，接收调功器(36)的控制信号，通过第二继电器(47)控制所述第二接触器(48)的闭合与断开，通过第三继电器(49)控制所述第三接触器(50)的闭合与断开。

4、根据权利要求3所述的加湿器控制系统，其特征在于，所述第一加湿单元为第一电加热管(51)，所述第二加湿单元为第二电加热管(52)，所述加湿器(38)的反馈信号包括所述第一电加热管(51)和第二电加热管(52)的过热信号

5、根据权利要求1至4中任意一项所述的加湿器控制系统，其特征在于，所述控制系统还包括：

与所述分配器(32)连接的数据采集器(53)，数据采集器(53)用于接收分配器(32)放大的模拟信号，并输出对应的数字信号；

与所述数据采集器(53)连接的电脑终端(55)，用于接收所述数字信号以及分析和记录湿度变化。

6、根据权利要求5所述的加湿器控制系统，其特征在于，所述电脑终端(55)还用于设置目标湿度值和变化时间，以及通过通信接口向所述控制仪(34)输出所述控制参数。

7、一种加湿器，包括：

保温水箱(1)，所述保温水箱(1)包括外箱体(3)以及内胆(5)，内胆(5)安装在外箱体(3)内，内胆(5)内部设置有用于产生水蒸汽的电加热件(9)，电加热件(9)与控制系统连接，内胆(5)顶部还与蒸汽输送管(13)连通；

补水箱(15)，所述补水箱(15)通过底部的保温水箱补水管(17)与保温水箱的内胆(5)连通，通过补水箱进水管(19)连接到补水源，补水箱(15)内设置有根据水位高低连通或者闭合所述补水箱进水管(19)的补水阀(23)以及设置有低水位告警装置，

其特征在于，所述与电加热件(9)连接的控制系统包括：

用于测量环境湿度并将湿度信号转化为模拟信号的湿度变送器(30)；

与湿度变送器(30)连接的、用于接收并放大所述模拟信号的分配器(32)；

与分配器(32)连接的控制仪(34)，所述控制仪(34)用于接收控制参数以及接收所述分配器(32)放大的模拟信号，以及输出控制信号；

串接在电源(40)与加湿器(38)之间的调功器(36)，所述调功器(36)还与控制仪(34)连接，接收所述控制仪(34)的控制信号，根据该控制信号调节所述加湿器(38)的输出功率；

串接在所述调功器(36)与电源(40)之间的第一接触器(46)；

可编程控制器(42)及触摸屏(44)，所述可编程控制器(42)用于接收所述控制仪(34)的控制信号、所述加湿器(38)的反馈信号、所述触摸屏(44)的控制信号，以及根据所接收的信号通过第一继电器(45)控制所述第一接触器(46)的闭合与断开。

8、根据权利要求7所述的加湿器，其特征在于，所述补水箱(15)的低水位告警装置与所述可编程控制器(42)连接，向所述可编程控制器(42)反馈低水位告警信号。

9、根据权利要求8所述的加湿器，其特征在于，所述低水位告警装置包括干簧管电路(26)和随着补水箱的水位高低而上下滑动的滑块(27)，下滑到预设位置的滑块(27)接通所述干簧管电路(27)。

10、根据权利要求9所述的加湿器，其特征在于：

所述电加热件(9)包括第一电加热管(51)和第二电加热管(52)；

所述控制系统还包括串接在所述调功器(36)与第一电加热管(51)之间的第二接触器(48)、串接在在所述调功器(36)与第二电加热管(52)之间的第三接触器(50)；

所述可编程控制器(42)还与所述调功器(36)连接，接收调功器(36)的控制信号，通过第二继电器(47)控制所述第二接触器(48)的闭合与断开，通过第三继电器(49)控制所述第三接触器(50)的闭合与断开。

11、根据权利要求7至10中所述的加湿器，其特征在于，所述电加热件(9)上安装有过热防护器(10)，所述过热防护器(10)与所述可编程控制器(42)连接，向所述可编程控制器(42)反馈所述电加热件的过热信号。

12、根据权利要求11所述的加湿器，其特征在于，所述控制系统还包括：

与所述分配器(32)连接的数据采集器(53)，数据采集器(53)用于接收分配器(32)放大的模拟信号，并输出对应的数字信号；

与所述数据采集器(53)连接的电脑终端(55)，用于接收所述数字信号以及分析和记录湿度变化。

13、根据权利要求12所述的加湿器，其特征在于，所述电脑终端(55)还用于设置目标湿度值和变化时间，以及通过通信接口向所述控制仪(34)输出所述控制参数。

14、根据权利要求11所述的加湿器，其特征在于，所述保温水箱的外箱体(3)与内胆(5)之间设置有保温棉(4)，所述蒸汽输送管(13)外表包裹有保温棉(14)。

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