空调节能控制器的制作方法

本发明涉及半导体制冷芯片技术领域，具体是一种空调节能控制器。

背景技术：

国家规定，公共建筑空调室内温度设置夏季不得低于26℃，冬季不得高于20℃。但在实际执行中有时不易做到，主要原因是随意性大，操作性差。

技术实现要素：

本发明的目的是提供一种空调节能控制器，不直接对空调做改动，通过设定空调温度工作的范围，利用半导体制冷芯片来调节空调的检测温度，强制空调只在规定的温度范围内工作，从而达到节能减排的目的。

本发明的技术方案如下：

一种空调节能控制器，包括有控制器、铝合金壳体和温度传感器，其特征在于：所述的铝合金壳体和温度传感器分别设置于空调的进风口中，铝合金壳体中分别设有半导体制冷芯片和导热腔体，所述半导体制冷芯片的一面紧贴所述铝合金壳体的内侧壁，半导体制冷芯片的另一面紧贴所述导热腔体的外侧壁，空调的温度探头设置于所述的导热腔体中；所述的控制器包括有半导体制冷芯片控制电路、单片机、制冷或制热选择电路、温度设置电路和指示电路，所述温度传感器、制冷或制热选择电路和温度设置电路的输出端分别与所述单片机的输入端相连接，所述单片机的输出端分别与所述半导体制冷芯片控制电路和指示电路的输入端相连接，所述半导体制冷芯片控制电路的输出端与所述半导体制冷芯片相连接。

所述的空调节能控制器，其特征在于：所述的控制器设置于空调的电控箱中，其电源接线端与空调的电源接线端相并联。

所述的空调节能控制器，其特征在于：所述的导热腔体的外侧壁在不与所述半导体制冷芯片的另一面相接触的部分设有隔热海绵。

本发明利用半导体材料的温差电效应，即珀耳帖效应来实现制冷的技术，半导体制冷芯片的冷、热端方向由电流方向决定，温度的高低与电流大小成正比，因此特别适合对有效空间进行温度控制。本发明不直接对空调做改动，通过设定空调温度工作的范围，利用半导体制冷芯片来调节空调的检测温度，强制空调只在规定的温度范围内工作，从而达到节能减排的目的。

本发明的主要功能如下：

（1）、本发明能进行制冷和制热模式的自动切换。

（2）、制冷模式，有5个手动温度控制点可供选择：即22℃，24℃，26℃，28℃和30℃，默认的温度是26℃。当室温低于所选择的温度时，空调不制冷；当室温高于或等于所选择的温度时，空调制冷。

（3）、空调制热时，也有5个手动温度控制点供选择，即15℃，17℃，19℃，21℃和23℃，默认温度是19℃。当室温高于或等于所选择的温度时，空调不制热，当室温低于所选择的温度时，空调制热。

（4）、室温在所设置的温度范围内，空调遥控器对温度的设置仍然有效；室温在所设置的范围外，空调遥控器对温度的设置无效。

（5）、每一种工作方式或状态都有相应的指示灯指示。

本发明的有益效果：

1、本发明利用了半导体材料的温差电效应实现制冷的技术，来对有效空间进行温度控制，技术新颖，实用价值高。

2、本发明的半导体制冷器件（TEC）具有体积小、重量轻、无噪音等特点，因此，设计制作的空调节能控制器可以放置在空调内。

3、本发明与现有空调配置时，不直接对空调做改动，因此配置方便，操作简便。

4、本发明可使得空调制冷效率高，温度变化速率快，因此在正常工作环境温度下都能有效地控制空调的工作，达到了节能减排的目的。

附图说明

图1为本发明结构原理框图。

图2为本发明功能结构图。

图3为本发明的半导体制冷芯片控制电路原理图。

图4为本发明的程序流程图。

具体实施方式

参见图1，一种空调节能控制器，包括有控制器、铝合金壳体和温度传感器，铝合金壳体和温度传感器分别设置于空调的进风口中，铝合金壳体中分别设有半导体制冷芯片和导热腔体，半导体制冷芯片的一面紧贴铝合金壳体的内侧壁，半导体制冷芯片的另一面紧贴导热腔体的外侧壁，空调的温度探头（与空调的控制器相连接）设置于导热腔体中；控制器包括有半导体制冷芯片控制电路、单片机、制冷或制热选择电路、温度设置电路和指示电路，温度传感器、制冷或制热选择电路和温度设置电路的输出端分别与单片机的输入端相连接，单片机的输出端分别与半导体制冷芯片控制电路和指示电路的输入端相连接，半导体制冷芯片控制电路的输出端与半导体制冷芯片相连接。

控制器设置于空调的电控箱中，其电源接线端与空调的电源接线端相并联。

导热腔体的外侧壁在不与半导体制冷芯片的另一面相接触的部分设有隔热海绵。

以下结合附图对本发明作进一步的说明：

半导体制冷也叫温差电制冷，是利用半导体材料的温差电效应，即珀耳帖效应来实现制冷的技术。半导体制冷芯片（TEC）具有体积小、重量轻、无噪音、制冷效率高等特点，特别适合对有效空间进行温度控制。它的冷、热端方向由电流方向决定，温度的高低与电流大小成正比。

本发明将半导体制冷芯片的一面紧贴在铝合金壳体的内壁上（此时的铝合金壳体作为散热片，增强半导体制冷芯片的效果），另一面紧靠在铝合金壳体内部的导热腔体的外壁上（铝合金壳体与导热腔体没有接触，采用隔热海绵隔热），空调的温度探头设置于导热腔体中。这样，空调的温度探头采集到的温度实际上就是导热腔体内的温度，这个温度与半导体制冷芯片的电流方向和大小有关，当通过半导体制冷芯片的电流方向和大小固定时，导热腔体内的温度也就确定了下来。

半导体制冷芯片的控制电路就是在单片机发出的控制信号的控制下，通过具体的电路来改变半导体制冷芯片的电流方向，根据当前实际温度和设定温度范围来改变导热腔体内的温度，从而控制空调工作状态的目的。

半导体制冷芯片的控制电路，可以用固态器件来实现，也可以用两个继电器来实现。本发明采用两个继电器来实现。如图3所示，单片机送出的两路控制信号P3.0、P3.1分别经三极管的驱动后，控制继电器的线包，继电器的两个固定接点分别是接地和9V，中间接点作为半导体制冷芯片的一个输入端。这样当单片机送来的控制信号都是0或都是1时，半导体制冷芯片不工作，此时空调的温度探头采集到的是通过铝合金壳体内导热腔体传递来的实际的环境温度；当单片机送来的两路控制信号分别是0和1（或1和0）时，半导体制冷芯片两个输入端存在电压，半导体制冷芯片工作，导热腔体变冷或变热，此时空调的温度探头采集到的温度不是实际的环境温度，达到了控制空调工作状态的目的。

本发明的温度传感器采集采用美国Dallas的单总线数字式温度传感器DS18B20，无须外接电路，具有极强的抗干扰纠错能力等优点，DS18B20的测温范围是-55℃~+125℃，在-10℃~+85℃时精度为±0.5℃。本发明使用DS18B20默认的12位转换精度，外界供电电源，读取的温度值经转换后和设定的温度值进行比较，来控制制冷芯片的工作情况，从而最终决定空调的工作状态。

本发明的单片机采用Atmel公司的AT89C2051单片机。空调工作温度的设置采用8位拨码开关实现，其中4个对应制冷的温度设置，高电平有效，4个全为低时默认温度是26℃；另4个对应制热的温度设置，高电平有效，4个全为低时默认温度是19℃。

本发明的程序流程图见图4，其中（a）为主程序流程图，（b）为子程序流程图。其中“芯片变冷或变热”指的是半导体制冷芯片紧靠导热腔体外侧壁的那一面是变冷或变热；FLAG1定义为初次进入系统的标志；FLAG2定义为次后进入系统的标志；ZL( )定义为制冷子程序；ZR( )定义为制热子程序。

制冷、制热自动控制：上电时设置初始工作状态为制冷，此后当环境温度低于15℃时进入制热状态；当环境温度超过28℃时进入制冷状态；当环境温度介于15℃和28℃之间时保持上一个状态。

本发明的测试效果如下：

测试中选用工作电流600mA半导体制冷芯片，在室温15℃ 的环境下，导热腔体内的最低温度和最高温度分别为0℃和40℃，温差为40℃，半导体制冷芯片从0℃上升到40℃约需30s，从40℃降到0℃约需20s。环境温度变化时，导热腔体内的最低温度和最高温度会随着环境温度的降低或升高而略有降低或升高，但温差保持40℃不变，温差的多少与半导体制冷芯片工作时的电流大小成正比。本发明实现了在正常工作环境温度下都能有效地控制空调的工作，达到了节能减排的目的。本发明具有操作简单、可靠性高、性价比高、节能效果明显等特点。

以上实施例并非仅限于本发明的保护范围，所有基于本发明的基本思想而进行修改或变动的都属于本发明的保护范围。