智能空調遙控器的製作方法

2023-12-10 09:14:57

專利名稱：智能空調遙控器的製作方法
技術領域：
本實用新型涉及一種空氣調節設備的控制裝置，具體為一種能根據環境、溫度的 變化在不影響空調壓縮機壽命的情況下自動優化空調設備的製冷送風時間，減小製冷空間 內的溫度波動，達到節能目的的遙控器，特別適合用於24小時連續工作的無人值守機房。
背景技術：
目前市場上的空調設備節能控制器大多採用設置固定節電率的方式來控制壓縮 機的啟停，但是這種方式不能實時反映當前溫度的變化情況，因此無法滿足人體舒適度的 要求。而且隨著微處理器技術的發展，人們對空調節能裝置的要求也越來越高，要求既能夠 實時智能調節溫度還具有很好節能效果。現有技術中，由於一般的空調溫度控制器為了避免空調壓縮機過於頻繁啟動，因 此在出廠時會在控制程序中設置一個保護回滯溫度，通常的空調都有4 5°C左右的保護 回滯溫度。例如，空調中設置的保護回滯溫度為22°C，空調工作時一般會在室內溫度達到 24°C時就停機，這樣可以避免空調在小空間工作時溫度下降過快，從而避免造成壓縮機過 快停機。又由於空調停機後室內溫度會上升，當探測器檢測到溫度上升而需要再次啟動制 冷時，實際上的溫差是檢測到的溫差加上保護回滯溫度的值，這樣會造成室內溫差很大，給 人帶來不舒服的感覺，而壓縮機啟動後要從溫度更高的環境中降溫，能耗必然加大。由此可 見太大的回滯保護溫度會造成大量的能源浪費。目前也有一些空調節能控制裝置。如申請號為96239783. 0的中國專利提供了一 種「空調節能控制器」，它由紅外釋電傳感器電路和放大器構成的紅外檢測電路以及由溫 度傳感器器、放大器構成的溫度檢測電路與門電路連接，並包含定時器電路、單穩態時基電 路、延時電路、繼電器電路等。但這種電路必須根據室內溫度及是否有人活動而控制空調啟 停，如果是無人值守的場所，則無法正常有效工作。又如申請號為200720011909. 2的中國 專利提供了一種「簡易空調節能控制器」，該控制器包括雙鑑探測器、開關電源、控制線路板 及控制風機盤管電源通斷的接觸器；控制線路板上設有延時電路及空調新風機組風機盤管 電源通斷電路，雙鑑探測器、控制風機盤管電源通斷的接觸器、開關電源均連接在延時電路 上，其雙鑑探測器為微波_被動紅外雙鑑探測器。這種控制器仍然是通過探測有無人員活 動來控制空調的開和關，並不適合無人值守機房，同時也未考慮人的舒適性問題。

實用新型內容針對現有技術中的空調控制器在實時控制空調製冷啟、停時，由於發送信號的時 間點滯後導致溫差波動較大，造成電能浪費的不足，本實用新型的目的在於提供一種在用 戶設定的溫度環境下，能夠在最佳的時間點實時控制空調製冷的啟、停，使得空間內的溫度 波動最小，最終達到節能和使人體感覺更加舒適目的的智能空調遙控器。本實用新型的技術方案智能空調遙控器，包括微處理器模塊，在微處理器模塊上 連接有按鍵輸入模塊、狀態顯示模塊、遙控發射模塊和電源模塊；其特徵在於，在微處理器模塊上還連接有溫度檢測模塊，所述溫度檢測模塊包含一個用於檢測室內溫度的環境溫度 傳感器和一個用於檢測空調出風口溫度的風口溫度傳感器；在微處理器模塊內預設有用於 控制空調工作模式的模式轉換程序模型；所述微處理器模塊按照模式轉換程序模型對溫度 檢測模塊輸入的實時溫度數據進行計算、分析後，得出空調製冷工作模式、送風工作模式的 工作時間，再通過遙控發射模塊將用於轉換空調工作模式的控制信號發送給空調開關，使 空調在製冷工作模式、送風工作模式之間轉換。進一步，本實用新型的節能遙控器還包括採用MAX232晶片的通信模塊；所述通信 模塊的其中一對傳輸接口連接微處理器模塊，另一對傳輸接口與上位機相連。進一步，本實用新型的節能遙控器還包括遙控接收模塊和參數存儲模塊，所述遙 控接收模塊內包含一個波形接收器，遙控接收模塊的輸出端與微處理器模塊的I/O埠連 接，所述參數存儲模塊與微處理器模塊內的FLASH單元相連，這樣可以減少設備的外圍電 路，提高了設備的可靠性；所述遙控接收模塊將接收的波形數據通過微處理器模塊存儲到 參數存儲模塊內。本實用新型的工作原理本實用新型節能遙控器的主要目的在於自動優化空調設備的製冷時間，即在保障 室內溫度達到設定值的前提下，儘量減小空調製冷工作的時間，當停機時空調轉換為送風 工作狀態，因此實現節能的目的。工作時，先通過多點實時檢測環境溫度(環境溫度傳感器 和風口溫度傳感器同時工作)，將更加準確的溫度數據輸入微處理器模塊，並通過模式轉換 程序模型建立數學模型計算出更加準確的空調製冷啟、停時間點(特別需要說明的是，本 實用新型中所述的啟動和停機是指空調啟動製冷和停止製冷變為送風)，然後通過遙控發 射模塊將停機或啟動信號發送給空調接收開關，控制其工作狀態，這樣就可以提高空調的 最低工作溫度，縮短了空調的保護回滯溫度，實際就是減小了室內的溫度波動，達到節能目 的。經過測試，本實用新型的保護回滯溫度可以控制在1°C左右，在越大的房間使用時 效果越好，這樣在不對普通空調進行任何改裝的情況下就可以達到節能10 30%的效果， 特別適合在24小時工作的無人值守機房使用。相對於現有技術，本實用新型具有以下優點本實用新型利用溫度檢測模塊來實時檢測室內環境溫度和空調出風口的溫度，這 種將兩個位置的檢測數據綜合的方式使得對環境溫度的變化判斷更加準確，通過單總線通 訊協議將數據實時傳輸後，再利用微處理器模塊內的模式轉換程序模型建立數學模型，從 而能夠計算得出較為精確的空調製冷和送風模式分別需要工作的時間，這樣就可以得出最 佳的空調啟、停時間點，即能夠在不影響空調壓縮機壽命的基礎上，在最佳的啟停時間點發 送空調啟、停控制信號，使室內溫度波動範圍減小，從而使人體感覺更加舒服，而且空調製 冷工作的時間被大幅度縮短，達到了節能目的。由於在遙控器上還設有狀態顯示模塊，用戶 還可以更直觀和容易地調整各種控制參數。由於在某些大型設備現場通常都是無人職守(如通信中轉基站)，因此需要對空 調系統的工作狀態進行實時監控，並在出現故障時及時報警，防止設備因溫度過高被燒壞。 因此本實用新型增設了通信模塊，當微處理器模塊判斷出溫度檢測模塊檢測到的溫度數據 超出設定的溫度值範圍時，將通過通信模塊向上位機發出報警信號，這樣監控人員在後臺
4就可以判斷空調設備是否出現故障，從而及時的派人進行維修或保養。為了提高遙控器的兼容性，本實用新型還增設了遙控接收模塊和參數存儲模塊， 通過遙控接收模塊可以接收並記憶其他遙控器所發出的控制信號波形，再由參數存儲模塊 通過微處理器模塊內的FLASH單元存儲，達到功能學習的效果，這樣空調原有遙控器的制 熱、製冷、送風以及關機的功能就可以被複製到本實用新型的遙控器內。例如，在本實用新 型遙控器為學習狀態時，將原有的空調遙控器的紅外發射端對準本實用新型遙控器的接收 端，按下原有遙控器的功能按鈕(如開關、製冷等)，這時本實用新型遙控器檢測到紅外信 號後自動學習，再按下確認鍵後就可以將其波形信號存儲，這樣原有遙控器發出的信號波 形就被本實用新型的遙控器記憶了，以後就可以直接調用。這種學習的功能可以解決不同 品牌的空調設備由於發送信號波段不同導致遙控器不兼容的問題，因此本實用新型的遙控 器對於任何品牌和型號的空調設備均可適用，而且使原有的空調設備增加了自動轉換工作 模式(相當於變頻)的功能，相對於購買具有變頻功能的空調而言，本實用新型的使用效果 能夠達到或優於變頻空調的使用效果，從而極大的降低了購買成本。

圖1為本實用新型節能遙控器的原理結構框圖；圖2為本實用新型溫度檢測模塊的電路原理圖；圖3為本實用新型狀態顯示模塊的電路原理圖；圖4為本實用新型遙控發射模塊的電路原理圖；圖5為本實用新型遙控接收模塊的電路原理圖；圖6為本實用新型通信模塊的電路原理圖；圖7為本實用新型遙控器的工作流程圖；圖8為本實用新型微處理器模塊的工作流程圖。
具體實施方式
以下結合附圖和具體實施方式
對本實用新型作進一步說明。如圖1和圖2所示，一種智能空調遙控器，包括微處理器模塊1，在微處理器模塊1 上連接有按鍵輸入模塊2、狀態顯示模塊3、遙控發射模塊4和電源模塊9 ；在微處理器模塊 1上還連接有溫度檢測模塊5，所述溫度檢測模塊5包含一個用於檢測室內環境溫度的環境 溫度傳感器和一個用於檢測空調出風口溫度的風口溫度傳感器；所述環境溫度傳感器和風 口溫度傳感器的輸出端各自連接有一個DS18B20晶片，所述兩個DS18B20晶片的DQ端分別 與微處理器模塊1上的I/O埠相連。在微處理器模塊1內預設有用於控制空調工作模式 的模式轉換程序模型；所述微處理器模塊1按照模式轉換程序模型對溫度檢測模塊5輸入 的實時溫度數據進行計算、分析後，得出空調製冷工作模式、送風工作模式的工作時間，再 通過遙控發射模塊4將用於轉換空調工作模式的控制信號發送給空調開關，使空調在製冷 工作模式、送風工作模式之間轉換。參見圖8，本實用新型模式轉換程序模型的工作原理如下在模型中，先預設了三個變量採樣時間T、製冷時間T (冷)、送風時間T (風)。 其中，採樣時間T表示每次對室內溫度數據進行採樣的間隔時間，製冷時間T(冷)表示空
5調每次在製冷模式時的工作時間，送風時間T(風)表示空調每次在送風模式時的工作時 間；並且設定T = T (冷)+T (風)，另外還設定有一個採樣增加時間、和開機時初始設定的 採樣時間T(初)，、和T(初)均為固定值。本模型的目的就是要求出每個階段對應的T、 T(冷)和T(風)的值，然後微處理器模塊在對應的時間點發送控制信號，轉換空調的工作 模式。工作時，首先讀入獲得的溫度檢測數據，再利用模型內設置的PID算法計算出時 間誤差值ε，所述PID算法為常用的比例積分微分誤差計算方式。如果ε T (保)，則 T (冷)(n+1) = T (冷)η+ ε，如果 T (冷)(η+1)彡 T (保)，則 T (冷)(n+1) = T (冷)η， 所述T(保)為壓縮機的保護回滯時間，為空調內部的一個固有常值。在得出T和T(冷) 值後，利用公式T = T(冷)+T(風)，即可求出對應的T(風)的值。在PID算法計算時，如果ε > 0，則說明製冷時間過短，需要增加製冷時間；同樣 的再判斷採樣時間T的標誌是否為0，如果不是就將其置為0且本次採樣的時間不變；如果 是O就將採樣時間τ減少一個採樣增加時間、，即Tn+1 = Tn-t0,當第一次啟動時，η = 0，即 T1 = T(初)_、；然後將誤差值ε與製冷時間T(冷)相加，即T(冷)(η+1)=Τ(冷)η+ε， 第一次啟動時，T(冷)工=T(初)+ε ；同樣的為了保護壓縮機不至於頻繁啟動，在這裡也 加了一個限制條件，即如果T (冷)(n+1) > T (保)，則T (冷)(n+1) = T (冷)η+ ε，如果T (冷) (η+1)彡T (保)，則T (冷)(η+1) = T (冷)η，同樣還可以得到送風時間T (風)(η+1) = T-T (冷)
(n+1) 0工作時，微處理器模塊將根據得出的T (冷)和T (風)值，在對應的時間點(即在 T(冷)、τ(風)運行完時)發射控制信號，從而轉換空調的工作模式。在發射信號前，程序 模型還要判斷壓縮機保護回滯時間T(保)時間到否，如果沒到，則返回繼續等待中斷並讀 入溫度檢測數據，直到T (保)時間到後再判斷空調此時是處於製冷模式還是送風模式，如 果是製冷模式就檢查製冷時間T(冷)到否，如果製冷時間T(冷)未到，則繼續檢測環境溫 度並保持製冷；若製冷時間到時，則發射信號將空調轉為送風模式。同樣的，在送風模式時， 也要判斷送風的時間是否到時，若未到時則繼續檢測溫度並保持送風模式；若送風時間到 時，則發射信號將空調轉為製冷模式。當空調每次轉換模式時，模式轉換程序模型同時也輸 出對應的製冷/送風時間，空調即按照設定的製冷/送風時間進行工作，並以此重複。本實用新型的遙控器在安裝時，通常是直接掛在室內固定位置上的，其中的溫度 檢測模塊5在安裝時可以分為2部分，即將環境溫度傳感器安裝在室內中心位置，將風口溫 度傳感器安裝在空調出風口處，環境溫度傳感器和風口溫度傳感器分別通過單總線與遙控 器內的DS18B20晶片連接。所述按鍵輸入模塊2上設有模式選擇按鍵、增量(+)按鍵、減量(_)按鍵、光標左
6移(一)按鍵、光標右移(一)按鍵、確認按鍵和發射按鍵等。通過按鍵輸入模塊2可以修 改空調工作的各種參數及模式。參見圖3，所述狀態顯示模塊3是由8位數碼管構成並由微處理器模塊1上的16 位I/O埠驅動，這樣簡化了狀態顯示模塊的外圍電路，同時也提高了設備的可靠性。其 中，對應的DS3、DS6窗口顯示工作狀態，DS1、DS4、DS8窗口顯示環境溫度，DS2、DS5、DS7窗 口顯示風口溫度(或狀態對應參數)。參見圖4，所述遙控發射模塊4的輸入端設置有編碼輸入埠和載波輸入埠，所 述編碼輸入埠和載波輸入埠分別與微處理器模塊1上的I/O埠連接。其中，編碼輸 入埠接收微處理器模塊ι發出的遙控編碼，載波輸入埠接收38KHZ的載波，所述遙控編 碼和載波相與後驅動遙控發射模塊4發射指令控制空調工作。同時也可以通過跳線器把模 塊上的紅外發射管接到設備外面，這樣可以避免遙控器受遮擋時不能控制空調工作。本實用新型的電源模塊9是通過電源適配器將低壓直流電源提供給各個模塊。參見圖6，本實用新型的遙控器中還包括採用MAX232晶片的通信模塊7 ；所述通信 模塊7的其中一對傳輸接口連接微處理器模塊1的I/O埠，另一對傳輸接口直接與上位 機的RS232串口相連，所述每對傳輸接口均由Rx和Tx接口組成。通信模塊7可以用來從上 位機上直接下載升級程序和上傳測試數據，也可以在空調設備出現故障時，向上位機報警。參見圖1和圖5，本實用新型的遙控器中還包括遙控接收模塊6和參數存儲模塊 8，所述遙控接收模塊6內包含一個波形接收器，波形接收器用於接收其他遙控器發出指令 的波形；遙控接收模塊6的輸出端與微處理器模塊1的I/O埠連接，所述參數存儲模塊8 與微處理器模塊1內的FLASH單元相連；所述遙控接收模塊6將接收的波形通過微處理器 模塊1存儲到參數存儲模塊8內。通過遙控接收模塊6和參數存儲模塊8，可以用來完成本 實用新型遙控器的學習功能，即通過遙控接收模塊6接收其他遙控器的發射指令波形，然 後通過參數存儲模塊8進行存儲，這樣以後就可以直接調用。本實用新型遙控器的參數存 儲模塊8利用微處理器模塊1的FLASH單元進行存儲，這樣可以減少設備的外圍電路。參見圖7，本實用新型的遙控器開始運行時，首先對設備內的系統變量設初值，然 後等待定時器的中斷，根據中斷控制狀態顯示模塊3的顯示；同時根據中斷時間合理安排 執行其他子程序，由於系統採用多進程編程方式，這樣使每個子程序的執行時間都小於定 時器的中斷時間。本實用新型的微處理器模塊1中主要有以下子程序環境溫度傳感器讀 取溫度子程序、風口溫度傳感器讀取溫度子程序、溫度信號控制計算子程序、空調指令發射 子程序、歷史溫度存取子程序、參數修改子程序、參數存取子程序以及通信子程序。其主要 工作內容是當按鍵輸入模塊2有輸入時，根據輸入的按鍵值，進入不同的子程序，同時狀 態顯示模塊3顯示相應的更改內容；當按下確認按鍵後，程序進入存儲子程序，將更改內容 存入FLASH單元中；當系統進入自動工作狀態時，設備會根據溫度檢測模塊5獲得的實時溫 度，通過模式轉換程序模型計算出壓縮機最佳開機時間和關機時間，(必須考慮壓縮機的保 護時間)，然後通過遙控發射模塊4發射控制指令控制空調工作。使用本實用新型的遙控器控制空調後，房間內溫度的波動明顯變小，最高溫度和 最低溫度都被壓縮，這樣就減少了冷氣的散失，達到了節能的目的，同時提高了人體的舒適度。最後需要說明的是，以上實施例僅用以說明本實用新型的技術方案而非限制技術
7方案，儘管申請人參照較佳實施例對本實用新型進行了詳細說明，本領域的普通技術人員 應當理解，那些對本實用新型的技術方案進行修改或者等同替換，而不脫離本技術方案的 宗旨和範圍，均應涵蓋在本實用新型的權利要求範圍當中。
權利要求智能空調遙控器，包括微處理器模塊(1)，在微處理器模塊(1)上連接有按鍵輸入模塊(2)、狀態顯示模塊(3)、遙控發射模塊(4)和電源模塊(9)；其特徵在於，在微處理器模塊(1)上還連接有溫度檢測模塊(5)，所述溫度檢測模塊(5)包含一個用於檢測室內溫度的環境溫度傳感器和一個用於檢測空調出風口溫度的風口溫度傳感器；在微處理器模塊(1)內預設有用於控制空調工作模式的模式轉換程序模型；所述微處理器模塊(1)按照模式轉換程序模型對溫度檢測模塊(5)輸入的實時溫度數據進行計算、分析後，得出空調製冷工作模式、送風工作模式的工作時間，再通過遙控發射模塊(4)將用於轉換空調工作模式的控制信號發送給空調開關，使空調在製冷工作模式、送風工作模式之間轉換。
2.根據權利要求1所述的智能空調遙控器，其特徵在於，還包括採用MAX232晶片的通 信模塊(7)；所述通信模塊(7)的其中一對傳輸接口連接微處理器模塊(1)，另一對傳輸接 口與上位機相連。
3.根據權利要求1所述的智能空調遙控器，其特徵在於，還包括遙控接收模塊(6)和 參數存儲模塊(8)，所述遙控接收模塊(6)內包含一個波形接收器，遙控接收模塊(6)的輸 出端與微處理器模塊(1)的I/O埠連接，所述參數存儲模塊(8)與微處理器模塊(1)內 的FLASH單元相連；所述遙控接收模塊(6)將接收的波形數據通過微處理器模塊(1)存儲 到參數存儲模塊(8)內。
4.根據權利要求1所述的智能空調遙控器，其特徵在於，所述狀態顯示模塊(3)是由8 位數碼管構成，所述狀態顯示模塊(3)由微處理器模塊(1)上的16位I/O埠驅動。
5.根據權利要求1所述的智能空調遙控器，其特徵在於，所述遙控發射模塊(4)的輸入 端設置有編碼輸入埠和載波輸入埠，所述編碼輸入埠和載波輸入埠分別與微處理 器模塊⑴上的I/O埠連接。
6.根據權利要求1所述的智能空調遙控器，其特徵在於，所述環境溫度傳感器和風口 溫度傳感器的輸出端各自連接有一個DS18B20晶片，所述兩個DS18B20晶片的DQ端分別與 微處理器模塊⑴上的I/O埠相連。
專利摘要智能空調遙控器，包括微處理器模塊，在微處理器模塊上連接有按鍵輸入模塊、狀態顯示模塊、遙控發射模塊和電源模塊；在微處理器模塊上還連接有溫度檢測模塊，所述溫度檢測模塊包含一個用於檢測室內溫度的環境溫度傳感器和一個用於檢測空調出風口溫度的風口溫度傳感器；在微處理器模塊內預設有用於控制空調工作模式的模式轉換程序模型；所述模式轉換程序模型對溫度檢測模塊輸入的溫度數據進行計算、分析後分別得出空調製冷、送風模式的工作時間，微處理器模塊再通過遙控發射模塊將用於轉換空調工作模式的控制信號發送給空調開關。本實用新型找到一個符合當時環境和溫度需求的最佳壓縮機啟停時間，達到了節能的目的。
文檔編號F24F11/00GK201764621SQ20102024186
公開日2011年3月16日 申請日期2010年6月29日 優先權日2010年6月29日
發明者盧金蓉, 朱永強 申請人:朱永強;盧金蓉