CN213178754U - 空调控制装置 - Google Patents

Abstract

本实用新型提供一种空调控制装置，它包括中央处理器、温度采样电路和三路控制电路，每路控制电路包括交流电压采样电路、交流电流采样电路和输出控制电路；所述温度采样电路连接所述中央处理器，用于将实时采集到的环境温度传输至所述中央处理器；所述交流电压采样电路连接所述中央处理器，用于实时采集相应空调电源的交流电压信号并传输至所述中央处理器；所述交流电流采样电路连接所述中央处理器，用于实时采集相应空调电源的交流电流信号并传输至所述中央处理器；所述输出控制电路分别连接所述中央处理器和相应空调的电源线路，用于控制相应空调开启或者关闭。本实用新型可以同时控制两台或三台空调的运行，具有空调电力系统监控和保护功能。

Description

空调控制装置

技术领域

本实用新型涉及空调控制技术领域，具体的说，涉及了一种空调控制装置。

背景技术

随着电子技术的不断发展，电信通讯机房、信息计算机机房或中央电力机房等的重要设施场所中放置的电子设备越来越多，而这些设备会产生大量热量，散热不良，如果不及时处理，将会造成机器损坏、数据丢失甚至电源短路、火灾的事故。为此这些重要设施场所的及时降温问题成为重中之重。市面上虽然已出现双机空调控制系统的智能切换控制器，但是很多时候还是不能满足实际需求。

为了解决以上存在的问题，人们一直在寻求一种理想的技术解决方案。

发明内容

本实用新型的目的是针对现有技术的不足，从而提供一种空调控制装置。

为了实现上述目的，本实用新型所采用的技术方案是：一种空调控制装置，包括中央处理器、温度采样电路和三路控制电路，每路控制电路包括交流电压采样电路、交流电流采样电路和输出控制电路；

所述温度采样电路连接所述中央处理器，用于将实时采集到的环境温度传输至所述中央处理器；

所述交流电压采样电路连接所述中央处理器，用于实时采集相应空调电源的交流电压信号并传输至所述中央处理器；

所述交流电流采样电路连接所述中央处理器，用于实时采集相应空调电源的交流电流信号并传输至所述中央处理器；

所述输出控制电路一端连接所述中央处理器，另一端连接相应空调的电源线路，用于控制相应空调开启或者关闭。

本实用新型相对现有技术具有实质性特点和进步，具体的说：

本实用新型提供了一种空调控制装置，可以同时控制两台或三台空调的运行，所述中央处理器还与温度采样电路连接，以便所述中央处理器根据采集到的环境温度，驱动相应输出控制电路来控制相应空调工作；

所述中央处理器还与至少一路交流电压采样电路和交流电流采样电路连接，以便所述中央处理器根据相应空调电源的交流电压信号和交流电流信号，来判定相应空调所接交流电源是否正常，以驱动相应输出控制电路来控制相应空调工作，保护空调性能及使用寿命；

本实用新型可广泛应用于电信通讯机房、信息计算机机房或中央电力机房等的重要设施场所，针对需装设一台、二台或三台空调系统的电信通讯机房、信息计算机机房或中央电力机房等的重要设施场所，确保其环境恒温，以实现延长其中各项设备的寿命；且本实用新型具有空调电力系统监控和保护功能，确保空调设备免于遭受电源异常而损坏、延长空调使用年限。

附图说明

图1是本实用新型的结构示意图。

图2是本实用新型的中央处理器的电路原理图。

图3（a）至图3（c）是本实用新型的输出控制电路的电路原理图。

图4是本实用新型的温度采样电路的电路原理图。

图5（a）至图5（c）是本实用新型的交流电压采样电路的电路原理图。

图6是本实用新型的基准电压产生电路的电路原理图。

图7（a）至图7（c）是本实用新型的交流电流采样电路的电路原理图。

具体实施方式

下面通过具体实施方式，对本实用新型的技术方案做进一步的详细描述。

实施例1

一种空调控制装置，所述空调控制装置包括中央处理器、温度采样电路和三路控制电路，每路控制电路包括交流电压采样电路、交流电流采样电路和输出控制电路；所述温度采样电路连接所述中央处理器，用于将实时采集到的环境温度传输至所述中央处理器；所述交流电压采样电路连接所述中央处理器，用于实时采集相应空调电源的交流电压信号并传输至所述中央处理器；所述交流电流采样电路连接所述中央处理器，用于实时采集相应空调电源的交流电流信号并传输至所述中央处理器；所述输出控制电路一端连接所述中央处理器，另一端连接相应空调的电源线路，用于控制相应空调开启或者关闭。

需要说明的是，通过输出控制电路对两台或三台的空调运行情况进行智能控制，使相应空调开关机；所述中央处理器还可以通过内部计时器累计各路空调运行时间，以便合理设置各路空调的工作时间；通过输出控制电路控制相应空调交流电源的开启或者关闭，合理使用相应空调，使各路空调的累计工作时间保持一致，延长空调使用寿命。

进一步的，所述输出控制电路包括三极管、二极管和继电器，所述三极管的基极通过第五电阻连接所述中央处理器的输出引脚，所述三极管的发射极与接地端相连，所述三极管的集电极连接所述二极管的正极，所述二极管的负极与电源端相连；所述二极管的并联连接所述继电器的线圈，所述继电器的控制端连接相应空调电源。

如附图3（a）所示，在一种具体实施方式中，一路空调电源的输出控制电路Ⅰ为：三极管Q1的基极通过第五电阻R64连接至所述中央处理器引脚（ACU1_Control_Relay_0），三极管Q1的发射极接地，三极管Q1的集电极连接至继电器K1的线圈的1个引脚，继电器K1的线圈的另一引脚连接电源+5V，继电器K1的线圈的两个引脚间并联二极管D2，继电器K1的输出端外接一路空调的供电电源线路。

需要说明的是，当需要一路空调工作时，需要供给相应空调电源，此时所述中央处理器引脚（ACU1_Control_Relay_O）输出高电平，经第五电阻R64后，三极管Q1导通，其集电极变为低电平，继电器K1的线圈间有电流通过，开始工作，其公共端吸合到常开端上，相应空调交流电源接通。

需要说明的是，二极管D2的作用是：继电器的线圈断电瞬间，它的两端会产生很大的电压，很可能损坏线圈，相连接的元器件也会被击穿。如果在继电器的线圈两端接上二极管D2，便可以使它产生一个回路（断电时相当于在线圈两端接根短接线），使线圈储存的能量得到释放，即二极管起到续流的作用。

如附图1所示，所述输出控制电路的数量为三路：输出控制电路Ⅰ、输出控制电路Ⅱ和输出控制电路Ⅲ；所述电源管理电路包括第一电压转换电路和第二电压转换电路，所述第一电压转换电路用于输出3.3V电压信号，为所述中央处理器供电，所述第二电压转换电路用于输出5V电压信号，为所述温度采样电路和输出控制电路供电。

可以理解，图3（b）所示的二路空调的输出控制电路Ⅱ和图3（c）所示的三路空调的输出控制电路Ⅲ原理同图3（a）所示的一路空调的输出控制电路Ⅰ，在此不再赘述。

如附图2所示，所述中央处理器的型号为STM32F103VCT6，在其他实施例中也可以采用其他型号的控制器实现上述功能，本实施例在此不作限制。电源+3.3V为中央处理器U1提供工作电源，电源VDDA为中央处理器U1的数字电源，通过磁珠L13与电源+3.3V相连接，电源VREF+_AD为中央处理器U1的基准电源，通过磁珠L12与电源+3.3V相连接。电容C30、C40和晶体振荡器Y1组成振荡电路，为中央处理器U1提供工作频率。电阻R79、电容C28、电容C29和磁珠L11组成复位电路，磁珠L11一端通过电容C28接地，另一端通过电容C29接地，磁珠L11另一端还通过电阻R79连接电源+3.3V，提高中央处理器U1复位的抗干扰能力。电容C31和电容C32并联连接，作为电源VDDA的滤波电路；电容C33和电容C34作为电源VREF+_AD的滤波电路；电容C35、电容C36、电容C37、电容C38和电容C39为电源+3.3V的滤波电路，滤除外部信号对电源的干扰。

具体的，所述继电器采用5A/250V继电器HF32F/005-HS，在其他实施例中也可以采用其他型号的继电器实现上述功能，本实施例在此不作限制。

实施例2

本实施例给出了一种温度采样电路的具体实施方式。

具体的，所述温度采样电路与温度传感器连接，其中，所述温度采样电路包括滤波电路和放大电路，所述滤波电路的输入端连接电源端，所述滤波电路的输出端连接所述放大电路的其中一输入端，所述放大电路的另一端输入端连接所述中央处理器的输出引脚，所述中央处理器的输入引脚通过电阻连接所述温度传感器的数据脚。

如附图4所示，在一种具体实施方式中，所述放大电路包括三极管Q4、电阻R77、电阻R75、电阻R76和保险管F1，所述滤波电路包括磁珠L10、电容C26和电容C27。所述温度采样电路外接DS18B20温度传感器，将DS18B20温度传感器的电源脚和地脚连接到所述温度采样电路的网络地上，DS18B20温度传感器的数据脚经电阻R78后一路直连到中央处理器的输入引脚（网络DATA_IN），一路连接到三极管Q4的集电极；中央处理器的输出引脚（网络DATA_OUT）经电阻R77连接到三极管Q4的基极，电源+5V经磁珠L10后，一路经电阻R75连接到三极管Q4的基极，一路经保险管F1连接到三极管Q4的发射极，一路经电阻R76连接电阻R78。所述温度传感器的数据脚还通过双向TVS管D10接地。

需要说明的是，电容C26和电容C27用于滤除外部信号对电源的干扰；双向TVS管D10的作用是可在正反两个方向吸收瞬时大功率脉冲，并把电压钳制到预定水平，从而有效地保护电路内部元器件免受损坏。网络DATA_IN用于中央处理器读取DS18B20温度传感器发送的数据，网络DATA_OUT用于中央处理器回复DS18B20温度传感器。中央处理器通过此电路可以精确读取DS18B20温度传感器采集到的室温。

可以理解，DS18B20温度传感器采集环境温度，中央处理器根据采集到的环境温度，驱动相应输出控制电路来控制相应空调工作，如单台空调工作、双机工作或三台同时工作。

实施例3

本实施例给出了一种交流电压采样电路和交流电流采样电路的具体实施方式。

具体的，所述交流电压采样电路为单相电压采样电路，所述单相电压采样电路包括L极电压采样电路和N极电压采样电路，所述L极电压采样电路和所述N极电压采样电路之间连接有噪声抑制电路；所述L极电压采样电路的输入端连接相应空调电源的L极，所述L极电压采样电路的输出端连接所述中央处理器的输入引脚；所述N极电压采样电路的输入端连接相应空调电源的N极，所述N极电压采样电路的输出端连接所述中央处理器的输入引脚。

如附图5（a）所示，在一种具体实施方式中，一路单相电压采样电路：所述L极电压采样电路的输入端（网络U1a）连接一路空调所接交流电源的L极，所述N极电压采样电路的输入端（网络N1）连接一路空调所接交流电源的N极。相应空调所接交流电源的L极电压经电阻R1、电阻R2、电阻R3、电阻R4、电阻R5和电阻R14进行分压，电阻R14另一端连接基准电压产生电路的输出端Vref。相应空调所接交流电源的N极电压通过电阻R23、电阻R24、电阻R25、电阻R26、电阻R27和电阻R36进行分压，电阻R36另一端连接基准电压产生电路的输出端Vref。

如附图6所示，电阻R41和电阻R52将电源+3.3V进行分压，为采样电路提供半基准信号Vref，电容C15、电容C16、电容C19和电容C20为滤波电容，不仅能滤除外部干扰还能降低电源纹波，保证半基准信号Vref的稳定性。

需要说明的是，L极和N极间并联连接的电阻R16、电阻R17、电阻R18作为噪声抑制电路，用于提供假性负载，提高该电路抑制噪声的能力；磁珠L1的作用是抑制信号线上的高频噪声和尖峰干扰，吸收静电脉冲的干扰；电容C1、电阻R6和电容C2组成π型滤波器，滤除电压信号上的高频分量；L极交流电压经过电阻串联降压后再经过π型滤波器之后直接进入中央处理器内集成的模数转换器的相应通道进行处理。

N极电压采样电路的磁珠L4的作用是抑制信号线上的高频噪声和尖峰干扰，吸收静电脉冲的干扰；电容C7，电阻R28和电容C8组成π型滤波器，滤除电压信号上的高频分量；N极交流电压经过电阻串联降压后再经过π型滤波器之后直接进入中央处理器内集成的模数转换器的相应通道进行处理。

单片机STM32F103VCT6片内集成的12位ADC模数转换器，将采集到的L极和N极的电压转换为数值量，进行差分计算，精确计算出L极与N极之间的电压及频率；上述计算为本领域技术人员知晓的现有技术在此不再详述。

可以理解，图5（b）所示的二路交流电压采样电路Ⅱ和图5（c）所示的三路交流电压采样电路Ⅲ原理同图5（a）所示的一路交流电压采样电路Ⅰ，在此不再赘述。其中，接口U2a接的是二路空调所接交流电源的L极，接口N2接的是二路空调所接交流电源的N极；接口U3a接的是三路空调所接交流电源的L极，接口N3接的是三路空调所接交流电源的N极。

具体的，所述交流电流采样电路包括电流互感器、抗干扰电路和滤波器，所述电流互感器的其中一输入端连接相应空调电源的电流出线，所述电流互感器的另一输入端连接相应空调电源的电流出线，所述电流互感器的两输出端之间并联连接第一电阻，所述第一电阻的一端还连接基准电压产生电路，所述第一电阻的另一端还连接所述抗干扰电路的一端；所述抗干扰电路的另一端连接所述滤波器的一端，所述滤波器的另一端连接所述中央处理器的输入引脚。

如附图7（a）所示，在一种具体实施方式中，一路交流电流采样电路为：所述交流电流采样电路的一个输入端（接口C1a*1）外接一路空调电源电流进线，所述交流电流采样电路的另一个输入端（接口C1a_1）外接一路空调电源电流出线。接口C1a*1、C1a分别接入电流互感器TC1的输入侧，电流互感器TC1的输出侧并联接入第一电阻R22，第一电阻R22另一端接基准电压产生电路（半基准信号Vref）；抗干扰电路采用磁珠L3，作用是抑制信号线上的高频噪声和尖峰干扰，吸收静电脉冲的干扰；滤波器为电容C5，电阻R13和电容C6组成的π型滤波器，作用为滤除电压信号上的高频分量；第一电阻R22上的电压经过π型滤波器直接进入中央处理器内集成的模数转换器的相应通道进行处理，可精确计算出一路空调所接交流电源的电流值。

附图7（b）所示的二路交流电流采样电路Ⅱ和附图7（c）所示的三路交流电流采样电路Ⅲ原理同附图7（a）所示的一路交流电流采样电路Ⅰ，在此不再赘述。接口C2a*2外接一路空调电源电流进线，接口C2a_2外接二路空调所接电源的电流出线；接口C3a*3外接一路所接电源的电流进线，接口C3a_3外接三路空调所接电源的电流出线。

具体的，所述电流互感器的型号为TR21228C，在其他实施例中也可以采用其他型号的电流互感器实现上述功能，本实施例在此不作限制。

最后应当说明的是:以上实施例仅用以说明本实用新型的技术方案而非对其限制；尽管参照较佳实施例对本实用新型进行了详细的说明，所属领域的普通技术人员应当理解：依然可以对本实用新型的具体实施方式进行修改或者对部分技术特征进行等同替换；而不脱离本实用新型技术方案的精神，其均应涵盖在本实用新型请求保护的技术方案范围当中。

Claims (7)

1.一种空调控制装置，其特征在于：包括中央处理器、温度采样电路和三路控制电路，每路控制电路包括交流电压采样电路、交流电流采样电路和输出控制电路；

所述温度采样电路连接所述中央处理器，用于将实时采集到的环境温度传输至所述中央处理器；

所述交流电压采样电路连接所述中央处理器，用于实时采集相应空调电源的交流电压信号并传输至所述中央处理器；

所述交流电流采样电路连接所述中央处理器，用于实时采集相应空调电源的交流电流信号并传输至所述中央处理器；

所述输出控制电路一端连接所述中央处理器，另一端连接相应空调的电源线路，用于控制相应空调开启或者关闭。

2.根据权利要求1所述的空调控制装置，其特征在于：所述输出控制电路包括三极管、二极管和继电器，所述三极管的基极通过第五电阻连接所述中央处理器的输出引脚，所述三极管的发射极与接地端相连，所述三极管的集电极连接所述二极管的正极，所述二极管的负极与电源端相连；所述二极管的并联连接所述继电器的线圈，所述继电器的控制端连接相应空调电源。

3.根据权利要求1所述的空调控制装置，其特征在于：所述温度采样电路与温度传感器连接，其中，所述温度采样电路包括滤波电路和放大电路，所述滤波电路的输入端连接电源端，所述滤波电路的输出端连接所述放大电路的其中一输入端，所述放大电路的另一端输入端连接所述中央处理器的输出引脚，所述中央处理器的输入引脚通过电阻连接所述温度传感器的数据脚。

4.根据权利要求1所述的空调控制装置，其特征在于：所述交流电压采样电路为单相电压采样电路，所述单相电压采样电路包括L极电压采样电路和N极电压采样电路，所述L极电压采样电路和所述N极电压采样电路之间连接有噪声抑制电路；

所述L极电压采样电路的输入端连接相应空调电源的L极，所述L极电压采样电路的输出端连接所述中央处理器的输入引脚；所述N极电压采样电路的输入端连接相应空调电源的N极，所述N极电压采样电路的输出端连接所述中央处理器的输入引脚。

5.根据权利要求1所述的空调控制装置，其特征在于：所述交流电流采样电路包括电流互感器、抗干扰电路和滤波器，所述电流互感器的其中一输入端连接相应空调电源的电流出线，所述电流互感器的另一输入端连接相应空调电源的电流出线，所述电流互感器的两输出端之间并联连接第一电阻，所述第一电阻的一端还连接基准电压产生电路，所述第一电阻的另一端还连接所述抗干扰电路的一端；所述抗干扰电路的另一端连接所述滤波器的一端，所述滤波器的另一端连接所述中央处理器的输入引脚。

6.根据权利要求5所述的空调控制装置，其特征在于：所述电流互感器的型号为TR21228C。

7.根据权利要求1至6任一项所述的空调控制装置，其特征在于：所述中央处理器的型号为STM32F103VCT6。

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