CN205044475U - 车内安全自动空调控制装置 - Google Patents

Abstract

本实用新型涉及空调控制技术领域，尤其涉及车内安全自动空调控制装置。本实用新型包括MCU单元、压缩机控制单元、稳压电源模块与传感器模块，MCU单元一侧连接有控制面板与LED显示面板，MCU单元另一侧I/O方式连接控制压缩机控制单元，传感器模块采集信号，并将信号传输给MCU单元；本实用新型采用空调自动控制技术方法，解决了车内无人时空调无法打开的技术问题，达到了根据车内情况空调可自动开启的技术效果；采用人体红外感应技术，达到了智能化感应车内是否有人，能自动感知车内人员情况的技术效果；采用UPS电源技术，解决了汽车熄火控制系统无电源供应的技术问题，达到了熄火可续电控制的技术效果。

Description

车内安全自动空调控制装置

本实用新型涉及空调控制技术领域，尤其涉及车内安全自动空调控制装置。

背景技术

汽车空调，用于把汽车车厢内的温度、湿度、空气清洁度及空气流动调整和控制在最佳状态，为乘员提供舒适的乘坐环境，减少旅途疲劳；为驾驶员创造良好的工作条件，对确保安全行车起到重要作用的通风装置。一般包括制冷装置、取暖装置和通风换气装置。

随着此前几年汽车业尤其是轿车的快速增长，汽车零部件行业也得到了飞速的发展，汽车空调作为提高汽车乘坐舒适性的一种重要部件已被广大汽车制造企业及消费者所认可，至2013年8月止，在国内，国产轿车空调装置率已接近100%，在其它车型上的装置率也在逐年提高，汽车空调汽装置已成为汽车中具有举足轻重的功能部件。

而随着汽车行业的高速发展，汽车事故也在频繁发生，而在入夏后，儿童被困车内造成伤亡的不幸时有发生，但并没引起家长足够重视，假使家长把孩子单独留在车内不过15分钟，锁车熄火后离开，起初车内有空调余凉，孩子感觉不到什么，但封闭的车厢就是个热闷罐，在夏天阳光直晒下，车内温度会迅速升高，直接威胁孩子的生命。

日前，镇江市丹徒交警大队民警做了一个实验——将温度计放在温度只有28℃的密封车辆内的后排中间位置，采用延时拍摄的方式，记录阳光直射下车内的温度变化。一个小时后观察，车内温度已飙升到50℃。另有实验证实，像最近这几天的午后1点左右，当室外气温达35℃时，阳光照射车子仅20分钟，封闭车厢温度就会突破50℃，之后温度还在不断持续上升。

发明内容

本实用新型所要解决的技术问题，是针对上述存在的技术不足，提供了车内安全自动空调控制装置，采用空调自动控制技术方法，解决了车内无人时空调无法打开的技术问题，达到了根据车内情况空调可自动开启的技术效果；采用单片机控制技术方法，解决了车内空调控制过于简单的技术问题，达到了空调控制系统精简、完善的技术效果；采用人体红外感应技术，达到了智能化感应车内是否有人，能自动感知车内人员情况的技术效果；采用UPS电源技术，解决了汽车熄火控制系统无电源供应的技术问题，达到了熄火可续电控制的技术效果。

为解决上述技术问题，本实用新型所采用的技术方案是：包括MCU单元、压缩机控制单元、稳压电源模块与传感器模块，MCU单元一侧连接有控制面板与LED显示面板，MCU单元另一侧I/O方式连接控制压缩机控制单元；传感器模块采集信号，并将信号传输给MCU单元；稳压电源模块一端为MCU模块、传感器模块、压缩机控制单元提供稳定电源，稳压电源模块另一端连接有UPS电源。

所述的传感器模块包括二氧化碳浓度传感器、温度传感器与多个人体感应模块，二氧化碳浓度传感器输出端连接有放大电路，放大电路输出端连接有A/D转换器，二氧化碳浓度传感器依次通过放大器与A/D转换器与MCU单元通信，温度传感器I/O连接MCU单元，人体感应模块I/O连接MCU单元。

进一步优化本技术方案，所述的MCU单元为ATmega128单片机，温度传感器为DS18D20传感器，二氧化碳传感器为MS4100传感器，A/D转换器为ADC0809芯片。

进一步优化本技术方案，所述的UPS电源为松下LC-XD1217UPS蓄电池。

进一步优化本技术方案，所述的稳压电源模块包括变压器T1、整流桥D1、78L12芯片、LM2576芯片与LM117芯片，稳压电源模块输出端包括+12V、+5V、+3.3V三个电压等级；稳压电源模块为MCU单元、A/D转换器与二氧化碳传感器提供+5V稳定电压，稳压电源模块为LED显示面板提供+12V稳定电压，稳压电源模块为温度传感器提供+3.3V稳定电压。

进一步优化本技术方案，所述的温度传感器DS18D20的DQ引脚连接在MCU单元ATmega128单片机的PC2口上。

进一步优化本技术方案，所述的人体感应模块包括人体红外传感器、电阻R1、电阻R2与NPN三极管Q1，人体红外传感器为HC-SR501传感器，人体红外传感器的OUT引脚通过限流电阻R1连接在NPN三极管Q1的基极，NPN三极管Q1的发射极连接在MCU单元ATmega128单片机的PC0口上，NPN三极管Q1的发射极并联R2，R2另一端接地，NPN三极管Q1的集电极接+3.3V电压。

进一步优化本技术方案，所述的放大电路包括放大器LM324、电阻R3、电阻R4、电阻R5，电阻R3并联在放大器LM324的输出端与反相输入端，电阻R5一端连接在放大器LM324的反相输入端，电阻R5的另一端接地，放大器LM324的输出端连接在A/D转化器ADC0809的IN0引脚上，二氧化碳传感器MS4100的6引脚通过R4连接在放大器LM324的同相输入端上。

进一步优化本技术方案，所述的电阻R1为10K欧姆，电阻R2为10K欧姆，电阻R3为900欧姆，电阻R4为90欧姆，电阻R5为100欧姆。

与现有技术相比，本实用新型具有以下优点：1、使用ATmega128单片机作为主控单元，集成了较大容量的存储器和丰富强大的硬件接口电路,具有极高性能价格比；2、使用LM2576与LM117开关整流电路，效率高，节能型显著；3、DS18B20是常用的温度传感器，具有体积小，硬件开销低，抗干扰能力强，精度高的特点；4、ADC0809工作高速，高精度，低温漂，优秀的长期精度和可重复性；5、HC-SR501人体红外感应模块是基于红外线技术的自动控制产品。灵敏度高、可靠性强、超低功耗，超低电压工作模式。广泛应用于各类自动感应电器设备,尤其是干电池供电的自动控制产品；6、MS4100固态二氧化碳传感器灵敏性高，长期稳定性能好，受环境温湿度影响较小，使用方便、寿命长，广泛应用于空调设备、通风设备等领域，适合于本实用新型的应用。

附图说明

图1是本实用新型原理结构图。

图2是本实用新型传感器结构图。

图3是本实用新型控制流程图。

图4是单片机电路结构图。

图5是二氧化碳浓度传感电路结构图。

图6是人体感应电路结构图。

图7是温度传感器电路结构图。

图8是稳压电源电路结构图。

图中，1、MCU单元；2、传感器模块；3、控制面板；4、LED显示面板；5、稳压电源模块；6、压缩机控制单元；7、UPS电源；21、二氧化碳传感器；22、温度传感器；23、人体红外传感器；24、A/D转换器；25、放大电路；8人体感应模块。

具体实施方式

为使本实用新型的目的、技术方案和优点更加清楚明了，下面结合具体实施方式并参照附图，对本实用新型进一步详细说明。应该理解，这些描述只是示例性的，而并非要限制本实用新型的范围。此外，在以下说明中，省略了对公知结构和技术的描述，以避免不必要地混淆本实用新型的概念。

具体实施方式一：如图1-8所示，包括MCU单元1、压缩机控制单元6、稳压电源模块5与传感器模块2，MCU单元1一侧连接有控制面板3与LED显示面板4，MCU另一侧I/O方式连接控制压缩机控制单元6；传感器模块2采集信号，并将信号传输给MCU单元1；稳压电源模块5一端为MCU模块1、传感器模块2、压缩机控制单元6提供稳定电压，稳压电源模块5另一端连接有UPS电源7。

所述的传感器模块2包括二氧化碳浓度传感器21、温度传感器22与多个人体感应模块8，二氧化碳浓度传感器21输出端连接有放大电路25，放大电路25输出端连接有A/D转换器24，二氧化碳浓度传感器21依次通过放大器25与A/D转换器24与MCU单元1通信，温度传感器22I/O方式连接MCU单元1，人体感应模块8I/O方式连接MCU单元1。

所述的MCU单元1为ATmega128单片机，温度传感器22为DS18D20传感器，二氧化碳传感器21为MS4100传感器，A/D转换器24为ADC0809芯片；所述的UPS电源7为松下LC-XD1217UPS蓄电池；所述的稳压电源模块5包括变压器T1、整流桥D1、78L12芯片、LM2576芯片与LM117芯片，稳压电源模块5输出端包括+12V、+5V、+3.3V三个电压等级；稳压电源模块5为MCU单元1、A/D转换器24与二氧化碳传感器21提供+5V稳定电压，稳压电源模块5为LED显示面板4提供+12V稳定电压，稳压电源模块5为温度传感器22提供+3.3V稳定电压；所述的温度传感器22DS18D20的DQ引脚连接在MCU单元1ATmega128单片机的PC2口上。

所述的人体感应模块8包括人体红外传感器23、电阻R1、电阻R2与NPN三极管Q1，人体红外传感器23为HC-SR501传感器，人体红外传感器23的OUT引脚通过限流电阻R1连接在NPN三极管Q1的基极，NPN三极管Q1的发射极连接在MCU单元1ATmega128单片机的PC0口上，NPN三极管Q1的发射极并联R2，R2另一端接地，NPN三极管Q1的集电极接+3.3V电压。

所述的放大电路25包括放大器LM324、电阻R3、电阻R4、电阻R5，电阻R3并联在放大器LM324的输出端与反相输入端，电阻R5一端连接在放大器LM324的反相输入端，电阻R5的另一端接地，放大器LM324的输出端连接在A/D转换器24ADC0809的IN0引脚上，二氧化碳传感器21MS4100的6引脚通过R4连接在放大器LM324的同相输入端上；所述的电阻R1为10K欧姆，电阻R2为10K欧姆，电阻R3为900欧姆，电阻R4为90欧姆，电阻R5为100欧姆。

图1为本实用新型的结构示意图，主要控制核心为MCU单元1，将车内空调控制方式主要分为两个方向，为手动控制与自动控制；当汽车在行驶过程中或是打火停止状态，驾驶员可以通过控制面板3来控制车内空调，这里与生活中车内常用空调的控制方式相同，不再赘述；而当汽车熄火，驾驶员离开汽车后，稳压电源模块5通过UPS电源7蓄电，为MCU单元1供电，而此时汽车空调控制系统自动跳转为自动控制方式，通过传感器模块2检测车内具体情况，由MCU单元1判断分析是否需要自动打开车内空调，如果需要，MCU单元1将控制信号传输至压缩机控制单元6，由压缩机控制单元6控制车内空调压缩机，打开空调系统；而LED显示面板4通过接收MCU单元1传输的数据显示车内温度、CO2浓度等情况。

如图2，传感器模块2是整个控制装置的感知部分，起到尤为重要的作用，而本传感器模块2主要检测车内的二氧化碳浓度、温度与车内是否有人这三个方面，其中人体感应模块8为多个，分布在车内的各个座位上，用于检测车内人员情况；温度传感器22与人体红外传感器23输出数字信号直接连接在MCU单元1的I/O口上，而CO2浓度传感器21输出模拟信号，需要放大电路25放大信号，并通过A/D转换器转换为数字信号再发至MCU单元1。

图3为本实用新型装置的工作流程图，首先检测汽车工作情况，如若由驾驶人员且汽车处于启动状态，则进入手动控制，由驾驶人员自行控制空调系统；而当汽车熄火，进入自动感应控制状态：首先检测车内人员，无人情况控制系统无动作，而检测有人或是其他生命特征，继续检测车内温度与二氧化碳浓度情况，假使这两个值低于规定值，则空调自动启动，对车内人员起到安全保护的作用，空调自动启动后会根据车内情况自动调节温度。

图4为MCU单元1的最小型系统，本实用新型核心单元MCU单元1使用ATmega128单片机，作为AVR系列单片机中的经典之作，集成了较大容量的存储器和丰富强大的硬件接口电路,具有极高性能价格比，而又性能稳定，可靠而又安全。

图5为车内二氧化碳浓度检测电路示意图，通过二氧化碳浓度传感器21MS4100感知车内的二氧化碳的浓度，并输出模拟电压信号，而传感器MS4100的传输电压范围为470mv-540mv之间，A/D转换器24系统运用的电压都是+5v，因此必须放大十倍才可以完成系统的正常工作，因此通过放大电路25将模拟电压信号放大十倍，故选择电阻R3为900欧姆，电阻R5为100欧姆，二氧化碳浓度传感器21MS4100的输出信号脚6输出信号和放大电路25相连，经过放大后连接到A/D转换器24的IN0口上进行，放大后的信号正好和A/D转化器24的电压吻合，转换工作可以正常进行。

图6为车内人体感应电路示意图，HC-SR501人体红外传感器23是一种热释电红外(PIR)传感器，是一种能检测人体发射的红外线的新型高灵敏度红外探测元件，分别安装在车内各个座位检测是否存在有生命特征，它能以非接触形式检测出人体辐射的红外线能量的变化，并将其转换成电压信号通过NPN三极管Q1放大输出至MCU单元1中，使本实用新型具体人体感知的功能。

图7为温度传感器22的元件结构图，DS18B20传感器测温范围为-55℃～+125℃，固有测温误差1℃，独特的一线接口，只需要一条口线通信多点能力，简化了分布式温度传感应用无需外部元件可用数据总线供电，直接将传输口Q1与MCU单元1连接通信，使MCU单元1得到温度信号并加以分析，判断是否需要打开车内空调。

图8给出整流稳压电源电路5的具体电路图，稳压电路使用LM2576与LM117开关整流电路，效率高，节能型显著如图，整流稳压电源电路5通过将车内用电整流变压后产生+12V、+5V、+3.3三种电压等级，为MCU单元1、传感器模块2等提供了稳定电压，并考虑车内熄火情况，加设了UPS电源7，使控制装置在车内熄火时得到稳定电源。

应当理解的是，本实用新型的上述具体实施方式仅仅用于示例性说明或解释本实用新型的原理，而不构成对本实用新型的限制。因此，在不偏离本实用新型的精神和范围的情况下所做的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本实用新型的保护范围之内。此外，本实用新型所附权利要求旨在涵盖落入所附权利要求范围和边界、或者这种范围和边界的等同形式内的全部变化和修改例。

Claims (10)

1.车内安全自动空调控制装置，其特征在于：包括MCU单元(1)、压缩机控制单元(6)、稳压电源模块(5)与传感器模块(2)，MCU单元(1)一侧连接有控制面板(3)与LED显示面板(4)，MCU另一侧I/O方式控制压缩机控制单元(6)；传感器模块(2)采集信号，并将信号传输给MCU单元(1)；稳压电源模块(5)一端为MCU模块(1)、传感器模块(2)、压缩机控制单元(6)提供稳定电压，稳压电源模块(5)另一端连接有UPS电源(7)。

2.根据权利要求1所述的车内安全自动空调控制装置，其特征在于：传感器模块(2)包括二氧化碳浓度传感器(21)、温度传感器(22)与多个人体感应模块(8)，二氧化碳浓度传感器(21)输出端连接有放大电路(25)，放大电路(25)输出端连接有A/D转换器(24)，二氧化碳浓度传感器(21)依次通过放大器(25)与A/D转换器(24)与MCU单元(1)通信，温度传感器(22)I/O方式连接MCU单元(1)，人体感应模块(8)I/O方式连接MCU单元(1)。

3.根据权利要求2所述的车内安全自动空调控制装置，其特征在于：MCU单元(1)为ATmega128单片机，温度传感器(22)为DS18D20传感器，二氧化碳传感器(21)为MS4100传感器，A/D转换器(24)为ADC0809芯片。

4.根据权利要求1所述的车内安全自动空调控制装置，其特征在于：UPS电源(7)为松下LC-XD1217UPS蓄电池。

5.根据权利要求1所述的车内安全自动空调控制装置，其特征在于：稳压电源模块(5)包括变压器T1、整流桥D1、78L12芯片、LM2576芯片与LM117芯片，稳压电源模块(5)输出端包括+12V、+5V、+3.3V三个电压等级。

6.根据权利要求1所述的车内安全自动空调控制装置，其特征在于：稳压电源模块(5)为MCU单元(1)、A/D转换器(24)与二氧化碳传感器(21)提供+5V稳定电压，稳压电源模块(5)为LED显示面板(4)提供+12V稳定电压，稳压电源模块(5)为温度传感器(22)提供+3.3V稳定电压。

7.根据权利要求2或3所述的车内安全自动空调控制装置，其特征在于：温度传感器（22）DS18D20的DQ引脚连接在MCU单元（1）ATmega128单片机的PC2口上。

8.根据权利要求2所述的车内安全自动空调控制装置，其特征在于：人体感应模块（8）包括人体红外传感器(23)、电阻R1、电阻R2与NPN三极管Q1，人体红外传感器(23)为HC-SR501传感器，人体红外传感器(23)的OUT引脚通过限流电阻R1连接在NPN三极管Q1的基极上，NPN三极管Q1的发射极连接在MCU单元(1)ATmega128单片机的PC0口上，NPN三极管Q1的发射极并联电阻R2，电阻R2的另一端接地，NPN三极管Q1的集电极接+3.3V电压。

9.根据权利要求2所述的车内安全自动空调控制装置，其特征在于：放大电路（25）包括放大器LM324、电阻R3、电阻R4、电阻R5，电阻R3并联在放大器LM324的输出端与反相输入端，电阻R5一端连接在放大器LM324的反相输入端，电阻R5的另一端接地，放大器LM324的输出端连接在A/D转换器（24）ADC0809的IN0引脚上，二氧化碳传感器（21）MS4100的6引脚通过电阻R4连接在放大器LM324的同相输入端上。

10.根据权利要求8或9所述的车内安全自动空调控制装置，其特征在于：电阻R1为10K欧姆，电阻R2为10K欧姆，电阻R3为900欧姆，电阻R4为90欧姆，电阻R5为100欧姆。