CN217213520U - 一种变频器柜内的智能除湿温控系统 - Google Patents

Abstract

本实用新型一种变频器柜内的智能除湿温控系统，所述系统包括设置在变频器柜内的箱体、主控制装置和若干个相同的分装置；主控制装置包括固定在箱体内的单片机，单片机的输入端分别连接均位于箱体外侧的温湿度切换按键、移位按键、递增按键和控制模式切换按键，单片机的输出端连接有显示屏和通信模块，显示屏位于第一箱体外侧；每个分装置包括固定在支撑板上的温湿度传感器、加热器、风机和帕尔贴半导体，帕尔贴半导体下端连接有贯穿变频器柜的排水管，温湿度传感器和帕尔贴半导体均连接在单片机的输入端，加热器和风机均连接在单片机的输出端，单片机通过通信模块与PC端或手机客户端信息交互。

Description

一种变频器柜内的智能除湿温控系统

技术领域

本实用新型涉及监测设备领域，具体涉及一种变频器柜内的智能除湿温控系统。

背景技术

由于变频器柜、配电柜等电柜内装有多种电力设备，柜内电气设备在运行过程中，易受环境温湿度影响。如果环境温湿度过高，柜内电气设备表面容易凝结水分，金属腐蚀加快导致接触面氧化，从而引起绝缘下降甚至电气闪络，对设备的安全运行造成不良影响，严重时造成设备烧毁，引发火灾及爆炸等安全事故。为确保电力设施安全稳定地运行，必须对柜内的温湿度进行采集和实时在线监测，如温湿度过高，则采取必要的措施对柜内的环境进行改善。

目前已经解决了一些变频器柜存在的不足之处。为了防止小动物进入变频器柜，可以使用全封闭式铠装变频器柜；为了防止水进入变频器柜可以通过加封密封；为了防止变频器柜出现锈蚀，可以在金属外壳涂漆。

然而，目前变频器柜仍然存在受潮的问题。因为一方面为了防止水进入变频器柜，需要密封变频器柜，但是封闭的同时也导致内部的潮气不能顺利排出，而产生受潮的情况，致使变频器柜长时间工作在高度湿润的空间之内。当变频器柜中的湿空气达到露点温度形成液体水时，变频器柜中的电力设备在长期的水份充足的环境中，会降低绝缘能力，对机械和电气特性产生影响。严重的情况下凝露在变频器柜顶部的水珠下滴到运行设备上，使变频器柜放电，从而造成大面积停电事故。现在的变频器柜中通常不存在合适的除湿器。虽然可以将加热器装入变频器柜中，通过提升变频器柜内的温度的方式，湿空气不会产生凝结，然而并没有较好的除湿效果。

实用新型内容

针对上述现有问题的不足，本实用新型提供一种变频器柜内的智能除湿温控系统，温湿度控制精度高、可移动性强，实现了温湿度数据的在线监测和控制。

为了解决上述技术问题，本实用新型采用了如下的技术方案：

一种变频器柜内的智能除湿温控系统，包括设置在变频器柜内的箱体、一个主控制装置和若干个相同的分装置；

所述的主控制装置包括固定在箱体内的单片机，单片机的输入端分别连接有均位于箱体外侧的温湿度切换按键、移位按键、递增按键和控制模式切换按键，单片机的输出端连接有显示屏和通信模块，显示屏位于第一箱体外侧；

所述的每个分装置包括固定在支撑板上的温湿度传感器、加热器、风机和帕尔贴半导体，帕尔贴半导体的下端连接有贯穿变频器柜的排水管，温湿度传感器和帕尔贴半导体均连接在单片机的输入端，加热器和风机均连接在单片机的输出端；

单片机通过通信模块与PC端或手机客户端信息交互。

优选的，所述的分装置为4～8个。

优选的，所述的箱体一侧固定有磁铁，支撑板为L型，支撑板垂直端的一侧固定有磁铁。

优选的，所述的帕尔贴半导体固定在支撑板的垂直端，支撑板的垂直端设置有低于帕尔贴半导体最下端的第二通孔，排水管通过第二通孔连接在帕尔贴半导体的下端。

优选的，所述支撑板和箱体均由不锈钢制成。

优选的，所述单片机的型号为STC12C5A60S2。

优选的，所述的箱体开设有第一通孔，每个分装置中温湿度传感器、加热器、风机和帕尔贴半导体的一端均连接有通讯线，所有的通讯线通过第一通孔与单片机连接。

优选的，所述温湿度传感器的型号为AM2322。

优选的，所述的加热器为PTC加热器。

与现有技术相比，本实用新型具有以下有益的技术效果：

本实用新型一种变频器柜内的智能除湿温控系统，针对变频器柜内环境复杂、温湿度分布不均的情况，在变频器柜内设置箱体，这样可以在箱体内固定单片机，在箱体外侧安装温湿度切换按键、移位按键、递增按键和控制模式切换按键，并将它们连接在单片机的输入端，借助连接在单片机输出端且位于箱体外侧的显示屏，温湿度切换按键可以选择设置的是温度还是湿度，移位按键可选择需更改的数字，递增按键对应增减数字，完成温湿度阈值的设置，控制模式切换按键可选择是自动模式还是手动模式；而设置支撑板可在其上安装温湿度传感器、加热器、风机和帕尔贴半导体，温湿度传感器连接在单片机的输入端可将温湿度数据传输给单片机。在自动模式下，当湿度数值超过阈值时，由于加热器和风机均连接在单片机的输出端，这样启动对应的加热器将凝露蒸发为气态，然后启动风机，循环变频器柜内的空气使湿空气不断地经过帕尔贴半导体的制冷端，由于帕尔贴半导体的下端连接有贯穿变频器柜的排水管，湿空气在制冷端液化成水珠后经过排水管排除变频器柜外，从而达到除湿的效果；当变频器柜内温度过低，则启动对应的加热器进行加热，温度过高时，启动对应的风机散热降温，达到阈值后停止，由此达到控温的效果，对局部的温湿度进行调节，集除湿、防凝露、温控于一体，将效果最大化，主控制装置通过单片机发出指令控制各个分装置的启停，达到自动除湿的效果。此外由于单片机的输出端还连接有通信模块，这样当在手动模式下，通信模块可将温湿度数据上传至云服务器，工作人员可在PC端和手机客户端实时在线监测温湿度变化情况，并在PC端和手机客户端发送控制指令通过云服务器和通信模块传输给单片机，从而按照与上述相似的过程控制分装置的启与停。

进一步的，箱体一侧固定有磁铁，L型的支撑板垂直端的一侧固定有磁铁，这样可利用磁吸式安装方法，可将智能除湿温控系统中的主控制装置和各个分装置放置于电柜内的任何位置，随意移动，相较于传统的开孔式安装方法，磁吸式安装灵活性更强，且免于拆卸，人工成本更低。

附图说明

图1为本实用新型所述的智能除湿温控系统拓扑图。

图2为本实用新型所述的智能除湿温控系统硬件结构模块图。

图3为本实用新型所述的主控制装置外形整体结构图。

图4为本实用新型所述的分装置外形整体结构图。

图5为本实用新型所述的加热器、风机和帕尔贴半导体分别与单片机对应接口连接的电路图。

图中：显示屏1、温湿度切换按键2、移位按键3、递增按键4、控制模式切换按键5、第一通孔6、第一通讯线7、温湿度传感器8、第二通讯线9、加热器10、风机11、帕尔贴半导体12、第二通孔13、排水管14、箱体15、支撑板16、手机17、PC端18、主控制装置19、第一分装置20、第二分装置21、第三分装置22、第四分装置23、第五分装置24和第六分装置25。

具体实施方式

下面结合附图和具体实施例对本实用新型进行详细完整的说明。

本实用新型一种变频器柜内的智能除湿温控系统，如图1所示的系统拓扑图，包括一个主控制装置19和六个相同结构与功能的分装置，分装置一般可设置4～8个。主控制装置19包括一个固定在箱体15内的单片机，箱体15设置在变频器柜内。如图3所示，单片机的输入端分别连接均位于箱体15外侧的温湿度切换按键2、移位按键3、递增按键4和控制模式切换按键5，温湿度切换按键2、移位按键3、递增按键4和控制模式切换按键5组成了按键模块，单片机的输出端连接显示屏1和通信模块，显示屏1也位于箱体15的外侧；每个分装置包括固定在支撑板16上的温湿度传感器8、加热器10、风机11和帕尔贴半导体12，帕尔贴半导体12的下端连接贯穿变频器柜的排水管14，温湿度传感器8和帕尔贴半导体12均连接在单片机的输入端，加热器10和风机11均连接在单片机的输出端，图1只是示意性地画出了第一分装置20、第二分装置21、第三分装置22、第四分装置23、第五分装置24和第六分装置25，并分别用一条线来表示与主控制装置19的连接，单片机可通过通信模块，并借助云服务器与PC端18或手机17上的客户端信息交互，通信模块可将数据上传至云服务器，用户可在PC端18或手机17上的客户端查看变频器柜内温湿度变化情况。图2的硬件结构模块图表示了本实用新型所述智能除湿温控系统的工作原理，对变频器柜内的温湿度进行采集、监测和控制，集除湿、防凝露、温控于一体。

通过按键模块可在单片机设置温湿度阈值，超出范围则可由主控制装置19自动控制各个分装置的启停，也可通过主控制装置19中的无线通信模块或有线通信模块将温湿度数据上传至云服务器，用户可通过云服务器发出控制指令，主控制装置19的单片机通过无线通信模块或有线通信模块接收指令后对各个分装置的启停通过发送指令进行控制。

一般情况下，面对变频器柜内环境复杂和温湿度分布不均的情况，设置六个分装置，分布在变频器柜内不同位置，可使除湿、防凝露、温控效果最大化。面对变频器柜内环境复杂和温湿度分布不均的情况，主控制装置可根据各个不同的温湿度传感器8采集到的温湿度数据来判断对不同分装置的启停。

如图4所示，支撑板16为L型，加热器10为PTC加热器。帕尔贴半导体12固定在支撑板16的垂直端，支撑板16的垂直端设有低于帕尔贴半导体12最下端的第二通孔13，排水管14通过第二通孔13连接在帕尔贴半导体12的下端。帕尔贴半导体12包括制冷端和制热端，应用帕尔贴效应，一端制冷一端制热。当变频器柜内有凝露出现，则启动加热器10将凝露蒸发为气态，然后启动风机11，循环变频器柜内的空气使湿空气不断地经过帕尔贴半导体12的制冷端，在制冷端液化成水珠后经过排水管14排除变频器柜外，从而达到除湿的效果。

帕尔贴半导体12的防凝除湿原理是帕尔贴效应。半导体制冷技术是20世纪50年代发展起来的一门介于制冷技术和半导体技术边缘的学科，它利用特种半导体材料构成的PN结，形成热电偶对，产生帕尔帖效应，即通过直流电制冷的一种新型制冷方法。帕尔帖效应是法国物理学家帕尔帖1834年发现的，当有外加直流电流流过由两种不同导电材料构成的回路时，两触点之一将产生吸热现象﹐而另一触点则产生放热现象。风机11的规格为直流12V，长为120mm，宽为120mm。

当变频器柜内温度过低，则启动加热器10进行加热，当温度过高时，启动风机11散热降温，达到阈值后停止，由此达到控温的效果。变频器柜内凝露形成的条件：湿空气(水分)、物体与空气的温差，因此通过装置来调节柜内的温湿度以此破坏凝露产生的条件可以达到防凝露的效果。

具体地，支撑板16和箱体15均由不锈钢制成，主控制装置和分装置之间通过MODBUS通讯方式连接。单片机的型号为STC12C5A60S2。通过液晶显示屏可开柜查看当前柜内温湿度数据，其内部由三组数码管组成，可将温湿度数据精确到小数点后一位。数码管是一种半导体发光器件，其基本单元为发光二极管。温湿度切换按键2选择设置的是温度还是湿度，移位按键3为可选择需更改的数码管数字，递增按键4可以调整数码管上的数字，从0到9，控制模式切换按键5为手动按键，通过此按键设置系统为自动模式还是手动模式。

箱体15一侧固定有磁铁，支撑板16垂直端的一侧固定有磁铁，由于变频器柜多为涂层铁板，这样便均可将主控制装置19和各个分装置直接磁吸式吸于变频器柜柜壁，各个分装置可任意移动，分布在变频器柜内各位置。

箱体15一面设有第一通孔6，每个分装置中加热器10、风机11和帕尔贴半导体12的一端均连接有第一通讯线7，温湿度传感器8的一端连接有第二通讯线9，所有的第一通讯线7和第二通讯线9通过第一通孔6分别与单片机连接，第二通讯线9上固定有磁铁，主控制装置通过第一通讯线7和第二通讯线9来控制分装置的启停。

图5展示了加热器10、风机11和帕尔贴半导体12分别与单片机对应接口连接的电路图，其中JDQ1代表帕尔贴半导体12，JDQ2代表加热器10，JDQ3代表风机11，单片机的P4.4、P2.7、P4.5标准双向I/O接口分别连接加热器10、风机11和帕尔贴半导体12。

本实用新型一种变频器柜内的智能除湿温控系统，具体分为以下几个方面的过程：

对温湿度的监测：各个分装置中的温湿度传感器8将采集到的数据传输至主控制装置19中的单片机，单片机经过处理后将平均温湿度通过显示屏1显示温湿度数据，工作人员可通过开柜查看温湿度情况；或单片机将六路温湿度数据通过主控制装置19中的通信模块传输至云服务器，工作人员可在PC端18或手机客户端实时在线监测变频器柜内的温湿度情况。

对温湿度的控制：提前设置温湿度的阈值，单片机将接收到的温湿度数据与设置好的阈值作比较，通过逻辑判断是否启动各个分装置，启动一部分或启动全部，实现自动除湿；工作人员在PC端18或手机客户端查看到温湿度数据后发出命令至云服务器，单片机通过通信模块接收到命令后启动对应的分装置，实现手动除湿。

本实用新型选择的温湿度传感器型号为AM2322，AM2322型数字温湿度传感器是一款含有己校准数字信号输出的温湿度复合型传感器。采用专用的温湿度采集技术，确保产品具有极高的可靠性与卓越的长期稳定性。传感器包括一个电容式感湿元件和一个高精度集成测温元件，并与一个高性能微处理器相连接。该产品具有品质卓越、超快响应、抗干扰能力强、性价比极高等优点。

主控制装置19中的单片机接收来自温湿度传感器8的温湿度数据，经单片机处理后通过通信模块传输至云服务器，用户可以在PC端18和手机客户端查看，储存温湿度数据，并可通过折线图清晰地看到电柜内的温湿度变化走向，以方便及时采取措施。

主控制装置19中的通信模块用于上传温湿度数据和传输控制指令，该装置支持三种客户端：安卓APP版、微信版和电脑网页版，安卓App版和微信版的功能基本一致，功能相对于电脑网页版更全面。采用该系统可使用手机APP查看远程端的温湿度，温湿度数据的实时查看、记录、分析、曲线图、日平均温度、日平均湿度等专业功能并可对相关应用环境进行远程温湿度的数据采集并存储，将采集到的温湿度数据通过4G网络或者无线网络发送到指定服务器，客户可以通过手机APP或指定网址来查询采集的实时温湿度数据，并且服务器自动保存历史数据生成报表，客户可自由查询历史温湿度数据，节省了传统手动抄录的人力成本。

对于本领域技术人员而言，显然本实用新型不限于上述示范性实施例的细节，而且在不背离本实用新型的精神或基本特征的情况下,能够以其他的具体形式实现本实用新型。因此，无论从哪一点来看，均应将实施例看作是示范性的，而且是非限制性的，本实用新型的范围由所附权利要求而不是上述说明限定，因此旨在将落在权利要求的等同要件的含义和范围内的所有变化囊括在本实用新型内。不应将权利要求中的任何附图标记视为限制所涉及的权利要求。

Claims (7)

1.一种变频器柜内的智能除湿温控系统，其特征在于，包括设置在变频器柜内的箱体(15)、一个主控制装置(19)和若干个相同的分装置；

所述的主控制装置(19)包括固定在箱体(15)内的单片机，单片机的输入端分别连接有均位于箱体(15)外侧的温湿度切换按键(2)、移位按键(3)、递增按键(4)和控制模式切换按键(5)，单片机的输出端连接有显示屏(1)和通信模块，显示屏(1)位于第一箱体(15)外侧；

所述的每个分装置包括固定在支撑板(16)上的温湿度传感器(8)、加热器(10)、风机(11)和帕尔贴半导体(12)，帕尔贴半导体(12)的下端连接有贯穿变频器柜的排水管(14)，温湿度传感器(8)和帕尔贴半导体(12)均连接在单片机的输入端，加热器(10)和风机(11)均连接在单片机的输出端，分装置为4～8个；

所述的箱体(15)一侧固定有磁铁，支撑板(16)为L型，支撑板(16)垂直端的一侧固定有磁铁，单片机通过通信模块与PC端或手机客户端信息交互。

2.根据权利要求1所述的变频器柜内的智能除湿温控系统，其特征在于，所述的帕尔贴半导体(12)固定在支撑板(16)的垂直端，支撑板(16)的垂直端设置有低于帕尔贴半导体(12)最下端的第二通孔(13)，排水管(14)通过第二通孔(13)连接在帕尔贴半导体(12)的下端。

3.根据权利要求1所述的变频器柜内的智能除湿温控系统，其特征在于，所述支撑板(16)和箱体(15)均由不锈钢制成。

4.根据权利要求1所述的变频器柜内的智能除湿温控系统，其特征在于，所述单片机的型号为STC12C5A60S2。

5.根据权利要求1所述的变频器柜内的智能除湿温控系统，其特征在于，所述的箱体(15)开设有第一通孔(6)，每个分装置中温湿度传感器(8)、加热器(10)、风机(11)和帕尔贴半导体(12)的一端均连接有通讯线，所有的通讯线通过第一通孔(6)与单片机连接。

6.根据权利要求1所述的变频器柜内的智能除湿温控系统，其特征在于，所述温湿度传感器(8)的型号为AM2322。

7.根据权利要求1所述的变频器柜内的智能除湿温控系统，其特征在于，所述的加热器(10)为PTC加热器。

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