CN202382361U - 一种智能空调节电器 - Google Patents

Abstract

本实用新型属于空调电器类控制节电装置制造技术领域。一种智能空调节电器，包括：微处理器单元，与所述的微处理器单元相连接的温度采样单元、电源单元、数据显示单元、数据统计单元、通信单元、输入单元、报警控制单元、PWM控制单元，以及与所述的通信单元相连接的光电转换单元和/或无线通信单元，所述的光电转换单元和/或无线通信单元与通信控制中心进行通信，所述的温度采样单元采集环境温度，并将采集到的温度信号传输至微处理器单元；所述的节电器还包括温度补偿单元，所述的温度补偿单元与微处理器单元相连接。本实用新型采用实时自动温度补偿技术和温度区间模糊控制技术，实现控制过程的优化，设计系统化管理软件和通讯端口，实现远程化控制管理。

Description

一种智能空调节电器

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。

空调系统的根本目的是保证室内环境温度要求，分析空调机在实际环境中的应用，发现很难兼顾调节品质与节能两方面要求。产生这一矛盾的根本原因是空调机控制系统的设计没有与实际的要求结合起来考虑。以运行经济性为最佳控制目标，在允许的空气品质和保证系统可靠性工作条件下，建立压缩机运行方式与空气品质的最佳调节规律，使系统处于耗电最省的最佳工作状态。

影响空调运行经济性的主要因素有：

1.在高负荷时，压缩机连续运行。

2.在低负荷时，压缩机频繁启停，增加了开停损失。

目前空调机常用的自动调节系统的分类包括：

1.定值调节系统，给定值为某一确定的数值

2.程序调节系统，给定值按指定的规律变化

3.随机调节系统，给定值事先不确定，随机变化

4.双位调节，这种调节方式为目前空调普遍采用的调节方式；

双位调节只有两种输出状态，当正偏差量超过上限值时或负偏量超过下限值时分别对应一种输出状态。如图1所示：

 ym表示：接通状态

-ym表示：断开状态

-e—e为呆滞区。

吊滞区是不引起双位调节器产生输也作用的偏差区间，以空调实例说明双位调节：

如设定温度为23℃，设计室温控制精度为±0.5度

当温度上升超过23.5℃度,则压缩机运行(由于热惯性,室温会继续上升至24℃,当温度下降至22.5℃度,则压缩机停止运行(由于热惯性,室温会继续下降22℃)如此循环。

这种调节器，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智能空调节电器，采用实时自动温度补偿技术和温度区间模糊控制技术，自动跟踪空调的制冷温度，将定值控制与自动跟踪相结合，充分体现仿人控制理论，实现控制过程的优化，大大提高了空调机运行的经济性及可靠性。

为达到上述目的，本实用新型是通过以下技术方案实现的：一种智能空调节电器，包括：微处理器单元，与所述的微处理器单元相连接的温度采样单元、电源单元、数据显示单元、数据统计单元、通信单元、输入单元、报警控制单元、PWM控制单元，以及与所述的通信单元相连接的光电转换单元和/或无线通信单元，所述的光电转换单元和/或无线通信单元与通信控制中心进行通信，所述的温度采样单元采集环境温度，并将采集到的温度信号传输至微处理器单元；所述的节电器还包括温度补偿单元，所述的温度补偿单元与微处理器单元相连接。

进一步的，所述的温度补偿单元包括半导体制冷晶片的执行部件和用于控制执行部件进行温度补偿的驱动电路。

进一步的，所述的微处理器单元为PIC微处理器。

进一步的，所述的通信单元为RS232或RS485通信模块。

进一步的，所述的输入单元为按键输入模块和远程控制模块。

进一步的，所述的电源单元为DC电源模块，输出为6V，2A。

进一步的，所述的数据统计单位为数据统计及统计报告模块。

本实用新型一种智能空调节电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。

本实用新型的有益效果是：

1.采用实时自动温度补偿技术和温度区间模糊控制技术，自动跟踪空调的制冷温度，将定值控制与自动跟踪相结合，充分体现仿人控制理论，实现控制过程的优化，大大提高了空调机运行的经济性同及可靠性；

2.设计了系统化管理软件和485通讯端口，实现了空调设备远程化控制管理，在一个控制中心可以对整栋大楼或者几栋大楼进行控制管理和调节，节省了大量的人力和时间，在一个控制面板上可以对每台空调进行功能设置，包括制冷温度点设置，制热温度点设置，高温报警设置，低温报警设置，485端口设置等等。当室内的环境温度达到设置控制的最高点或者最低点就会自动报警响应。也可以通过控制中心操作平台的数据处理器查看空调工作状态下的节电度数数据和节电费用数据，以及电压和电流等电性参数；

3.通过按键灵活设置485通讯地址； 

4.各种温度数值可自行调节，设置好的参数值永久保存在节电器上；不会因为断电而使节电器上面的设置数值恢复到初始设置，进而导致影响节电器的正常工作； 

5.当节电器温度不准时，可在感温头接口接入10K精密电阻来校准； 

6.通过按键可设置：制热门限、制冷门限、低温报警、高温报警、485 串口地址；

7.节电器与空调之间采用非电连接方式，与空调机的线路无直接关系，安全，高效节能，不需外接控制线，安装便捷，不影响空调本身保修； 

8.节电器以温度和时间为输入输出控制源，结合温度补偿技术、热转换技术及模糊控制论，运用CPU进行处理，达到空调运行的优化及智能管理的目的，设定数值永久保存，方案科学，只有节电，绝不费电； 

9.温度波动小，性能稳定；不影响温度，不影响舒适度，舒适节能15~35%； 

10.本节电器适用所有挂式、柜式、天窗式的单三相空调和变频空调； 

11.避免常时间压缩机运行及频繁启动，保护压缩机，延长其使用寿命； 

12.故障后不影响空调机的正常运行，无售后服务之忧，自行容易拆除；

13.使用开关电源（输出6V-2A）,主机安全性能极大提高，产品使用寿命延长，设计使用寿命10年，保修3年；

14.使用数据统计模块可以有效地统计出空调工作时的室内环境温度、湿度数据，电压、电流、功率等电性参数数据，节能效果数据，并形成统计工作报告，很直观的将具体数据呈现在消费者面前。

附图说明

图1为双位调节示意图；

图2为本实用新型的实施例1的电路框图；

图3为本实用新型的实施例2的电路框图；

图4为本实用新型的实施例3的电路框图；

图5为制冷传播曲线图；

图6为制热传播曲线图。

具体实施方式

现结合附图和具体实施方式对本实用新型进一步说明。

实施例1

参考图2所示，本实用新型的一种智能空调节电器，包括：微处理器单元1，所述的微处理器单元1为PIC微处理器，与所述的微处理器单元1相连接的温度采样单元2、电源单元3、数据显示单元4、数据统计单元5、通信单元6、输入单元7、报警控制单元8、PWM控制单元9，以及与所述的通信单元6相连接的光电转换单元10和无线通信单元11，所述的通信单元6为RS232或RS485通信模块，所述的输入单元7为按键输入模块和远程智能输入模块，所述的节电器还包括温度补偿单元12，所述的温度补偿单元12与微处理器单元1相连接，微处理器单元1控制该温度补偿单元12及时释放冷量（热量）。所述的温度补偿单元12包括半导体制冷晶片的执行部件和用于控制执行部件进行温度补偿的驱动电路。所述的光电转换单元10和无线通信单元11与通信控制中心13进行通信，所述的温度采样单元2采集环境温度，并将采集到的温度信号传输至微处理器单元1；所述的电源单元3为国家强制3C认证标准的开关电源模块，即DC电源模块，输出为6V，2A；所述的数据统计单元5为数据统计及统计报告模块。

实施例2

参考图3所示的实施例2的本实用新型的一种智能空调节电器，包括：微处理器单元1，所述的微处理器单元1为PIC微处理器，与所述的微处理器单元1相连接的温度采样单元2、电源单元3、数据显示单元4、数据统计单元5、通信单元6、输入单元7、报警控制单元8、PWM控制单元9，以及与所述的通信单元6相连接的光电转换单元10，所述的通信单元6为RS232或RS485通信模块，所述的输入单元7为按键输入模块和远程智能输入模块，所述的节电器还包括温度补偿单元12，所述的温度补偿单元12与微处理器单元1相连接，微处理器单元1控制该温度补偿单元12及时释放冷量（热量）。所述的温度补偿单元12包括半导体制冷晶片的执行部件和用于控制执行部件进行温度补偿的驱动电路。所述的光电转换单元10与通信控制中心13进行通信，所述的温度采样单元2采集环境温度，并将采集到的温度信号传输至微处理器单元1；所述的电源单元3为国家强制3C认证标准的开关电源模块，即DC电源模块，输出为6V，2A；所述的数据统计单元5为数据统计及统计报告模块。

综上，实施例2与实施例1的区别在于，实施例2中无无线通信单元11，其余结构与实施例1相同。

实施例3

参考图4所示的实施例3的本实用新型的一种智能空调节电器，包括：微处理器单元1，所述的微处理器单元1为PIC微处理器，与所述的微处理器单元1相连接的温度采样单元2、电源单元3、数据显示单元4、数据统计单元5、通信单元6、输入单元7、报警控制单元8、PWM控制单元9，以及与所述的通信单元6相连接的无线通信单元11，所述的通信单元6为RS232或RS485通信模块，所述的输入单元7为按键输入模块和远程智能输入模块，所述的节电器还包括温度补偿单元12，所述的温度补偿单元12与微处理器单元1相连接，微处理器单元1控制该温度补偿单元12及时释放冷量（热量）。所述的温度补偿单元12包括半导体制冷晶片的执行部件和用于控制执行部件进行温度补偿的驱动电路。所述的无线通信单元11与通信控制中心13进行通信，所述的温度采样单元2采集环境温度，并将采集到的温度信号传输至微处理器单元1；所述的电源单元3为国家强制3C认证标准的开关电源模块，即DC电源模块，输出为6V，2A；所述的数据统计单元5为数据统计及统计报告模块。

综上，实施例3与实施例1的区别在于，实施例3中无光电转换单元10，其余结构与实施例1相同。

1．温度实时补偿技术：

本节电器所配温度补偿器，内部采用半导体制冷技术——制冷晶片，通过主机的程序控制，及时的释放冷量（热量），来调节空调机感温头周边温度，从而控制压缩的运行状况。采用温度补偿技术可以保证在任何情况下，空调的安全正常运行，减小空调维护的麻烦。

2．区间温度控制技术：

热传播理论公式:

（1）、在一定的环境下，制冷传播公式为：

各参数分别代表：

平均制冷温度、室内平均温度、制冷开始时室内温度、室内空气平均比热 、制冷经历的时间、室内空气密度、室内热源的发热量 、室内有效空气体积

（2）在一定的环境下，制热传播公式为：

参考图5和图6所示，各参数分别代表：

平均制热温度、制热开始时室内温度、制热经历的时间。

从直观的图形中我们可以看出：

1.制冷情况下：温度每下降一格所需制冷时间都要长一些，直到无限久；

2.制热情况下：温度每升高一格，制热时间也要长一些，直到冷热平衡。

因此采用区间控制要比单值控制更节能，按计算平均值可节省15%-35%。

本实用新型的一种智能空调节电器设计了系统化管理软件和485通讯端口，实现了空调设备远程化控制管理，参考图4所示，在一个控制中心可以对整栋大楼或者几栋大楼进行控制管理和调节，节省了大量的人力和时间，在一个控制面板上可以对每台空调进行功能设置，包括制冷温度点设置，制热温度点设置，高温报警设置，低温报警设置，485端口设置等等。当室内的环境温度达到设置控制的最高点或者最低点就会自动报警响应。

本实用新型的有益效果是：

1.采用实时自动温度补偿技术和温度区间模糊控制技术，自动跟踪空调的制冷温度，将定值控制与自动跟踪相结合，充分体现仿人控制理论，实现控制过程的优化，大大提高了空调机运行的经济性同及可靠性；

2.设计了系统化管理软件和485通讯端口，实现了空调设备远程化控制管理，在一个控制中心可以对整栋大楼或者几栋大楼进行控制管理和调节，节省了大量的人力和时间，在一个控制面板上可以对每台空调进行功能设置，包括制冷温度点设置，制热温度点设置，高温报警设置，低温报警设置，485端口设置等等。当室内的环境温度达到设置控制的最高点或者最低点就会自动报警响应。也可以通过控制中心操作平台的数据处理器查看空调工作状态下的节电度数数据和节电费用数据，以及电压和电流等电性参数；

3.通过按键或者远程灵活设置485通讯地址；

4.各种温度数值可自行调节，设置好的参数值永久保存在节电器上；不会因为断电而使节电器上面的设置数值恢复到初始设置，进而导致影响节电器的正常工作； 

5.当节电器温度不准时，可在感温头接口接入10K精密电阻来校准； 

6.通过按键可设置：制热门限、制冷门限、低温报警、高温报警、485 串口地址；

7.节电器与空调之间采用非电连接方式，与空调机的线路无直接关系，安全，高效节能，不需外接控制线，安装便捷，不影响空调本身保修； 

8.节电器以温度和时间为输入输出控制源，结合温度补偿技术、热转换技术及模糊控制论，运用CPU进行处理，达到空调运行的优化及智能管理的目的，设定数值永久保存，方案科学，只有节电，绝不费电； 

9.温度波动小，性能稳定；不影响温度，不影响舒适度，舒适节能15~35%； 

10.本节电器适用所有挂式、柜式、天窗式的单三相空调和变频空调； 

11.避免常时间压缩机运行及频繁启动，保护压缩机，延长其使用寿命； 

12.故障后不影响空调机的正常运行，无售后服务之忧，自行容易拆除；

13.使用国家强制3C认证标准的开关电源（输出6V-2A）,控制了设备周围的磁场（电磁波）对设备通讯信号的干扰，极大提高了主机的安全性能和主机通讯信号传输的稳定性，产品设计使用寿命10年；

14.使用数据统计模块可以有效地统计出空调工作时的室内环境温度、湿度数据，电压、电流、功率等电性参数数据，节能效果数据，并形成统计工作报告，很直观的将具体数据呈现在消费者面前。

尽管结合优选实施方案具体展示和介绍了本实用新型，但所属领域的技术人员应该明白，在不脱离所附权利要求书所限定的本实用新型的精神和范围内，在形式上和细节上可以对本实用新型做出各种变化，均为本实用新型的保护范围。 

Claims (7)

1.一种智能空调节电器，包括：微处理器单元，与所述的微处理器单元相连接的温度采样单元、电源单元、数据显示单元、数据统计单元、通信单元、输入单元、报警控制单元、PWM控制单元，以及与所述的通信单元相连接的光电转换单元和/或无线通信单元，所述的光电转换单元和/或无线通信单元与通信控制中心进行通信，所述的温度采样单元采集环境温度，并将采集到的温度信号传输至微处理器单元；所述的节电器还包括温度补偿单元，所述的温度补偿单元与微处理器单元相连接。

2.根据权利要求1所述的一种智能空调节电器，其特征在于：所述的温度补偿单元包括半导体制冷晶片的执行部件和用于控制执行部件进行温度补偿的驱动电路。

3.根据权利要求1所述的一种智能空调节电器，其特征在于：所述的微处理器单元为PIC微处理器。

4.根据权利要求1所述的一种智能空调节电器，其特征在于：所述的输入单元为按键输入模块和远程智能输入模块。

5.根据权利要求1所述的一种智能空调节电器，其特征在于：所述的通信单元为RS232或RS485通信模块。

6.根据权利要求1所述的一种智能空调节电器，其特征在于：所述的电源单元为DC电源模块，输出为6V，2A。

7.根据权利要求1所述的一种智能空调节电器，其特征在于：所述的数据统计单元为数据统计及统计报告模块。

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