CN201885351U

CN201885351U - 空调节能控制器

Info

Publication number: CN201885351U
Application number: CN2010205417136U
Authority: CN
Inventors: 谢东辉
Original assignee: XIAMEN GUANBO ELECTRONIC TECHNOLOGY Co Ltd
Current assignee: XIAMEN GUANBO ELECTRONIC TECHNOLOGY Co Ltd
Priority date: 2010-09-21
Filing date: 2010-09-21
Publication date: 2011-06-29
Anticipated expiration: 2020-09-21

Abstract

本实用新型公开一种空调节能控制器，由主板控制单元及数据接收补偿盒组成，其中主板控制单元包括微处理器MCU、数据接收补偿盒内设有半导体致冷片及两路温度传感器，第一路温度传感器用于采集半导体致冷片的温度及环境温度，第二路温度传感器用于采集环境温度，上述第一路和第二路温度传感器联接于微处理器MCU上。数据接收补偿盒上设有排气孔可以使空调温度传感器及第一路温度传感器采集到的温度与环境温度一致。本实用新型当空调机器在运行使用中能以节能方式运行，节能效果达到10-35％。可实现自动切换制冷、制热节能模式、可与空调启动和关闭同步、并可将温度锁定在客户所需要的温度范围内。

Description

空调节能控制器

技术领域

本实用新型公开一种空调节能控制器，按国际专利分类表(IPC)划分属于空调电器类控制节电装置制造技术领域。

背景技术

空调是一种用于给空间区域(一般为密闭)提供处理空气的机组，它的功能是对该房间(或封闭空间、区域)内空气的温度、湿度、洁净度和空气流速等参数进行调节，以满足人体舒适或工艺过程的要求。空调的一般工作原理如下：压缩机将气态的制冷剂压缩为高温高压的液态制冷剂，然后送到冷凝器(室外机)散热后成为常温高压的液态制冷剂，所以室外机吹出来的是热风。然后到毛细管，进入蒸发器(室内机)，由于制冷剂从毛细管到达蒸发器后空间突然增大，压力减小，液态的制冷剂就会汽化，变成气态低温的制冷剂，从而吸收大量的热量，蒸发器就会变冷，室内机的风扇将室内的空气从蒸发器中吹过，所以室内机吹出来的就是冷风；然后气态的制冷剂回到压缩机继续压缩，继续循环。制热工作状态是使制冷剂在冷凝器与蒸发器的流动方向与制冷时相反。

近年来，空调器的控制内容发生了巨大变化，控制的目标已从单一的温度控制转向舒适和节能兼备的控制。我们知道，影响空调机运行经济性的主要因素有：

1.室外气温的多变性(-20℃--+40℃)；

2.空调机安装位置的局限性(过高或过低)；

3.热负荷过大或过小；

4.室内温度的不均匀性。

市场上有一种温度补偿节电器，其由主控器和补偿器组成，补偿器里面设有空调机感温头接入孔，冷晶片及空调机感温头处于补偿器里面，处于封闭或半封闭的空间，补偿器里面的温度与环境温度会不一致，当空调机感温头采集的温度与环境温度出现偏差会影响空调机的正常温度采集，空调感温头因温度采集错误会导致空调机长期工作、无法启动、电路板烧坏、自动停机等等故障，影响了空调机正常使用。

发明内容

针对现有技术的不足，本实用新型提供了一种稳定的运行程序、温度传感器采集精度准确、数据接收补偿盒的结构设计合理、且有节能效果明显的空调节能控制器，并可实现自动转换制冷、制热节能功能，能与空调的启动与停止同步的功能，还可实现将温度锁定在客户所需要的温度范围内。

为达到上述目的，本实用新型是通过以下技术方案实现的：

一种空调节能控制器，由主板控制单元及数据接收补偿盒，其中，所述的数据接收补偿盒包括壳体、及设置于壳体内的半导体致冷片、散热片、导冷/热片和两路温度传感器，壳体上设有排气孔可以使空调温度传感器及第一路温度传感器采集到的温度与环境温度一致。壳体上还设有空调温度传感器的插孔，上述空调温度传感器与第一路温度传感器分别采集紧贴在半导体致冷片表面导冷/热片上的温度信号及环境温度信号，第二路温度传感器采集环境温度信号，第一路温度传感器和第二路温度传感器采集到的温度信号输送至主板控制单元。

进一步，所述的主板控制单元，包括微处理器MCU、半导体致冷片驱动电路、制冷/制热转换电路、半导体致冷片表面温度检测电路、环境温度检测电路、电源管理电路、键盘及显示电路和RS232接口电路，半导体致冷片驱动电路、制冷/制热转换电路和键盘及显示电路联接于微处理器MCU的IO接口，半导体致冷片检测电路、半导体致冷片检测电路与微处理器MCU的AD接口联接，半导体致冷片检测电路接收第一路传感器输送的信号，环境温度检测电路接收第二路传感器输送的信号，电源管理电路供电于微处理器MCU及半导体致冷片驱动电路。

进一步，所述的空调温度传感器与第一路温度传感器紧贴于或邻近于数据接收补偿盒内的半导体致冷片的导冷/热片上，壳体临近上述传感器一侧为上盖，排气孔设置于上盖，用于空调温度传感器及第一路温度传感器采集到的温度与环境温度一致

进一步，所述的数据接收补偿盒排气孔至少为一个，各排气孔横向、竖向或斜向设置于半导体制冷片导冷端或导热端的上方。

进一步，所述的键盘及显示电路为键盘及指示灯电路。

本实用新型的微处理器MCU可以采用单片机，空调节能控制器运用控制量与变量间的对应关系式，提出了参数和控制规则在线连续自适应修正的节能控制器，达到空调节能的目的。

本实用新型的微处理器MCU根据空调压缩机的运行特性，自动跟踪空调压缩机的冷热负载变化，通过软件算法对压缩机的运行曲线进行优化。同时，通过温度补偿作用可消除空调受到可能性干扰，微处理器MCU利用温度的实时采集数据结合冷量热量交换效应进行相应的温度补偿，提高系统效率，从而达到降低功耗的目的。

本实用新型的空调节能控制器具有以下有益效果：

1、将模糊控制与温度补偿技术用于空调节能控制器；

用于空调温度传感器及第一路温度传感器采集到的温度与环境温度一致。

2、本实用新型通过两路温度传感器采集的温度数据并结合主板控制单元的模糊控制方式，空调节能控制器运用控制量与变量间的对应关系式，通过调整参数和控制规则在线连续自适应修正的节能控制器，使空调机以最节能方式运行，即可达到节能的目的，有效节能为10-35％。

3、本实用新型通过增加的第二路温度传感器，实时检测环境温度的变化：如果在一定时间内温度由高到低变化明显，说明空调机处于制冷状态，节能控制器默认进入制冷节能状态；如果在一定时间内温度由低到高变化明显，说明空调机处于制热状态，节能控制器默认进入制热节能状态；本实用新型紧随空调机温度传感器的温度变化而调节为相应的控制方式，从而实现节能控制器可实现自动转换制冷、制热节能功能。

4、本实用新型通过增加的第二路温度传感器，实时检测环境温度的变化：如果在一定时间内温度变化不明显，则节能控制器默认空调机处于关机状态，此节能控制器自动调整为待机状态；如果在一定时间内温度由高到低变化明显，说明空调机处于制冷状态；如果在一定时间内温度由低到高变化明显，说明空调机处于制热状态，本实用新型紧随空调温度的变化而调节为相应的控制方式，从而达到节能控制器与空调机同步启动或关闭功能。

5、本实用新型通过增加的第二路温度传感器，实时检测环境温度的变化：当第二路温度传感器采集到客户温度设定点，控制器的处理器MCU会自行处理，空调温度会稳定在客户设定的温度点，从而达到节能、管控功能。

6、本实用新型中第二路温度传感器与第一路温度传感器做比较，以第二路温度传感器为标准，如果第一路温度传感器采集到的温度与第二路温度传感器温度偏差太大时，就停止单片机MCU的运行，这样保证不会影响空调的正常使用。

7、本实用新型还有一个功能，不管第一路温度传感器或第二路温度传感器只要有故障，MCU马上会停止运行，不会影响空调正常使用。

附图说明

图1是本实用新型电路框图；

图2是本实用新型数据接收补偿装置正面图；

图3是本实用新型数据接收补偿装置主体图；

图4是本实用新型数据接收补偿装置主体侧视图；

图5是二阶系统阶跃响应曲线；

图6是本实用新型传感器连接示意图。

具体实施方式

下面结合附图对本实用新型作进一步说明：

实施例：请参阅图1及图2，一种空调节能控制器，由主板控制单元及数据接收补偿盒，其中，

主板控制单元，包括微处理器MCU 1、制冷片驱动电路2、制冷/制热转换电路3、盒内温度检测电路4、室内温度检测电路5、电源管理电路6、键盘及指示灯电路7，半导体致冷片驱动电路2、制冷/制热转换电路3和键盘及指示灯电路7联接于微处理器MCU 1的IO接口，装置温度检测电路4和室内温度检测电路5与中央微处理器MCU 1的AD接口，电源管理电路6供电于央微处理器MCU 1及制冷片驱动电路2上；

数据接收补偿盒8，包括壳体81、及设置于壳体内的半导体致冷片82、和两路温度传感器，壳体81上设有排气孔可以使空调温度传感器及第一路温度传感器采集到的温度与环境温度一致，壳体上还设有空调温度传感器83的插孔，上述空调温度传感器83与第一路温度传感器84分别采集半导体致冷片82的温度信号，第二路温度传感器85采集环境温度信号，第一路温度传感器84和第二路温度传感器85采集到的温度信号输送至主板控制单元，如图6所示。

请参阅图2、图3及图4、图6，空调温度传感器83与第一路温度传感器84紧贴于半导体致冷片82上，壳体81临近上述传感器一侧为上盖86，排气孔87设置于上盖，用于数据接收补偿盒里面的空调温度传感器及第一路温度传感器采集到的温度与环境温度一致。，空调温度传感器通过信号线P连接于空调机上，数据接收补偿盒内的半导体致冷片通过信号线H与MCU联接。数据接收补偿盒排气孔87至少为一个，各排气孔横向、竖向或斜向设置于壳体的上盖86。请参阅图1，所述的微处理器MCU 1还联接RS232接口电路9。

本实用新型公开一种空调节能控制器，由主板控制单元及数据接收补偿盒组成，其中主板控制单元包括微处理器MCU，数据接收补偿盒及盒内设置的两路温度传感器，其中第一路温度传感器用于采集半导体致冷片的温度及环境温度，第二路温度传感器用于采集环境温度，上述第一路和第二路温度传感器联接于微处理器MCU上。数据接收补偿盒上设有排气孔可以使空调温度传感器及第一路温度传感器采集到的温度与环境温度一致。本实用新型将节能控制技术和温度补偿技术结合应用于空调节能控制器，能将空调机器在使用中以节能方式运行，具有实际节能效果，节能效果达到10-35％。并可实现自动转(切)换制冷、制热节能功能、可与空调机同步启动或关闭功能、并可将温度锁定在客户所需要的温度范围内。

本实用新型的工作原理是采用模糊控制技术，具体如下：

一、模糊控制系统输出响应特性分析

图5中的虚线是典型的二阶系统的阶跃响应曲线，对应空调器在热泵工作条件下室温恒定控制的起动特性。图5中，t_s是由舒适度确定的室内温度设定值，t_a(nτ)为采样系统第n次采样得到的室内实际气温，这时对应的温差、温差变化分别为：

温差：e_n＝t_s-t_a(nτ)

温差变化：ec_n＝[e(nτ)-e((n-1)τ)]/τ

式中τ为采样周期，n＝1，2，…为采样次数。

为了说明模糊规则在线连续调整的目的，体现数学模型和知识逻辑模型相结合的优点，将响应曲线分为若干段，如图OA，AB，BC等。

OA段(e°ec＜0)：室内温度t_a趋向设定值t_s的速度应越快越好，即应尽快消除偏差，所以式(1)中控制规则的调整因子α(下同)应取较大值，以加大偏差的权重。相应变频空调器的起动特性，要求压缩机的出力大，供电频率高。当快接近A点时，为了减小由于惯性导致的超调，应加大偏差变化的权重，即减小α值，相应压缩机的出力减小，供电频率较起动之初减小。所以在此阶段α值应先大后小。

AB段(e°ec＞0)：实际温度已超过设定值，向偏差增大的方向变化。在此阶段，控制的目的是尽量压低超调。当刚刚离开A点时，应加大偏差变化的权重，α取小值，而超调较大时，就加大偏差的权重，α取较大值，即α应由小逐渐变大。

BC段(e°ec＜0)：偏差开始减小，系统在控制的作用下已呈现向稳态变化的趋势，所以α应逐渐减小，以免系统出现回调。

CD段(e°ec＞0)：系统出现回调，α的取值与AB段的基本相同。如果超调量不大，即可保持一个较小α值，使系统尽快稳定。

因此，在室内温度响应的整个动态过程中，比较合理的调整因子a的变化规律应如上图中的点划线所示。显然，这种自调整过程符合人在控制决策过程中的思维特点，它不仅是必要的，而且是合理的，已经具有优化的特点。

二、节能控制器控制过程的特点

本控制器分析、归纳出被控参数的偏差、偏差变化与模糊控制规则调整因子间的对应关系或数学模型，将知识模型与数学模型统一于空调器的控制，设计了控制规则可以连续自动进行在线调整的新型模糊控制器。结果表明：该控制器不仅结构简单，运算量小，而且还具有响应速度快、超调量小、稳定性好的特点，是一种较为理想的模糊节能控制器。

三、目标控制

从空调机器理想的控制需要来看，既要进行室内温度的调节，还要进行压缩机出力、过热度、过冷度等的调节，虽然控制的对象不同，但是其控制的思想和方法却是一致的，都属于定目标控制。在满足舒适与节能要求前提下，只要能得到这些量的变化量e和调整因子α的对应关系，即可实现节能目的。

本实用新型的微处理器MCU可以采用单片机，空调模糊节能控制器运用控制量与变量间的对应关系式，提出了参数和控制规则在线连续自适应修正的节能控制器，达到空调节能的目的。

以上所记载，仅为利用本创作技术内容的实施例，任何熟悉本项技艺者运用本创作所做的修饰、变化，皆属本创作主张的专利范围，而不限于实施例所揭示者。

Claims

1.一种空调节能控制器，由主板控制单元及数据接收补偿盒，其特征在于：所述的数据接收补偿盒包括壳体、及设置于壳体内的半导体致冷片、散热片、导冷/热片和两路温度传感器，半导体致冷片两面分别设有散热片和导冷/热片，壳体上设有排气孔可以使空调温度传感器及第一路温度传感器采集到的温度与环境温度一致，壳体上还设有空调温度传感器的插孔，上述空调温度传感器与第一路温度传感器分别采集紧贴在半导体致冷片表面导冷/热片上的温度信号及环境温度信号，第二路温度传感器采集环境温度信号，第一路温度传感器和第二路温度传感器采集到的温度信号输送至主板控制单元。

2.根据权利要求1所述的空调节能控制器，其特征在于：所述的主板控制单元，包括微处理器MCU、半导体致冷片驱动电路、制冷/制热转换电路、数据接收补偿盒内温度检测电路、环境温度检测电路、电源管理电路、键盘及显示电路和RS232接口电路，半导体致冷片驱动电路、制冷/制热转换电路和键盘及显示电路联接于微处理器MCU的IO接口，数据接收补偿盒内温度检测电路、环境温度检测电路与微处理器MCU的AD接口联接，半导体致冷片表面温度及环境温度检测电路接收第一路传感器输送的信号，环境温度检测电路接收第二路传感器输送的信号，电源管理电路供电于微处理器MCU及半导体致冷片驱动电路。

3.根据权利要求1所述的空调节能控制器，其特征在于：所述的空调温度传感器与第一路温度传感器紧贴于或邻近于数据接收补偿盒内的半导体致冷片表面的导冷/热片上，壳体临近上述传感器一侧为上盖，排气孔设置于上盖用于空调温度传感器及第一路温度传感器采集到的温度与环境温度一致。

4.根据权利要求1或3所述的空调节能控制器，其特征在于：所述的数据接收补偿盒排气孔至少为一个，各排气孔横向、竖向或斜向设置于半导体致冷片的导冷端或导热端的上方。

5.根据权利要求1所述的空调节能控制器，其特征在于：所述的键盘及显示电路为键盘及指示灯电路，微处理器MCU可以采用单片机。