专利名称：空调温度控制智能节电器的制作方法
技术领域：
本发明涉及节电装置，具体涉及一种空调温度控制智能节电器。
技术背景因为空调具有季节性、间歇性、随机性的特点，导致了电力消费曲线的时 序性波动，形成电力尖峰负荷。而近年来，随着人民生活水平的提高，空调市 场需求飞速增长，每年新增的空调装机容量接近甚至超过了同期新建电厂的装 机容量。随着空调器的大量使用，目前空调耗电已经在很多发达城市中占夏季电力高峰期负荷的40%左右。采用合理的方式来节约空调的能耗，可以节约资源、 减少空调运行费用、保护环境，并且可以避免不必要的电力建设投资，目前，大部分空调建筑的设定温度为24-26€，而一些公用建筑中空调温度 控制得更低，甚至低于22r，不但浪费能源，同时舒适性很差。所以，合理地 提高对空调房间的设定温度， 一方面可以降低对电力高峰负荷的需求，另一方 面可以节约用电量需求，此外还可以避免由于空调温度过低带来的不舒适性及 "空调病"等问题。2007年6月1日，中国《国务院关于空调温度控制标准》规 定公用建筑中的空调温度夏天不得低于26X:，而冬天虽然国家没有规定建议 温度，但科学研究表明，冬季空调机的温度适宜设定在16至181C.这样的温度 既能保暖又能最大效果地起到一定的节能作用。但是，大部分单位没有认真执 行这条规定，造成了能源的浪费。 发明内容本发明的目的是提供一种空调温度控制智能节电器，它既能在夏天环境温 度低于设定的温度时自动停止运转，高于设定的温度时自动重新启动，又能在 冬天环境温度高于设定温度时自动停止运转，高于设定的温度时自动重新启动， 而不受人为控制的影响，从而减少不必要的浪费，节约电能。本发明所述的空调温度控制智能节电器，包括电源电路、与电源电路连接的控制器、与控制器连接的继电器输出电路，其特征在于 一温度检测电路与 差模放大电路连接，差模放大电路与微控制器连接，电源电路分别与温度检测 电路和差模放大电路连接。所述的空调温度控制智能节电器，其温度检测电路包括电阻Rl、三极管 TL431和由铂热电阻PT100和可调电位器R2， R3， R4构成平衡电桥，平衡电桥的 C点和D点形成的与温度成正比的电压信号，送入差模放大电路。R2，R3，R4能调节电阻的变化，而PT100铂热电阻的阻值随着温度的升高而成 正比的变大，测量范围为-200 ~ + 650 "C。 PtlOO型铂热电阻在0 r时的阻 值为100Q ， 200 1C时的阻值在170Q左右，即温度上升11C，阻值上升O. 35Q， R4可调电位器的阻值为100Q，当PT100和R4的电位器阻值不相等时，C点和D点 形成的与温度成正比的电压信号，送入后端的差模放大电路进行调节，而基准 电源由TL431提供，基准电压为2. 5V，基准电压给平衡电桥提供一个可供参考的 电压信号，设环境温度为;cX:,则C， D两点的电压信号Vcd与温差的关系式为F( = x 2.5 ， ^ = 100 + 0.35X x 2.5 ，因为= i 2 = i ，由于0.35x相对于分母来i 2+100 i 3 +100 + 0.35x说很小，所以^ = 100 + 0'35\2.5，则V-^Lx2.5所述的所述的空调温度控制智能节电器，其差模放大电路包括电阻R5、R6、R7、 R8 、 LM358 (运算放大器)，R5、 R6与温度检测电路连接、Vout端与控制器连接.所述的空调温度控制智能节电器，其控制器包括单片机C8051F300，其3脚 与电源电路连接、9脚与差模放大电路连接、2脚与继电器输出电路连接，所述的空调温度控制智能节电器，其继电器输出电路由三极管放大电路组 成。其功能是为了驱动继电器工作和关断，单片C8051F300输出高电平，经过 反相器緩冲器变成低电平，此时三极管关断，输出的电压为OV,反之，若单片机 输出低电平，则输出12V的电压以驱动继电器。所述的空调温度控制智能节电器，其电源电路为控制器提供稳定的电源， 控制器所用的电源同样取至电网电压，由二极管整流后输入专用的电源芯片， 从而输出稳定的直流电压，控制板所需的电压为+5V， +3. 3V，+12V都由电源电路 提供。电网电压经过220V/15V的变压器后输入，经过二极管整流之后通过滤波 电容输入三端稳压芯片LM7812，稳压之后再输出，其中Ll为电源指示灯，用以 检测电源的好坏。3. 3V，5V的电源结构一样，只是所用的稳压芯片不同，分别为 LM1117-3. 3，LM7805。本发明的优点是采用微电脑控制系统，实时采集温度信号与基准温度值 相比较，通过计算进行自动调节，将温度强制控制在某个值附近；采用智能控 制方式，不需要人为干预；可以自动把温度设定在国家规定的标准温度附近， 既保证了舒适性，又节省电能。
图l是系统硬件框图.图2是温度检测电路图。图3是差模放大电路图。图4是单片机与外围电路的连接引脚图， 图5是继电器驱动电路图。 图6是电源电路图。 图7是主程序流程图。
具体实施方式
参见图1,所述的空调温度控制智能节电器，包括电源电路l、与电源电路 连接的控制器2、与控制器连接的继电器输出电路3，温度检测电路4与差模放 大电路5连接，差模放大电路与控制器连接，电源电路分别与温度检测电路和 差模放大电路连接。参见图2,温度检测电路4包括电阻R1、三极管TL431和由铂热电阻PTIOO 和可调电位器R2， R3, R4构成平衡电桥，平衡电桥的C点和D点形成的与温度成 正比的电压信号，送入差模放大电路5。参见图3，差模放大电路5包括电阻R5、 R6、 R7、 R8 、 LM358 (运算放大 器)，R5、 R6与温度检测电路4连接、Vout端与控制器2连接；差模放大电路 的作用是将电压信号Vdc放大，差模放大电路可以有效地抑制信号的共模干扰， 保证信号的准确，其中，&-/ 5， &-/ 6，其放大的倍数为即差模放大器输出4^=^^x2.5"参见图4，控制器3包括单片机C8051F300 (Cygnal公司制造)，其3脚与 电源电路.l连接、9脚与差模放大电路5连接、2脚与继电器输出电路3连 接。该控制器自带10位的A/D转换通道，具有较高的转换速度和精度，受温度影响较小，能长时间保证精度，重复性好，功耗较低，且具有多路模拟开关，所以对于过程控制它是比较理想的。温度信号输入是差模放大器的输出信号Vout, 单片机通过它来判断环境的温度，继电器控制信号输出到继电器驱动电路，以 控制继电器的通断。C2DAT与C2CK为程序下栽口。参见图5，继电器输出电路3由三极管放大电路组成。其功能是为了驱动继 电器工作和关断，单片C8051F300输出高电平，经过反相器緩冲器变成低电平， 此时三极管关断，输出的电压为OV，反之，若单片机输出低电平，则输出12V 的电压以驱动继电器。参见图6,所述的空调温度控制智能节电器，电源电路l为控制器提供稳定 的电源，控制器所用的电源同样取至电网电压，由二极管整流后输入专用的电 源芯片，从而输出稳定的直流电压，控制板所需的电压为+5V， +3. 3V,+12V都由 电源电i^供，电网电压经过220V/15V的变压器后输入，经过二极管整流之后 通过滤波电M入三端稳压芯片LM7812,稳压之后再输出，其中Ll为电源指示 灯，用以检测电源的好坏。3. 3V， 5V的电源结构一样，只是所用的稳压芯片不同， 分别为LM1117-3. 3，LM7805。参见图7,本发明的温度检测电路发出的温差信号经过由运放组成的差模放 大电路进入控制器，经过软件处理后判断外部继电器的通断，从而控制空调的 停止和运行。空调控制器的优点。本发明采用微电脑控制系统，实时采集温度 信号与基准温度值相比较，通过计算进行自动调节，将温度强制控制在某个值 附近。该控制装置采用智能控制方式，不需要人为干预，可以自动把温度设定 在国家规定的标准温度附近.在本设计中，采用平均值采样，最终输入A/D转换器的理论最大峰值不会超过单片机的基准电压值，故采用+3. 3V作为参考电压，此时，转换精度为3.22mV (3. 3V/1024 )。在这里主要考虑A/D转换器的两个主要性能指标是转换速度 (Cinversion Rate)和转换精度(Cinversio"ccuracy) 。 A/D转换器的转换速 ^A指完成一次A/D转换所需要的时间，由其时钟频率决定，该设计中使用的单 片机C8051F300的时钟频率是25MHz，将其分频为10kHz，由于温差信号为直流信 号，为减小误差，取其一秒内的平均值作为温度信号T.根据用户的要求，空调生产公司可以适当的设定夏季的下限温度值和冬季 的上限温度值，控制器根据一定时间的采样的温度值来判断环境所处的季节， 设当一段时间的室内的温度值低于201C时，判断为冬季模式，当一段时间的室 内温度高于20TC时，判断为夏季模式.当iiX夏季模式时，当温度低于26t:时， 控制器停止空调的运行，当温度高于281C时，控制器启动空调的，继续致冷. 当温度ii^冬季模式时，当温度高于18X:时，控制器停止空调的运行，当温度低于i6r时，控制器启动空调的，继续致热.如此，可以使其温度强制设定在 某个值，而不受人为设定温度的影响。控制器上电之后，进行程序的初始化操作，初始化成功之后，A/D转换器开 始工作，采样外部的温度信号，通过环境温度来判断控制器处于哪种模式，当 温度低于201C时，控制器认为处于冬天模式，在冬天模式下，当空调环境温度 大于18TC时，控制器停止空调的运转，当环境温度小于16TC时，控制器开启空 调的运转，当温度高于20TC时，控制器处于夏天模式，在夏天;f莫式下，当空调 环境温度低于26X:时，控制器停止空调的运转，当空调环境温度高于28"C时， 控制器开启空调运转。如此循环往复使空调温度强制性的控制在设定值附近。
权利要求
1、空调温度控制智能节电器，包括电源电路(1)、与电源电路连接的控制器(2)、与控制器连接的继电器输出电路(3)，其特征在于一温度检测电路(4)与差模放大电路(5)连接，差模放大电路与微控制器连接，电源电路分别与温度检测电路和差模放大电路连接。
2、 根据权利要求l所述的空调温度控制智能节电器，其特征在于温度检 测电路(4 )包括电阻R1 、三极管TL431和由铂热电阻PT1 OO和可调电位器R2， R3, R4 构成平衡电桥，平衡电桥的C点和D点形成的与温度成正比的电压信号，送入差 模放大电路(5 )。
3、 根据权利要求l所述的空调温度控制智能节电器，其特征在于差模放 大电路(5)包括电阻R5、 R6、 R7、 R8 、 LM358， R5、 R6与温度检测电路(4 )连 接、Vout端与控制器(2)连接。
4、 根据权利要求l所述的空调温度控制智能节电器，其特征在于控制器 (3)包括单片机C8051F300，其3脚与电源电路(1)连接、9脚与差模放大电路(5)连接、2脚与继电器输出电路(3)连接。
全文摘要
本发明涉及空调温度控制智能节电器，包括电源电路、与电源电路连接的控制器、与控制器连接的继电器输出电路，其特征在于一温度检测电路与差模放大电路连接，差模放大电路与微控制器连接。温度检测电路包括电阻R1、三极管TL431和由铂热电阻PT100和可调电位器R2，R3，R4构成平衡电桥，平衡电桥的C点和D点形成的与温度成正比的电压信号，送入差模放大电路。本发明的优点是通过计算进行自动调节，将温度强制控制在某个值附近；采用智能控制方式，不需要人为干预；可以自动把温度设定在国家规定的标准温度附近，既保证了舒适性，又节省电能。
文档编号G05D23/19GK101236438SQ20071009325
公开日2008年8月6日 申请日期2007年12月30日 优先权日2007年12月30日
发明者高泽华 申请人:重庆鑫德勤环保节能开发有限公司