CN2739523Y - 空调净化消毒机控制系统 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种空调净化消毒机控制系统，包括：环境参数检测单元，用于检测环境参数，包括环境温度、湿度以及空调消毒机的工作参数；温度和湿度调节单元，对于检测的温度和湿度信号，根据预设值进行PID运算，并输出相应的温度与湿度控制信号；中央控制单元，接受环境参数检测装置的输入信号以及温度和湿度调节单元输出的控制信号，输出相应的控制信号控制空调净化消毒机的工作；执行单元，根据中央控制单元的控制信号，分别控制空调消毒机的风机，压缩机，加热器，加湿器以及空气过滤器的工作。该控制系统可以较高的精度完成洁净室内空气的恒温、恒湿和洁净度调节，并可使制冷系统室外机在－10℃的室外环境温度下进行制冷工作。

Description

空调净化消毒机控制系统

技术领域

本实用新型涉及一种空调净化消毒机控制系统。

背景技术

空调净化消毒机专用于独立的洁净手术室，由空调净化消毒机控制系统来控制空调净化消毒机各部分的协调工作，完成室内空气的温度、湿度、洁净度的调节。

目前常规的空调控制系统已发展到利用单片机的空调控制系统。然而，它们大都仅限于一两个回路的简单空调控制器，其适用范围小，尚难以达到恒温、恒湿、空气质量同时调节。尤其不能适应专用于手术室的空调净化消毒机的控制需要。而且，现有的空调机尚无法实现在例如-10℃的低温下进行制冷。

发明内容

鉴于现有技术的上述缺陷，本实用新型提出了一种空调净化消毒机控制系统，该系统包括：

环境参数检测单元，用于检测环境参数，所述环境参数包括环境温度、湿度以及空调消毒机的工作参数；

温度和湿度调节单元，对于所述环境参数检测单元检测的温度和湿度信号，根据预设值进行PID运算，并输出相应的温度与湿度控制信号；

中央控制单元，接受所述环境参数检测装置的输入信号以及所述温度和湿度调节单元输出的控制信号，输出相应的控制信号控制所述空调净化消毒机的工作；和

执行单元，根据所述中央控制单元的控制信号，分别控制所述空调消毒机的风机，压缩机，加热器，加湿器以及空气过滤器的工作。

本实用新型的控制系统具有如下优点：

1、可专用于独立的小型净化空调系统，能以较高的精度完成洁净室内空气的恒温恒湿和洁净度调接。

2、可使制冷系统室外机在-10℃的室外环境温度下进行制冷工作。

附图说明

下面结合附图说明本实用新型的具体实施方案，附图中：

图1是根据本实用新型一优选实施方案的控制系统的结构框图；

图2是根据本实用新型上述实施方案的控制板的电路原理图；

图3是根据本实用新型上述实施方案的控制系统的控制原理图；

图4A-4C是根据本实用新型上述实施方案的控制系统的控制程序框图；

图5是根据本实用新型另一优选实施方案的室外机控制电路原理图；

图6是根据图6所示的本实用新型优选实施方案的FCU电路原理图。

具体实施方式

如图1所示，在本实用新型的一实施方案中，控制系统包括：环境检测单元1，包括温度检测装置11、湿度检测装置12、二次检测装置13；中央控制单元2，包括单片机21和存储单元22；温度湿度调节单元3，包括温度控制单元31和湿度控制单元32；执行单元4，用于根据中央控制单元2的控制信号分别控制所述空调净化消毒机的风机，压缩机，加热器，加湿器以及空气过滤器的工作；以及显示单元5和供电单元6。

参考图2，控制系统包括安装于电气元件安装板上的控制电路，是整个控制系统的核心。环境检测单元1采集空调机所调节环境的温度、湿度、以及空调机本身的保护回路状态、加湿器水位等数据。单片机21中内置有控制程序，根据环境检测单元1输入的参数，按照所设定的程序控制空调净化消毒机风机、压缩机、加热器、加湿器的协调工作和安全保护，完成室内空气的温度、湿度、洁净度的调节。供电单元6给整个控制电路板提供稳压电源。显示单元5可以由数码管构成，可显示空调净化消毒机累计工作时间、错误代码、工作状态等。执行单元4控制风机、压缩机、加热器、加湿器的工作。执行单元4和显示单元5可以由驱动电路驱动。

下面详细介绍各部分电路的原理。

一、环境检测单元1

参考图3，在本实施方案中，温度检测装置11和湿度检测装置12采用一个温湿度变送器构成，例如松下电工生产的EDYIITH。该温湿度变送器可高精度地检测温度和湿度信号，其中青、黄、灰三条线输出温度信号；黑、白线输出湿度信号。其工作电源由供电单元6的24V直流电提供。温湿度变送器输出的信号分别输入温度湿度调节单元3。

二、温度湿度调节单元3

温度湿度调节单元3包括温度控制单元31和湿度控制单元32。温度控制单元31和湿度控制单元32可以采用例如SHIMADEN生产的SR62型产品，它采用PID运算，控制精度高，可分别显示测量值和设定值。温度控制单元31和湿度控制单元32分别对输入的温度、湿度信号根据设定值进行PID运算，然后分别输出温度、湿度控制信号。

具体地说，当温度检测装置11所测量的环境温度低于设定值时，温度控制单元31输出加热信号，以启动加热器进行加热，当环境温度高于设定值时，输出压缩机制冷信号COMP，以启动压缩机进行制冷。当湿度检测装置12检测出环境湿度低于或高于设定值时，输出加湿或除湿信号HUMI，以启动加湿器或压缩机进行加湿或除湿操作。

如上所述，温度检测装置11和湿度检测装置12完成了温度和湿度的检测，并通过温度控制单元31和湿度控制单元32分别输出温、湿度控制信号。如图2所示，压缩机、加热器、加湿器控制信号COMP、HEAT、HUMI分别送入控制板上单片机21的27、28、29脚。

仍参考图3，其中K2、K3是接触器，接在继电器触点回路，用于放大信号及单相/三相转换。两个温度保护器F1、F2与K2串接在一起，用于加热器过热保护。

二、控制单元2：

控制单元2的主要功能是使空调机的各部分协调工作，其核心器件是单片机21。在图2所示的实施例中，选用了东芝TMP87PH46N，其引出脚功能可根据需要由程序初始化软件来定义，参考图2所示的控制单元的原理图，本实施例中单片机21的引脚功能定义如下：

A、27、28、29三个引脚为信号输入端，接受来自温度控制单元31和湿度控制单元32的输出信号。

B、31～34引脚输出显示信号，可输出至显示单元5进行数据显示。在图2所示的例子中，显示单元5由数码管构成。显示信号经过一译码器(如CD4511七段译码器)后变成数码管显示信号，显示相应的数字。优选地，显示单元5进一步包括一驱动单元(例如驱动器ULN2003)。单片机21的引脚16、35～38分别由软件控制输出显示驱动信号给该驱动单元，驱动对应的数码管发光显示。

C、引脚1～8可由软件控制输出驱动信号，经过相应的驱动单元(例如驱动器ULN2003)驱动相应的输出继电器动作，控制空调机各个部分工作。如图2所示，其中引脚1通过继电器J4控制主风机、引脚2通过继电器J5控制新风风机、引脚3通过继电器J6控制进水电磁阀、引脚4通过继电器J3控制加湿器加湿、引脚5通过继电器J2控制加热器加热、引脚6通过继电器J1控制压缩机和室外风机，引脚7通过继电器J0控制开/关机指示灯，当系统出现故障时，引脚8通过继电器J7控制输出报警信号。

D、引脚23、25、26分别检测开/关机信号、加湿器水位指示信号、室外机故障信号。

E、引脚9～12与存储单元22(例如数据存储器93C46)相连，用于储存和读取空调机工作过程中的各种数据。

F、引脚24用于检测蒸发器盘管温度信号，可以知道蒸发器是否冻结。

G、引脚30用于检测主风机工作电流，判断主风机是否出现故障。

H、引脚40用于在测试线路板时提速，节约测试时间。

I、其余引脚用于保证单片机21自身工作而连接电源、地线、振荡器等。

另外，图2中还显示了供电单元6，用于将220V的交流电变成直流12V/5V/24V，以供控制系统使用。

下面结合图2和图4A-4C说明控制系统在单片机21控制下的工作一个实施例。

如图4A所示，在控制系统上电后，首先将单片机21初始化。该初始化主要是定义各个引脚功能，然后从引脚23检测ON/OFF开关状态，如果此时处于OFF(关机)状态，则打开继电器J5，使OAFAN(OA风机)关断，J0释放，并设置OFF标志。然后判断停机时间是否超过3分钟，如果超过3分钟，进水电磁阀关闭，否则通过引脚12输出驱动信号，接通J6。电磁阀通电自动加水。这样可以使空调净化消毒机上电和关机时，自动冲洗加湿器3分钟，放掉脏水，加注干净水，避免水蒸发时污染空气，同时显示工作状态。

如果ON/OFF开关处于ON(开机)状态，则空调净化消毒机开始工作，单片机21的引脚1、2、7输出驱动信号，继电器J4、J5、J0接通，主风机和新风风机接通电源，ON指示灯点亮。然后从引脚30检测主风机(即室内风机)电流是否正常。若不正常，则空气调节和净化功能均不能实现。这是因为，空调净化消毒机是依靠主风机产生的循环风量通过空气过滤器过滤换气来达到空气净化目的。因此，一旦检测到主风机不正常，则整个空调机将停止工作，并发出警报，显示故障状况。若主风机工作电流正常，则从引脚27读入压缩机控制信号，如果压缩机控制信号为“开”，则进入制冷系统保护功能程序：从存储单元22读取压缩机上次停机时间，确定到此时为止压缩机停机时间是否超过3分钟。如果没有超过3分钟，则进入停机恢复程序；否则，从引脚26读入室外机保护信号，如果出现保护信号，就转入室外机故障处理程序，当室外机无保护信号时，则进入开机程序。

室内机分两种状况工作：

A、当蒸发器上的传感器没有故障时，可以判断蒸发器结冰状态。蒸发器结冰时空调风量减小，影响净化功能。如开始结冰则关室外机，否则开室外机，从引脚6输出压缩机驱动信号，J1接通，压缩机进入工作状态；

B、当蒸发器上的传感器有故障时，不能判断蒸发器结冰状态，那么空调净化消毒机工作30分钟，停3分钟，不断循环。

当引脚27读入的压缩机控制信号为“关”时，进入停机恢复程序。然后从引脚29读入加热器控制信号。若加热器控制信号为“开”，则引脚5输出驱动信号，J2接通，加热器工作，否则关闭加热器。

此后，程序进入加湿器控制，如图4B所示。从引脚28读入加湿器控制信号，若该信号为“关”，则程序显示工作状态后，重新返回ON/OFF开关判断；若该信号为“开”，接下来从引脚25读入加湿器水位信号，如果没有水，先通过J6开电磁阀加水，加满后通过引脚4输出驱动信号，接通J3，使加湿器工作。若3分内不能加满水，则显示加水故障；如果加湿器内水位正常，则加湿器可立即工作。最后，程序显示工作状态后，重新返回ON/OFF开关判断，循环工作。

开机运转后，单片机还通过中断模式对整机运转时间进行累计计时，该累计运转时间通过显示单元显示出来，可通知用户按时更换空气过滤器。

如上所述，通过控制单元的控制，空调净化消毒机各个部分协调工作，完成空气温度、湿度调节和净化功能。

下面结合图5和图6进一步说明本实用新型的另一优选实施方案。

在该方案中，进一步增强了对室外机的控制。

如图5所示，室外机电气线路通过接线端子用连接线与控制系统相连，接触器K1线圈受控于来自控制系统的COMP信号，控制压缩机的工作，RJ2是热继电器，用于过流保护。

接触器K4接受来自控制系统的OA-fan信号，控制新风风机工作。

三相测试电路用于对压缩机三相电的逆相保护。当三相测试电路检测到向压缩机提供的三相电出现逆相时，即通知单片机21通过J1控制压缩机关机。

FCU电路是故障检测和外风机调速电路，故障检测包括对压缩机内高压、低压、过流、过热的检测，分别由温度高压开关Kph、低压开关Kpl、热继电器RJ2、压缩机内置式热保护器Tp完成。外风机调速则是根据室外环境温度和压缩机排气温度的变化控制外风机转速，温度高时转速高，温度低时转速低，不同功率的空调系统风机转速不一样，必须通过换热量的计算决定风速。本例中外风机为两台。通过FCU对外风机调速可以改变空调系统换热量，从而使空调系统适合变化的环境温度，扩大了空调的适用范围，所以，本设计实施例可使空调系统在-10℃的室外环境温度下进行制冷工作，满足了室外极低温度下室内制冷和除湿的要求，而一般空调器由于没有风扇调速电路，因此在-10℃的室外环境温度下进行制冷时，会因为压缩机回气压力太低而不能工作，达不到低温制冷和除湿这一要求。虽然在一些特殊的空调系统上，有通过检测压缩机回气压力对风扇调速的例子，但与本设计采用的通过检测环境温度和压缩机排气温度的方法相比，电路复杂，成本高，而且使用时室外最低环境温度只能到-5℃。

FCU的电路图如图6所示。其原理为：单片机21从引脚25、26读入传感器阻值，转换为温度值，根据温度值确定外风机风速，分别从引脚3-7输出风机驱动信号，5个继电器J1-J5分别对应于外风机的5档转速。因此，当温度高时外风机转速高、温度低时外风机转速低的方式改变。图6中所示的其余电路是与FCU电路中的单片机21相配的电源和辅助电路，是本领域技术人员的公知技术，不再赘述。

Claims (8)

1.一种空调净化消毒机控制系统，其特征在于，该控制系统包括：

环境参数检测单元，用于检测环境参数，所述环境参数包括环境温度、湿度以及空调净化消毒机的工作参数；

温度和湿度调节单元，对于所述环境参数检测单元检测的温度和湿度信号，根据预设值进行PID运算，并输出相应的温度与湿度控制信号；

中央控制单元，接受所述环境参数检测装置的输入信号以及所述温度和湿度调节单元输出的控制信号，输出相应的控制信号控制所述空调净化消毒机的工作；和

执行单元，根据所述中央控制单元的控制信号，分别控制所述空调消毒机的风机，压缩机，加热器，加湿器以及空气过滤器的工作。

2.如权利要求1所述的控制系统，其特征在于，进一步包括一外风机调速电路，根据室外环境温度和压缩机排气温度的变化，控制所述空调净化消毒机外风机转速。

3.如权利要求1所述的控制系统，其特征在于，进一步包括故障检测单元，用于检测蒸发器冻结和压缩机内高压、低压、过流、过热状态。

4.如权利要求3所述的控制系统，其特征在于，所述故障检测单元包括：温度传感器、高压开关、低压开关、热继电器、和压缩机内置式热保护器。

5.如权利要求1所述的控制系统，其特征在于，所述环境参数检测单元包括温度检测装置和湿度检测装置。

6.如权利要求5所述的控制系统，其特征在于，所述环境参数检测单元为温湿度变送器。

7.如权利要求1所述的控制系统，其特征在于，所述执行单元为继电器。

8.如权利要求1所述的控制系统，其特征在于，进一步包括显示单元，用于显示所述环境参数检测单元检测的环境参数及空调净化消毒机的工作状态。

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