基于分體空調(diào)的用能管理裝置制造方法
【專利摘要】本發(fā)明公開了一種基于分體空調(diào)的用能管理裝置，包括收發(fā)器控制模塊，以及分別與所述收發(fā)器控制模塊相互連接的供電電源模塊、用電計(jì)量模塊、通訊模塊、數(shù)據(jù)存儲(chǔ)及實(shí)時(shí)時(shí)鐘模塊、繼電器輸出控制電路、紅外收發(fā)電路、溫度測(cè)量電路；所述用電計(jì)量模塊包括電壓電流取樣電路和電量采集模塊，所述通訊模塊包括Lonworks雙絞線收發(fā)器、無(wú)線智能收發(fā)器和電力載波收發(fā)器，無(wú)線智能收發(fā)器包括編解碼單元和無(wú)線射頻模塊，編解碼單元一端連接收發(fā)器控制模塊、另一端連接無(wú)線射頻模塊。本發(fā)明通訊質(zhì)量安全可靠，速率高；解決了現(xiàn)有分體空調(diào)用能效率不高，用能不合理的問(wèn)題。
【專利說(shuō)明】基于分體空調(diào)的用能管理裝置

【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及能源與節(jié)能【技術(shù)領(lǐng)域】，具體涉及一種基于分體空調(diào)用能管理裝置。

【背景技術(shù)】
[0002]夏熱、寒冬季節(jié)，分體空調(diào)的制冷、制熱給人們帶來(lái)了舒適的溫度環(huán)境。據(jù)權(quán)威部門統(tǒng)計(jì)，空調(diào)約占建筑用電的一半以上，而分體空調(diào)是整個(gè)建筑尤其是辦公建筑的耗電“大戶”。同時(shí)，現(xiàn)實(shí)生活和工作中，使用分體空調(diào)經(jīng)常會(huì)出現(xiàn)以下不合理用能情景:(1)未達(dá)到夏日或冬天使用的環(huán)境溫度條件過(guò)早、不合理地進(jìn)行使用；(2)非使用時(shí)僅關(guān)室內(nèi)機(jī)未切斷電源而產(chǎn)生的待機(jī)能耗；(3)夏天空調(diào)溫度設(shè)定過(guò)低、冬天空調(diào)溫度設(shè)定過(guò)高，導(dǎo)致超負(fù)荷運(yùn)行既增加電能，又影響使用壽命；(4)人長(zhǎng)時(shí)間離開房間后不關(guān)機(jī)、不斷電仍保持運(yùn)行狀態(tài)浪費(fèi)電能；(5)頻繁開關(guān)分體空調(diào)，使空調(diào)耗電增多還可能引發(fā)壓縮機(jī)損毀，等等。
[0003]如何使分體空調(diào)既能滿足人們的生活和工作需要，又能節(jié)約電能提高能效，可采用多種方法以消除分體空調(diào)不合理的用能行為，降低電能消耗以控制在合理的范圍主要有:(I)選擇高能效的分體空調(diào)；(2)選擇合理的安裝位置；(3)通過(guò)管理手段；(4)通過(guò)技術(shù)手段。其中，管理與技術(shù)兩種手段成為主要的控制手段。但是，為解決分體空調(diào)不合理用能，采用如對(duì)分體空調(diào)用電計(jì)量、核定用電定額超額加價(jià)收費(fèi)、拉電等管理手段，并不完全解決存在的問(wèn)題。因此，節(jié)能技術(shù)手段是解決分體空調(diào)不合理用能的重要和有效途徑。目前，國(guó)內(nèi)外針對(duì)分體空調(diào)采用的節(jié)能技術(shù)手段主要有:依據(jù)設(shè)定的可使用分體空調(diào)的場(chǎng)景溫度與環(huán)境溫度比較進(jìn)行使用控制；依據(jù)設(shè)定的時(shí)段對(duì)分體空調(diào)運(yùn)行定時(shí)斷電進(jìn)行待機(jī)控制；依據(jù)控制系統(tǒng)下發(fā)命令對(duì)聯(lián)網(wǎng)的分體空調(diào)遠(yuǎn)程干預(yù)，進(jìn)行開關(guān)、斷電或溫度設(shè)置修改等控制；依據(jù)設(shè)定的溫度調(diào)節(jié)限對(duì)分體空調(diào)進(jìn)行空調(diào)溫度設(shè)置控制等。
[0004]國(guó)內(nèi)目前所推出的針對(duì)分體空調(diào)節(jié)能控制的產(chǎn)品通常為智能插座，具備以上一種或多種控制方法組合的節(jié)能技術(shù)，如哈爾濱新中新電子股份有限公司的電能計(jì)量智能插座，通過(guò)插座中的電能計(jì)量裝置計(jì)量插座的輸出電能，由插座中的讀卡裝置提供的卡中信息，控制插座電源、分體空調(diào)的通斷，它是一個(gè)通用插座，申請(qǐng)專利號(hào):CN02132593.6 ;力創(chuàng)的LCDG-MB110-16智能插座產(chǎn)品只有電能計(jì)量功能；代表性的產(chǎn)品有FT-JJ3320型單相暗裝智能插座，具有遠(yuǎn)程網(wǎng)絡(luò)控制、紅外遙控，使受控設(shè)備進(jìn)行待機(jī)狀態(tài)，不對(duì)用能進(jìn)行計(jì)量及切斷電源控制，因此不能節(jié)省待機(jī)能耗。上述產(chǎn)品有的只能獨(dú)立使用，有的可以組網(wǎng)，組網(wǎng)通信的方式單一通常采用無(wú)線方式，并且節(jié)能控制方面存在諸多不足，如供電通斷控制僅解決分體空調(diào)關(guān)機(jī)，但室內(nèi)機(jī)需通過(guò)遙控器開機(jī)；具有遙控功能的只能進(jìn)行壓縮機(jī)待機(jī)與運(yùn)行控制，不能解決待機(jī)能耗；具有計(jì)量功能的只能通過(guò)管理手段進(jìn)行節(jié)能等。
[0005]因此。目前還沒(méi)有一種產(chǎn)品能同時(shí)解決分體空調(diào)的待機(jī)能耗、可聯(lián)網(wǎng)由人工下發(fā)遠(yuǎn)程命令控制開關(guān)機(jī)和替代遙控器設(shè)置空調(diào)溫度、可設(shè)定不同的空調(diào)使用季節(jié)溫度閥值控制適時(shí)使用、可根據(jù)溫度設(shè)定啟動(dòng)分體空調(diào)制冷或制熱狀態(tài)(待機(jī)/運(yùn)行)、可根據(jù)時(shí)段或課程表進(jìn)行定時(shí)開機(jī)關(guān)機(jī)控制、可對(duì)分體空調(diào)用能進(jìn)行計(jì)量和用能費(fèi)用結(jié)算以及接入能源管理系統(tǒng)上傳空調(diào)用電分項(xiàng)數(shù)據(jù)為管理節(jié)能提供依據(jù)、具有雙絞線或無(wú)線或電力線組網(wǎng)通信，安裝方便只需替換原供電插座等。


【發(fā)明內(nèi)容】

[0006]本發(fā)明的目的是以新穎的節(jié)能技術(shù)和控制方法，解決現(xiàn)有產(chǎn)品的不足，提供一種具有監(jiān)測(cè)電壓、電流、功率、功率因數(shù)、環(huán)境溫度和電能計(jì)量、高精度日歷時(shí)鐘，并依據(jù)設(shè)定的環(huán)境溫度閥值、時(shí)段或遠(yuǎn)程命令進(jìn)行自動(dòng)送電或斷電控制，依據(jù)設(shè)定的溫度調(diào)節(jié)限度進(jìn)行溫度設(shè)置控制，根據(jù)設(shè)定的溫度控制室外機(jī)的待機(jī)與運(yùn)行，以及基于Lonworks雙絞線、無(wú)線、電力載波通信的聯(lián)網(wǎng)接入等組成的分體空調(diào)電子化、網(wǎng)絡(luò)型用能管理裝置。
[0007]本發(fā)明采取的技術(shù)方案是:一種基于分體空調(diào)的用能管理裝置，包括收發(fā)器控制模塊，以及分別與所述收發(fā)器控制模塊相互連接的供電電源模塊、用電計(jì)量模塊、通訊模塊、數(shù)據(jù)存儲(chǔ)及實(shí)時(shí)時(shí)鐘模塊、繼電器輸出控制電路、紅外收發(fā)電路、溫度測(cè)量電路；所述用電計(jì)量模塊包括電壓電流取樣電路和電量采集模塊，電壓電流取樣電路輸出端與電量采集模塊輸入端連接，電量采集模塊輸出端與收發(fā)器控制模塊連接；所述通訊模塊包括Lonworks雙絞線收發(fā)器、無(wú)線智能收發(fā)器和電力載波收發(fā)器，Lonworks雙絞線收發(fā)器、無(wú)線智能收發(fā)器和電力載波通訊收發(fā)器分別與收發(fā)器控制模塊連接，所述無(wú)線智能收發(fā)器包括編解碼單元和無(wú)線射頻模塊，編解碼單元一端連接收發(fā)器控制模塊、另一端連接無(wú)線射頻模塊。
[0008]進(jìn)一步的，所述電力載波通訊收發(fā)器包括微處理器、外部存儲(chǔ)器接口電路、信號(hào)輸出放大電路、前置濾波電路和信號(hào)耦合電路，所述信號(hào)輸出放大電路包含自動(dòng)增益控制電路和功率放大電路，信號(hào)輸出放大電路輸入端連接微處理器，輸出端連接信號(hào)耦合電路；所述前置濾波電路輸入端連接信號(hào)耦合電路，輸出端連接微處理器。
[0009]所述信號(hào)耦合電路通過(guò)電容C41和耦合變壓器T2的一次側(cè)組成高通濾波器，對(duì)載波通信信號(hào)進(jìn)行處理，同時(shí)變壓器T2起到一個(gè)隔離作用，變壓器T2的另一側(cè)中一端連接電容C42的一端，另一端接地，電容C42的另一端分別連接二極管D41的陽(yáng)極和二極管D42的陰極，二極管D41的陰極連接電源和電容C43的正極，電容C43的負(fù)極和二極管D42的陽(yáng)極接地。
[0010]所述前置濾波電路包括依次相互串聯(lián)的電容Cl、電容C2、電阻R2、電阻R3、電阻R5、電容C4 ;電容C2和電阻R2相互連接的一端同時(shí)還連接電阻Rl的一端，電阻Rl另一端接地；電阻R2和電阻R3相互連接的一端同時(shí)還連接電容C3的一端，電容C3的另一端接地；電阻R3、電阻R5相互連接的一端同時(shí)還連接電阻R4的一端，電阻R4的另一端連接兩個(gè)相互并聯(lián)的二極管，兩個(gè)二極管一個(gè)陽(yáng)極與電阻R4連接、另一個(gè)陰極與電阻R4連接，未與電阻R4連接的另一端接地。
[0011]優(yōu)選的，所述供電電源模塊采用LD03-10B12開關(guān)電源模塊提供DC12V電壓，采用78M05穩(wěn)壓芯片輸出DC5V電壓，采用ASM1117-3.3穩(wěn)壓芯片輸出DC3.3V電壓。
[0012]進(jìn)一步的，所述電壓電流取樣模塊包括電壓采樣電路和電流采樣電路；所述電壓采樣電路采用電阻分壓方式采樣，包括依次相互串聯(lián)的電阻R9、電阻R10、電阻R11、電阻R12，電阻R12另一端與由相互并聯(lián)的電阻和電容所構(gòu)成的抗混疊濾波器連接；所述電流采樣電路采用電流互感器CTl隔離輸入方式，電流互感器CTl輸出端中的一端分別與電阻R18和R39的一端連接，另一端分別與電阻R19和R40的一端連接，電阻R18和R19的另一端分別連接電容C16和C17 —端，電阻R39、R40和電容C16、C17的另一端接地。
[0013]優(yōu)選的，所述電量采集模塊采用單相多功能計(jì)量芯片ATT7053A，其CFl引腳配置為有功電能脈沖輸出引腳，經(jīng)光耦隔離輸出，用于有功電能脈沖輸出測(cè)量。
[0014]進(jìn)一步的，所述數(shù)據(jù)存儲(chǔ)及實(shí)時(shí)時(shí)鐘模塊由數(shù)據(jù)存儲(chǔ)電路和高精度時(shí)鐘電路組成，其采用帶時(shí)鐘的鐵電存儲(chǔ)器，用于存放電能信息，紅外解碼信息，及其他重要的數(shù)據(jù)，同時(shí)外接紐扣電池用于掉電時(shí)保持正常工作。
[0015]優(yōu)選的，所述收發(fā)器控制模塊采用FT5000或NeUron5000作為控制器，所述編解碼單元選用ARM或FPGA芯片，所述無(wú)線射頻模塊選用具用RS232通信接口的無(wú)線模塊，所述溫度測(cè)量電路中采用一總線的DS18B20溫度傳感器；所述繼電器輸出控制電路選用60A觸電切換能力的磁保持繼電器。
[0016]本發(fā)明的有益效果是:通訊質(zhì)量安全可靠，速率高；能夠?qū)崟r(shí)測(cè)量分體空調(diào)的用能、負(fù)荷、電能質(zhì)量以及環(huán)境溫度等數(shù)據(jù)，對(duì)分體空調(diào)進(jìn)行遠(yuǎn)程開/關(guān)控制、時(shí)段自動(dòng)開/關(guān)控制、壓縮機(jī)運(yùn)行/待機(jī)自動(dòng)控制、溫度調(diào)節(jié)控制，解決現(xiàn)有分體空調(diào)用能效率不高，用能不合理的問(wèn)題。同時(shí)AC220V工作電壓，無(wú)需配備專用電源；對(duì)分體空調(diào)工況監(jiān)測(cè)報(bào)警、電能質(zhì)量異常報(bào)警、用能超出定額計(jì)劃報(bào)警；適合辦公樓、公共建筑、學(xué)校、醫(yī)院等在大量使用分體式空調(diào)場(chǎng)合，對(duì)分體空調(diào)進(jìn)行統(tǒng)一的管理和控制，達(dá)到節(jié)能減排的目的；具有Lonworks雙絞線、無(wú)線、電力載波多種通訊接口，可根據(jù)實(shí)際情況和需求選擇合適的通訊接口，降低施工成本和難度。

【專利附圖】

【附圖說(shuō)明】
[0017]圖1是本發(fā)明的原理結(jié)構(gòu)框圖。
[0018]圖2是無(wú)線智能收發(fā)器的電路原理圖。
[0019]圖3是電力載波收發(fā)器原理結(jié)構(gòu)圖。
[0020]圖4是電力載波收發(fā)器CPU最小系統(tǒng)原理圖。
[0021]圖5是電力載波收發(fā)器中外部存儲(chǔ)器接口電路原理圖。
[0022]圖6是電力載波收發(fā)器中信號(hào)輸出放大電路原理圖。
[0023]圖7是電力載波收發(fā)器中前置濾波電路原理圖。
[0024]圖8是電力載波收發(fā)器中信號(hào)耦合電路原理圖。
[0025]圖9是供電電源模塊電路原理圖。
[0026]圖10是本電壓電流取樣電路原理圖。
[0027]圖11是用電計(jì)量模塊電路原理圖。
[0028]圖12是繼電器輸出控制電路原理圖。
[0029]圖13是紅外接收發(fā)送電路原理圖。
[0030]圖14是數(shù)據(jù)存儲(chǔ)電路及時(shí)鐘電路原理圖。
[0031]圖15是溫度測(cè)量電路原理圖。

【具體實(shí)施方式】
[0032]下面結(jié)合附圖對(duì)本發(fā)明作進(jìn)一步說(shuō)明。
[0033]如圖1所示，一種基于分體空調(diào)的用能管理裝置，包括收發(fā)器控制模塊，以及分別與所述收發(fā)器控制模塊相互連接的供電電源模塊、用電計(jì)量模塊、通訊模塊、數(shù)據(jù)存儲(chǔ)及實(shí)時(shí)時(shí)鐘模塊、繼電器輸出控制電路、紅外收發(fā)電路、溫度測(cè)量電路；所述用電計(jì)量模塊包括電壓電流取樣電路和電量采集模塊，電壓電流取樣電路輸出端與電量采集模塊輸入端連接，電量采集模塊輸出端與收發(fā)器控制模塊連接；所述通訊模塊包括Lonworks雙絞線收發(fā)器、無(wú)線智能收發(fā)器和電力載波收發(fā)器，Lonworks雙絞線收發(fā)器、無(wú)線智能收發(fā)器和電力載波通訊收發(fā)器分別與收發(fā)器控制模塊連接，所述無(wú)線智能收發(fā)器包括編解碼單元和無(wú)線射頻模塊，編解碼單元一端連接收發(fā)器控制模塊、另一端連接無(wú)線射頻模塊。
[0034]如圖2所示，無(wú)線智能收發(fā)器由FPGA曼徹斯特編解碼單元和無(wú)線射頻模塊組成。由于Neuron 5000收發(fā)的是差分曼徹斯特信號(hào)，而所有的無(wú)線射頻模塊一般只支持TTL電平或RS232/RS485三種接口，因此，無(wú)法直接將Neuron 5000與無(wú)線射頻模塊連接通信，必須將Neuron 5000的差分曼徹斯特信號(hào)轉(zhuǎn)換成無(wú)線射頻模塊串口可識(shí)別的二進(jìn)制數(shù)據(jù)格式(二進(jìn)制碼)。為此，在NeUron5000與無(wú)線射頻模塊之間需要一個(gè)中間處理單元，將差分曼徹斯特編碼信號(hào)解碼成二進(jìn)制數(shù)據(jù)格式和將二進(jìn)制數(shù)據(jù)格式編碼成差分曼徹斯特信號(hào)，使Neuron 5000與無(wú)線射頻模塊之間通過(guò)這個(gè)中間處理單元建立通信機(jī)制。本發(fā)明設(shè)計(jì)FPGA差分曼徹斯特編解碼單元，就是作為中間處理單元進(jìn)行差分曼徹斯信號(hào)的編碼和解碼處理，使FPGA —端與Neuron 5000的數(shù)據(jù)收發(fā)端口 CP0、CPl相連，另一端與無(wú)線射頻模塊的通信串口連接，當(dāng)FPGA差分曼徹斯特編解碼單元接收到Neuron5000的CPl發(fā)出的差分曼徹斯特編碼信號(hào)后，立即進(jìn)行解碼工作將數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換為二進(jìn)制數(shù)據(jù)，然后通過(guò)模擬的串口將數(shù)據(jù)發(fā)送給無(wú)線射頻模塊。同理，當(dāng)FPGA通過(guò)串口接收到無(wú)線射頻模塊的數(shù)據(jù)后，立即進(jìn)行編碼將二進(jìn)制數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換為差分曼徹斯特編碼信號(hào)，傳輸給NeurOn5000的CPO 口。與此同時(shí)，由于FPGA差分曼徹斯特編解碼單元，是直接將NeUron500的收發(fā)數(shù)據(jù)進(jìn)行編解碼后通過(guò)無(wú)線射頻模塊進(jìn)行發(fā)送或接收，因此，無(wú)線通信空間傳輸符合LonTalk協(xié)議無(wú)需對(duì)具體協(xié)議內(nèi)容進(jìn)行任何解析處理，是最簡(jiǎn)單方便的實(shí)現(xiàn)方案，降低了研發(fā)周期和難度，并提高設(shè)備的穩(wěn)定性。本發(fā)明中選用性價(jià)比較高的型號(hào)為STM32F103C8T6的ARM，也可選用其它型號(hào)的ARM或FPGA芯片；無(wú)線射頻模塊可選用市場(chǎng)上通用的具用RS232通信接口的無(wú)線模塊，如 433MHz、470MHz、Zigbee、Wifi 等無(wú)線模塊。
[0035]如圖3至圖8所示，電力載波收發(fā)器采用PL - 3150微處理器(CPU)，其包括窄帶電力線收發(fā)器核心和可用于運(yùn)行應(yīng)用程序和管理網(wǎng)絡(luò)通信的8位神經(jīng)元處理器核心。最小系統(tǒng)包括電源電路，外部復(fù)位電路，晶振電路等組成。當(dāng)檢測(cè)到供電電源超出容差范圍時(shí)，DS1233的內(nèi)部產(chǎn)生電源失效信號(hào)，強(qiáng)迫把系統(tǒng)置為復(fù)位狀態(tài)。電力載波智能收發(fā)器中外部存儲(chǔ)器接口電路，用于存儲(chǔ)系統(tǒng)固件、應(yīng)用程序代碼和變量等，并且應(yīng)用程序能夠通過(guò)電力線網(wǎng)絡(luò)更新。A[O:15]、D[0:7]分別連接PL3150的地址、數(shù)據(jù)總線，PL3150的E，R/W連接外部存儲(chǔ)器的使能及讀/寫控制。系統(tǒng)硬件電路必須添加一些門電路，使地址時(shí)序和指令時(shí)序能夠合理協(xié)調(diào)，以保證系統(tǒng)正常工作。電力載波信號(hào)輸出放大電路，包含自動(dòng)增益控制電路和功率放大電路。TXDAC發(fā)送波形DAC輸出，TXSENSE發(fā)送放大器傳感器反饋，TXBIAS發(fā)送放大器偏壓源，VCORE為內(nèi)部穩(wěn)壓輸出。
[0036]信號(hào)接收前置濾波電路中由分離元件組成的一個(gè)帶通濾波器能有效抑制信道中的噪聲和干擾。所述前置濾波電路包括依次相互串聯(lián)的電容Cl、電容C2、電阻R2、電阻R3、電阻R5、電容C4 ;電容C2和電阻R2相互連接的一端同時(shí)還連接電阻Rl的一端，電阻Rl另一端接地；電阻R2和電阻R3相互連接的一端同時(shí)還連接電容C3的一端，電容C3的另一端接地；電阻R3、電阻R5相互連接的一端同時(shí)還連接電阻R4的一端，電阻R4的另一端連接兩個(gè)相互并聯(lián)的二極管，兩個(gè)二極管一個(gè)陽(yáng)極與電阻R4連接、另一個(gè)陰極與電阻R4連接，未與電阻R4連接的另一端接地。
[0037]載波通信耦合電路，通過(guò)電容C41和耦合變壓器T2的一次側(cè)組成高通濾波器，對(duì)載波通信信號(hào)進(jìn)行處理，同時(shí)變壓器T2起到一個(gè)隔離作用，TXOUT為信號(hào)輸出接口，RXIN為信號(hào)輸入接口，處理過(guò)的信號(hào)接入信號(hào)的處理電路，經(jīng)過(guò)多次濾波、放大接入CPU進(jìn)行D/A處理分析。電容C41和耦合變壓器T2的一次側(cè)組成高通濾波器，對(duì)載波通信信號(hào)進(jìn)行處理，同時(shí)變壓器T2起到一個(gè)隔離作用，變壓器T2的另一側(cè)中一端連接電容C42的一端，另一端接地，電容C42的另一端分別連接二極管D41的陽(yáng)極和二極管D42的陰極，二極管D41的陰極連接電源和電容C43的正極，電容C43的負(fù)極和二極管D42的陽(yáng)極接地。
[0038]如圖9所示，采用LD03-10B12開關(guān)電源模塊，可交直流電源供電，可靠性穩(wěn)定性高，模塊輸出單路 DC12V。DC12V (+12V)再經(jīng) 78M05 穩(wěn)壓成 DC5V (+5V)，經(jīng) ASM1117-3.3 穩(wěn)壓成DC3.3V (AVCC) ；DC12V為L(zhǎng)ON電力載波通信模塊發(fā)送數(shù)據(jù)和繼電器提供電源，DC5V主要用于LonWorks智能收發(fā)器模塊，溫度測(cè)量電路、紅外收發(fā)電路。DC3.3V主要為外圍芯片電路(電測(cè)量芯片、鐵電存儲(chǔ)器)提供電源。另外還有紐扣電池用于掉電后的時(shí)鐘供電。
[0039]如圖10所示，電壓電流采樣電路，電壓采樣采用電阻分壓方式，被測(cè)量電壓經(jīng)電阻分壓網(wǎng)絡(luò)分壓，得到符合計(jì)量芯片電壓輸入通道，輸入要求范圍的信號(hào)值，電壓通道推薦輸入為200mV有效值。電壓信號(hào)太大，會(huì)導(dǎo)致串?dāng)_，以及量程溢出。電流采樣采用電流互感器隔離輸入方式，感應(yīng)出的電流信號(hào)經(jīng)精密電阻R37、R38轉(zhuǎn)換成相應(yīng)的電壓信號(hào)至計(jì)量芯片的電流測(cè)量通道引腳。電壓和電流輸入電路中電阻1.2K和電容0.0luF構(gòu)成了抗混疊濾波器，其結(jié)構(gòu)和參數(shù)要講究對(duì)稱，并采用溫度性能較好的元器件，從而保證測(cè)量時(shí)獲得好的溫度特性。具體的，所述電壓采樣電路包括依次相互串聯(lián)的電阻R9、電阻R10、電阻R11、電阻R12，電阻R12另一端與由相互并聯(lián)的電阻和電容所構(gòu)成的抗混疊濾波器連接；所述電流采樣電路采用電流互感器CTl隔離輸入方式，電流互感器CTl輸出端中的一端分別與電阻R18和R39的一端連接，另一端分別與電阻R19和R40的一端連接，電阻R18和R19的另一端分別連接電容C16和C17 —端，電阻R39、R40和電容C16、C17的另一端接地。
[0040]如圖11所示，選用單相多功能計(jì)量芯片ATT7053A，ATT7053A為鉅泉光電推出的符合國(guó)網(wǎng)要求的單相計(jì)量芯片。ATT7053是一顆帶SPI接口的單項(xiàng)計(jì)量芯片，工作電壓范圍3.0V-3.6V。該芯片集成19位sigma-delta ADC，支持2000:1的動(dòng)態(tài)范圍；用戶可以同時(shí)得到兩個(gè)通道的有功功率，無(wú)功功率；能夠同時(shí)得到三通道的有效值，及電壓頻率、電壓電流相位；支持?jǐn)嘞喔`電；片內(nèi)集成溫度傳感器；寄存器默認(rèn)情況下全速運(yùn)行的功耗為2.4mA ；支持電壓、電流過(guò)零中斷、采樣中斷、電能脈沖中斷、校表中斷等，CFl引腳默認(rèn)配置為有功電能脈沖輸出引腳，經(jīng)光耦隔離輸出，用于有功電能脈沖輸出測(cè)量。
[0041]如圖12所示，繼電器輸出控制:選用60A觸電切換能力的磁保持繼電器，能夠滿足一般場(chǎng)合大功率電氣的斷送電控制。
[0042]如圖13所示，紅外接收用于接收學(xué)習(xí)收到的紅外遙控器的指令，紅外發(fā)送用于手動(dòng)，自動(dòng)發(fā)送學(xué)習(xí)到的紅外指令，用于代替紅外遙控器的功能。紅外發(fā)送時(shí)由PWM引腳產(chǎn)生38K調(diào)制信號(hào)，由FR_TX引腳輸出相應(yīng)的紅外編碼信息。紅外接收時(shí)定義FR_RX為紅外輸入引腳，用于與紅外遠(yuǎn)程控制的這一類設(shè)備相連，捕獲這一類設(shè)備輸出的數(shù)據(jù)流，Neuron芯片通過(guò)測(cè)量數(shù)據(jù)流0N/0FF循環(huán)的周期長(zhǎng)度來(lái)確認(rèn)數(shù)據(jù)是O還是I (長(zhǎng)對(duì)應(yīng)的數(shù)據(jù)時(shí)1，短對(duì)應(yīng)的數(shù)據(jù)時(shí)O)。紅外輸入對(duì)象是使用其中一定時(shí)器、計(jì)數(shù)器來(lái)測(cè)量0N/0FF循環(huán)的周期值。紅外編碼產(chǎn)生一個(gè)啟動(dòng)為循環(huán)，在啟動(dòng)為循環(huán)期間，驅(qū)動(dòng)輸入為低電平，用Neuron芯片的1捕獲這段低電平啟動(dòng)紅外的解碼。
[0043]如圖14所示，數(shù)據(jù)存儲(chǔ)電路、高精度時(shí)鐘電路原理圖。采用帶時(shí)鐘的鐵電存儲(chǔ)器，用于存放電能信息，紅外解碼信息，及其他重要的數(shù)據(jù)。外接紐扣電池用于掉電時(shí)保持。
[0044]如圖15所示，溫度傳感器采用一總線的DS18B20，DS18B20數(shù)字溫度計(jì)提供9位(二進(jìn)制)溫度讀數(shù)指示器件的溫度，信息經(jīng)過(guò)單線接口送入DS18B20或從DS18B20送出，因此從主機(jī)CPU到DS18B20僅需一條線(和地線)。DS18B20的電源可以由數(shù)據(jù)線本身提供而不需要外部電源。DS18B20的測(cè)量范圍從-55到+125增量值為0.5，可在I s (典型值)內(nèi)把溫度變換成數(shù)字。
[0045]本發(fā)明采用的技術(shù)原理與節(jié)能控制方法如下:
1、采集分體空調(diào)的用能、負(fù)荷、電能質(zhì)量等測(cè)量數(shù)據(jù)，由MCU存儲(chǔ)、處理這些數(shù)據(jù)，并通過(guò)本發(fā)明具有的通信接口，供系統(tǒng)聯(lián)網(wǎng)使用。
[0046]2、自帶高精度日歷時(shí)鐘，為分體空調(diào)使用提供時(shí)段定時(shí)控制及運(yùn)行和非運(yùn)行時(shí)間的統(tǒng)計(jì)。
[0047]3、自學(xué)習(xí)分體空調(diào)所屬遙控器的紅外控制命令的編碼，模擬遙控器功能通過(guò)系統(tǒng)對(duì)分體空調(diào)如工作模式、待機(jī)/運(yùn)行、溫度設(shè)定等。
[0048]4、MCU根據(jù)設(shè)定的開機(jī)工作時(shí)段接通分體空調(diào)供電電源，在工作時(shí)段以外時(shí)間段切斷供電電源，消除待機(jī)功耗。同時(shí)有效控制非使用空調(diào)季節(jié)或時(shí)段對(duì)分體空調(diào)送電。
[0049]5、在開機(jī)工作時(shí)段接通分體空調(diào)供電電源后，本發(fā)明根據(jù)當(dāng)前季節(jié)或上次關(guān)機(jī)時(shí)的工作模式(制冷/制熱)通過(guò)紅外去遙控分體空調(diào)進(jìn)入制冷/制熱運(yùn)行狀態(tài)。
[0050]6、MCU在開機(jī)工作時(shí)段內(nèi)采集環(huán)境溫度，與設(shè)定的溫度值比較。當(dāng)環(huán)境溫度與設(shè)定的溫度不一致時(shí)，通過(guò)紅外遙控重新設(shè)定分體空調(diào)溫度，防止通過(guò)分體空調(diào)自帶的遙控器將溫度設(shè)定的太高或太低，從而節(jié)約能源。
[0051]7、通過(guò)Lonworks網(wǎng)絡(luò)組建多分體空調(diào)的監(jiān)控系統(tǒng)，并可與能源管理系統(tǒng)進(jìn)行集成，利用系統(tǒng)平臺(tái)的人機(jī)交互界面進(jìn)行監(jiān)控，也可通過(guò)該平臺(tái)發(fā)布用能信息、費(fèi)用結(jié)算，從而通過(guò)管理手段進(jìn)行控制。
[0052]8、通過(guò)采集正在運(yùn)行的分體空調(diào)的負(fù)荷數(shù)據(jù)可以判別該設(shè)備的工況，設(shè)別設(shè)備狀態(tài)。如功率遠(yuǎn)小于設(shè)備的額定功率，設(shè)備故障；如功率遠(yuǎn)大于設(shè)備的額定功率，設(shè)備老化，能效下降。
[0053]9、分體空調(diào)的壓縮機(jī)運(yùn)行時(shí)間計(jì)量，自學(xué)習(xí)所在環(huán)境分體空調(diào)制冷/制熱到某溫度的時(shí)間，判別本次運(yùn)行時(shí)間，從容識(shí)別分體空調(diào)的制冷/制熱效果，通知使用者進(jìn)行維護(hù)。如添加制冷劑。
[0054]10、通過(guò)電能質(zhì)量監(jiān)測(cè)、切斷電源控制，可以保護(hù)分體空調(diào)的設(shè)備安全，提高使用壽命。
[0055]本發(fā)明未涉及部分均與現(xiàn)有技術(shù)相同或可采用現(xiàn)有技術(shù)加以實(shí)現(xiàn)。
【權(quán)利要求】
1.一種基于分體空調(diào)的用能管理裝置，其特征在于:包括收發(fā)器控制模塊，以及分別與所述收發(fā)器控制模塊相互連接的供電電源模塊、用電計(jì)量模塊、通訊模塊、數(shù)據(jù)存儲(chǔ)及實(shí)時(shí)時(shí)鐘模塊、繼電器輸出控制電路、紅外收發(fā)電路、溫度測(cè)量電路；所述用電計(jì)量模塊包括電壓電流取樣電路和電量采集模塊，電壓電流取樣電路輸出端與電量采集模塊輸入端連接，電量采集模塊輸出端與收發(fā)器控制模塊連接；所述通訊模塊包括Lonworks雙絞線收發(fā)器、無(wú)線智能收發(fā)器和電力載波收發(fā)器，Lonworks雙絞線收發(fā)器、無(wú)線智能收發(fā)器和電力載波通訊收發(fā)器分別與收發(fā)器控制模塊連接，所述無(wú)線智能收發(fā)器包括編解碼單元和無(wú)線射頻模塊，編解碼單元一端連接收發(fā)器控制模塊、另一端連接無(wú)線射頻模塊。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的基于分體空調(diào)的用能管理裝置，其特征在于:所述電力載波通訊收發(fā)器包括微處理器、外部存儲(chǔ)器接口電路、信號(hào)輸出放大電路、前置濾波電路和信號(hào)耦合電路，所述信號(hào)輸出放大電路包含自動(dòng)增益控制電路和功率放大電路，信號(hào)輸出放大電路輸入端連接微處理器，輸出端連接信號(hào)耦合電路；所述前置濾波電路輸入端連接信號(hào)耦合電路，輸出端連接微處理器。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的基于分體空調(diào)的用能管理裝置，其特征在于:所述信號(hào)耦合電路通過(guò)電容C41和耦合變壓器T2的一次側(cè)組成高通濾波器，對(duì)載波通信信號(hào)進(jìn)行處理，同時(shí)變壓器T2起到一個(gè)隔離作用，變壓器T2的另一側(cè)中一端連接電容C42的一端，另一端接地，電容C42的另一端分別連接二極管D41的陽(yáng)極和二極管D42的陰極，二極管D41的陰極連接電源和電容C43的正極，電容C43的負(fù)極和二極管D42的陽(yáng)極接地。
4.根據(jù)權(quán)利要求2所述的基于分體空調(diào)的用能管理裝置，其特征在于:所述前置濾波電路包括依次相互串聯(lián)的電容Cl、電容C2、電阻R2、電阻R3、電阻R5、電容C4 ；電容C2和電阻R2相互連接的一端同時(shí)還連接電阻Rl的一端，電阻Rl另一端接地；電阻R2和電阻R3相互連接的一端同時(shí)還連接電容C3的一端，電容C3的另一端接地；電阻R3、電阻R5相互連接的一端同時(shí)還連接電阻R4的一端，電阻R4的另一端連接兩個(gè)相互并聯(lián)的二極管，兩個(gè)二極管一個(gè)陽(yáng)極與電阻R4連接、另一個(gè)陰極與電阻R4連接，未與電阻R4連接的另一端接地。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的基于分體空調(diào)的用能管理裝置，其特征在于:所述供電電源模塊采用LD03-10B12開關(guān)電源模塊提供DC12V電壓，采用78M05穩(wěn)壓芯片輸出DC5V電壓，采用ASMl117-3.3穩(wěn)壓芯片輸出DC3.3V電壓。
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的基于分體空調(diào)的用能管理裝置，其特征在于:所述電壓電流取樣模塊包括電壓采樣電路和電流采樣電路；所述電壓采樣電路采用電阻分壓方式采樣，包括依次相互串聯(lián)的電阻R9、電阻R10、電阻R11、電阻R12，電阻R12另一端與由相互并聯(lián)的電阻和電容所構(gòu)成的抗混疊濾波器連接；所述電流采樣電路采用電流互感器CTl隔離輸入方式，電流互感器CTl輸出端中的一端分別與電阻R18和R39的一端連接,另一端分別與電阻R19和R40的一端連接，電阻R18和R19的另一端分別連接電容C16和C17 —端，電阻R39、R40和電容C16、C17的另一端接地。
7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的基于分體空調(diào)的用能管理裝置，其特征在于:所述電量采集模塊采用單相多功能計(jì)量芯片ATT7053A，其CFl引腳配置為有功電能脈沖輸出引腳，經(jīng)光耦隔離輸出，用于有功電能脈沖輸出測(cè)量。
8.根據(jù)權(quán)利要求1所述的基于分體空調(diào)的用能管理裝置，其特征在于:所述數(shù)據(jù)存儲(chǔ)及實(shí)時(shí)時(shí)鐘模塊由數(shù)據(jù)存儲(chǔ)電路和高精度時(shí)鐘電路組成，其采用帶時(shí)鐘的鐵電存儲(chǔ)器，用于存放電能信息，紅外解碼信息，及其他重要的數(shù)據(jù)，同時(shí)外接紐扣電池用于掉電時(shí)保持正常工作。
9.根據(jù)權(quán)利要求1所述的基于分體空調(diào)的用能管理裝置，其特征在于:所述收發(fā)器控制模塊采用FT5000或Neuron5000作為控制器，所述編解碼單元選用ARM或FPGA芯片，所述無(wú)線射頻模塊選用具用RS232通信接口的無(wú)線模塊，所述溫度測(cè)量電路中采用一總線的DS18B20溫度傳感器；所述繼電器輸出控制電路選用60A觸電切換能力的磁保持繼電器。
【文檔編號(hào)】F24F1/00GK104359194SQ201410832639
【公開日】2015年2月18日 申請(qǐng)日期:2014年12月29日 優(yōu)先權(quán)日:2014年12月29日
【發(fā)明者】周淑華, 趙松, 迮靜強(qiáng), 王志勇 申請(qǐng)人:江蘇聯(lián)宏自動(dòng)化系統(tǒng)工程有限公司