基于红外技术的空气能热水器监测装置的制作方法

本实用新型涉及电子技术领域，尤其涉及一种基于红外技术的空气能热水器监测装置。

背景技术：

由于空气能热泵具有舒适、环保、节能、效果好等优点，目前空气能热泵已经在我国逐步占据小部分市场。然而我国地理版图南北跨度大，气候相差明显（南方气温高湿度高，北方气温低湿度也低），南北气压也不同，造成各个地区结霜温度点都不同，因此，空气源热泵在我国的应用状况并不理想。长久以来，空气源热泵只在我国的广东、福建、浙江、湖南、江西、云南等南方地区得到了一些应用，其在北方地区推广的状况不尽如人意，其主要原因还是难于解决机组结霜问题，机组一旦结霜，机组就难于与空气交换热量，造成机组能效低，机组加热不了热水，这对整个空气源热泵机组的正常供热以及空气能推广造成极其不利。因此，想要提高空气能热泵的能效以及促进空气源热泵在北方地区的应用，必须及时发现机组结霜问题。

现有的结霜检测技术主要依据温度探头传感器对盘管温度和对环境温度进行综合比较，从而对机组做出结霜判断。然而，我们国家地理气候相差很大，原有的数据都是在实验室针对某几种条件所计算出的数据，无法做到每台机子在不同区域都能对结霜做出准确判断（北方气温低但气候干燥，结霜相对温度低，而南方气温高湿度也高，结霜相对温度高，因此，同一种类型的机组在北方地区容易造成机组还没有结霜就做出化霜控制程序的误操作，而在南方同样的判断就会出现机组结霜了可是机组不会化霜的情况）。另外，空气能热水器化霜原理都是把水箱热能或者电能产生热量移送到外盘管去融化霜块，所以一旦误操作就造成能量的损失。

技术实现要素：

本实用新型所要解决的技术问题在于，提供一种结构简单、灵活性强、可靠性高的基于红外技术的空气能热水器监测装置，可及时给出空气能热水器主控制器准确的结霜信号，为提高空气热水器能效和机组正常稳定运行提供帮助。

为了解决上述技术问题，本实用新型提供了一种基于红外技术的空气能热水器监测装置，包括红外发光管、红外接收管、防干扰遮挡片及控制器；所述红外发光管与红外接收管同向设置，所述防干扰遮挡片设于红外发光管与红外接收管之间以用于隔离所述红外发光管及红外接收管；所述红外发光管用于向空气能热水器的盘管发射红外光，所述红外接收管用于接收所述盘管反射的红外光，所述控制器用于驱动所述红外发光管并将所述红外接收管所采集的红外信号转换为电信号。

作为上述方案的改进，所述控制器包括接口电路、第一NPN型三极管、第二NPN型三极管、光敏三极管、发光二极管、第一电容、第二电容、第三电容、第一电阻、第二电阻、可调电阻、第四电阻、第五电阻、第六电阻及第七电阻；所述第一NPN型三极管的基极分别与第二电阻的一端、可调电阻的一固定引脚及第三电容的一端电连接，所述第一NPN型三极管的集电极分别与第一电阻的一端及接口电路电连接，所述第一NPN型三极管的发射极分别与第二电阻的另一端、可调电阻的另一固定引脚、第三电容的另一端、第六电阻的一端及第二NPN型三极管的发射极电连接；所述第二NPN型三极管的基极分别与第六电阻的另一端及第七电阻的一端电连接，所述第二NPN型三极管的集电极与发光二极管的负极电连接，所述第七电阻的另一端与接口电路电连接，所述发光二极管的正极与第五电阻的一端电连接；所述光敏三极管的集电极与第四电阻一端电连接，所述光敏三极管的发射极与可调电阻的可调引脚电连接；所述第一电容的一端、第二电容的一端分别与接口电路电连接，所述第一电阻的另一端、第四电阻的另一端、第五电阻的另一端、第一电容的另一端、第二电容的另一端及接口电路分别接入供电电源。

作为上述方案的改进，所述接口电路上设有第一引脚、第二引脚、第三引脚及第四引脚，所述第一引脚及第二引脚连接供电电源，所述第三引脚用于输出盘管结霜信号，所述第四引脚连接所述红外发光管并用于向所述红外发光管输出采集触发信号。

作为上述方案的改进，所述第一引脚与供电电源电连接，所述第二引脚与第一电容的另一端及第二电容的另一端分别电连接；所述第三引脚与第一电阻的一端及第一NPN型三极管的集电极分别电连接；所述第四引脚与第七电阻的另一端电连接。

实施本实用新型的有益效果在于：

本实用新型基于红外技术的空气能热水器监测装置结合红外线的光谱特性，通过红外发光管向盘管发射红外光线，并根据盘管表面红外光线的反射情况即可判断空气能热泵的机箱是否结霜。

另外，本实用新型通过设置结构独特的控制器，可有效获知盘管是否结霜，灵活性强，而且控制器全部由硬件电路制成，可靠性高，达到了能快速准确检测盘管结霜目的，能及时给出空气能热水器主控制器准确的结霜信号，对提高空气热水器能效和机组正常稳定运行提供了很大帮助。

附图说明

图1是本实用新型基于红外技术的空气能热水器监测装置结构示意图；

图2是本实用新型中控制器的电路示意图。

具体实施方式

为使本实用新型的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合附图对本实用新型作进一步地详细描述。仅此声明，本发明在文中出现或即将出现的上、下、左、右、前、后、内、外等方位用词，仅以本发明的附图为基准，其并不是对本发明的具体限定。

参见图1，图1显示了本实用新型基于红外技术的空气能热水器监测装置的具体结构，其包括红外发光管2、红外接收管4、防干扰遮挡片3及控制器；具体地，所述红外发光管2与红外接收管4同向设置，所述防干扰遮挡片3设于红外发光管2与红外接收管4之间以用于隔离所述红外发光管2及红外接收管4。

需要说明的是，红外线是特定的光谱，安装在空气能热泵的整机当中是不会受日照红外线干扰的，从而可有效减少可见光的干扰。同时，当空气能热泵的机箱盘管1结霜后，盘管1表面形成的白色霜块能发射大量红外光线，因此，通过向盘管1发射红外光线，并结合盘管1表面红外光线的反射情况即可判断空气能热泵的机箱是否结霜。

本实用新型中设置有红外发光管2、红外接收管4及控制器。其中，所述红外发光管2用于向空气能热水器的盘管1发射红外光；所述红外接收管4用于接收所述盘管1反射的红外光；所述控制器用于驱动所述红外发光管2并将所述红外接收管4所采集的红外信号转换为电信号。同时，本实用新型中还设置有防干扰遮挡片3，可有效隔离所述红外发光管2及红外接收管4，避免红外发光管2所发射的红外光对红外接收管4产生影响。

工作时，控制器驱动红外发光管2向空气能热水器的盘管1发射红外光，当盘管1表面形成的白色霜块时，在白色霜块的作用下盘管1能反射大量红外光线至红外接收管4，控制器将红外接收管4所接受的红外光量转换成低电平输出，从而判断出盘管1结霜；当盘管1表面未结霜时，盘管1只能反射小量红外光线至红外接收管4，控制器将红外接收管4所接受的红外光量转换成高电平输出，从而判断出盘管1未结霜。因此，通过红外发光管2发射红外光线对盘管1照射，并通过红外接收管4对反射回来的红外光线强度进行采集，再由控制器对红外光线进行放大并输出相应的电信号，可有效获知盘管1是否结霜，灵活性强，达到了能快速准确检测盘管1结霜目的，能及时给出空气能热水器主控制器准确的结霜信号，对提高空气热水器能效和机组正常稳定运行提供了很大帮助。

如图2所示，所述控制器包括接口电路J1、第一NPN型三极管Q1、第二NPN型三极管Q2、光敏三极管EQ1、发光二极管E1、第一电容C1、第二电容C2、第三电容C6、第一电阻R1、第二电阻R2、可调电阻R3、第四电阻R4、第五电阻R5、第六电阻R6及第七电阻R7。

具体地，所述接口电路J1连接到空气能热水器的主控制器中；所述第一NPN型三极管Q1的基极分别与第二电阻R2的一端、可调电阻R3的一固定引脚及第三电容C6的一端电连接，所述第一NPN型三极管Q1的集电极分别与第一电阻R1的一端及接口电路J1电连接，所述第一NPN型三极管Q1的发射极分别与第二电阻R2的另一端、可调电阻R3的另一固定引脚、第三电容C6的另一端、第六电阻R6的一端及第二NPN型三极管Q2的发射极电连接；所述第二NPN型三极管Q2的基极分别与第六电阻R6的另一端及第七电阻R7的一端电连接，所述第二NPN型三极管Q2的集电极与发光二极管E1的负极电连接，所述第七电阻R7的另一端与接口电路J1电连接，所述发光二极管E1的正极与第五电阻R5的一端电连接；所述光敏三极管EQ1的集电极与第四电阻R4的一端电连接，所述光敏三极管EQ1的发射极与可调电阻R3的可调引脚电连接；所述第一电容C1的一端、第二电容C2的一端分别与接口电路J1电连接，所述第一电阻R1的另一端、第四电阻R4的另一端、第五电阻R5的另一端、第一电容C1的另一端、第二电容C2的另一端及接口电路J1分别接入供电电源。

另外，所述接口电路J1上设有第一引脚、第二引脚、第三引脚及第四引脚。所述第一引脚及第二引脚连接供电电源；所述第三引脚用于输出盘管1结霜信号，结霜时候输出低电平，未结霜时候输出高电平；所述第四引脚连接所述红外发光管2并用于向所述红外发光管2输出采集触发信号，高电平有效，其中点触发形式能有效延长红外光管寿命。

同时，所述第一引脚与供电电源电连接，所述第二引脚与第一电容C1的另一端及第二电容C2的另一端分别电连接；所述第三引脚与第一电阻R1的一端及第一NPN型三极管Q1的集电极分别电连接；所述第四引脚与第七电阻R7的另一端电连接。

工作时，需要采集结霜信号时候，对第一引脚、第二引脚、第三引脚及第四引脚均输出高电平，第四引脚驱动红外发光管2点亮并向空气能热水器的盘管1发出红外光线。如果盘管1未结霜，从盘管1处反射回来的红外光线就会偏小，流经光敏三极管EQ1的电流也会减小，第一NPN型三极管Q1未导通，电压输出高电平到第一引脚、第二引脚及第三引脚；当盘管1出现结霜时，盘管1结霜变成白色区域块，从盘管1处反射回来的红外光线就大大增强，流经光敏三极管EQ1的电流增大，第一NPN型三极管Q1导通，电压输出低电平到第一引脚、第二引脚及第三引脚。从而达到了快速准确检测盘管1结霜目的，能及时给出空气能热水器主控制器准确的结霜信号，对提高空气热水器能效和机组正常稳定运行提供了很大帮助。

以上所述是本实用新型的优选实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理的前提下，还可以做出若干改进和润饰，这些改进和润饰也视为本实用新型的保护范围。