暖氣節能控制儀的製作方法
2024-03-22 16:58:05
專利名稱：暖氣節能控制儀的製作方法
技術領域：
本實用新型屬於區域供熱系統的控制裝置領域，涉及一種用於集中供熱系統的自動控制裝置。
在冬季供熱期間，許多企、事業單位在下班以後，辦公大樓內的集中供熱系統還照常運行，這樣既浪費了能源，又不利於節約費用。
專利ZL 95245487公開了一種集中供暖節能裝置，其主要結構是在用戶供熱管線進戶處的採暖供水管和回水管之間並聯帶有電磁閥的短接管，並設置有熱敏電阻測溫裝置及信號接受驅動器。能實現遠距離微機控制建築物採暖狀態，但由於沒有時鐘控制裝置，只能保證室內溫度的恆定，不能分時段根據需要來控制供暖溫度的高低。
本實用新型的目的是提供一種可分時段自動控制供暖溫度的暖氣節能控制儀。
為了達到上述目的，本實用新型提供了一種暖氣節能控制儀，包括溫度傳感器，溫度傳感器經放大電路與多路模擬/數字轉換電路的輸入端連接，溫度傳感器和放大電路可設置多路，每一路分別與多路模擬/數字轉換電路的一個輸入端連接，單片機經數據總線與多路模擬/數字轉換電路、設定電路、顯示電路和電磁閥驅動電路連接，其特徵在於設置時鐘控制電路，時鐘控制電路經數據總線與單片機相連。
所述的時鐘控制電路包括時鐘晶片及電容、電阻等外圍電路，時鐘晶片的輸入、輸出端經數據總線與單片機的I/O接口連接。
所述的時鐘晶片的1、12、14腳和電容的一端接地，時鐘晶片的4—11腳、13、15、17和23腳經數據總線分別與單片機CPU的P00—P07端、P27、WR、RD和INT0端相連，時鐘晶片的24腳和電阻的一端接+5V電源，時鐘晶片的18腳與電阻和電容的另一端連接，時鐘晶片的其餘管腳懸空。
與現有技術相比，本實用新型具有以下特點1.可根據實際需要設置不同的時間段，通過控制電磁閥的通斷，自動控制不同時間段的供熱溫度。
2.可進行控制溫度、控制時間的設定，控制系統結構簡單，製造成本低，工作可靠。
3.可有效控制供熱量，節約能源，減少取暖費用的支出。
以下結合附圖和實施例對本實用新型做進一步闡述
圖1是本實用新型的電路方框圖。
圖2是本實用新型實施例的構成示意圖。
圖3和圖4是本實用新型實施例的線路圖。
圖1中，電路控制部分包括溫度傳感器1、放大電路2、多路模擬/數字轉換電路3、單片機4、設定電路5、時鐘控制電路6、顯示電路7、電磁閥驅動電路8和電磁閥9。溫度傳感器經放大電路與多路模擬/數字轉換電路的輸入端連接，溫度傳感器和放大電路可設置多路，每一路分別與多路模擬/數字轉換電路的一個輸入端連接；單片機經數據總線與多路模擬/數字轉換電路、設定電路、時鐘控制電路、顯示電路和電磁閥驅動電路連接。
由於設置了時鐘控制電路，故可以設定某一時間區段並設定相應的控制溫度，如周六、周日的全天和周一至周五的18點到6點這段非工作時間段內，室內的溫度控制在5—10度範圍內，其餘上班時間的室內溫度控制在18—22度之間。
在時鐘晶片內裝有電池，可持續供電10年以上。在斷電情況下，時鐘晶片內的時鐘還能照常繼續運行，以保證單片機有一個穩定的時間、日期信號參數可供參照。
通過設定鍵盤可改變顯示的內容，可以調整時鐘，可以輸入需要保持的溫度範圍。
顯示電路採用6位數碼管顯示，可以顯示月、日、星期、時、分、秒，可以顯示某一路的溫度值。
圖2中，實施例的構成包括用戶採暖供水管10、回水管11、短接管12、溫度傳感器1、電磁閥9和暖氣節能控制儀13，短接管並聯於供水管和回水管之間，短接管上設置電磁閥，溫度傳感器設置於室內，溫度傳感器和電磁閥經導線14與暖氣節能控制儀連接。
電磁閥可設置於短接管上，也可設置於採暖供水管(或回水管)上而取消短接管設置於短接管上和設置於採暖供水管(或回水管)上的電磁閥的邏輯控制關係正好相反，即若設置於短接管上時電磁閥得電為通，則設置於供水管(或回水管)上時電磁閥失電為通。
結合圖1和圖2簡述本實用新型的工作原理溫度傳感器件檢測室溫，通過放大電路放大成電壓信號送到多路模擬/數字轉換電路，轉換成單片機可以識別的數位訊號，同時，單片機從時鐘控制電路取出當前時間，判斷是否為非工作時間，如是，通過電磁閥驅動電路控制電磁閥，將室溫控制在5—10度範圍內，如是工作時間範圍，則將室溫控制在18—22度之間。當室溫下降到室溫控制下限時，本實用新型自動關閉電磁閥(當電磁閥設置於短接管上時)或打開電磁閥(當設置於採暖供水管或回水管上時)，增加進入用戶建築物的供熱量，提高室溫；當室溫上升至室溫控制上限時，自動打開電磁閥(當電磁閥設置於短接管上時)或關閉電磁閥(當設置於採暖供水管或回水管上時)，減少進入用戶建築物的供熱量，降低室溫，從而達到控制和保持室溫的目的。非工作時間段內設置室溫控制下限的目的是防止建築物內部溫度過低(如低於0度)，容易造成供、回水管凍裂。
圖3和圖4為本實用新型實施例的線路圖，圖中包括溫度傳感器插頭J3(溫度傳感器在圖中未標出)、由運算放大器U13A、U13B及電阻R20—R23等構成的放大電路、由模擬/數字轉換器U12、地址鎖存器U15、與門U7B、U7C、非門U6B、U6C和U6D等構成的多路模擬/數字轉換電路、由時鐘晶片U5、電阻R33和電容C10等構成的時鐘控制電路、由單片機CPU晶片U1、非門U6F、電阻R2、電容C1、C2、C3、C4、C26、石英晶振C0等構成的單片機電路、由I/O口擴展晶片U9、設定按鈕S1-S5、驅動器U5A-U5F、U10A-UI0B、U11A—U11F、數碼管G1-G6、電阻R19及電阻排J8等構成的設定、顯示電路、由與門U7A、非門U6A、地址鎖存器U4、驅動放大器U8、電阻R2、繼電器線圈J及其常開觸點J1等構成的電磁閥驅動電路和電磁閥的線圈M1。
室溫傳感器直接與插頭J3連接，插頭經電阻R23接第一級運算放大器U13B的反向輸入端6和電阻R22的一端，電阻R22的另一端接第一級運算放大器的輸出端7，第一級運算放大器的另一輸入端5接地，第一級運算放大器的輸出端7經電阻R21接第二級運算放大器U13A的反向輸入端2和電阻R20的一端，電阻R20的另一端接第二級運算放大器的輸出端1和多路模擬/數字轉換電路的一個輸入端(可為IN-0至IN-15中的任意一個)，第二級運算放大器的另一輸入端3接地，運算放大器的4腳接-15V電源，8腳接+15V電源。
模擬/數字轉換器U12的數據輸出端msb2-1—lsb2-8與地址鎖存器U15的輸入端D7-D0對應連接並經數據總線與單片機的I/O接口P00-P07連接，模擬/數字轉換器的輸入信號選通端ADD-A—ADD-D與地址鎖存器的高端輸出端Q7-Q4連接，模擬/數字轉換器的轉換結束信號端EOC經非門U6B與單片機U1的中斷信號端INT1連接單片機的讀信號控制端RD及地址數據端P26和與門U7C的兩個輸入端9、10連接，該與門的輸出端8經非門U6D與模擬/數字轉換器的數據允許控制端OUTena連接，單片機的寫信號控制端WR和地址數據端P26與與門U7B的兩個輸入端4、5連接，該與門的輸出端6經非門U6C與模擬/數字轉換器的地址鎖存端ALE和啟動端STAR連接；模擬/數字轉換器的REF(+)端、REF(-)端分別接+5V電源和地，CMPin和MUXout端短接。
單片機U1的X1、X2端之間並接有石英晶振C0並分別經電容C1、C2接地，+5V電源經電阻R2和非門U6F的輸入端12及電容C4的正極連接，電容C4的負極接地；非門U6F的輸出端12與單片機的RESET端和非門U6A的輸入端1連接；單片機的ALE/P端與地址鎖存器U15的LE端和模擬/數字轉換器U12的CLOCK端連接；單片機的P00-P07端經數據總線與模擬/數字轉換電路中的U12、設定電路中的U9、時鐘控制電路中的U5及電磁閥驅動電路中的U4的I/O埠分別對應連接。
時鐘晶片U5的1、12、14腳和電容C10的一端接地，時鐘晶片的4—11腳、13、15、17和23腳經數據總線和控制總線分別與單片機U1的P00—P07端、P27、WR、RD和INT0端相連，時鐘晶片的24腳和電阻R23的一端接+5V電源，時鐘晶片的18腳與電阻R23及電容C10的另一端連接，時鐘晶片的其餘管腳懸空。
I/O口擴展晶片U9的數據埠AD0-AD7經數據總線與單片機的P00-P07埠連接，I/O口擴展晶片的一組數據埠PA0-PA7分別經驅動器U11A—U11F與對應的數碼管G6-G1的COM端連接；I/O口擴展晶片的另一組數據埠PB0-PB7經驅動器U5A-U10B分別與對應的數碼管G6-G1的a至f端、dp端和電阻排J8的1-8端對應連接，電阻排J8的9端連接+5V電源；I/O口擴展晶片的控制埠CE、RD、WR、IO/M、ALM和REST端與單片機的同名對應控制埠相接I/O口擴展晶片的PC0端經對應的設定按鈕S1-S5與驅動器U11A—U11F的輸入端連接，同時PC0端經電阻R19接+5V電源。
顯示數碼管G為6位，可以顯示月、日、星期、時、分、秒，也可以顯示某一路溫度值，通過設定按鈕S1-S5改變顯示的內容，可以調整時鐘，可以輸入需要停止供暖的開始時間和停止時間，可以輸入停止供暖時間段內室內需要保持的溫度範圍。
電磁閥驅動電路中的非門U6A的輸入端1與單片機的RESET端連接，輸出端2與地址鎖存器U4的CLR端連接，與門U7A的兩個輸入端1、2分別與單片機的WR和P25端連接，其輸出端3與地址鎖存器U4的CLK端連接，地址鎖存器U4的輸入端D1—D8經數據總線與單片機的P00—P07端連接，地址鎖存器的輸出端Q1與驅動器U8的一個輸入端IN連接並經電阻R2接+5V電源，驅動器U8的一個輸出端OUT經繼電器線圈J與+12V電源連接，繼電器J的常開觸點J1串接在電磁閥的線圈M1和220V電源之間，驅動器U8的QV端接+12V電源，驅動器U8的GND端接地，地址鎖存器U4和驅動器U8的其他管腳懸空。
整個裝置由溫度傳感器件檢測室溫，通過插頭J3送至放大電路U13B、U13A放大，變成電壓信號送到多路模擬/數字轉換電路U12，變成單片機可識別的數位訊號，同時單片機U1從時鐘控制電路U5取出當前時間，判斷是否為工作時間，如是，通過電磁閥驅動電路U4、U8控制電磁閥線圈M1，將室溫控制在18-22度範圍內，如是非工作時間，則將室溫控制在5-10度範圍內。當室溫下降到室溫控制下限時，自動關閉電磁閥(當電磁閥設置於短接管上時)或打開電磁閥(當設置於採暖供水管或回水管上時)，增加進入用戶建築物的供熱量，提高室溫；當室溫上升至室溫控制上限時，自動打開電磁閥(當電磁閥設置於短接管上時)或關閉電磁閥(當設置於採暖供水管或回水管上時)，減少進入用戶建築物的供熱量，降低室溫，從而達到控制或保持室溫的目的。
本實用新型實施例的典型元件參數U180C52，U474LS273，U5DS12887，U5A-F、U10A-B7407，U6A-F74LS04，U7A-C74LS32，U81416，U98155，U11A-F7406，U120816，U130907，U1574LS373，G1-G6LED，JJQX-13F2，M1MQ-5101，J3LM45，C01M-6M，C1、C210-300p，C3、C4.1-470μ，C1020-4700p，C2610-2700p，所有電阻為1-100K。
本實用新型適合於集中供熱系統的自動溫度控制和節能管理。
權利要求1.一種暖氣節能控制儀，包括溫度傳感器，溫度傳感器經放大電路與多路模擬/數字轉換電路的輸入端連接，溫度傳感器和放大電路可設置多路，每一路分別與多路模擬/數字轉換電路的一個輸入端連接，單片機經數據總線與多路模擬/數字轉換電路、設定電路、顯示電路和電磁閥驅動電路連接，其特徵在於設置時鐘控制電路，時鐘控制電路經數據總線與單片機相連。
2.按照權利要求1所述的暖氣節能控制儀，其特徵在於所述的時鐘控制電路包括時鐘晶片及電容、電阻等外圍電路，時鐘晶片的輸入、輸出端經數據總線與單片機的I/O接口連接。
3.按照權利要求1或2所述的暖氣節能控制儀，其特徵在於所述的時鐘晶片的1、12、14腳和電容的一端接地，時鐘晶片的4—11腳、13、15、17和23腳經數據總線分別與單片機CPU的P00—P07端、P27、WR、RD和INT0端相連，時鐘晶片的24腳和電阻的一端接+5V電源，時鐘晶片的18腳與電阻和電容的另一端連接，時鐘晶片的其餘管腳懸空。
專利摘要本實用新型涉及用於集中供熱系統的自動控制裝置。其特徵是設置時鐘控制電路,時鐘控制電路經數據總線與單片機相連。本實用新型可根據實際需要設置不同的時間段,控制不同時間段的供熱溫度,可有效控制供熱量,節約能源,減少取暖費用的支出,適合於集中供熱系統的自動溫度控制和節能管理。
文檔編號G05D23/19GK2468082SQ0121675
公開日2001年12月26日 申請日期2001年2月28日 優先權日2001年2月28日
發明者鍾玉濤, 解紅軍, 張豔莉, 馮延森 申請人:淄博學院