一种温湿度控制器及温湿度控制装置的制作方法

本公开涉及温湿度控制器，具体涉及一种温湿度控制器及温湿度控制装置。

背景技术：

开关电器设备的正常运行都需要具备一定的温度和湿度环境，如温度过高或过低，电器设备各部件将可能产生一定的物理或化学变化，从而影响设备的机械、电气性能。

目前，温湿度控制器采用高精度的温度传感器、湿度传感器对所处环境进行检测，湿度超出设定值时接通加热器升温，提高柜体内温度，破坏凝露形成条件，降低环境湿度，湿度降至预定值时，控制器自动停止加热。温度低于设置值时接通加热器升温，温度升至预定值时，控制器自动停止加热。目前的温湿度控制器存在以下不足之处：目前对输出控制较少，在全量程内温度控制精度低，自适应性较差；对柜体内的环境调节还是简单的输出控制，不能较好的应对环境变化，在环境参数超出设定值时，不能及时告警，还存在由柜体内温度过高、过低引起的原件失效或由于湿度过高而引起的爬电、网络事故的不足。

综上所述，如何设计一种高精度、超高稳定性、操作简便的温湿度控制器，仍是待解决的技术问题。

技术实现要素：

为了克服上述现有技术的不足，本公开提供了一种温湿度控制器及温湿度控制装置，实时采集柜体内的温湿度信息，温度低于下限值或者湿度高于上限值时自动启动加热器；当温度高于上限值时自动启动排风扇，从而使柜体内温度、湿度控制在允许范围内。

本公开所采用的技术方案是：

一种温湿度控制器，包括主控制器以及与主控制器连接的温湿度采集模块、两路加热控制模块、两路排风控制模块和输出模块；所述主控制器与温湿度采集模块之间连接有无源开关模块，所述两路加热控制模块的输出端分别与加热器连接；所述两路排风控制模块的输出端分别风机连接。

进一步的，所述温湿度采集模块包括两个温湿度传感器和与每个温湿度传感器连接的温湿度采集电路，所述温湿度采集电路包括温度采集电路和湿度采集电路，所述温度采集电路和湿度采集电路分别包括串联的热敏电阻和固定电阻，串联的热敏电阻和固定电阻的一端与温湿度传感器连接，另一端与主控制器的输入端连接，所述热敏电阻和固定电阻的互联节点还连接有稳压二极管。

进一步的，所述无源开关模块包括无源开关和无源开关控制模块，所述无源开关通过无源开关控制模块与主控制器的输出端连接；

所述无源开关控制模块包括三极管和继电器，主控制器的输出端通过电阻与三极管的栅极连接，所述三极管的集电极与继电器的输入端连接；所述继电器的输出端与无源开关连接。

进一步的，所述加热控制模块包括两路加热器控制电路，主控制器的输出端通过加热器控制电路与加热器连接；所述风机控制模块包括两路风机控制电路，主控制器的输出端通过加热器控制电路与加热器连接。

进一步的，所述加热器控制电路和风机控制电路分别包括三极管和继电器，主控制器的输出端通过电阻与三极管的栅极连接，所述三极管的集电极与继电器的输入端连接；所述继电器的输出端与加热器或风机连接。

进一步的，所述输出模块包括第一光电耦合器、第二光电耦合器、三极管和收发器；

所述第一光电耦合器的发射二极管的阳极接+5V，所述第一光电耦合器的发射二极管的阴极与主控制器的输出端连接；所述第一光电耦合器的光敏三极管的发射极通过电阻与收发器的使能端连接；所述第一光电耦合器的光敏三极管的集电极分别通过电阻与所述三极管的栅极、发射极连接；

所述第二光电耦合器的发射二极管的阳极通过电阻分别与收发器的电源端、所述三极管的发射极连接；所述第二光电耦合器的发射二极管的阴极与收发器的接收输出端连接；所述第二光电耦合器的光敏三极管的集电极与主控制器的输出端连接；所述第二光电耦合器的光敏三极管的发射极接地；

所述收发器的第一发送输出端和第二发送输出端分别通过热敏电阻与RS485串口连接。

进一步的，还包括与主控制器连接的存储模块和电源模块。

进一步的，包括壳体和设置在壳体内的温湿度控制器；

所述壳体的顶部设置有可抽拉的前面板；所述壳体的侧面上设置有多个通气孔。

进一步的，所述前面板上设置有温度显示数码管、湿度显示数码管、设定按键、加热按键、排风按键、退出按键、A路温湿度采集指示灯、B路温湿度采集指示灯、加热指示灯、排风指示灯、手动操作指示灯、报警指示灯和电源指示灯，所述温度显示数码管、湿度显示数码管、设定按键、加热按键、排风按键、退出按键、A路温湿度采集指示灯、B路温湿度采集指示灯、加热指示灯、排风指示灯、手动操作指示灯、报警指示灯和电源指示灯分别与智能温湿度控制器的主控制器连接。

本公开的有益效果是：

(1)本公开实现对柜体内的两路温湿度信息采集，温度低于下限值或者湿度高于上限值时自动启动加热器；当温度高于上限值时自动启动排风扇，从而使柜体内温度、湿度控制在允许范围内，可有效的防止柜体内温度过高、过低引起的原件失效或由于湿度过高而引起的爬电、网络事故；

(2)本公开在超温报警时，通过控制无源开关断开，从而断开对柜体内温湿度采集，避免高温对温湿度采集模块、两路加热控制模块、两路排风控制模块和输出模块等模块内元器件的损坏；

(3)本公开采用485通讯方式实时传送当前温湿度及当前手动加热、排风，自动加热、排风、报警状态。

附图说明

构成本公开的一部分的说明书附图用来提供对本公开的进一步理解，本公开的示意性实施例及其说明用于解释本公开，并不构成对本公开的不当限定。

图1是温湿度控制器的结构框图；

图2是主控制器的电路图；

图3是温湿度采集模块的电路图；

图4是无源开关控制模块的电路图；

图5是加热器控制电路的电路图；

图6是输出模块的电路图；

图7是存储模块的电路图；

图8是电源模块的电路图；

图9是壳体的结构示意图；

图10是前面板的结构图；

图11是前面板的电路图。

具体实施方式

下面结合附图与实施例对本实用新型作进一步说明。

应该指出，以下详细说明都是例示性的，旨在对本公开提供进一步的说明。除非另有指明，本公开使用的所有技术和科学术语具有与本申请所属技术领域的普通技术人员通常理解的相同含义。

需要注意的是，这里所使用的术语仅是为了描述具体实施方式，而非意图限制根据本申请的示例性实施方式。如在这里所使用的，除非上下文另外明确指出，否则单数形式也意图包括复数形式，此外，还应当理解的是，当在本说明书中使用术语“包含”和/或“包括”时，其指明存在特征、步骤、操作、器件、组件和/或它们的组合。

本实施例提供一种温湿度控制器，如图1所示，温湿度控制器包括主控制器6、温湿度采集模块7、两路加热控制模块8、两路排风控制模块9、输出模块10、存储模块11和电源模块12；所述温湿度采集模块7、两路加热控制模块8、两路排风控制模块9、输出模块10、存储模块11和电源模块12分别与主控制器6连接；主控制器6通过加热控制模块8和排风控制模块9控制两路加热器和风机工作。

图2是主控制器的电路图。如图2所示，所述主控制器采用UFD78F05型单片机U1，所述单片机U1的输入端与温湿度采集模块连接，通过温湿度采集模块采集温度和湿度，所述单片机U1的输出端与加热控制模块、排风控制模块、输出模块、存储模块和显示模块连接，当温度测量值低于温度下限值，或湿度测量值大于湿度上限值时，通过两路加热控制模块启动两路加热器；当温度测量值大于温度上限值，通过两路排风控制模块启动两路风机；通过输出模块将测量数据传输至其他设备；通过存储模块存储测量数据，通过显示驱动模块驱动显示器显示测量数据。

图3是温湿度采集模块的电路图。如图3所示，所述温湿度采集模块包括两个温湿度传感器和与每个温湿度传感器连接的温湿度采集电路，两个温湿度传感器包括第一温湿度传感器1和第二温湿度传感器2，所述温湿度采集电路包括温度采集电路和湿度采集电路，其中，一路温度采集电路包括热敏电阻PTC6和电阻R11，所述第一温湿度传感器1通过串联的热敏电阻PTC和电阻R11连接至单片机U1的输入端，热敏电阻PTC6和电阻R11的互联节点还连接有稳压二极管TZ8，稳压二极管TZ8的另一端接地；一路湿度采集电路包括热敏电阻PTC7和电阻R12，所述第一温湿度传感器1通过串联的热敏电阻PTC7和电阻R12连接至单片机U1的输入端，热敏电阻PTC7和电阻R12的互联节点还连接有稳压二极管TZ9，稳压二极管TZ9的另一端接地。

在温湿度传感器与温湿度采集电路之间连接有无源开关5，无源开关5与单片机U1的输出端连接，常态下，无源开关5处于闭合状态，单片机U1可通过温湿度采集电路采集温度和湿度；当温度超过限制时，单片机U1进行超温报警，还控制无源开关5断开，停止对温湿度采集。保证在超温时，不进行温湿度采集，避免电路因高温发生故障。

在无源开关与单片机U1之间连接有无源开关控制模块，如图4所示，该无源开关控制模块包括电阻R19、三极管Q5和继电器K5，主控制器的输出端通过电阻R19与三极管Q5的栅极连接，所述三极管Q5的集电极与继电器K5的输入端连接，所述三极管Q5的发射极接地；所述继电器K5的输出端与无源开关5连接；所述继电器K5的输入端并联有二极管D1，所述三极管Q5的栅极还通过电阻R20与所述三极管Q5的发射极连接。

所述加热控制模块包括两路与加热器连接的加热器控制电路，加热器通过加热器控制电路与单片机U1的输出端连接；所述风机控制模块包括两路与风机连接的风机控制电路。

在本实施例中，所述加热器控制电路和风机控制电路的电路结构相同，如图5所示，加热器控制电路或风机控制电路包括电阻R6、三极管Q1和继电器K1，主控制器的输出端通过电阻R6与三极管Q1的栅极连接，所述三极管Q1的集电极与继电器K1的输入端连接，所述三极管Q1的发射极接地；所述继电器K1的输出端与风机4或加热器3连接，通过继电器控制风机或加热器的开启或关闭；所述继电器K1的输入端并联有二极管D7，所述三极管Q1的栅极还通过电阻R7与所述三极管Q1的发射极连接。

当温度测量值低于温度下限值TL，或湿度测量值大于湿度上限值HH时，单片机通过两路加热控制模块启动两路加热器，直至温度测量值大于等于温度下限值TL与低温加热回差值的和TL-时，并且湿度测量值小于等于湿度上限值HH与超湿加热回差值HH-的差时，单片机控制两路加热器关闭；当温度测量值大于温度上限值TH，单片机通过两路排风控制模块启动两路风机，直至温度测量值小于等于温度上限值TH与超温排风回差值的差值TH-时，单片机控制两路风机关闭。

在本实施例中，温度下限值TL设置为5℃；温度上限值TH设置为40℃；超温报警阈值TH设置为50℃；湿度上限值HH设置为80％；低温加热回差值TL-设置为5℃；超温加热回差值TH-设置为5℃；超温报警回差值Tb-设置为2℃；超湿回差值TL-设置为5％。

图6是输出模块的电路图。如图6所示，所述输出模块包括第一光电耦合器U4、第二光电耦合器U5、NPN型三极管Q2、SN65HVD3085E型收发器U3和RS485串口U6。

具体地，所述第一光电耦合器U4的发射二极管的阳极接+5V，所述第一光电耦合器U4的发射二极管的阴极与单片机U1的输出端P10连接；所述第一光电耦合器U4的光敏三极管的发射极通过电阻R28与收发器U3的使能端3连接；所述第一光电耦合器U4的光敏三极管的集电极分别通过电阻与所述三极管Q2的栅极、发射极连接。

所述第二光电耦合器U5的发射二极管的阳极通过电阻R27分别与收发器U3的电源端、所述三极管Q2的发射极连接；所述第二光电耦合器U5的发射二极管的阴极与收发器U3的接收输出端1连接；所述第二光电耦合器U5的光敏三极管的集电极与单片机U1的输出端P11连接；所述第二光电耦合器U5的光敏三极管的发射极接地。

所述收发器U3的第一发送输出端6通过热敏电阻PTC4与RS485串口U6连接，所述收发器U3的第二发送输出端7通过热敏电阻PTC5与RS485串口U6连接；所述热敏电阻PTC4、热敏电阻PTC5的一端还通过稳压二极管、电容C17和电阻RM2接+5V。

图7是存储模块的电路图。如图7所示，存储模块采用24C01型存储芯片U2，存储芯片U2与单片机U1连接，用于存储主控制器接收的信息。

图8是电源模块的电路图。如图8所示，所述电源模块包括整流器D1、电源管理芯片U6、光电耦合器U7、变压器T1和稳压器U8。

具体地，所述整流器D1的输入端与交流电连接，所述整流器D1的输入端之间连接有三个串联的稳压二极管；所述整流器D1的输出端通过通过电容C1、串联的电感L2和电阻与电源管理芯片U6的源极S连接，电源管理芯片U6的开关脚EN与光电耦合器U7的光敏三极管的集电极连接，所述光电耦合器U7的光敏三极管的发射极与电源管理芯片U6的源极S连接；所述整流器D1的输出端还通过两个串联的二极管与电源管理芯片U6的漏极D连接；所述电源管理芯片U6的漏极D与变压器T1的初级线圈的一端连接，变压器T1的初级线圈的另一端与整流器D1的输出端连接，所述变压器T1的次级线圈通过二极管D4与稳压器U8的输入端连接，所述稳压器U8的输出端输出+5V电压。

在本实施例中，所述整流器D1由四个串联的二极管组成；所述电源管理芯片U6采用TYN266PN型电源管理芯片；所述稳压器U8采用7805型稳压器。

本实施例提出的温湿度控制器的工作过程为：

单片机U1通过温湿度采集模块测量柜体内的温度和湿度信息，当温度测量值低于温度下限值TL，或湿度测量值大于湿度上限值HH时，通过两路加热控制模块启动两路加热器，直至温度测量值大于温度下限值TL与低温加热回差值TL-的和，并且湿度测量值小于等于湿度上限值HH与超湿加热回差值的差HH-时，控制两路加热器关闭；当温度测量值大于温度上限值TH，通过两路排风控制模块启动两路风机，直至温度测量值小于等于温度上限值与超温排风回差值TH-的差值时，控制两路风机关闭；当温度测量值超过报警温度阈值Tb时，单片机控制无源开关断开，同时进行报警，直至温度测量值小于等于报警温度阈值Tb与超温报警回差值Tb-的差值时，停止报警，无源开关闭合。

本实施例还提供一种温湿度控制装置，该装置包括壳体和设置在壳体内的如上所述的温湿度控制器。

图9是壳体的结构示意图。所述壳体包括壳体主体14和设置在壳体主体顶部的可抽拉的前面板15，温湿度控制器的电路板的一侧与前面板固定连接，检修可以直接将电路板和前面板从壳体主体上抽出，方便检修；所述壳体主体的侧面上设置有多个通气孔20。

如图9和10所示，所述前面板上设置有温度显示数码管18和湿度显示数码管19、设定按键、加热按键(向上键)、排风按键(向下键)、退出按键16、A路温湿度采集指示灯、B路温湿度采集指示灯、加热指示灯、排风指示灯、手动操作指示灯、报警指示灯和电源指示灯17，所述温度显示数码管18和湿度显示数码管19、设定按键、加热按键(向上键)、排风按键(向下键)、退出按键16、A路温湿度采集指示灯、B路温湿度采集指示灯、加热指示灯、排风指示灯、手动操作指示灯、报警指示灯和电源指示灯17分别与智能温湿度控制器的主控制器连接。

其中，加热按键(向上键)在按一下时，实现向上选择功能键，长按时是加热功能键；排风按键(向下键)在按一下时，实现向下选择功能键，长按时是排风功能键。

图11是前面板的电路图。如图11所示，在本实施例中，采用TM1640型LED驱动控制专用电路驱动两路数码管。

本实施例提出的智能温湿度控制装置的工作过程为：

将温湿度控制装置正面推入开好孔的电柜面板，然后装入紧固安装件。

通电，仪表自检，即显示测得温湿度，若有温湿度传感器未接好，则显示“EEE”。

正常测量状态下，按下加热按键或排风按键切换A路B路显示，在A路显示模式下长按加热按键启动A路手动加热，在B路显示模式下长按加热按键启动B路手动加热，在A路显示模式下长按排风按键启动A路手动排风，在B路显示模式下长按排风按键启动B路手动排风。

一键恢复出厂默认设定值：长按退出键10秒，可以一键恢复出厂默认设置。

参数设定：在正常测量状态下，长按设定键进入参数设定状态，在设置模式下短按设定键设置项目跳转，按加热键或排风键改变参数，长按跳转到第一项设置项目，按退出键退出设置保存设置参数。在参数设置状态下，设置项目LED指示灯亮起。

通过485通讯串口可实时传送当前温湿度及当前手动加热、排风，自动加热、排风、报警状态。

进行温湿度测量时，将温度测量值和湿度测量值与设置限值相比较：

当温度测量值低于温度下限值TL，或湿度测量值大于湿度上限值HH时，启动加热器进行加热，直至温度测量值大于温度下限值TL与低温加热回差值TL-的和，并且湿度测量值小于等于湿度上限值HH与超湿加热回差值的差值HH-时，停止加热；

当温度测量值大于温度上限值TH，启动风机进行排风降温，直至温度测量值小于等于温度上限值TH与超温排风回差值TH-的差值时，关闭风机；

当温度测量值超过报警温度阈值Tb时，控制无源开关断开，同时进行报警，直至温度测量值小于等于报警温度阈值Tb与超温报警回差值Tb-的差值时，停止报警，控制无源开关闭合。

从以上的描述中，可以看出，本申请上述的实施例实现了如下技术效果：

(1)本公开实现对柜体内的两路温湿度信息采集，温度低于下限值或者湿度高于上限值时自动启动加热器；当温度高于上限值时自动启动排风扇，从而使柜体内温度、湿度控制在允许范围内，可有效的防止柜体内温度过高、过低引起的原件失效或由于湿度过高而引起的爬电、网络事故；

(2)本公开在超温报警时，通过控制无源开关断开，从而断开对柜体内温湿度采集，避免高温对温湿度采集模块、两路加热控制模块、两路排风控制模块和输出模块等模块内元器件的损坏；

(3)本公开采用485通讯方式实时传送当前温湿度及当前手动加热、排风，自动加热、排风、报警状态。

上述虽然结合附图对本实用新型的具体实施方式进行了描述，但并非对本实用新型保护范围的限制，所属领域技术人员应该明白，在本实用新型的技术方案的基础上，本领域技术人员不需要付出创造性劳动即可做出的各种修改或变形仍在本实用新型的保护范围以内。