CN201820105U - 卫浴集成吊顶智能控制器 - Google Patents

Abstract

本实用新型涉及一种用于卫浴集成吊顶智能控制器，其特征在于所述控制器包括一个控制热风取暖元件、红外线取暖元件、照明元件、换气元件运行的单片机，及连接受控于该单片机的功率调节元件。本实用新型智能控制器采用轻触式按键控制取暖元件的启闭以及取暖功率的调节，与传统的相对高、低温调节方式相比，在调节取暖温度至最佳温度需求的同时，能显著地节省热风取暖和红外线取暖元件的耗用电量；红外线取暖元件的软启闭，消除了机械开关启闭红外线灯时瞬间的光线突变引发的人眼视物不清，以及开关机冲击电流大易损坏红外线灯的缺陷；热风取暖关闭时采用风机延时三十秒再关闭的方式，消除了电发热元件不能及时散热冷却的缺陷，延长了电发热元件工作寿命。

Description

卫浴集成吊顶智能控制器

技术领域

本实用新型涉及一种用于卫浴集成吊顶智能控制器，尤其涉及一种能实现卫浴集成整体吊顶热风取暖元件、红外线取暖元件、照明元件和换气/凉风电机的智能化控制的智能控制器。

背景技术

目前，公知的卫浴用集成整体吊顶由安装在卫浴间房间顶部龙骨上的热风取暖元件、红外线取暖元件、照明灯、换气/凉风电机、装饰元件和安装在房间下方墙面上的机械结构控制开关组合而成，用电线将集成吊顶热风取暖元件，红外线取暖元件、照明灯、换气/凉风电机与机械结构控制开关实施电连接，控制集成整体吊顶热风取暖元件，红外线取暖元件的关闭/开启和开启后低温输出，高温输出二级取暖功率调节及照明灯、换气/凉风电机电路的接通/断开，实现红外线取暖、热风取暖、照明、凉风、换气和装饰的作用。

但是，公知的集成整体吊顶用机械结构控制开关开启红外线取暖元件时，红外线取暖元件-大功率远红外线灯存在通电开启/关闭瞬间光线突变，刺激人眼，使用者不适应光线的突变，短时视物不舒适的不足，不符合人性化需求；同时红外线灯通电开启瞬间灯丝处于冷态，电阻小，瞬间冲击电流大，易损坏红外线灯；用机械结构控制开关关闭热风取暖时，风机与电发热元件同时断开供电回路，风机停止送风，但电发热元件因余热仍处与高温状态下，送风停止后不能得到及时冷却，即不安全又影响电发热元件工作寿命；尤其是公知的集成整体吊顶热风取暖、红外线取暖只具备关闭/开启和开启后低温输出、高温输出二级功率调节，不能对取暖温度进行精细平滑调节。

发明内容

本实用新型针对现有技术的不足，提供了一种用于卫浴集成吊顶的智能控制器，该智能控制器采用轻触式按键控制，实现了热风取暖的多级功率调控及延时控制；同时还实现了红外线取暖的平滑功率调控和延时控制。

本实用新型的具体实施路线是：

卫浴集成吊顶智能控制器，其特征在于所述控制器包括一个控制热风取暖元件、红外线取暖元件、照明元件、换气元件运行的单片机，及连接受控于该单片机的功率调节元件。

所述功率调节元件由红外线取暖功率调节器和热风取暖功率调节器组成。

所述红外线取暖功率调节器受单片机控制，内含双向可控硅，实现对红外线取暖元件的软启闭。

所述红外线取暖功率调节器包含安全开关。

所述安全开关内含继电器。

所述热风取暖功率调节器受单片机控制，包含三个并联的继电器，实现热风取暖的四档功率控制。

所述三个并联的继电器电联接方式为：第一继电器串联两个并联的暖风发热件，第二继电器串联一个暖风发热件，第三继电器串联一个暖风发热件。

所述智能控制器由两块电路板组成，第一电路板包含市电隔离降压变换电路单元、输出接口电路电源和输出接口电路单元，第二电路板包含单片机、直流稳压电源、交流市电过零点信号检出电路单元、功能按键指令信号电路单元和工作状态显示电路单元。

所述智能控制器采用轻触式开关实现热风取暖元件、红外线取暖元件、照明元件、换气元件的启闭。

本实用新型的有益效果是：

1、采用轻触式按键控制热风取暖元件、红外线取暖元件、照明灯、换气/凉风电机的开启/关闭，以及取暖功率的调节。平面化控制面板的表面贴覆印有操作功能标示符的PVC装饰膜，操作简便易懂。

2、用液晶图形点阵显示模块指示当前工作状态和热风取暖、红外线取暖当前的输出功率，增强了控制面板直观性和美观度。

3、红外线取暖功率在0％～100％范围内数字化平滑调节、热风取暖功率以25％，50％，75％，100％四档调节的方式，与传统的相对高、低温调节方式相比，在将取暖温度调节至最佳温度需求的同时，能显著地节省热风取暖和红外线取暖元件的耗用电量。

4、红外线取暖元件-大功率远红外线灯的软启动/软关闭，消除了机械开关启闭红外线灯时瞬间的光线突变引发的人眼视物不清，以及开关机冲击电流大易损坏红外线灯的缺陷。

5、热风取暖关闭时采用风机延时三十秒再关闭的方式，消除了电发热元件不能及时散热冷却的缺陷，延长了电发热元件工作寿命。

6、印刷电路板PCB1安装在卫浴间集成整体吊顶顶部龙骨上，印刷电路板PCB2安装在房间下方墙面上，用十芯小截面信号电线实施电连接的安装方法减少了原有安装方式大截面电线用量，节省了电线用铜量。

7、PCB1、PCB2用继电器和光电藕合器实现与其他电路部份的电隔离，其中，PCB2电路与市电隔离，电压低于15伏，符合潮湿环境下的电器安全电压等级要求标准，能避免潮湿环境下因控制面板漏电造成的人体触电事故。

附图说明

图1为本实用新型卫浴集成吊顶智能控制器结构示意图

图2为本实用新型暖风取暖功率调节器单元结构示意图

图3为本实用新型红外线取暖部分结构示意图

具体实施方式

以下结合附图对本实用新型做进一步的描述。

卫浴集成吊顶智能控制器由八个电路单元相互电连接组成，分开安装在第一电路板PCB1和第二电路板PCB2两部份上，通过一条十芯信号电线经接插件将PCB1和PCB2实施电连接，其连接关系如图1所示。其中：

单片机：单片机是单芯片微型计算机的简称。单片机是把计算机的所有组成部分多制作在一块硅芯片里的单芯片微型计算机，内部包含算术逻辑单元ALU，中央处理器CPU，程序存储器ROM，数据存储器RAM，通用I/O输入输出接口电路，定时器，计数器，振荡电路，时钟电路，复位电路等部件。单片机工作需使用为某一电路应用专门编排的程序，程序写入片内程序存储器ROM后，单片机按程序编排定义通用输入输出接口I/O各个管脚在应用电路中的作用与功能。

双向可控硅：双向可控硅含有T1极、T2极，加有电压时，控制极与T1或T2间流过一个超过控制极触发电流阀值的小触发电流，T1与T2立即导通并流过超过触发电流成百上千倍的大负载电流，允许流过的负载电流由双向可控硅参数决定，导通后触发电流即便断开，T1与T2依然保持导通，直至流过双向可控硅T1、T2的电流小于维持电流，或可控硅T1、T2极加反向电压至控制极无触发电流时，T1与T2自然关断。

市电隔离降压变换电路单元：220伏交流市电经“市电隔离降压变换电路单元”变换为与市电隔离的13.5V、100赫兹低压脉动直流电，该脉动直流电以180度正弦半波形态变化，由谷点零电位至峰值电压再到谷点零电位，周而复始的变化。该脉动直流电分两路送出，一路送至PCB1的“输出接口电路电源”，另一路送至PCB2的“交流市电过零点信号检出电路单元”和“正5伏直流稳压电源”。

输出接口电路电源：保证输入端100赫兹低压脉动直流电包含的交流市电过零点信号不受滤波电路影响丢失的同时，将输入到“输出接口电路电源”的100赫兹脉动直流电滤波变换为12伏直流电，为“输出接口电路单元”提供12伏直流电源。

输出接口电路单元：放大单片机输出的控制信号，驱动照明灯、风机、凉风/换气切换、热风输出功率调节及安全开关的继电器吸合；放大单片机输出的触发脉冲信号，推动光电藕合器输出与市电隔离的双向可控硅触发信号。

直流稳压电源：保证输入端100赫兹低压脉动直流电包含的交流市电过零点信号不受滤波电路影响丢失的同时，将输入到“正5伏直流稳压电源”的100赫兹脉动直流电滤波变换为稳定的5伏直流电；为“交流市电过零点信号检出电路”、“单芯片微型计算机”、“工作状态指示和风暖、灯暖输出功率显示电路单元”、“功能按键指令信号电路单元”提供正5伏直流电源。

交流市电过零点信号检出电路单元：检测100赫兹低压脉动直流电包含的交流市电过零点信号，以脉冲形式输出交流市电过零点信号，送至单片机；为单片机提供交流市电过零基准点，保证单片机输出的每一个触发脉冲信号均与交流市电准确同步。

工作状态显示电路单元：单片机按工作状态的变化更新，输出显示信息送至“工作状态显示电路单元”，“工作状态显示电路单元”包含的LED指示灯和显示屏显示当前工作状态和风暖、灯暖输出功率。

功能按键指令信号电路单元：使用者按动功能按键时，功能按键产生由断开变为接通的变化，该变化转换为电信号，以高低电平变化的形式输入至单片机，经软件处理后实现软件编排的功能。

PCB1由市电隔离降压变换电路单元、输出接口电源和输出接口电路单元相互电连接组成，三个电路单元的电子元件安装在印刷电路板PCB1的元件面上。

印刷电路板PCB1固定在绝缘密闭外壳中，安装在支撑热风取暖元件、红外线取暖元件、照明元件、换气元件、装饰元件的龙骨支架上。

PCB2由单片机、直流稳压电源、交流市电过零点信号检出电路单元、功能按键指令信号电路单元和工作状态显示电路单元相互电连接组成，五个电路单元的电子元件安装在印刷电路板PCB2的元件面上。

印刷电路板PCB2固定在绝缘外壳中，操作面板和固定PCB2的绝缘外壳一起构成一个绝缘封闭操作盒，操作面板留有伸出孔，轻触式按键的按键块和指示工作状态的发光二极管、取暖输出功率的显示元件从操作面板孔伸出与操作面板外平面齐，操作面板外平面贴覆印刷有操作功能及状态显示标示符的PVC装饰膜，操作盒安装在房间下方墙面上。

本实用新型实现单片机数控调节取暖输出电功率和软启动的原理之一是交流市电过零点原理：交流市电以50赫兹正弦波形式供电，一个完整的正弦波周期由正负两个对称半周组成，正负半周极性相反，完整周期时间是20毫秒，电角度为360度；每半个周期时间是10毫秒，正半周电角度为0度～180度，负半周电角度为180度～360度；在正弦波0度、180度和360度这三个点时，电压和电流均为零，称为交流市电过零点。

本实用新型使用单片机结合专门为智能控制器编写的应用程序软件和交流市电过零点信号检出电路构成了输出触发脉冲与交流市电过零点同步，脉冲输出延时角度可调节的数控脉冲触发器，输出触发脉冲，控制双向可控硅触发导通电角度。

当改变输出触发脉冲输出延时角度时(用轻触式按键调节输出延时角度，延时角度变化范围以当前交流市电过零点为基准点，至下一个交流市电过零点到来之间)，加在与双向可控硅TQ601、安全开关串联电连接的红外线取暖元件上的交流市电每半周占空比跟随改变(亦即改变每半周内导通电角度大小)，使得加在红外线取暖元件上的电平均功率的大小跟随改变，红外线取暖元件的取暖功率也随之改变。

红外线取暖元件软启动在取暖开启时，单片机构成的数控脉冲触发器输出的可控硅触发脉冲延时角度最大，可控硅导通角电角度最小，微计算机每执行一次交流市电过零点同步中断服务程序，可控硅触发脉冲延时角数据减一(等于可控硅导通角电角度增加一)，直至双向可控硅触发脉冲延时角数据减至等于上电复位时或前次关闭取暖时记忆在存储器里的触发脉冲延时角数据时，单片机程序结束红外线取暖元件软启动。然后，以设定输出功率值对应的触发脉冲延时角数据输出触发脉冲触发双向可控硅。

控制核心元件单片机的片内程序存储器ROM存储有为智能化卫浴集成整体吊顶控制器专门编写的应用程序软件。在上电后单片机复位时，调用上电初始化程序按软件定义初始化单片机内部各个功能部件的状态，定义通用I/O输入输出接口的各个管脚在电路中的功能与作用，智能控制器的工作状态和输出功率显示由液晶图形点阵显示模块显示。

红外线取暖元件设有带继电器的安全开关，如图3所示，红外线取暖元件(4只大功率红外线灯炮：LOAD A1、LOAD A2、LOAD A3、LOAD A4)并联电连接后，一端与PCB1内部的安全开关(继电器KY604)常开触点的一端串联电连接，另一端与与PCB1内部的取暖功率调节执行元件(双向可控硅TQ601)T2端串联电连接，安全开关常开触点的另一端及取暖功率调节执行元件的T1端接入交流市电220伏。

其中，设置安全开关的目的是：双向可控硅是电子器件，耐受异常浪涌过电压和浪涌过电流能力有限，存在故障击穿短路可能，双向可控硅故障击穿短路后不受控制，不能关断红外线取暖元件电路，因此配有继电器的安全开关。

红外线取暖元件的软启动过程如下：首先吸合继电器，接通交流市电，延时0.2秒等待继电器可靠吸合后，开启数控脉冲触发器，执行软启动。软启动开始时输出的双向可控硅触发脉冲延时角度最大(等于双向可控硅导通角电角度最小)，在交流市电过零点时过零点检测电路输出与交流市电过零点同步的负跳变沿脉冲至单片机，单片机立既执行交流市电过零点同步中断服务程序，交流市电过零点时双向可控硅自动关断，触发脉冲触发双向可控硅导通，每执行一次交流市电过零点同步中断服务程序，触发脉冲延时角数据减一(等于可控硅导通角电角度增加一)，直至双向可控硅触发脉冲延时角数据减至等于上电复位时或前次关闭取暖时记忆在数据存储器里对应的触发脉冲延时角数据时，单片机程序结束红外线取暖元件软启动。

然后以设定输出功率值对应的触发脉冲延时角数据输出触发脉冲触发双向可控硅。在取暖开启期间反复执行触发脉冲输出过程。

红外线取暖关闭时，每执行一次交流市电过零点同步中断服务程序，输出的脉冲输出延时角度加一，直至脉冲输出延时角度最大，加在红外线取暖元件上的电平均功率为零时，关闭数控脉冲触发器，禁止输出触发脉冲。延时0.02秒等待双向可控硅可靠关闭后，输出低电平，安全开关-继电器释放，关断红外线取暖交流市电，具体电路结构如图3所示。

热风取暖输出功率按键的软件识别处理流程与照明相同。热风取暖温度采用功率加减方法调节，四级电功率调节，控制热风取暖温度。

其中四档功率调节通过以下部件与步骤实现：如图2所示，4个暖风发热元件LOAD B1、LOAD B2、LOAD B3、LOAD B4的发热功率相等；暖风取暖关闭时，继电器KY605、KY606、KY607均释放，暖风发热元件LOAD B1、LOAD B2、LOAD B3、LOAD B4均处于断电不加热状态；暖风取暖开启，输出功率为25％时，继电器KY605吸合，KY606、KY607释放，暖风发热元件LOAD B4通电发热；暖风取暖开启，输出功率为50％时，继电器KY607吸合，KY605、KY606释放，暖风发热元件LOAD B1、LOAD B2通电发热；暖风取暖开启，输出功率为75％时，继电器KY605、KY607吸合，KY606释放，暖风发热元件LOAD B1、LOADB2、LOAD B4通电发热；暖风取暖开启，输出功率为100％时，继电器KY605、KY607KY、606均吸合，暖风发热元件LOAD B1、LOAD B2、LOAD B3、LOAD B4均得电加热；暖风取暖开启时，风机开启继电器KY601吸合，换气，送风切换KY602释放，风机通电送风；暖风取暖关闭时，继电器KY605、KY606、KY607均释放，风机继续通电送风，延时20秒后风机开启继电器KY601释放，风机断电停止送风。

热风取暖开启，发热元件依据上电复位时(热风发热功率复归为总功率的50％)，或前次关闭热风取暖时记忆在存储器里的设定输出功率值吸合对应继电器，开启发热元件，同时风机开启/关闭继电器KY601吸合，风机通电工作，送热风。热风取暖开启期间，风机关闭，换气/凉风切换控制功能自动禁止，保证热风取暖开启期间风机以正确风向不间断送热风。每按一次功率加键，输出功率增加25％，直至100％时，蜂鸣器发声提示已是最大功率，再按无效。每按一次功率减键，输出功率减少25％，直至减至25％时，蜂鸣器发声提示已是最小输出功率，再按无效。关闭热风取暖时，发热元件先关闭，KY605、KY606、KY607均释放，风机延时三十秒待发热元件冷却后，继电器KY601释放，热风取暖完全关闭。

本实用新型不仅仅局限于上述实施例，任何普通技术人员作出的等同变形均应认为落入本实用新型的保护范围。

Claims (9)

1.卫浴集成吊顶智能控制器，其特征在于所述控制器包括一个控制热风取暖元件、红外线取暖元件、照明元件、换气元件运行的单片机，及连接受控于该单片机的功率调节元件。

2.根据权利要求1所述的智能控制器，其特征在于所述功率调节元件由红外线取暖功率调节器和热风取暖功率调节器组成。

3.根据权利要求2所述的智能控制器，其特征在于所述红外线取暖功率调节器受单片机控制，内含双向可控硅，实现对红外线取暖元件的软启闭。

4.根据权利要求3所述的智能控制器，其特征在于所述红外线取暖功率调节器包含安全开关。

5.根据权利要求4所述的智能控制器，其特征在于所述安全开关内含继电器。

6.根据权利要求2所述的智能控制器，其特征在于所述热风取暖功率调节器受单片机控制，包含三个并联的继电器，实现热风取暖的四档功率控制。

7.根据权利要求6所述的智能控制器，其特征在于所述三个并联的继电器电联接方式为：第一继电器串联两个并联的暖风发热件，第二继电器串联一个暖风发热件，第三继电器串联一个暖风发热件。

8.根据权利要求1所述的智能控制器，其特征在于所述智能控制器由两块电路板组成，第一电路板包含市电隔离降压变换电路单元、输出接口电路电源和输出接口电路单元，第二电路板包含单片机、直流稳压电源、交流市电过零点信号检出电路单元、功能按键指令信号电路单元和工作状态显示电路单元。

9.根据权利要求1所述的智能控制器，其特征在于所述智能控制器采用轻触式开关实现热风取暖元件、红外线取暖元件、照明元件、换气元件的启闭。

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