CN210135671U - 通用型风柜控制装置 - Google Patents
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Abstract
本实用新型公开了一种通用型风柜控制装置，包括主控芯片，用于与服务器进行数据传输的无线通讯模块，用于本地通讯的RS485模块，用于控制接触器开合以及变频器启停的开关量输出模块，用于采集外部旋钮档位以及接触器、变频器状态的开关量输入采集模块，用于控制水阀以及变频器的模拟量输出模块，用于采集水阀开度以及变频器频率的模拟量输入采集模块，以及用于采集环境温度的温度采集模块；所述无线通讯模块、RS485模块、开关量输出模块、开关量输入采集模块、模拟量输出模块、模拟量输入采集模块以及温度采集模块均与所述主控芯片连通。本实用新型能够适应绝大部分应用场景，且有效地解决了用户在集中管控中央空调末端风柜或新风机时不便利的问题。
Description
技术领域
本实用新型属于中央空调末端控制的技术领域，具体涉及一种通用型风柜控制装置。
背景技术
在中央空调末端控制领域中，风柜控制模块主要应用于中央空调末端风柜或新风机控制，它的主要功能是与接触器、变频器、水阀执行器等被控设备连接，通过采集出风温度、回风温度等外界环境数据对风机的启停、风机运行频率以及水阀的开度进行自动调控。但是在现有的技术中，风柜控制模块的输入输出接口的通用性普遍较差，使用的限制条件较多，只适用于少数特定的应用场景，且普遍智能化程度低，造成用户集中管控中央空调末端风柜或新风机不便利，需要花费大量人力物力主动去进行巡查维护的问题。因此，急需一种通用性强，且智能化程度高的风柜控制模块，能适用于绝大部分的应用场景，并且满足用户能便利地对中央空调末端风柜或新风机进行集中管控的需求。
实用新型内容
本实用新型的主要目的在于克服现有技术的缺点与不足，提供一种通用型风柜控制装置，能适用于绝大部分的应用场景，并且满足用户能便利地对楼宇中风柜或新风机进行集中管控的需求。
为了达到上述目的，本实用新型采用以下技术方案：
本实用新型的一种通用型风柜控制装置，该装置与外部服务器和被控设备连接，所述被控设备包括外部旋钮、接触器、变频器水阀以及温度传感器连接，包括主控芯片，用于与服务器进行数据传输的无线通讯模块，用于本地通讯的RS485模块，用于控制接触器开合以及变频器启停的开关量输出模块，用于采集外部旋钮档位以及接触器、变频器状态的开关量输入采集模块，用于控制水阀以及变频器的模拟量输出模块，用于采集水阀开度以及变频器频率的模拟量输入采集模块，以及用于采集环境温度的温度采集模块；所述无线通讯模块、RS485模块、开关量输出模块、开关量输入采集模块、模拟量输出模块、模拟量输入采集模块以及温度采集模块均与所述主控芯片连通。
作为优选的技术方案，所述主控芯片采用STM32或GD32系列的主控芯片。
作为优选的技术方案，所述无线通讯模块采用WiFi通信模块、GPRS通信模块或NB-IoT通信模块中的一种。
作为优选的技术方案，所述RS485模块包括隔离型RS485转换芯片和保护器件，由主控芯片发出串行信号，经RS485转换芯片转换为485差分信号。
作为优选的技术方案，所述开关量输出模块包括并行信号转换单元和输出驱动单元，由主控芯片发出串行信号，经过并行信息转换单元转换为并行信号，由输出驱动单元直接驱动负载。
作为优选的技术方案，所述开关量输入采集模块包括第一光电耦合器和串行信号转换单元，从外部输入开关量信号，经过第一光电耦合器进行隔离，隔离信号送至串行信号转换单元转换后被主控芯片读取。
作为优选的技术方案，所述模拟量输出模块包括第二光电耦合器、第一数模转换单元和第第一模拟信号放大单元，由主控芯片通过第二光电耦合器进行隔离后驱动第一数模转换单元产生模拟信号，信号送至第一模拟信号放大单元进行电压电流放大后直接输出驱动负载。
作为优选的技术方案，所述第一模拟信号放大单元被配置为电流信号输出型或电压信号输出型。
作为优选的技术方案，所述模拟量输入采集模块包括第二模拟信号放大单元、第一模数转换单元和第三光电耦合器，输入信号经过第二模拟信号放大单元后进入第一模数转换单元进行模数转换，转换后数字信号通过第三光电耦合器隔离后被主控芯片读取，所述第二模拟信号放大单元被配置为接收电压信号或电流信号输入。
作为优选的技术方案，所述温度采集模块包括第二模数转换单元和第四光电耦合器，外部电压型温度信号通过第二模数转换单元转换为数字信号，由第四光电耦合器进行隔离后被主控芯片采集。
本实用新型与现有技术相比，具有如下优点和有益效果：
(1)本实用新型通过无线通讯模块与云服务器进行数据传输交互，将当前运行状态上报到服务器，同时接收服务器下发的控制指令从而完成对中央空调末端风柜或新风机的控制，满足了用户能便利地对中央空调末端风柜或新风机进行集中管控的需求。
(2)本实用新型具有丰富的外设接口，可适配不同类型的接触器、变频器、水阀执行器等被控设备，通用性强，能够适应绝大部分应用场景。
(3)本实用新型加入了离线自控模式，保障了在网络不佳时被控设备依然能正常运行而不受影响。
(4)本实用新型支持OTA远程升级，方便日后新功能的增加和扩展，可根据用户的使用习惯进行深度定制化，充分满足用户的使用需求。
附图说明
图1是本实用新型的结构示意图；
图2是本实用新型的一个具体应用案例的示意图；
图3是本实用新型主控芯片的电路原理图；
图4是本实用新型RS485模块的电路原理图；
图5是本实用新型模拟量输出模块的电路原理图；
图6是本实用新型模拟量输入模块和温度采集模块的电路原理图；
图7是本实用新型开关量输出模块的电路原理图；
图8是本实用新型开关量输入采集模块的电路原理图。
具体实施方式
下面结合实施例及附图对本实用新型作进一步详细的描述，但本实用新型的实施方式不限于此。
实施例
如图1所示，本实施例的通用型风柜控制模块，包括主控芯片、RS485模块、无线通讯模块、开关量输出模块、开关量输入采集模块、模拟量输出模块、模拟量输入采集模块以及温度采集模块，所述无线通讯模块、开关量输出模块、开关量输入采集模块、模拟量输出模块、模拟量输入采集模块以及温度采集模块均与所述主控芯片连通。
如图2所示，本实施例的通用型风柜控制模块，在具体应用时，主控芯片对上述各个模块进行控制，使得本实用新型具有对央空调末端风柜或新风机控制的能力。
如图2所示，本实施例的通用型风柜控制模块，在具体应用时，无线通信模块选用WiFi通信模块、GPRS通信模块以及NB-IoT通信模块中的一种，用于与服务器进行数据传输交互，将风机相关状态上报到服务器，同时接收服务器下发的控制指令，使得用户能便利地对中央空调末端风柜或新风机进行集中管控。用户可根据实际的应用场景，选用不同的方式进行无线通信。
如图2所示，本实施例的通用型风柜控制模块，在具体应用时，RS485模块，用于与外部触摸屏进行通信或被本地集中控制器进行控制。
如图2所示，本实施例的通用型风柜控制模块，在具体应用时，开关量输出模块，用于控制接触器开合以及变频器启停，实现控制风机的启停以及控制风机在工频模式或是变频模式下运行。
如图2所示，本实施例的通用型风柜控制模块，在具体应用时，开关量输入采集模块，用于采集外部旋钮档位以及接触器和变频器状态，使得所述主控芯片能判断出风柜旋钮当前所打到的档位为“停止”还是“手动”还是“自动”，并将该条件作为对央空调末端风柜或新风机进行控制的依据之一；在接触器吸合后，使得所述主控芯片能获取到接触器返回的是否已经吸合的状态，实现对接触器的开合形成闭环控制；在变频器开启后，使得所述主控芯片能获取到变频器返回的是否正在运行的状态，实现对变频器的启停形成闭环控制。
如图2所示，本实施例的通用型风柜控制模块，在具体应用时，模拟量输出模块，通过向水阀执行器输出模拟量信号，实现对水阀开度的控制；通过向变频器输出模拟量信号，实现对风机运行频率的控制；所述模拟量输出模块支持0-10V、2-10V、0-20mA以及4-20mA的模拟量输出，可自由切换，能适应绝大部分的应用场景。
如图2所示，本实施例的通用型风柜控制模块，在具体应用时，模拟量输入采集模块，通过采集水阀执行器返回的模拟量信号，使得所述主控芯片能获取到水阀当前的开度；通过采集变频器返回的模拟量信号，使得所述主控芯片能获取到风机当前的运行频率；所述模拟量输入采集模块支持0-10V、2-10V、0-20mA以及4-20mA的模拟量输入，可自由切换，能适应绝大部分的应用场景。
如图2所示，本实施例的通用型风柜控制模块，在具体应用时，温度采集模块，通过与温度传感器连接，定时采集环境温度，使得所述主控芯片能获取到当前的环境温度数据，并将该条件作为对水阀开度以及风机运行频率进行控制的依据之一；所述温度采集模块支持PT100、PT1000、NTC温度传感器，可自由切换，能适应绝大部分的应用场景。
如图3所示，本实用新型主控芯片采用STM32F103RCT6主控芯片，当然其他系列的芯片同样适用于本申请，只要能达到本申请目的即可。
如图4所示，所述RS485模块包括ISO3082隔离型RS485转换芯片和保护器件，由主控芯片发出串行信号，经转换芯片转换为485差分信号。
如图5所示，所述模拟量输出模块包括第二光电耦合器、第一数模转换单元和第第一模拟信号放大单元，由主控芯片通过ELQ3H7第二光电耦合器进行隔离后驱动由DAC084SS085数模芯片组成的第一数模转换单元产生模拟信号，信号送至第一模拟信号放大单元进行电压电流放大后直接输出驱动负载；所述第一模拟信号放大单元被配置为电流信号输出型或电压信号输出型。
如图6所示，所述模拟量输入采集模块包括第二模拟信号放大单元、第一模数转换单元和第三光电耦合器，输入信号经过由LM358运放芯片组成的第二模拟信号放大单元后进入TM7705模数转换芯片组成的第一模数转换单元进行模数转换，转换后数字信号通过ELQ3H7第三光电耦合器隔离后被主控芯片读取，所述第二模拟信号放大单元被配置为接收电压信号或电流信号输入。所述温度采集模块包括第二模数转换单元和第四光电耦合器，外部电压型温度信号通过TM7706模数转换芯片组成的第二模数转换单元转换为数字信号，由ELQ3H7第四光电耦合器进行隔离后被主控芯片采集。
如图7所示，所述开关量输出模块包括并行信号转换单元和输出驱动单元，由主控芯片发出串行信号，经过74HC595串行转并行芯片组成的并行信息转换单元转换为并行信号，由ULN2803大电流驱动芯片组成的输出驱动单元直接驱动负载。
如图8所示，所述开关量输入采集模块包括第一光电耦合器和串行信号转换单元，从外部输入开关量信号，经过ELQ3H7第一光电耦合器进行隔离，隔离信号送至74HC165并行转串行芯片组成的串行信号转换单元转换后被主控芯片读取。
上述实施例为本实用新型较佳的实施方式，但本实用新型的实施方式并不受上述实施例的限制，其他的任何未背离本实用新型的精神实质与原理下所作的改变、修饰、替代、组合、简化，均应为等效的置换方式，都包含在本实用新型的保护范围之内。
Claims (10)
1.一种通用型风柜控制装置，该装置与外部服务器和被控设备连接，所述被控设备包括外部旋钮、接触器、变频器水阀以及温度传感器连接，其特征在于，包括主控芯片，用于与服务器进行数据传输的无线通讯模块，用于本地通讯的RS485模块，用于控制接触器开合以及变频器启停的开关量输出模块，用于采集外部旋钮档位以及接触器、变频器状态的开关量输入采集模块，用于控制水阀以及变频器的模拟量输出模块，用于采集水阀开度以及变频器频率的模拟量输入采集模块，以及用于采集环境温度的温度采集模块；所述无线通讯模块、RS485模块、开关量输出模块、开关量输入采集模块、模拟量输出模块、模拟量输入采集模块以及温度采集模块均与所述主控芯片连通。
2.根据权利要求1所述的通用型风柜控制装置，其特征在于，所述主控芯片采用STM32或GD32系列的主控芯片。
3.根据权利要求1所述的通用型风柜控制装置，其特征在于，所述无线通讯模块采用WiFi通信模块、GPRS通信模块或NB-IoT通信模块中的一种。
4.根据权利要求1所述的通用型风柜控制装置，其特征在于，所述RS485模块包括隔离型RS485转换芯片和保护器件，由主控芯片发出串行信号，经RS485转换芯片转换为485差分信号。
5.根据权利要求1所述的通用型风柜控制装置，其特征在于，所述开关量输出模块包括并行信号转换单元和输出驱动单元，由主控芯片发出串行信号，经过并行信息转换单元转换为并行信号，由输出驱动单元直接驱动负载。
6.根据权利要求1所述的通用型风柜控制装置，其特征在于，所述开关量输入采集模块包括第一光电耦合器和串行信号转换单元，从外部输入开关量信号，经过第一光电耦合器进行隔离，隔离信号送至串行信号转换单元转换后被主控芯片读取。
7.根据权利要求1所述的通用型风柜控制装置，其特征在于，所述模拟量输出模块包括第二光电耦合器、第一数模转换单元和第第一模拟信号放大单元，由主控芯片通过第二光电耦合器进行隔离后驱动第一数模转换单元产生模拟信号，信号送至第一模拟信号放大单元进行电压电流放大后直接输出驱动负载。
8.根据权利要求7所述的通用型风柜控制装置，其特征在于，所述第一模拟信号放大单元被配置为电流信号输出型或电压信号输出型。
9.根据权利要求1所述的通用型风柜控制装置，其特征在于，所述模拟量输入采集模块包括第二模拟信号放大单元、第一模数转换单元和第三光电耦合器，输入信号经过第二模拟信号放大单元后进入第一模数转换单元进行模数转换，转换后数字信号通过第三光电耦合器隔离后被主控芯片读取，所述第二模拟信号放大单元被配置为接收电压信号或电流信号输入。
10.根据权利要求1所述的通用型风柜控制装置，其特征在于，所述温度采集模块包括第二模数转换单元和第四光电耦合器，外部电压型温度信号通过第二模数转换单元转换为数字信号，由第四光电耦合器进行隔离后被主控芯片采集。
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