CN204026919U - 空调控制器 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种空调控制器，该空调控制器包括220V电源输入输出接口、用于提供供电电源的电源模块、用于采集空调器的电压、电流、功率及用电量的电能采集模块、用于显示电压、电流、功率及用电量的显示模块、用于通讯的通讯模块、以及用于控制电能采集模块采集数据和控制显示模块显示数据和控制通讯模块通讯的主控模块；其中，220V电源输入输出接口与电能采集模块的采集输入端连接；主控模块的电源输入端及电能采集模块的电源输入端与电源模块连接，电能采集模块的采集输出端及显示模块还与主控模块连接，通讯模块与主控模块连接，本实用新型能够实现对单台或多台空调器的智能控制及节能管理。

Description

空调控制器

技术领域

本实用新型涉及控制技术领域，特别涉及一种空调控制器。 

背景技术

目前，国内各类大小机房、定温控制场所、办公楼、酒店、学校及家庭等通常都使用普通的民用(商用)空调器作为温度调节设备，而这些空调器大都是非智能空调器，即这些空调器都没有智能通讯端口，也没有电能统计功能，用户只能通过现场遥控器对空调器进行手动控制，无法进行远程控制、多台联网控制、自动控制，若用户要查看空调器的用电量，也只能通过电表进行查看。 

实用新型内容

本实用新型的主要目的是提供一种能够实现对单台或多台空调器的智能控制及节能管理的多功能空调控制器。 

为实现上述目的，本实用新型提供一种空调控制器，所述空调控制器包括220V电源输入输出接口、用于提供供电电源的电源模块、用于采集空调器的电压、电流、功率及用电量的电能采集模块、用于显示所述电压、电流、功率及用电量的显示模块、用于通讯的通讯模块、以及用于控制所述电能采集模块采集数据和控制所述显示模块显示数据的主控模块； 

所述220V电源输入输出接口与所述电能采集模块的采集输入端连接；所述主控模块的电源输入端及所述电能采集模块的电源输入端与所述电源模块连接，所述电能采集模块的采集输出端及所述显示模块还与所述主控模块连接，所述通讯模块与所述主控模块连接。 

优选地，所述空调控制器还包括用于采集环境温度及湿度的温湿度采集模块，所述温湿度采集模块与所述主控模块连接。 

优选地，所述空调控制器还包括用于与外部终端进行数据通讯的通讯接口，所述通讯接口经所述通讯模块与所述主控模块连接；所述通讯接口包括RJ45以太网接口、无线网接口、RS485接口以及USB接口。 

优选地，所述空调控制器还包括红外发射模块和红外接收模块，所述红外发射模块包括两路独立的发码电路；所述红外发射模块和红外接收模块均与所述主控模块连接。 

优选地，所述空调控制器还包括用于指示所述空调控制器工作状态及告警状态的LED指示灯和用于所述空调控制器的上电提示、所述红外发射模块的发码提示、所述红外接收模块的学码提示及告警提示的蜂鸣器。 

优选地，所述空调控制器还包括开关量输入输出模块以及按键模块，所述开关量输入输出模块及所述按键模块均与所述主控模块连接。 

优选地，所述空调控制器还包括用于监测所述主控模块的喂狗信号以及根据所述喂狗信号重启所述空调控制器的看门狗模块。 

优选地，所述空调控制器还包括用于存储所述空调控制器的配置信息及历史数据的FLASH存储器，所述FLASH存储器与所述主控模块连接。 

优选地，所述电源模块包括用于为所述主控模块提供供电电源的隔离电源模块以及用于为所述电能采集模块提供供电电源的非隔离电源模块；所述隔离电源模块与所述主控模块的电源输入端连接；所述非隔离电源模块与所述电能采集模块的电源输入端连接。 

优选地，所述主控模块为单片机；所述电能采集模块为单相电量采集IC；所述显示模块为段式LCD显示屏。 

本实用新型提供的空调控制器，包括220V电源输入输出接口、用于提供供电电源的电源模块、用于采集空调器的电压、电流、功率及用电量的电能采集模块、用于显示电压、电流、功率及用电量的显示模块、用于通讯的通讯模块、以及用于控制电能采集模块采集数据和控制显示模块显示数据的主控模块；其中，220V电源输入输出接口与电能采集模块的采集输入端连接；主控模块的电源输入端及电能采集模块的电源输入端与电源模块连接，电能采集模块的采集输出端及显示模块还与主控模块连接，通讯模块与主控模块 连接。本实用新型能够实现对单台或多台空调器的智能控制及节能管理。 

附图说明

图1是本实用新型空调控制器一实施例的模块结构示意图； 

图2是本实用新型空调控制器一实施例的面板外壳的六面结构示意图； 

图3是本实用新型空调控制器一实施例的底壳的六面结构示意图； 

图4是本实用新型空调控制器一实施例的面壳的六面结构示意图； 

图5是本实用新型空调控制器一实施例的端口结构示意图； 

图6是本实用新型空调控制器的安装结构示意图。 

本实用新型目的的实现、功能特点及优点将结合实施例，参照附图做进一步说明。 

具体实施方式

应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本实用新型，并不用于限定本实用新型。 

参照图1，图1是本实用新型空调控制器一实施例的模块结构示意图。 

该空调控制器包括220V电源输入输出接口100、主控模块101、电能采集模块102、显示模块103、温湿度采集模块104、RJ45以太网接口105、天线接口106(即无线网接口)、主RS485接口1071、从RS485接口1072、USB接口108、红外发射模块109、红外接收模块110、LED指示灯1111、蜂鸣器1112、按键模块112、开关量输入模块1131、开关量输入模块1132、看门狗模块114、FLASH存储器115、隔离电源模块1161以及非隔离电源模块1162。本实施例中主控模块101为单片机STM32F107VCT6，该处理器的内部资源丰富，72MHz主频，32位ARM-CORTEX-M3内核，256K bytes Flash程序存储器，64K bytes SRAM随机存储存储器，具有多个可用UART，丰富的GPIO接口，内带1个10M/100M MAC接口。本实施例中，电能采集模块102为电能采集芯片。 

具体地，隔离电源模块1161与主控模块101的电源输入端连接；非隔离电 源模块1162与电能采集模块102的电源输入端连接；所述220V电源输入输出接口100与所述电能采集模块102的采集输入端连接，具体地，所述220V电源输入输出接口100包括220V火线输入和220V零线输入，其中，220V火线输入经猛铜采样电阻连接电能采集模块102(电能采集芯片)，用于采集电流；220V零线输入经分压电阻连接电能采集模块102(电能采集芯片)，用于采集电压；电能采集模块102(电能采集芯片)的采集输出端经光耦隔离模块1021与主控模块101的UART4(串口4)连接；FLASH存储器115经SPI总线与主控模块101连接；温湿度采集模块104经单总线与主控模块101连接；蜂鸣器1112与主控模块101的I/O口连接；RJ45以太网接口105经物理层芯片PHY和网络变压器与主控模块101连接，本实施例中，物理层芯片PHY的型号为KSZ8041TLI，物理层芯片PHY与主控模块101的MII接口连接，即本实施例中，由主控模块101自带的MAC层、物理层芯片PHY(KSZ8041TLI)和网络变压器实现TCP/IP网络通讯功能；主RS485接口1071经MAX485芯片与主控模块101的UART1(串口1)连接；从RS485接口1072经MAX485芯片与主控模块101的UART3(串口3)连接；USB接口108、红外发射模块109、开关量输入模块1131及开关量输入模块1132直接与主控模块101连接；天线接口106经无线模块1061与主控模块101的UART2(串口2)连接；红外接收模块110、显示模块103、按键模块112及LED指示灯1111与经灯板118与主控模块101连接。 

本实施例中，隔离电源模块1161，用于为所述主控模块101提供供电电源； 

非隔离电源模块1162，用于为所述电能采集模块102提供供电电源； 

主控模块101，用于控制RJ45以太网接口105、天线接口106、主RS485接口1071、从RS485接口1072、红外接收模块110、红外发射模块109温湿度采集模块104、开关量输入模块1131、开关量输入模块1132、LED指示灯1111、蜂鸣器1112及电能采集模块102的工作。即本实施例中，主控模块101负责管理本实施例空调控制器的有线网络通讯、无线网络通讯、RS485通讯、学码、发码、温湿度采集、空调状态检测、开关量电平信号输入(如红外人体探测)、开关量干接点输出、告警输出、显示控制及电能采集控制； 

电能采集模块102，用于采集空调器的电压、电流、功率及用电量；本实施例中，电能采集模块102为单相电量采集IC，该单相电量采集IC的型号为 RN8209G，该芯片具有3个差分采集通道，分别用于猛铜采样输入、电流互感线圈采样输入及分压采样输入，该芯片与主控模块101的串口连接，由于该芯片是以220VAC的火线共地(零线采集电压)，所以该芯片与主控模块101之间需要通过光耦隔离模块1021进行隔离，以保证系统的安全性。具体地，电流采样部分采用3mΩ的猛铜电阻采样，电压采样部分采用800:1的分压方式采样，而功率及用电量在上述芯片内部采用自带的算法完成；本实施例空调控制器中的主控模块101通过电能采集模块102所采集到的功率值，判断空调器的开关状态，从而根据本实施例空调控制器的配置情况控制空调器的工作； 

显示模块103为段式LCD显示屏，用于显示电能采集模块102输出的所述空调器的电压、电流、功率、用电量、空调器的运行状态及环境的温湿度等；用户可以通过显示模块103所显示的空调器的用电情况(电压、电流、功率、电能)，统计分析空调器的节能情况。另外，本实施例中，显示模块103作为人机交互界面，用户除了可以查看空调器的运行状态，环境的温湿度及空调器的用电情况(电压、电流、功率及用电量)外，用户也可以通过显示模块103配置网络及RS485等参数； 

温湿度采集模块104，用于采集环境温度及湿度； 

RJ45以太网接口105、天线接口106(即无线网接口)、主RS485接口1071、从RS485接口1072、USB接口108，都是用于与外部终端进行数据通讯的接口。其中，RJ45以太网接口105用于PC机或智能上网设备访问本实施例空调控制器的嵌入式WEB界面，实现对本实施例空调控制器的参数配置，实时数据及存储信息的查询，并且，还用于上位机软件或第三方集中管理软件开发使用； 

本实施例中的无线模块1061可以为433MHz自组网模块、ZigBee自组网模块和WIFI无线模块。本实施例空调控制器采用该无线通讯方式，解决了现场安装布线复杂及零乱的问题，从而提高了产品的安装灵活性； 

本实施例中的红外接收模块110为HM338R专用38K红外解码芯片，主控模块101将采集到的红外码波形和时间间隔采用数组形式存储到主控模块101外部FLASH存储器115中，并指定对应的码地址； 

本实施例中的红外发射模块109采用主控模块101的定时器输出1个38K 的载波信号与红外接收模块110所学到的码波形编码得到红外波形，再通过红外发射模块109中的驱动电路驱动红外发射管发射红外码，控制空调器。本实施例中，红外发射模块109包括两路独立的发码电路，一路为本实施例空调控制器自带的旋转式红外发射头，另一路可以通过延长线引出接到空调器的收码位置，正常情况下，使用本实施例空调控制器自带的旋转式红外发射头即可； 

本实施例中，主RS485接口主要用于PC机或监控主机发送查询命令和控制命令给本实施例空调控制器，以对空调器远程集中管理功能。并且，本功能可以对外提供开放的控制协议，供上位机软件或第三方管理软件开发使用。从RS485接口1072用于2至4台空调器的联机控制，实现多空调器的周期开关控制及温控切换功能； 

本实施例中，按键模块112用于设置本实施例空调控制器的配置参数及工作模式，按键模块112为4位1体的锅仔片按键(包括菜单、确认、加、减功能键)。本实施例中，该空调控制器的工作模式包括温度控制模式、定时控制模式及开关量输入控制模式； 

本实施例中，USB接口108用于本实施例空调控制器历史数据的读取、配置信息的写入及USB通讯设备的连接； 

本实施例中，看门狗模块114用于监测所述主控模块101的喂狗信号以及根据所述喂狗信号重启本实施例空调控制器。具体地，看门狗模块114为SP706SE，当1.6秒无喂狗信号时，看门狗模块114会发出一个RESET信号(复位信号)至主控模块101的复位脚，以实现本实施例空调控制器的复位重启功能； 

本实施例中，FLASH存储器115为SST25VF016B，FLASH存储器115主要用于本实施例空调控制器配置信息及历史数据的存储； 

本实施例中，开关量输入模块1131用于通过开关量输入，控制空调器联动工作；开关量输出模块1132可以采用继电器控制、干接点输出，开关量输出模块1132可配置为触点输出(用于控制触点型空调器)或告警输出(用于告警联动)； 

本实施例中，LED指示灯1111用于指示所述空调控制器工作状态及告警 状态；蜂鸣器1112用于所述空调控制器的上电提示、所述红外发射模块的发码提示、所述红外接收模块的学码提示及告警提示； 

本实施例中，隔离电源模块1161先将220V的高压交流电源转换为12V的低压直流电源(由隔离电源模块WA5-220S12D3完成)，然后再将12V直流电源转换为5V直流电源(由RT7237实现)，最后将5V直流电源转换为3.3V直流电源(由XC9232A33CVR实现)； 

本实施例中，220V电源输入输出接口100可以为220V插座接口，也可以通过引出线方式接入220V电源； 

另外，需要说明的是，本实施例空调控制器除了设有内置的温湿度采集通道外，还设有2路外部温度采集通道(即扩展温度检测接口117)，其中，内置的温湿度采集通道采用AM2321单总线实现，外部温度采集通道采用DS18B20实现，性能稳定、精度高。 

本实施例空调控制器的工作原理具体描述如下：通过红外接收模块110学习空调器的红外码(对应强风、中风、弱风的16℃至32℃码及开关机码等所有空调红外控制码)，采用电能采集模块102(单相电量采集IC)采集空调器的电压、电流、功率及用电量等参数，本实施例空调控制器工作时根据电能采集模块102采集到的功率判断空调器的开关机状态，采用温湿度采集模块104采集环境的温湿度。当本实施例空调控制器工作于温度控制模式时，主控模块101将会根据温湿度采集模块104采集到的温度和设定的温度范围，控制空调器的的开关机状态，从而实现温控功能；当本实施例空调控制器工作于定时控制模式时，主控模块101将会根据时间段控制空调器的的开关机状态，从而实现对空调器的定时控制功能；当本实施例空调控制器工作于开关量输入控制模式时，主控模块101将会根据开关量输入模块1131的输入状态来控制空调器的开关机状态。另外，本实施例空调控制器可通过RJ45以太网接口105接入以太网，实现PC机或监控主机对本实施例空调控制器的远程控制和WEB配置功能，并且，本实施例空调控制器可通过显示模块103(段式LCD显示屏)实现空调器现场数据的查询和参数的配置功能，本实施例空调控制器可通过无线(zigbee、wifi、433MHZ、3G、4G、电力载波)组网，通过无线集中器接入以太网，本实施例空调控制器设置为采集终端，从而实 现无线数据采集及无线控制功能。当发生告警时，如开关机失败、温度过高及温度过低等，本实施例空调控制器将会已多种方式输出告警信息，如LED指示灯告警指示、蜂鸣器告警提示、开关量告警输出及通过协议传输告警信息等。 

本实施例提供的该空调控制器，具有LCD人机交互界面(显示模块103)，用户除了可以查看空调器的运行状态，环境的温湿度及空调器的用电情况(电压、电流、功率及用电量)外，用户也可以通过该LCD人机交互界面实现参数的配置功能；其次，用户可以不依赖任何的上位机软件，使用PC机、平板电脑及智能手机等上网终端，通过以太网或WiFi无线网就可实现空调器的节能配置、实时数据查看及远程监控；再者，本实施例空调控制器的通讯方式种类众多，具有TCP/IP有线网络通讯方式、无线网络通讯方式及RS485通讯方式，其中，无线网络通讯方式包括433MHz自组网、WiFi通用网及GPRS/3G/4G移动网、电力载波等无线方式，因此，用户可以利用PC机控制软件，通过多种通讯方式连接本实施例空调控制器，实现单台空调器的智能控制及节能管理或实现多台(如上千台)空调器的集中联网控制；并且，本实施例空调控制器的设备功能齐全，包括红外遥控、定时控制、周期控制、温度控制、用电计量、告警输出及历史数据的存储等功能；同时，本实施例空调控制器能够兼容市面上各种品牌的柜式机、分体壁挂机及吸顶式机等单相空调机型，使得本实施例空调控制器的使用场合广泛。并且，本实施例空调控制器的红外发射模块109包含一个旋转式红外发射头，其发射角度可旋转，从而不用另外拉出红外发射线到空调器，使用方便。另外，本实施例空调控制器的220V电源输入输出接口100可以为220V插座接口，也可以通过引出线方式接入220V电源，安装简单。 

图2是本实用新型空调控制器一实施例的面板外壳的六面结构示意图，图3是本实用新型空调控制器一实施例的底壳的六面结构示意图，图4是本实用新型空调控制器一实施例的面壳的六面结构示意图。 

本实用新型空调控制器的整体结构采用面板外壳(中间部分)、底壳(底 座部分)及面壳三大部分，其中，面壳可以盖住固定螺丝孔及接线头，使得本实用新型空调控制器的外观干净光滑，从而增加了整个产品的美观性。 

参照图5，图5是本实用新型空调控制器一实施例的端口结构示意图。 

本实施例空调控制器的端口包括红外码发送端口①、三角插座②、LCD液晶面板③、LED指示灯④、红外码接收端口⑤、按键⑥、天线接口⑦、市电输入/出端口⑧、网络接口⑨及接线端口⑩。 

具体地，红外码发送端口①用于向空调器发送已学习的红外码，并且，该红外码发送端口①的优点是：球面180°可旋转的端口，可以调节红外码的发射方向，解决了布线复杂的问题； 

三角插座②的规格是250VAC/16A，该三角插座②用于给空调器供电。本实施例空调控制器设置该三角插座②的优点是不破坏空调器电源线而将空调器的功率流过本实施例空调控制器，实现空调器的电量计量功能； 

LCD液晶面板③能显示网络状态、空调状态、通讯状态、告警状态及温湿度数据，时间数据，电压、电流、功率、电能等实时数据。该LCD液晶面板③设置于本实施例空调控制器的左侧，使得本实施例空调控制器整体协调、美观，高低压分离； 

红外码接收端口⑤，用于本实施例空调控制器接收及发送空调遥控器所发出的红外码； 

天线接口⑦用于组建无线网； 

网络接口⑨是标准RJ45连接器，支持10M/100M自适应。该网络接口⑨设计成偏离本实施例空调控制器外壳内部，当本实施例空调控制器的面壳盖住时，外部看起来更整齐； 

LED指示灯④的显示状态及所指示的具体内容如表1所示；按键⑥的具体功能描述如表2所示；市电输入/出端口⑧的各端子描述如表3所示；接线端口⑩具体描述如表4所示。 

表1 

表2 

按键	功能描述
		左键	向左切换菜单，数值设置“减”
MENU	进入设置菜单，长按可退出设置菜单项
		ENTER	设置及确认
右键	向右切换菜单，数值设置“加”

表3 

表4 

参照图6，图6是本实用新型空调控制器的安装结构示意图。 

本实施例空调控制器具有多种灵活的安装固定方式，包括导轨安装固定301、86盒安装固定302及墙面螺钉安装固定303三种方式，使得用户对本实施例空调控制器的安装更加方便和简单。并且，86盒还引出220V电接口304，使得本实施例空调控制器的布线更加美观。 

以上仅为本实用新型的优选实施例，并非因此限制本实用新型的专利范围，凡是利用本实用新型说明书及附图内容所作的等效结构或等效流程变换，或直接或间接运用在其他相关的技术领域，均同理包括在本实用新型的专利保护范围内。 

Claims (10)

1.一种空调控制器，其特征在于，包括220V电源输入输出接口、用于提供供电电源的电源模块、用于采集空调器的电压、电流、功率及用电量的电能采集模块、用于显示所述电压、电流、功率及用电量的显示模块、用于通讯的通讯模块、以及用于控制所述电能采集模块采集数据和控制所述显示模块显示数据的主控模块；其中，

所述220V电源输入输出接口与所述电能采集模块的采集输入端连接；所述主控模块的电源输入端及所述电能采集模块的电源输入端与所述电源模块连接，所述电能采集模块的采集输出端及所述显示模块还与所述主控模块连接，所述通讯模块与所述主控模块连接。

2.如权利要求1所述的空调控制器，其特征在于，所述空调控制器还包括用于采集环境温度及湿度的温湿度采集模块，所述温湿度采集模块与所述主控模块连接。

3.如权利要求2所述的空调控制器，其特征在于，所述空调控制器还包括用于与外部终端进行数据通讯的通讯接口，所述通讯接口经所述通讯模块与所述主控模块连接；所述通讯接口包括RJ45以太网接口、无线网接口、RS485接口以及USB接口。

4.如权利要求1至3中任一项所述的空调控制器，其特征在于，所述空调控制器还包括红外发射模块和红外接收模块，所述红外发射模块包括两路独立的发码电路；所述红外发射模块和红外接收模块均与所述主控模块连接。

5.如权利要求4所述的空调控制器，其特征在于，所述空调控制器还包括用于指示所述空调控制器工作状态及告警状态的LED指示灯和用于所述空调控制器的上电提示、所述红外发射模块的发码提示、所述红外接收模块的学码提示及告警提示的蜂鸣器。

6.如权利要求5所述的空调控制器，其特征在于，所述空调控制器还包括开关量输入输出模块以及按键模块，所述开关量输入输出模块及所述按键模块均与所述主控模块连接。

7.如权利要求6所述的空调控制器，其特征在于，所述空调控制器还包括用于监测所述主控模块的喂狗信号以及根据所述喂狗信号重启所述空调控制器的看门狗模块。

8.如权利要求7所述的空调控制器，其特征在于，所述空调控制器还包括用于存储所述空调控制器的配置信息及历史数据的FLASH存储器，所述FLASH存储器与所述主控模块连接。

9.如权利要求1所述的空调控制器，其特征在于，所述电源模块包括用于为所述主控模块提供供电电源的隔离电源模块以及用于为所述电能采集模块提供供电电源的非隔离电源模块；所述隔离电源模块与所述主控模块的电源输入端连接；所述非隔离电源模块与所述电能采集模块的电源输入端连接。

10.如权利要求1所述的空调控制器，其特征在于，所述主控模块为单片机；所述电能采集模块为单相电量采集IC；所述显示模块为段式LCD显示屏。