無抖動的室溫控制裝置及其控制方法
2023-10-24 20:59:12
專利名稱：無抖動的室溫控制裝置及其控制方法
技術領域：
本發明涉及一種在空調器製冷/熱時的室溫控制方法，特別是涉及一種在空調器製冷/熱時無抖動室溫控制裝置及控制方法。
背景技術：
由於自然環境和人們居住環境的多樣性，在不同的環境下，房間內與外界即使溫差相等，其熱交換程度的快慢也是不一樣的。因此，對於不同的換熱環境，每個溫差值所期望的製冷量是不相同的，否則在壓縮機不停工作的情況下會造成製冷不足或者製冷過量。結果導致室內的溫度低於或者高於設定溫度。由於傳統的空調器沒有節流閥裝置，因傳統空調器是無法平滑調節製冷量的，只有通過壓縮機的開/停實現，從而造成了室溫的抖動。
傳統空調器的室溫控制原理是，在製冷/熱時當室內溫度低/高於設定溫度一個特定數值時(比如1℃)時壓縮機停止工作，當室內溫度高/低於設定溫度一個特定數值時壓縮機再開始工作。這種控制方法的弊病在於室內溫度-時間曲線如圖1所示的呈正弦狀抖動。達不到室內溫度基本保持恆定的效果。而且壓縮機啟動繁促，影響壓縮機壽命，對於所接入電網也存在衝擊影響。
發明內容
本發明所要解決的技術問題是，提供一種可以克服傳統空調器的上述弊端，可以無抖動控制室溫和不汙染電網的無抖動室溫控制裝置及控制方法。
本發明所採用的技術方案是一種無抖動的室溫控制裝置，包括有單片機PCB，流量檢測裝置TS，溫度傳感器RT，多擋開關KN，四通閥繼電器TF，電源，電容C1，電阻R1、R2；其中溫度傳感器RT與電容C1並聯連接後，一端接地，另一端分別通過電阻R1接電源、通過電阻R2接單片機PCB的AIN0端，多檔開關KN接單片機PCB的AIN2端，四通閥繼電器TF接單片機PCB的P0.1端，單片機PCB的P1.1端為設定溫度信號端，單片機PCB的T0端接流量檢測裝置TS和電源，單片機PCB的PWM端為空調器的壓縮機轉速控制信號輸出端。
一種無抖動的室溫控制方法，是通過對室內溫度變化曲線斜率的感應，調節冷媒流量，控制空調的製冷/熱量，達到設定溫度後，壓縮機始終運行，室溫保持恆定，無抖動。
本發明能夠根據室內外的溫差狀況和周圍環境的散熱通風情況，自動控制空調的製冷/熱量，使室內和室外的熱交換達到平衡狀態。既保證了室溫的恆定，又避免了因壓縮機過於頻繁的啟動而影響壓縮機的壽命的情況，並防止了由於壓縮機過於頻繁的啟動帶來的種種不良影響。
圖1是傳統空調器的室溫抖動曲線；圖2是本發明的控制裝置的結構示意圖；圖3是旋轉式流量計的結構示意圖；圖4是壓電式流量計的結構示意圖；圖5是無抖動的室溫控制方法的流程圖。
具體實施例方式
下面結合附圖、實施方式對本發明的內容作進一步詳述。
如圖2所示，無抖動的室溫控制裝置，包括有單片機PCB，流量檢測裝置TS，溫度傳感器RT，多擋開關KN，四通閥繼電器TF，電源，電容C1，電阻R1、R2；其中溫度傳感器RT與電容C1並聯連接後，一端接地，另一端分別通過電阻R1接電源、通過電阻R2接單片機PCB的AIN0端，多檔開關KN接單片機PCB的AIN2端。所述的多檔開關KN選精密16擋開關，用作製冷量選擇開關，是由安裝空調機的安裝條件(即銅管直徑)來決定製冷量選擇開關的位置，實際上就是16個不同環境下的室內溫差變動斜率-流量數據的對應表的選擇開關，通電後，此開關對應檔位的輸出電壓經過模數轉換輸入單片機，單片機由轉換得來的結果判斷應該選擇哪一個對應表來管理變頻壓縮機的轉速。四通閥繼電器TF接單片機PCB的P0.1端，單片機PCB的P1.1端為設定溫度信號端，與設定溫度信號T相連接，單片機PCB的T0端接流量檢測裝置TS和電源，單片機PCB的PWM端為空調器的壓縮機轉速控制信號輸出端。
其中，所述的流量檢測裝置TS為旋轉式流量計。測量到的流速信號可以反饋到控制PCB上，從而及時的校正頻率誤差。
如圖3所示，其旋轉式流量計是將一個螺旋槳1，安置於流體管道2的內側，當管道2內有流體流過時，螺旋槳1在流體的推力作用下開始旋轉，流體流的越快，螺旋槳1轉的越快，從而螺旋槳1轉動的角速度就反應了流體的流速。螺旋槳1的下面是軸3，軸3的另外一端安置有金屬簧片4，軸3的旋轉帶動簧片4的旋轉。軸3上的軸瓦與地相接(圖中未示)，因此簧片4上為低電平。簧片4附近有一鐵片5，與5V的電路相接，此電路與單片機PCB上的計數器口T0相接。簧片4旋轉到特定位置時，與導體相接觸，於是導體所在的線路電勢由5V變為低。單片機PCB對其T0口的下降沿進行檢測，就可以對脈衝進行計數，從而得到了流體的流速數據。
由流體力學可知，在有流體流動的管道中，節流閥的兩端，由於流體的流速不等，會在閥門兩邊產生靜壓差，在閥門兩邊適當位置放置壓電晶體傳感器，壓電晶體傳感器在受到液體壓力作用時，會因為晶體的機械變形產生微弱的電勢，此電勢的大小和壓電晶體的機械變形程度有關。因此，所述的流量檢測裝置TS還可選用壓電式流量計。
如圖4所示，壓電式流量計，是由於閥門兩邊的液壓差不同，所以閥門兩側壓電晶體6、7產生的電勢也不同，這兩側的微弱電勢經放大後，其電勢差可以輸入單片機轉化為數位訊號，從而得到了流速的大小信號。
無抖動的室溫控制方法，是通過對室內溫度變化曲線斜率的感應，調節冷媒流量，控制空調的製冷/熱量，達到設定溫度後，壓縮機始終運行，室溫保持恆定、無抖動。其中室內溫度變化曲線斜率，是通過四通閥繼電器TF輸入的信號，來判斷空調器處於製冷還是制熱狀態，從而在製冷和制熱時都可以完成冷媒流量控制任務。
所述的冷媒流量控制包括，通過室內溫度變化的信號，選擇對應的控制邏輯，控制壓縮機的電機頻率，調節冷媒流量。
所述的冷媒流量控制還包括，通過單片機PCB對由旋轉式流量計的旋轉在周期時間內產生的脈衝數或壓電式流量計產生的壓電信號進行測量，從而計算出冷媒的流量。
如圖5所示，無抖動的室溫控制方法是通過如下階段實現的
S1.通電後選擇和確定管路情況階段，然後進入S2；S2.全速壓縮機運轉階段，然後進入S3；S3.進行製冷/熱的判定階段，系統需判斷空調機是處於製冷狀態還是制熱狀態，這個信號由四通閥的控制位給出。以便執行相應的製冷/制熱程序，然後進入S4；S4.檢測當前的室溫階段。當空調器工作時，首先用戶的設定溫度通過通信線纜傳入單片機PCB中並且被記錄下來，此時單片機PCB開始工作，室內和室外的溫度傳感器送來的模擬電壓信號分別送入單片機PCB上的AIN0和AIN1口，通過A-D轉換後，單片機PCB得到了室內外的溫度的數位訊號。然後進入S5；S5.啟動定時器階段，然後進入S6；S6.再次檢測室溫並算出溫度變化值階段。室溫測量的時間由定時器中斷信號引入，每過一定的時間間隔，單片機PCB測量一次當前室溫，並且與上次室溫相比較，通過查表計算出應該施加的頻率脈衝信號。然後進入S7；S7.判斷當前流量值是否大於目標流量值階段？單片機調用電機驅動程序，當要求的目標頻率脈衝發出給變頻壓縮機後，進行目標流量值和當前流量值的比較，決定流量是否還需要調整，該往哪個方向調整。若當前流量值大於目標流量值，則進入S11，否則進入S8；S8.判斷當前流量值是否等於目標流量值階段？若等於，則進入S12，否則進入S9；S9.當前流量值小於目標流量值階段，進入S10；S10.升頻調壓階段，如果目標流量數大與當前流量數，則升高對變頻壓縮機的頻率信號，加大流量，然後進入S12；S11.降頻調壓階段，然後進入S12；S12.定時器啟動INT引入階段，當一個計量時間單位內流量計發出的脈衝數值與目標流量數值相等，表示流量已經達到需要的大小，此時已當前的脈衝驅動變頻壓縮機。然後進入S7，繼續上述過程。
在空調機進行製冷/制熱過程中，系統可以不斷的監控室內溫差的變化，隨時對製冷量進行調整。在空調機斷電重啟後，本系統自動調節變頻壓縮機到最大轉速工作狀態。
到目前為止，雖然以本發明的實施例為中心進行了詳細的說明，但是在本發明所屬技術領域的普通技術人員在本發明的基本技術思想範圍內可以提出很多變形。本發明的基本技術思想體現在權利要求請求保護的範圍內，與之同等範圍內所有差異點都應該解釋為屬於本發明的範圍。
權利要求
1.一種無抖動的室溫控制裝置，其特徵在於，包括有單片機(PCB)，流量檢測裝置(TS)，溫度傳感器(RT)，多擋開關(KN)，四通閥繼電器(TF)，電源，電容C1，電阻R1、R2；其中溫度傳感器(RT)與電容C1並聯連接後，一端接地，另一端分別通過電阻R1接電源、通過電阻R2接單片機(PCB)的AINO端，多檔開關(KN)接單片機(PCB)的AIN2端，四通閥繼電器(TF)接單片機(PCB)的P0.1端，單片機(PCB)的P1.1端為設定溫度信號端，單片機(PCB)的T0端接流量檢測裝置(TS)和電源，單片機(PCB)的PWM端為空調器的壓縮機轉速控制信號輸出端。
2.根據權利要求1所述的無抖動的室溫控制裝置，其特徵在於，所述的流量檢測裝置(TS)為旋轉式流量計。
3.根據權利要求1所述的無抖動的室溫控制裝置，其特徵在於，所述的流量檢測裝置(TS)為壓電式流量計。
4.根據權利要求1所述的無抖動的室溫控制裝置，其特徵在於，所述的多檔開關(KN)選精密16擋開關。
5.根據權利要求1所述的無抖動的室溫控制裝置，其特徵在於，所述的溫度傳感器(RT)選用熱敏電阻。
6.一種無抖動的室溫控制方法，其特徵在於，是通過對室內溫度變化曲線斜率的感應，調節冷媒流量，控制空調的製冷/熱量，達到設定溫度後，壓縮機始終運行，室溫保持恆定，無抖動。
7.根據權利要求6所述的無抖動的室溫控制方法，其特徵在於，所述的室內溫度變化曲線斜率，是通過四通閥繼電器(TF)輸入的信號，來判斷空調器處於製冷還是制熱狀態，從而在製冷和制熱時都可以完成冷媒流量控制任務。
8.據權利要求6或7所述的無抖動的室溫控制方法，其特徵在於，所述的冷媒流量控制包括，通過室內溫度變化的信號，選擇對應的控制邏輯，控制壓縮機的電機頻率，調節冷媒流量。
9.據權利要求8所述的無抖動的室溫控制方法，其特徵在於，所述的冷媒流量控制還包括，通過單片機(PCB)對由旋轉式流量計的旋轉在周期時間內產生的脈衝數或壓電式流量計產生的壓電信號進行測量，從而計算出冷媒的流量。
10.根據權利要求6所述的無抖動的室溫控制方法，其特徵在於，所述的控制方法是通過如下階段實現的S1.通電後選擇和確定管路情況階段，然後進入S2；S2.全速壓縮機運轉階段，然後進入S3；S3.進行製冷/熱的判定階段，然後進入S4；S4.檢測當前的室溫階段，然後進入S5；S5.啟動定時器階段，然後進入S6；S6.再次檢測室溫並算出溫度變化值階段，然後進入S7；S7.判斷當前流量值是否大於目標流量值階段？若大於，則進入S11，否則進入S8；S8.判斷當前流量值是否等於目標流量值階段？若等於，則進入S12，否則進入S9；S9.當前流量值小於目標流量值階段，進入S10；S10.升頻調壓階段，然後進入S12；S11.降頻調壓階段，然後進入S12；S12.定時器啟動INT引入階段，然後進入S7，繼續上述過程。
全文摘要
無抖動的室溫控制裝置及其控制方法，其裝置是溫度傳感器與電容並聯連接後，一端接地，一端分別通過電阻R1接電源、通過電阻R2接單片機的AIN0端，多檔開關接單片機的AIN2端，四通閥繼電器接單片機的P0.1端，單片機的P1.1端為設定溫度信號端，單片機的T0端接流量檢測裝置和電源，單片機的PWM端為空調器的壓縮機轉速控制信號輸出端。其方法，是通過對室內溫度變化曲線斜率的感應，調節冷媒流量，控制空調的製冷/熱量，達到設定溫度後，壓縮機始終運行。本發明根據室內外的溫差狀況和周圍環境的通風情況，自動控制空調製冷/熱量，使室內外的熱交換達到平衡。保證了室溫的恆定，避免了因壓縮機過於頻繁的啟動而影響壓縮機的壽命。
文檔編號F24F11/053GK1632399SQ200310117898
公開日2005年6月29日 申請日期2003年12月23日 優先權日2003年12月23日
發明者黃琛, 李尚昱 申請人:樂金電子(天津)電器有限公司