專利名稱：機(jī)房空調(diào)控制系統(tǒng)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種空調(diào)控制系統(tǒng)，尤其是一種應(yīng)用于通信機(jī)房，利用換熱器和空調(diào)進(jìn)行溫度調(diào)節(jié)的機(jī)房空調(diào)控制系統(tǒng)。
背景技術(shù)：
當(dāng)前，市場上出現(xiàn)的換熱器的控制部分，大都以MCS51單片機(jī)為控制核心，51單片機(jī)是以Inter公司經(jīng)典的CISC指令集為核心，加上各個(gè)芯片廠商自己的IO或存儲(chǔ)部分，確實(shí)屬于一種經(jīng)典的控制器。但在某些要求比較苛刻的環(huán)境里，顯的有些力不從心。主要致命缺點(diǎn)是抗干擾能力差，其缺點(diǎn)是由結(jié)構(gòu)特點(diǎn)決定的。如在強(qiáng)電磁環(huán)境里會(huì)死機(jī)，死機(jī)后如果沒有恢復(fù)措施會(huì)燒毀元件等。再就是程序R0M和數(shù)據(jù)RAM采用馮'諾依曼體系結(jié)構(gòu)，既程序和數(shù)據(jù)分時(shí)尋址，這種結(jié)構(gòu)的單片機(jī)處理一般對(duì)時(shí)間要求不嚴(yán)格的事件還能應(yīng)付，但在處理實(shí)時(shí)事件上就暴露出缺點(diǎn)了。還有其結(jié)構(gòu)決定了它的尋址能力，最大尋址64Kbyte，那么用它做成的產(chǎn)品其擴(kuò)展性受到了限制。51單片機(jī)的RAM—般為256byte，比較小，在程序開發(fā)上受到了限制，就要求程序結(jié)構(gòu)必須非常緊湊，數(shù)據(jù)利用空間限制了全局變量的定義。中斷源數(shù)量有限，尤其是外部中斷數(shù)量少，使得必要的中斷程序不得不釆用查詢的方法。
一般的溫度采集部分都采用了集成的溫度傳感器DS18B20，這種傳感器確實(shí)調(diào)整比較方便，但數(shù)據(jù)速率受到了限制，即讀取一次溫度花費(fèi)的時(shí)間比較長。其數(shù)據(jù)傳輸距離也比較近。 一般的換熱器控制部分都采用了單電源供電，使得處理器的電源和輸入輸出的電源共地，無形中給處理器引入了干擾。
空調(diào)和風(fēng)機(jī)的控制只停留在開關(guān)狀態(tài)的控制，沒有涉及到調(diào)速控制，設(shè)備啟閉頻繁，易于損壞。發(fā)明內(nèi)容本發(fā)明需要解決的技術(shù)問題是提供一種穩(wěn)定性高，抗干擾能力強(qiáng)，檢測控制反應(yīng)速度快的機(jī)房空調(diào)控制系統(tǒng)。
為解決上述問題，本發(fā)明所采取的技術(shù)方案是 一種機(jī)房空調(diào)控制系統(tǒng)，
包括溫度傳感器以及控制器，所述溫度傳感器分為室內(nèi)溫度傳感器和室外溫度傳感器，所述溫度傳感器均采用熱敏電阻傳感器，與控制器相連，控制器分別與空調(diào)、風(fēng)機(jī)、風(fēng)閥連接，通過檢測溫度控制空調(diào)、風(fēng)機(jī)、風(fēng)閥的運(yùn)行狀態(tài)，
控制器核心是采用RISC結(jié)構(gòu)的PIC單片機(jī),控制器電源采用兩級(jí)變換開關(guān)電源，第一級(jí)變換為AC - DC變換，第二級(jí)為DC-DC變換。
所述控制器包括單片機(jī)電路、溫度檢測電路、顯示電路、輸出執(zhí)行電路、通訊電路、風(fēng)機(jī)電流檢測電路、狀態(tài)檢測電路，其中溫度4企測電路、風(fēng)機(jī)電流檢測電路、狀態(tài)檢測電路的輸出端接單片機(jī)電路的輸入端，單片機(jī)電路的輸出端接顯示電路、輸出執(zhí)行電路的輸入端，通訊電路與單片機(jī)電路雙向連接。
所述風(fēng)機(jī)電流檢測電路采用互感器檢測風(fēng)機(jī)電流，放大倍數(shù)可調(diào)放大電路實(shí)現(xiàn)電流對(duì)標(biāo)，該電路包括檢測互感器、整流濾波電路、反向比例放大電路。
所述狀態(tài)檢測電路采用以并入串出芯片為主的電路，可以采集8路狀態(tài)信
，
所述顯示電路的顯示器件采用128X64的黑白液晶屏。
所述空調(diào)、風(fēng)機(jī)、風(fēng)閥各為兩個(gè)，風(fēng)機(jī)分為室外風(fēng)機(jī)和室內(nèi)風(fēng)機(jī)，室外風(fēng)機(jī)通過管路將室外空氣經(jīng)換熱器交換熱量，室內(nèi)風(fēng)機(jī)通過管路將室內(nèi)空氣經(jīng)換熱器交換熱量，在上述管路中分別設(shè)有風(fēng)閥。
采用上述^t支術(shù)方案所產(chǎn)生的有益效果在于本發(fā)明通過采用RISC結(jié)構(gòu)的PIC單片機(jī)，提高了運(yùn)行速度，降低了功耗，同時(shí)提高了抗干擾能力強(qiáng)，提高了系統(tǒng)的穩(wěn)定性，采用兩級(jí)變換開關(guān)電源，提高了系統(tǒng)抗干擾能力強(qiáng)，采用熱壽丈電阻傳感器，提高了系統(tǒng)的反應(yīng)靈敏度和速度，同時(shí)增加了風(fēng)機(jī)電流檢測，對(duì)風(fēng)機(jī)進(jìn)行風(fēng)速控制，降低了風(fēng)機(jī)等設(shè)備的啟閉頻率，延長了設(shè)備壽命。


圖1是本發(fā)明電路原理框圖； 圖2是本發(fā)明風(fēng)機(jī)電流檢測電路原理圖； 圖3是本發(fā)明狀態(tài)檢測電路原理圖； 圖4是本發(fā)明軟件編制框圖。
具體實(shí)施例方式
下面結(jié)合附圖對(duì)本發(fā)明做進(jìn)一 步詳細(xì)描述
基于現(xiàn)有通訊基站環(huán)境特點(diǎn)和節(jié)能要求，對(duì)空調(diào)、換熱器控制部分的要求 也要相應(yīng)提高。如圖1所示，本發(fā)明是基于具有換熱器、空調(diào)、風(fēng)機(jī)的空調(diào)系 統(tǒng)的控制系統(tǒng)，其包括溫度傳感器以及控制器，所述溫度傳感器均采用熱敏電 阻傳感器，通過檢測溫度控制空調(diào)、風(fēng)機(jī)、風(fēng)閥的運(yùn)行狀態(tài)，所述溫度傳感器 分為室內(nèi)溫度傳感器和室外溫度傳感器，控制器的核心是采用RISC結(jié)構(gòu)的PIC 單片機(jī)，控制器電源采用兩級(jí)變換開關(guān)電源，第一級(jí)變換為AC-DC變換，第二 級(jí)為DC-DC變換。其控制器核心釆用Microchip公司的PIC單片機(jī)，與傳統(tǒng)的 51單片機(jī)相比具有如下特點(diǎn)CPU采用RISC結(jié)構(gòu)，采用Harvard雙總線結(jié)構(gòu)， 運(yùn)行速度快，低工作電壓，低功耗，較大的輸入輸出直接驅(qū)動(dòng)能力，小體積。最大 的優(yōu)點(diǎn)是高穩(wěn)定性?？垢蓴_能力強(qiáng)，能夠在強(qiáng)電磁等惡劣的工業(yè)環(huán)境中可靠工 作。內(nèi)部集成了抑制程序跑飛的看門狗電路，更可靠的保證了設(shè)備的正常運(yùn)行。
在溫度^r測釆集上，采用了工業(yè)級(jí)精密熱^:電阻，耐高溫抗腐蝕性強(qiáng)，充 分利用單片機(jī)資源，提高系統(tǒng)反映靈敏度和速度。溫度的變化被熱敏電阻采集， 把溫度的變化轉(zhuǎn)化成電壓的變化，經(jīng)過運(yùn)算放大后送給AD采集電路，在放大的 同時(shí)可以通過調(diào)整運(yùn)放的放大倍數(shù)達(dá)到和標(biāo)準(zhǔn)的溫度對(duì)標(biāo)。AD電路把隨溫度變 化的模擬電壓信號(hào)轉(zhuǎn)化成數(shù)字量送給單片機(jī)處理判斷。
為了適應(yīng)惡劣的電網(wǎng)環(huán)境，設(shè)計(jì)了寬輸入范圍的兩級(jí)變換開關(guān)電源，電源 輸入范圍從AC140V到AC280V。開關(guān)電源的輸出又經(jīng)過DC-DC變換電路分別提供 給各部分電路，相當(dāng)于雙DC變換電路，第一級(jí)為AC-DC,在電源控制器部分采 用集成的TOP管，集成了 P麗控制器和開關(guān)輸出部分。使得電路的可靠性提高，設(shè)計(jì)筒單化；第二級(jí)DC-DC是從第一級(jí)的輸出變換到多路輸出，分別給各部分 功能電路供電；采用自激式震蕩，把含有脈動(dòng)成分的電能變換成高頻脈沖，在 經(jīng)整流濾波變成穩(wěn)、定的直流。
單片機(jī)的輸出部分經(jīng)過MC1413反向驅(qū)動(dòng)，驅(qū)動(dòng)繼電器動(dòng)作。輸出執(zhí)行部分 分別為風(fēng)閥開、風(fēng)閥關(guān)、風(fēng)機(jī)低、中、高速，空調(diào)1電源控制、空調(diào)2電源 控制，高溫報(bào)警輸出。
運(yùn)行時(shí)的參數(shù)如換熱器運(yùn)行時(shí)間，開啟溫度等存儲(chǔ)在flash芯片中，單片 機(jī)在上電初始化時(shí)把參數(shù)調(diào)出。
本發(fā)明不僅對(duì)風(fēng)機(jī)的啟閉進(jìn)行控制，還控制風(fēng)機(jī)的風(fēng)速，改善熱交換效果， 減少風(fēng)機(jī)或者空調(diào)的啟動(dòng)頻次。如圖2所示，風(fēng)機(jī)的電流;險(xiǎn)測采用電流互感器， 經(jīng)過整流濾波送給運(yùn)放電路，運(yùn)放電路采用反向比例放大，可調(diào)整放大倍數(shù)， 從而實(shí)現(xiàn)了電流的對(duì)標(biāo)。風(fēng)機(jī)電流信號(hào)經(jīng)互感器Hl ;險(xiǎn)測，然后由整流橋D20、 電容C51整流濾波后，加在負(fù)載電阻R60上，經(jīng)電阻R61、 R62分壓后輸入運(yùn)》文 U6A的同相輸入端，運(yùn)方文U6A的反相輸入端通過電阻R63接地，同時(shí)還接反饋信 號(hào)，反饋信號(hào)由運(yùn)放U6A的輸出端經(jīng)可調(diào)電阻R3接入，運(yùn)放輸出信號(hào)通過電阻 R64并經(jīng)電容C44濾波后輸入到AD轉(zhuǎn)換電路，電路運(yùn)放的輸出經(jīng)過AD轉(zhuǎn)換變成 數(shù)字量給單片機(jī)，在單片機(jī)發(fā)出啟動(dòng)換熱器或空調(diào)的命令后通過查詢電流就可 知道設(shè)備的運(yùn)行情況。
顯示部分采用128 x 64的黑白液晶屏，顯示直觀明了。重要的是在顯示總 線上增加了總線驅(qū)動(dòng)器，可以適當(dāng)?shù)脑黾语@示數(shù)據(jù)線的距離。
如圖3所示，輸入狀態(tài)的檢測，采用并入串出的74HC165芯片，可采集8 路輸入開關(guān)信號(hào)，如風(fēng)閥到位等。節(jié)省了單片機(jī)的IO資源。
通訊部分采用RS232通訊，預(yù)留的485通訊和232估支在標(biāo)準(zhǔn)的DB9頭上。 通訊格式采用標(biāo)準(zhǔn)的8位數(shù)據(jù)，波特率9600,無奇偶校驗(yàn)。
本發(fā)明控制系統(tǒng)是對(duì)風(fēng)機(jī)、風(fēng)閥和空調(diào)的控制，所述空調(diào)、風(fēng)機(jī)、風(fēng)閥各 為兩個(gè)，風(fēng)機(jī)為換熱器風(fēng)機(jī)，分為室外風(fēng)機(jī)和室內(nèi)風(fēng)機(jī)，室外風(fēng)機(jī)通過管路將室外空氣經(jīng)換熱器交換熱量，室內(nèi)風(fēng)機(jī)通過管路將室內(nèi)空氣經(jīng)換熱器交換熱量， 在上述連接管路中分別設(shè)有風(fēng)閥。 使用說明
工作時(shí)兩臺(tái)風(fēng)機(jī)同時(shí)啟停，保證換熱器正常進(jìn)行熱交換。風(fēng)機(jī)啟停條件
1) 風(fēng)閥開啟到90°后，室內(nèi)外溫差〉5。C且運(yùn)行參數(shù)無任何超限和報(bào)警， 運(yùn)行時(shí)間不小于IO分鐘；
2) 當(dāng)室內(nèi)溫度》25。C時(shí)啟動(dòng)換熱器，溫度上升至30。C時(shí)或溫度下降至22 匸時(shí)關(guān)閉換熱器；
3) 當(dāng)室內(nèi)溫度高于35。C時(shí)，高溫報(bào)警，延時(shí)2分鐘后，如溫度仍高于35
x:開啟風(fēng)機(jī)，故障排除后關(guān)閉換熱器。
風(fēng)閥起停條件
當(dāng)換熱器收到開啟指令后，先開啟風(fēng)閥，延時(shí)30秒開啟風(fēng)機(jī)，換熱器停止 后關(guān)閉風(fēng)閥。
換熱器啟動(dòng)換熱的同時(shí)，兩臺(tái)空調(diào)可與之聯(lián)動(dòng)，空調(diào)分升溫和降溫控制， 空調(diào)起停條件
1) 空調(diào)降溫控制，如換熱器開啟后溫度繼續(xù)上升，升至3(TC時(shí)啟動(dòng)空調(diào)1, 達(dá)到32t:啟動(dòng)空調(diào)2，由兩臺(tái)空調(diào)參與降溫，降至3(TC時(shí)，停止空調(diào)2,由空 調(diào)1實(shí)施降溫降至28。C時(shí)停止空調(diào)1。當(dāng)室內(nèi)溫度長時(shí)間在28°C 31。C之間， 則空調(diào)1、空調(diào)2按設(shè)定的時(shí)間交替工作。如溫度繼續(xù)上升高于35°C,則視為 空調(diào)故障；
2) 空調(diào)升溫控制，在高寒地區(qū)，如室內(nèi)溫度降至12。C,將啟動(dòng)空調(diào)l進(jìn)行 升溫，如溫度繼續(xù)下降至l(TC時(shí)啟動(dòng)空調(diào)2，當(dāng)室溫升至12。C時(shí)，停止空調(diào)2， 當(dāng)室溫升至15。C時(shí)，停止空調(diào)1;當(dāng)室內(nèi)溫度長時(shí)間在15°C-irC之間，則空 調(diào)1 、空調(diào)2按-沒定的時(shí)間交替工作；
3) 空調(diào)運(yùn)行時(shí)間不小于IO分鐘。 本發(fā)明單片機(jī)控制程序設(shè)計(jì)思路在軟件程序設(shè)計(jì)思路上，結(jié)合傳統(tǒng)的控制理論和過程化控制方法，采用部 分功能模塊化，既按功能劃分模塊，按驅(qū)動(dòng)芯片組織程序功能，既有傳統(tǒng)的流 程控制，又體現(xiàn)了實(shí)時(shí)多任務(wù)的特點(diǎn)。程序流程如圖4所示，本發(fā)明控制程序 主要事件采用中斷處理方式，控制過程采用順序查詢方法。本設(shè)計(jì)采用C語言 作為開發(fā)語言，但在關(guān)鍵事件如對(duì)實(shí)時(shí)要求比較嚴(yán)格的部分，采用匯編語言編 寫。增強(qiáng)了對(duì)異常情況的實(shí)時(shí)響應(yīng)能力。
尤其是在子功能函數(shù)的編寫上，突破了一般程序的設(shè)計(jì)思路。 一般碰到如
查詢或等待某一事件的發(fā)生，在處理上采用的是查詢，這樣就可能忽略了 CPU
對(duì)其它事件的響應(yīng)。如采用大量的中斷來實(shí)現(xiàn)，會(huì)造成中斷的堆棧過深，占用
大量的RAM空間，有可能造成程序的混亂，邏輯錯(cuò)誤。本發(fā)明采用的方法是CPU 順序查詢各個(gè)事件，不管是等待事件還是觸發(fā)事件，如碰到等待查詢的事件， 先設(shè)置標(biāo)志，而后繼續(xù)執(zhí)行別的事件，在別的事件的處理上查詢上一事件設(shè)置 的標(biāo)志；有點(diǎn)像操作系統(tǒng)對(duì)消息隊(duì)列的處理的意思，有效的解決了 CPU的獨(dú)占， 實(shí)現(xiàn)了多任務(wù)的處理。
權(quán)利要求
1、一種機(jī)房空調(diào)控制系統(tǒng)，包括溫度傳感器以及控制器，其特征在于所述溫度傳感器分為室內(nèi)溫度傳感器和室外溫度傳感器，所述溫度傳感器均采用熱敏電阻傳感器，與控制器相連，控制器分別與空調(diào)、風(fēng)機(jī)、風(fēng)閥連接，通過檢測溫度控制空調(diào)、風(fēng)機(jī)、風(fēng)閥的運(yùn)行狀態(tài)，控制器核心是采用RISC結(jié)構(gòu)的PIC單片機(jī)，控制器電源采用兩級(jí)變換開關(guān)電源，第一級(jí)變換為AC-DC變換，第二級(jí)為DC-DC變換。
2、 根據(jù)權(quán)利要求1所述的機(jī)房空調(diào)控制系統(tǒng)，其特征在于所述控制器包括 單片機(jī)電路、溫度檢測電路、顯示電路、輸出執(zhí)行電路、通訊電路、風(fēng)機(jī)電流 檢測電路、狀態(tài)檢測電路，其中溫度檢測電路、風(fēng)機(jī)電流檢測電路、狀態(tài)檢測 電路的輸出端接單片機(jī)電路的輸入端，單片機(jī)電路的輸出端接顯示電路、輸出 執(zhí)行電路的輸入端，通訊電路與單片機(jī)電路雙向連接。
3、 根據(jù)權(quán)利要求2所述的機(jī)房空調(diào)控制系統(tǒng)，其特征在于所述風(fēng)機(jī)電流檢 測電路采用互感器檢測風(fēng)機(jī)電流，放大倍數(shù)可調(diào)放大電路實(shí)現(xiàn)電流對(duì)標(biāo)，該電 路包括纟企測互感器、整流濾波電^各、反向比例;故大電3各。
4、 根據(jù)權(quán)利要求2所述的機(jī)房空調(diào)控制系統(tǒng)，其特征在于所述狀態(tài)檢測電 路采用以并入串出芯片為主的電路，可以采集8路狀態(tài)信號(hào)。
5、 根據(jù)權(quán)利要求2所述的機(jī)房空調(diào)控制系統(tǒng)，其特征在于所述顯示電路的 顯示器件采用128X64的黑白液晶屏。
6、 根據(jù)權(quán)利要求1所述的機(jī)房空調(diào)控制系統(tǒng)，其特征在于所述空調(diào)、風(fēng)機(jī)、 風(fēng)閥各為兩個(gè)，風(fēng)機(jī)分為室外風(fēng)機(jī)和室內(nèi)風(fēng)機(jī)，室外風(fēng)機(jī)通過管路將室外空氣 經(jīng)換熱器交換熱量，室內(nèi)風(fēng)機(jī)通過管路將室內(nèi)空氣經(jīng)換熱器交換熱量，在上述 管路中分別設(shè)有風(fēng)閥。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種機(jī)房空調(diào)控制系統(tǒng)，包括溫度傳感器以及控制器，所述溫度傳感器分為室內(nèi)溫度傳感器和室外溫度傳感器，所述溫度傳感器均采用熱敏電阻傳感器，與控制器相連，控制器分別與空調(diào)、風(fēng)機(jī)、風(fēng)閥連接，控制器核心是采用RISC結(jié)構(gòu)的PIC單片機(jī)，控制器電源采用兩級(jí)變換開關(guān)電源，第一級(jí)變換為AC-DC變換，第二級(jí)為DC-DC變換。本發(fā)明通過采用RISC結(jié)構(gòu)的PIC單片機(jī)，提高了運(yùn)行速度，降低了功耗，同時(shí)提高了抗干擾能力，提高了系統(tǒng)的穩(wěn)定性，采用熱敏電阻傳感器，提高了系統(tǒng)的反應(yīng)靈敏度和速度，同時(shí)增加了風(fēng)機(jī)電流檢測，對(duì)風(fēng)機(jī)進(jìn)行風(fēng)速控制，降低了風(fēng)機(jī)等設(shè)備的啟閉頻率，延長了設(shè)備壽命。
文檔編號(hào)F24F11/00GK101464035SQ20091007366
公開日2009年6月24日 申請(qǐng)日期2009年1月16日 優(yōu)先權(quán)日2009年1月16日
發(fā)明者孫如剛, 孟繁春, 王立輝, 賈向崗 申請(qǐng)人:河北博宇節(jié)能設(shè)備有限公司