一種節能型空調自動控制開關的製作方法

2023-10-09 22:37:04 1

專利名稱：一種節能型空調自動控制開關的製作方法
技術領域：
本實用新型涉及一種空調控制開關，具體的說，涉及一種具有節 能功能的空調自動控制開關。
背景技術：
現有的空調控制開關， 一般都需要通過人為操作遙控器來實現對 空調開、關及模式的控制。這種方法的主要缺陷是，當人離開房間而 忘記關閉空調時，往往會造成巨大的電能浪費。隨著人們生活節奏的 不斷加快以及世界範圍內能源的日益緊缺，有必要提出一種新的控制 開關及方法來克服現有方法的不足。 發明內容
本實用新型所要解決的技術問題是設計開發一種具有節能功能 的空調自動控制開關，能夠有效克服了現有控制開關存在的不足。
為了解決上述技術問題，本實用新型採用以下技術方案 一種節 能型空調自動控制開關，其特徵在於它包括
1) 微處理器用於同與輸入引腳相連接的外部器件進行信息交互， 處理接收到的信息，並根據處理結果來決定是否觸發與輸出引腳相連 的紅外線發射裝置，啟動或關閉空調；
2) 與微處理器的一個輸入引腳相連的人體感測部件用於感測某一 範圍內人員存在情況，自動向微處理器發送有人或無人存在的觸發信 號；
3) 與微處理器的一個輸入引腳相連的溫度傳感器，負責採集當前環 境下的溫度信號，微處理器將採集的溫度值和預設的溫度範圍基值進行比較；
4) 紅外線接收裝置與微處理器的一個輸入引腳相連，用於接收空 調遙控器上相應按鍵按下時發出的紅外線編碼信號；
5) 與微處理器通過主控同步串口相連接的掉電保護存儲設備用來 存儲通過紅外線接收裝置接收到的紅外線編碼信號，存儲信息為高、 低電平的個數及每個高、低電平的寬度；
6) 與微處理器的一個輸出引腳相連的紅外線發射裝置，用於向空調
發射紅外線編碼，啟動或關閉空調；
7) 撥動開關組 一組撥動開關，分別連接在微處理器不同的輸入引 腳上，用戶可以通過設置這些開關來與微處理器進行信息交互，選擇 不打開空調的適宜溫度範圍及關閉空調的適宜延遲時間。
8) 欠壓預警設備與微處理器的一個輸出引腳相連，當臨近工作於 欠壓狀態時發出警報；
9) 為控制開關提供電壓的電源設備。
所述的人體感測部件包含一個熱釋紅外傳感器，用於探測室內是 否有人，當感測到某一範圍內出現有人狀態或人員離開狀態時，主動 向微處理器發送相應控制信號。
所述的人體感測部件包括兩個普通的紅外傳感器，分別連接微處 理器的兩個不同輸入引腳，放置在人員進出房間的地方，用於精確統 計進出的人員個數，當統計房間內至少有一個人和所有人員都離開 時，觸發微處理器。
所述的欠壓預警設備主要包括一個蜂鳴器和一組指示燈，分別與 微處理器的一個輸出引腳相連，當臨近工作於欠壓狀態時，微處理器 間斷性觸發蜂鳴器，並關閉相應指示燈，提示用戶更換開關電源。
本實用新型與現有技術相比具有以下的效果和優點-(1) 成本低，性價比高。節能型空調自動控制開關所需要的核心部 件為一個微處理器單元，該部分的功能可以由現有市面上比較普遍 的，價格低廉的單片機(如51單片機，PIC系列單片機等)來實現;
(2) 通用性強。節能型空調自動控制開關適用於當前幾乎所有的空 調，並且它不需要預先設置任何空調的遙控編碼。對於任何一種空調， 只需將其遙控器對著本實用新型開關，按下上面的開、關或模式按鍵 等，節能型空調自動控制開關就能記下這些按鍵的編碼，並可模擬這 些按鍵的功能；
(3) 節能效果明顯。首先，節能型空調自動控制開關本身具有休眠 功能，它只有在觸發空調進行開、關或模式切換時才將器件喚醒，其 餘大部分時間都處於休眠狀態，消耗極小的能量，另外，節能型空調 自動控制開關的節能效果重點體現在當人們離開房間時，它可以自動 關閉空調，從而顯著降低空調常開造成的電能浪費；
(4) 使用方便。節能型空調自動控制開關體積相當小，約有半個手 掌大小，安裝十分方便，並且安裝完成後即幵始自動工作，不再需要 用戶進行任何操作。
(5) 獨立性好。節能型空調自動控制開關不破壞空調內部結構，自 學習空調對應遙控器上相應的按鍵操作後，即可通過發射模擬紅外編 碼來自動控制空調，在此控制過程中，並不影響空調自帶的遙控器的 操作，即用戶仍然可以通過手動操縱空調。
(6) 安全性高。節能型空調自動控制開關採用的都是低功耗部件， 整個系統使用5到9伏的電源供電，避免了使用高壓交流電帶來的危 險。
綜上所述，採用本實用新型帶來的好處主要表現在空調控制智 能化，確保在無人環境下，自動關閉空調，產生可觀的節能效果，並
6且具有自學習能力，通用性強，具有良好的性價比。因此，本實用新 型具備良好的發展前景，將產生巨大的社會價值和經濟價值，不僅可 以大大降低能耗，減少人為能源浪費，實現更加節能舒適的室內環境, 而且也將為建設節約型社會做出重要貢獻。

圖1是本實用新型的組成結構框圖。
圖2是本實用新型的工作流程圖。
具體實施方式

圖i是本實用新型的組成結構框圖，本實用新型構造一種節能型 空調自動控制開關，它包括中央微處理器、人體感測部件、溫度傳感 器、紅外線接收裝置、紅外線發射裝置、掉電保護存儲設備、撥動開 關組、欠壓預警設備(主要包括蜂鳴器、指示燈)及電源設備，節能 型空調自動控制開關採用的都是低功耗部件，整個系統使用5到9伏 的電源供電。
中央微處理器可以使用普通的單片機來實現，如51系列單片機 及PIC系列單片機等，用於同與輸入引腳相連接的外部器件進行信息 交互，如獲取人體感測部件採集到的室內人員信息(有沒有人)，溫 度傳感器採集到的室內溫度信息，處理接收到的信息，並根據處理結 果來決定是否觸發與輸出引腳相連的紅外線發射裝置，啟動或關閉空 調。
人體感測部件與微處理器的一個輸入引腳相連用於感測某一範 圍內人員存在情況，當感測到有人存在時，自動向微處理器發送有人 存在的觸發信號(如上升沿信號)；當感測到人員全部離幵時，自動 向微處理器發送無人存在的觸發信號(如下升沿信號)。人體感測部 件可採用一個熱釋紅外傳感器連接到微處理器一個輸入引腳來實現，也可採用連接兩個普通的紅外線傳感器到微處理器的不同輸入引腳 來實現。熱釋紅外傳感器，用於探測室內是否有人，當感測到某一範 圍內出現有人狀態或人員離開狀態時，主動向微處理器發送相應控制 信號(通過中斷喚醒微處理器並執行相應操作)；兩個普通的紅外傳 感器， 一般放置在人員迸出房間的地方(如門口處)，通過判別兩個 紅外線傳感器的觸發順序來精確統計進入房間的人員個數。如當統計 房間內至少有一個人時，產生喚醒微處理器事件，執行開空調操作過 程；當統計房間內所有人員都離開時，產生喚醒微處理器事件，執行 關閉空調操作過程。
溫度傳感器與微處理器的一個輸入引腳相連，負責採集當前環境 下的溫度信號，微處理器將採集的溫度值和預設的溫度範圍基值進行 比較，判別當前房間內溫度是否在舒適溫度範圍內(不需要開空調)。 只有在採集到的溫度超出預設的範圍(如13-28攝氏度)時，微處理 器才能觸發紅外線發射裝置，發射紅外編碼，執行開、關空調或切換 空調工作模式操作。
紅外線接收裝置與微處理器的一個輸入引腳相連，紅外線接收裝 置為一段電路，主要包括一個紅外線接收器，其接收信號的引腳與微 處理器的一個輸入引腳相連，用於接收(學習)空調遙控器上相應按 鍵按下時發出的紅外線信號，節能型空調自動控制開關能記下這些按 鍵的編碼，並可模擬這些按鍵的功能，學習結束後存儲到掉電保護存 儲設備。主要用來學習各種不同型號的空調開、關及模式切換的紅外 線編碼，學習結束後將學習到的紅外編碼以高、低電平脈衝寬度的形 式存儲在掉電保護存儲設備中，便於節能型空調自動控制開關重新啟 動時可以恢復正確的紅外編碼。
紅外線發射裝置與微處理器的一個輸出引腳相連的，所述的紅外線發射裝置主要包括一個紅外線發射二極體，它與微處理器的一個輸 出引腳相連，用於向空調發射紅外編碼。紅外編碼是空調所帶遙控器 上相應按鍵按下時所發出的紅外線信號，通過紅外線接收裝置執行自 學習過程獲得。
掉電保護存儲設備與微處理器通過主控同步串口相連接所述的
掉電保護存儲設備為一個非易失性存儲器(如EEPR0M)，主要用來 存儲通過紅外線接收裝置學習空調所帶遙控器上相應按鍵按下時所 發出的紅外信號，存儲信息為高、低電平的個數及每個高、低電平的 寬度。
撥動開關組 一組撥動開關，分別連接在微處理器不同的輸入引 腳上，用戶可以通過設置這些開關來與微處理器進行信息交互，所述 每個撥動開關只能使其對應弓I腳呈現兩種狀態，即高電平和低電平，
對應二進位的1和o，用戶可以通過設置這些開關來與微處理器進行
信息交互，選擇不打開空調的適宜溫度範圍及關閉空調的適宜延遲時
間。如在微處理器兩個輸出引腳(A、 B)上分別接一撥動開關，則共 可設置四種不同的值，分別對應二進位00， 01， 10， 11,如在微處 理器八個輸出引腳上分別接一撥動開關，則共可設置256 (28)個不 同的二進位值。它主要用來方便用戶選擇適合自己的舒適溫度範圍及 人離開時關閉空調的延遲時間。如果有四個預設的溫度範圍(13-28 攝氏度、14-26攝氏度、10-30攝氏度及15-25攝氏度)及四個不同 的空調關閉延遲時間(5分鐘、IO分鐘、15分鐘及20分鐘)，則使 用四路的撥動開關組即可實現，兩路用來選擇溫度範圍，兩路用於選 擇延遲時間。
欠壓預警設備與微處理器的一個輸出引腳相連，當設置臨近工作 於欠壓狀態時發出警報；所述的欠壓預警設備主要包括一個蜂鳴器和一組指示燈，分別與微處理器的若干輸出引腳相連，當開關臨近工作
於欠壓狀態時，微處理器間斷性觸發蜂鳴器，並打開相應指示燈，提
示用戶更換電源。
一種節能型空調開關自動控制方法，它包括以下步驟 對於每種類型的空調，首先學習控制該空調開、關及模式切換的
紅外編碼；打開節能型空調自動控制開關的自學習控制開關，通過在
微處理某一輸入引腳接一按鍵來實現，當按下該按鍵時，進入自學習
狀態，學習結束後，相應指示燈點亮，並關閉自學習埠；進入自學 習狀態後，將空調遙控器對著所述的紅外線接收裝置，並按下遙控器 開、關及模式切換鍵；自學習結束後，自動將空調開、關及模式切換 對應的紅外編碼存儲在所述的掉電保護存儲設備中，便於重新啟動 時，能夠再次恢復正確的紅外編碼。
自學習結束後，進入自動工作狀態。當所述的人體感測部件感測 到房間內場景由無人切換到有人狀態時，便向所述的微處理反饋控制 信號喚醒微處理器，微處理器接收到該控制信號後，首先向溫度傳感 器請求當前採集到的房間內溫度值，若請求值超出預設的溫度範圍 (如13-28攝氏度)，則自動打開空調，否則微處理器不進行任何操 作，再次進入休眠狀態。人體感測部件感測房間內場景在無人和有人 狀態之間切換有兩種實現方法。實現方法一使用一個熱釋紅外傳感 器，當感測到某一範圍內出現有人狀態或人員離開狀態時，主動向微 處理器發送控制信號，即產生一個上升沿觸發中斷或下降沿觸發中 斷；實現方法二使用兩個普通的紅外傳感器，分別連接微處理器的兩 個不同輸入引腳，放置在人員進出房間的地方(如門口處)，能夠通 過判別兩個紅外線傳感器的觸發順序來精確統計進出的人員個數，當 統計房間內至少有一個人和所有人員都離開時，中斷觸發微處理器。用戶選擇溫度範圍通過設置撥動開關組來實現， 一個8位的撥動開關
組最大可設置255個不同溫度範圍；溫度範圍有多個預設置，如13-28 攝氏度、14-26攝氏度、10-30攝氏度及15-25攝氏度等，用戶可根 據自身需求來選擇使用哪個範圍。自動啟動空調有兩種方式若當前 溫度值高於預設溫度範圍上界，則以製冷模式啟動空調；若當前溫度 值低於預設溫度範圍下界，則以制熱模式啟動空調。
當所述的人體感測部件感測到房間內場景由有人切換到有無人 狀態時，便向所述的微處理反饋控制信號喚醒微處理器，微處理器接 收到該控制信號後，延遲若干時間後自動關閉空調，然後進入休眠狀 態。感測到房間內場景由有人切換到無人狀態時，微處理器將啟動一 段延時，然後自動關閉空調，其中延時時間分為多個檔次，如5分鐘、 IO分鐘、15分鐘及20分鐘等，用戶可以根據自身需要來選擇相應的 檔次。採用5到9伏的電源供電，當工作於臨近欠壓的狀態時，所述 的微處理器能夠觸發所述的欠壓預警設備，打開蜂鳴器並關閉相應指 示燈，提示用戶更換電源。
圖2是本實用新型的工作流程圖，節能型空調自動控制開關啟動 後，首先讀取撥動幵關組信息，獲取用戶選擇的舒適溫度範圍及空調 關閉延遲時間，然後讀取掉電保護存儲設備(如EEPROM),取出空 調開、關及模式切換的紅外編碼，接著中央微處理器進入休眠狀態。 其中用戶每次設置撥動開關組，選擇自己所需的舒適溫度範圍或空調 關閉延遲時間後，都需要重啟節能型空調自動控制開關，設置後的結 果才能生效。
中央微處理器迸入休眠狀態後，有四種事件可以將它喚醒，分別 是自學習事件、無人到有人狀態切換事件、有人到無人狀態切換事件
及空調關閉預設時間延遲結束事件，如圖2中粗線條表示方框所示。出現自學習事件喚醒微處理器時，若發現欠壓預警，則啟動蜂鳴 器並關閉相應指示燈，注意此時並不影響微處理器正常工作，因為欠 壓預警是在臨近欠壓的時候發出的，發出預警後，微處理器還能正常 工作一段時間。為保證自學習過程不受幹擾，要禁用無人與有人之間 狀態切換事件及空調關閉預設時間延遲結束事件。此時，即可將空調 遙控器對著節能型空調自動控制開關的紅外線接收裝置，並按下開、 關及模式切換鍵，自學習結束後，微處理器將學習到的結果保存到掉 電保護存儲設備，並重新使能無人與有人之間狀態切換事件及空調關 閉預設時間延遲結束事件，再次進入休眠狀態。
出現無人到有人狀態切換事件喚醒微處理器時，如發現欠壓預 警，則啟動蜂鳴器並關閉相應指示燈，接著禁用自學習事件及預設時 間延遲結束事件，然後請求溫度傳感器採集的溫度值，並將該值與用 戶選擇的舒適溫度範圍進行比較，若在舒適溫度範圍內，則不進行任 何操作，若大於舒適溫度範圍的上界，則以製冷模式啟動空調，若低 於舒適溫度範圍下界，則以制熱模式啟動空調，最後使能自學習事件 及空調關閉預設時間延遲結束事件並進入休眠狀態。
出現有人到無人狀態切換事件喚醒微處理器時，如發現欠壓預 警，則啟動蜂鳴器並關閉相應指示燈，接著禁用自學習事件，然後執 行空調關閉預設時間延遲，最後恢復使能自學習事件，進入休眠狀態。
出現空調關閉預設時間延遲結束事件喚醒微處理器時，執行關閉 空調操作，然後進入休眠狀態。
1權利要求1、一種節能型空調自動控制開關，其特徵在於它包括1)微處理器用於同與輸入引腳相連接的外部器件進行信息交互，處理接收到的信息，並根據處理結果來決定是否觸發與輸出引腳相連的紅外線發射裝置，啟動或關閉空調；2)與微處理器的一個輸入引腳相連的人體感測部件用於感測某一範圍內人員存在情況，自動向微處理器發送有人或無人存在的觸發信號；3)與微處理器的一個輸入引腳相連的溫度傳感器，負責採集當前環境下的溫度信號，微處理器將採集的溫度值和預設的溫度範圍基值進行比較；4)紅外線接收裝置與微處理器的一個輸入引腳相連，用於接收空調遙控器上相應按鍵按下時發出的紅外線編碼信號；5)與微處理器通過主控同步串口相連接的掉電保護存儲設備用來存儲通過紅外線接收裝置接收到的紅外線編碼信號，存儲信息為高、低電平的個數及每個高、低電平的寬度；6)與微處理器的一個輸出引腳相連的紅外線發射裝置，用於向空調發射紅外線編碼，啟動或關閉空調；7)撥動開關組一組撥動開關，分別連接在微處理器不同的輸入引腳上，用戶可以通過設置這些開關來與微處理器進行信息交互，選擇不打開空調的適宜溫度範圍及關閉空調的適宜延遲時間。8)欠壓預警設備與微處理器的一個輸出引腳相連，當臨近工作於欠壓狀態時發出警報；9)為控制開關提供電壓的電源設備。
2、 根據權利要求1所述的一種節能型空調自動控制開關，其特徵在於所述的人體感測部件包含一個熱釋紅外傳感器，用於探測室內是 否有人，當感測到某一範圍內出現有人狀態或人員離開狀態時，主動 向微處理器發送相應控制信號。
3、 根據權利要求1所述的一種節能型空調自動控制開關，其特徵在 於所述的人體感測部件包括兩個普通的紅外傳感器，分別連接微處 理器的兩個不同輸入引腳，放置在人員進出房間的地方，用於精確統 計進出的人員個數，當統計房間內至少有一個人和所有人員都離開 時，觸發微處理器。
4、 根據權利1所述的一種節能型空調自動控制開關，其特徵在於 所述的欠壓預警設備主要包括一個蜂鳴器和一組指示燈，分別與微處 理器的一個輸出引腳相連，當臨近工作於欠壓狀態時，微處理器間斷 性觸發蜂鳴器，並關閉相應指示燈，提示用戶更換開關電源。
專利摘要本實用新型設計開發一種具有節能功能的空調自動控制開關，它包括1)微處理器；2)與微處理器的一個輸入引腳相連的人體感測部件；3)與微處理器的一個輸入引腳相連的溫度傳感器；4)紅外線接收裝置；5)與微處理器通過主控同步串口相連接的掉電保護存儲設備；6)與微處理器的一個輸出引腳相連的紅外線發射裝置；7)撥動開關組；8)欠壓預警設備；9)為控制開關提供電壓的電源設備。本實用新型的效果和優點(1)成本低，性價比高。(2)通用性強。(3)節能效果明顯。(4)使用方便。(5)獨立性好。(6)安全性高。空調控制智能化，確保在無人環境下，自動關閉空調，產生可觀的節能效果。
文檔編號F24F11/02GK201351979SQ20082017131
公開日2009年11月25日 申請日期2008年12月22日 優先權日2008年12月22日
發明者周曉偉, 蔡建平, 鄭增威 申請人:浙江大學城市學院