专利名称：具有人体感应控制的空调系统的制作方法
技术领域：
本实用新型涉及一种空调系统，特别涉及一种具有人体感应控制的空调系统，其控制电路包括人体感应控制模块、中央处理器和负载控制电路。
背景技术：
空调器的开关和运行控制一般是通过遥控器进行操作，或者通过空调器室内机面板上的控制按键来进行控制。近年来，出现了一种利用人体感应(简称人感)对空调进行控制的新技术，其原理是利用人感传感器对人的活动信号进行采集，人感传感器作为一种对温度灵敏的热释电红外传感器，利用热释电原理，完成动感热源检测。当人体，也就是热源在其监测区活动，传感器有信号输出；反之，传感器无信号输出。利用该传感器的特性， 将人体活动信号传送至控制器CPU，CPU再发出空调开关指令，则可以完成空调的自动开关机，这是现市场是实现的主要功能。例如，2010年4月14日公告的中国实用新型专利CN 201438011 U公开了一种通过人体感应控制的空调器。在空调器室内机的内部设有控制电路板、人体感应开关电路、温度传感器和时钟电路。人体感应开关电路、温度传感器和时钟电路将环境内是否有人的信号、温度信号和时钟脉冲电信号传送至控制电路板中的控制电路，从而控制空调器的运行状态或停止运行。能够实现在室内有人员活动时空调器自动进入正常运行的状态，当室内的人员离去或进入远离空调器的睡眠区域一段时间后，空调自动停止运行。但是，这种人体感应控制的空调器只能控制开机和关机，不能对预设控制温度进行调整，未能满足人们对空调控制的智能化与人性化要求。未能解决人在睡眠时，仍需空调运行，但温度、风向需适当调整等问题，而空调本身可以兼容多种功能，完成智能控制，所以在空调风速、风摆、提醒方面的应用仍需更大的发掘。如，小型商店，可能需要来客提醒功能寸。
实用新型内容本实用新型要解决的技术问题是提供一种根据室内人体活动，自动控制空调系统运行情况、调节室内舒适度，智能开关机、有效降低能耗的空调系统。本实用新型进一步要解决的技术问题是提供一种根据室内人体活动，智能控制家居的空调系统。为了解决上述技术问题，本实用新型的技术方案为一种具有人体感应控制的空调系统，包括室内机，所述室内机设有控制电路板，所述控制电路板上包括中央控制器、人体感应模块电路、负载控制电路，所述人体感应模块电路包括热释电红外探头，所述热释电红外探头将被测物体的活动信号转换成电信号，所述电信号经过放大、滤波、延时、比较处理，传送至所述中央控制器，中央控制器结合当前的运行状态经负载控制电路控制空调系统运行；负载控制电路控制的负载包括压缩机、外风机、换向阀，步进电机，PG电机，步进电机接收所述中央控制器发出经所述负载控制电路处理后的输入脉冲的数量、频率及电动机绕组通电相序的控制信号，获得所需的转角、转速及转动方向完成吹风状态控制；PG电机，接收所述中央控制器发出经所述负载控制电路处理后的过零采样点延时导通时间的控制信号，完成室内风机风速控制；压缩机、外风机、换向阀，接收所述中央控制器传送来的指令，完成空调的开关机控制。作为本实用新型的进一步改进，所述的负载控制电路控制的负载还包括音乐蜂鸣器、室内家电。作为本实用新型的一种优选方案，所述的中央控制器具体可为单片机。作为本实用新型的另一种优选方案，所述热释电红外探头与第一放大器的同相输入端相连，第一放大器输出端与第一电容串联，连接于第二放大器反相输入端。作为本实用新型的又一种优选方案，所述的人体感应模块电路包括限幅控制电阻，所述限幅控制电阻设定上下限电压工作点，上限电压点与第一电压比较器同相输入端相接，下限电压点与第二电压比较器反相输入端相接，人体感应信号分别与第一电压比较器反相输入端和第二电压比较器同相输入端相接；第一电压比较器与第二电压比较器组成窗口比较器。作为本实用新型进一步的优选方案，所述的单片机的第20、21引脚发出一定频率的方波，经过反相器驱动后，接至蜂鸣器(BZ)的两端；所述的单片机的第20引脚产生一定频率的基础声音，21引脚负责声音的宽度控制，共同作用产生不同频率的波形，以控制音乐节拍；分压电阻与第二电容组成充放电电路，提供余音，使音乐更加流畅。当人体感应模块检测到人体活动信号时，触发所述音乐蜂鸣器(BZ)发声，并可根据不同环境要求使所述的空调系统退出节能模式。作为本实用新型的再一个优选方案，所述的单片机的第19引脚发出控制信号，经反相器驱动，单片机第19引脚发出高低电平控制继电器的通断。在空调进入节能模式后，所述中央控制器控制端口自动切断室内家电电源。采用上述的结构设计，使空调系统在节能模式下运行，通过对人体感应的控制，使预设控制温度、压缩机、室内风机，根据人体活动的不同情况进行运行状态的调整，使室内温度和空调吹风方向随人体的不同需求而改变，从而提高人体舒适度。根据人体的活动情况，能够适时触发音乐蜂鸣器发出悦耳提示音，添加来人提醒功能。根据人体活动情况在节能运行模式下，对室内家电进行适时控制，达到节能降耗的目的。因此本实用新型根据人体的需要，实现了空调控制的自动、节能和安全提醒的智能化。
图1是本实用新型具有人体感应控制的空调系统的优选实施方式的电路方框图。图2是图1所示空调系统优选实施方式的人感信号采集模块电路原理图。图3是图1所示空调系统优选实施方式的人感信号传送、报警、风门控制、智能家居控制的电路原理图。
具体实施方式
图1是本实用新型具有人体感应控制的空调系统的优选实施方式的控制模块电路方框图。所供单片机电源为直流稳压电源，遥控器信号发送至单片机后，空调进行对应的处理。主控板与人感传感器采用三芯外接座子，三根线分别为接地线、电源线、人感信号线，人感信号通过人感信号线传至单片机I/O 口。该模块负载包括步进电机、PG电机、压缩机、外风机、换向阀、音乐蜂鸣器、室内家电。单片机经过相应的控制电路分别控制步进电机输入脉冲的数量、频率及电动机绕组通电的相序，便可获得室内风门所需的转角、转速及转动方向完成吹风状态控制；控制PG电机过零采样点延时导通时间，完成室内风机风速控制；控制压缩机、外风机、换向阀完成空调的开关机；发出不同频率方波，产生悦耳和弦；控制家电开关组成智能家居服务器。图2是本实用新型具有人体感应控制的空调系统优选实施方式的人感信号采集模块电路原理图。信号采集电路分为信号放大模块HI、信号比较模块H2。热释电红外探头 SEm，将人体辐射的能量转变成微弱的电信号，红外探头SEm的信号端将微弱的电信号传至放大器IClA的同相输入端，放大器IClA输出端与电容C6串联，起到缓冲和隔离作用，减少了后续电路对前级输入信号的干扰；放大器IClA输出端口经过电容C6耦合输入至放大器IClB反相输入端，与放大器IClB将微弱的采集信号放大为所需要的电压等级。IClB输出的放大信号与耦合电容C9串联输入至窗口比较器(IC2A与IC2B组成)。电阻R13、R14、R15限幅控制，设定上下限电压工作点，B点上限电压为5*(R14+R15)/ (R13+R14+R15)，C点下限电压为5*R15/(R13+R14+R15)，B点与电压比较器IC2A同相输入端相接，C点与电压比较器IC2B反相输入端相接，A点人感信号分别与电压比较器IC2A反相输入端与电压比较器IC2B同相输入端相接；电压比较器IC2A与电压比较器IC2B组成窗口比较器，当A点电压大于B点上限电压或小于C点下限电压时，端口输出高电平；当A点电压取值在B点上限电压和C点下限电压之间，端口输出低电平，即为人感信号。电阻Rl 分压电阻，电阻R9为平衡电阻，电阻R16为上拉电阻，电阻R2、R3、R4、R5、R8、R10为放大器 IClA与IClB提供放大倍数；电阻R6、R7，Rll，R12分压提供基准电压，减小噪声干扰；电容 Cl、C2、C3、ClO、Cl 1、C12消除电路干扰信号，电容C4、C5、C7、C8用于频率补偿，消除自激振荡，保持模块电路稳定性。图3是本实用新型具有人体感应控制的空调系统优选实施方式的人感信号传送、 报警、风门控制、智能家居控制的电路原理图。H3人感信号传送模块。人感传感器通过三芯座子CNl与主控板连接，人体感应传感器接受到人感信号后，传送给单片机ICl的8引脚。当没有人感信号时，8引脚接受到的电平为持续高电平；若接受到人感信号时，三芯座子cm输出低电平信号。电阻R48为上拉电阻，电阻R36为限流电阻。单片机ICl通过分析低电平持续时间，来判断人感信号的有效性，之后控制空调负载的运行，来完成空调的智能控制。H4为步进电机控制电路，单片机ICl四个端口分别发送一定频率的脉冲数及通电顺序至步进电机，以控制吹风方向，CNM为连接步进电机五芯座，一端接稳压直流电源，以供给步进电机工作，另外四端接收单片机ICl发送的控制信号。H5为报警电路模块。单片机ICl的20、21引脚发出一定频率经过反相器IC14驱动后，接至音乐蜂鸣器BZ的两端；单片机ICl的21引脚发出控制波形，经反相器IC14驱动后，经过电阻R32串联至三极管Q4的基极，三极管Q4发射极接至蜂鸣器BZ —端，三极管Q4 发射极与稳压电源相接，此模块电路中Q4为NPN型三极管。单片机ICl的20、21引脚发出控制波形，20引脚产生一定频率的基础声音，21引脚负责声音的宽度控制，共同作用产生不同频率的波形，以控制音乐节拍，发出悦耳提示音，提示客人到来。电阻R32、R34、R35为分压电阻；R33与电容E30正极相接，电容E30负极接至GND (地)，电阻R33与电容E30组成充放电电路，提供余音，使音乐更加流畅。H6为智能家居控制模块。单片机ICl的19引脚与反相器2003芯片IC14相接，单片机19引脚发出高低电平控制继电器Xl的通断，以控制家用电器CN2的开关。当ICl的 19弓丨脚输出低电平，关断继电器Xl ；反之，吸合继电器XI。Ul为市电；继电器Xl工作电压为交流250V，工作电流为10A，满足一般的家用电器控制要求。由于采用上述结构设计，使空调控制器本身控制准确，稳定性、兼容性强，可通过软硬件跳线实现功能组合选择，可满足多层消费群体。空调系统，在节能模式下完成空调风速、吹风方向调节，以提高人体舒适度；音乐蜂鸣器工作不同场合，如家庭、办公场所、商场。 具体实现的功能如下1.节能模式节能模式中主要针对空调吹风方向、风速、开关机控制。人感功能在空调运行过程中开启，若在30分钟内没有检测到人感信号时，空调会自动进入节能模式。 在制热节能模式下，空调设定温度自动降低2°C，风门回到固定角度，热风向下吹，保持温度；在制冷节能模式，空调设定温度自动上升2°C，风门回到固定角度，冷风向上吹，这样避免冷风直接风吹向人；当节能模式运行设定时间后，空调自动关机；空调在制冷或制热情况下，遥控设定为自动风，进入节能模式后，通过空调设定温度的自动增减与即时室内温度差值完成空调风速的调节。2.报警电路通过产生不同频率方波，控制蜂鸣器产生悦耳的和弦，在安防或来客提醒方面发挥一定作用。我司共有两种控制方案，以满足不同消费群体。1)在进入节能模式后，如果检测到人感信号，触发蜂鸣器发声，并退出节能模式，蜂鸣器如需发声，必须等待空调进入节能模式后，适用于办公场所；幻在进入节能模式后，如果检测到人感信号，蜂鸣器就会发声提示，退出节能模式，因此将人感监测区域覆盖在人经常出入地方，即可得到实际应用。此类方案适用于小型商店。3.室内家电控制电路其控制对象主要包括室内灯具、饮水机、电视等家电。在进入节能模式后，空调主控板内控制端口会自动切断室内家电电源，能够防止人在突然离开或睡着而忘记关闭家电电源，此类模块电路适合于智能家居、智能楼宇控制。空调在人感功能运行下，其控制流程如下1.空调在待机情况下，遥控开启人感功能，当持续60S检测到人感信号时，空调自动开机；2.空调在运行过程中，遥控开启人感功能，当在连续30分钟内，没有检测到人感信号时，空调会进入节能模式，空调自动进行相应操作；3.节能模式运行8小时后，空调会自动关机；4.在节能模式中，当检测到人感信号时，音乐蜂鸣器发声提示。如上所述，便可较好地实现本实用新型。上述实施例仅为本实用新型的较佳实施例，并非用来限定本实用新型的实施范围；故凡依据本实用新型的技术实质对以上实施例所作的任何细微修改、等同变化与修饰，均仍为本实用新型权利要求所要求保护的范围所涵盖。
权利要求1.一种具有人体感应控制的空调系统，包括室内机，所述室内机设有控制电路板0)， 所述控制电路板( 上包括中央控制器(ICl)、人体感应模块电路G)、负载控制电路(5)， 所述人体感应模块电路(4)包括热释电红外探头(SEm)，所述热释电红外探头(SENl)将被测物体的活动信号转换成电信号，所述电信号经过放大、滤波、延时、比较处理，传送至所述中央控制器(ICl)，所述中央控制器(ICl)结合当前的运行状态经所述负载控制电路(5) 控制空调系统运行；所述负载控制电路( 控制的负载C3)包括压缩机、外风机、换向阀 (6)，步进电机(7)，PG电机(8)，其特征在于，所述步进电机(7)，接收所述中央控制器(ICl) 发出经所述负载控制电路( 处理后的输入脉冲的数量、频率及电动机绕组通电相序的控制信号，获得所需的转角、转速及转动方向完成吹风状态控制；PG电机(8)，接收所述中央控制器(ICl)发出经所述负载控制电路( 处理后的过零采样点延时导通时间的控制信号，完成室内风机风速控制；压缩机、外风机、换向阀(6)，接收所述中央控制器(ICl)传送来的指令，完成空调的开关机控制。
2.根据权利要求1所述的空调系统，其特征在于，所述的负载控制电路(5)控制的负载 (3)包括音乐蜂鸣器(BZ)、室内家电(CN2)。
3.根据权利要求1或2所述的空调系统，其特征在于，所述的中央控制器(ICl)为单片机。
4.根据权利要求1所述的空调系统，其特征在于，所述热释电红外探头(SENl)与第一放大器(IClA)的同相输入端相连，第一放大器(IClA)输出端与电容(C6)串联，连接于第二放大器(IClB)反相输入端。
5.根据权利要求1所述的空调系统，其特征在于，所述的人体感应模块电路(4)包括限幅控制电阻(R13 R15)，所述限幅控制电阻(R13 R15)设定上下限电压工作点，上限电压点与第一电压比较器(IC2A)同相输入端相接，下限电压点与第二电压比较器(IC2B)反相输入端相接，人体感应信号分别与第一电压比较器(IC2A)反相输入端和第二电压比较器(IC2B)同相输入端相接；第一电压比较器(IC2A)与第二电压比较器(IC2B)组成窗口比较器。
6.根据权利要求3所述的空调系统，其特征在于，所述的单片机(ICl)的第20、21引脚发出一定频率的方波，经过反相器(IC14)驱动后，接至音乐蜂鸣器(BZ)的两端；所述的单片机(ICl)的第20引脚产生一定频率的基础声音，21引脚负责声音的宽度控制，共同作用产生不同频率的波形，以控制音乐节拍，分压电阻(R3!3)与第二电容(E30)组成充放电电路，提供音乐余音，使音乐更加流畅。
7.根据权利要求3所述的空调系统，其特征在于，所述的单片机(ICl)的第19引脚发出控制信号经反相器(IC14)驱动，单片机第19引脚发出高低电平控制继电器(Xl)的通断。
8.根据权利要求2或6所述的空调系统，其特征在于，所述的人体感应模块(4)检测到人体活动信号，触发所述音乐蜂鸣器(BZ)发声。
9.根据权利要求8所述的空调系统，其特征在于，所述的空调系统退出节能模式。
10.根据权利要求2或7所述的空调系统，其特征在于，在空调进入节能模式后，所述中央控制器控制(ICl)端口自动切断室内家电(CN2)电源。
专利摘要本实用新型公开了一种具有人体感应控制的空调系统，人体感应模块电路上的热释电红外探头将被测物体的活动信号转换成电信号，经过处理后，传送至中央控制器，中央控制器结合当前的运行状态经负载控制电路控制空调系统运行；负载中的步进电机，获得所需的转角、转速及转动方向指令完成吹风状态控制；PG电机，获得过零采样点延时导通时间指令，完成室内风机风速控制；压缩机、外风机、换向阀，接收中央控制器传送来的指令，完成空调的开关机控制；蜂鸣器能够进行来人提醒；家用电器，实现在节能模式下自动停止运行。本实用新型根据人体的需要，实现了空调控制的自动、节能和安全提醒的智能化。
文档编号F24F11/02GK202177190SQ20112023184
公开日2012年3月28日 申请日期2011年7月4日 优先权日2011年7月4日
发明者张建, 徐林, 徐荣强, 袁龙 申请人:广东志高空调有限公司