一種節(jié)能熱流量控制系統(tǒng)的制作方法
【專利摘要】一種節(jié)能熱流量控制系統(tǒng)，其包括溫度采集單元、輸入單元、處理器單元、顯示單元、超溫報(bào)警單元以及流量控制單元，所述溫度采集單元采集室內(nèi)的實(shí)時(shí)溫度數(shù)據(jù)，所述輸入單元輸入報(bào)警溫度數(shù)據(jù)以及檔位選擇數(shù)據(jù)并發(fā)送給所述處理器單元，所述處理器單元比較溫度數(shù)據(jù)與報(bào)警溫度數(shù)據(jù)并根據(jù)比較結(jié)果選擇是否發(fā)送報(bào)警信號給所述超溫報(bào)警單元，所述超溫報(bào)警單元接收報(bào)警信號并報(bào)警，所述處理器單元將檔位選擇數(shù)據(jù)發(fā)送給所述流量控制單元，所述根據(jù)接收的檔位選擇數(shù)據(jù)控制輸出熱流量，所述顯示單元顯示實(shí)時(shí)溫度數(shù)據(jù)、報(bào)警溫度數(shù)據(jù)以及檔位選擇數(shù)據(jù)。本實(shí)用新型可采集并顯示室內(nèi)實(shí)時(shí)溫度，可自主對熱流量控制實(shí)現(xiàn)室內(nèi)溫度精確調(diào)節(jié)，同時(shí)具有高溫警報(bào)功能。
【專利說明】一種節(jié)能熱流量控制系統(tǒng)
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本實(shí)用新型涉及一種熱流量控制器，特別是一種節(jié)能熱流量控制系統(tǒng)。
【背景技術(shù)】
[0002]多年以來，我國的供熱情況一直是采取集中供熱，一個(gè)小區(qū)一個(gè)集體單位共同使用一個(gè)控制閥，按住宅面積為主要的計(jì)費(fèi)依據(jù)，按季度或者年繳費(fèi)，這樣不僅不能增強(qiáng)人們的節(jié)能意識，而且不能滿足不同居民對供暖的不同需求，也無法衡量供熱質(zhì)量。
[0003]雖然我國在近幾年大力進(jìn)行節(jié)能建筑研究，在墻體保溫上做出了努力，但是節(jié)能效果并不理想，其原因是:通過改善墻體結(jié)構(gòu)使室溫有所提高，甚至出現(xiàn)過熱現(xiàn)象，沒有達(dá)到預(yù)期的效果，因此改善維護(hù)機(jī)構(gòu)節(jié)能只能為建筑節(jié)能創(chuàng)造條件，而溫控計(jì)量才是落實(shí)技能的關(guān)鍵。沒有溫控計(jì)量，不能講能耗與用戶的經(jīng)濟(jì)利益聯(lián)系起來，不能主觀上促進(jìn)用戶節(jié)能，實(shí)現(xiàn)改善維護(hù)結(jié)構(gòu)多帶來的技能效果。
[0004]隨著計(jì)算機(jī)技術(shù)的發(fā)展，氣體流量控制在天然氣流量控制方面已經(jīng)開始走向成熟，而在供暖業(yè)的發(fā)展，家庭暖氣的普及的現(xiàn)在，熱蒸汽的計(jì)量引起了人們的特別關(guān)注，因?yàn)樵跓嵴羝闹谱?、處理、儲存、運(yùn)輸和分配過程中，需要數(shù)以萬計(jì)的流量計(jì)，其中有些流量計(jì)涉及到的結(jié)算金額數(shù)字巨大，對測量和控制準(zhǔn)確度和可靠性要求特別高。此外，在環(huán)境保護(hù)領(lǐng)域，流量測量儀表也扮演著重要角色。在當(dāng)今這個(gè)水資源比較缺乏的時(shí)代通過流量控制系統(tǒng)能更好節(jié)省水資源，通過不斷的普及這將是社會的一筆寶貴的財(cái)富。
實(shí)用新型內(nèi)容
[0005]為解決上述問題，本實(shí)用新型提供了一種節(jié)能熱流量控制系統(tǒng)，其特征在于，包括溫度采集單元、輸入單元、處理器單元、顯示單元、超溫報(bào)警單元以及流量控制單元，所述溫度采集單元、輸入單元、顯示單元、超溫報(bào)警單元以及流量控制單元分別與所述處理器單元連接；其中，
[0006]所述溫度采集單元采集室內(nèi)的實(shí)時(shí)溫度數(shù)據(jù)，并將實(shí)時(shí)溫度數(shù)據(jù)傳輸給所述處理器單元，所述處理器單元將實(shí)時(shí)溫度數(shù)據(jù)發(fā)送給所述顯示單元顯示；
[0007]通過所述輸入單元輸入報(bào)警溫度數(shù)據(jù)以及檔位選擇數(shù)據(jù)并發(fā)送給所述處理器單元；所述處理器單元將報(bào)警溫度數(shù)據(jù)以及檔位選擇數(shù)據(jù)發(fā)送給所述顯示單元進(jìn)行顯示；并且所述處理器單元將檔位選擇數(shù)據(jù)發(fā)送給所述流量控制單元，所述流量控制單元根據(jù)接收的檔位選擇數(shù)據(jù)控制輸出熱流量；
[0008]所述處理器單元比較實(shí)時(shí)溫度數(shù)據(jù)與報(bào)警溫度數(shù)據(jù)，當(dāng)所述實(shí)時(shí)溫度數(shù)據(jù)大于所述報(bào)警溫度數(shù)據(jù)時(shí)，所述處理器單元發(fā)送報(bào)警信號給所述超溫報(bào)警單元；
[0009]所述超溫報(bào)警單元接收到所述報(bào)警信號后進(jìn)行報(bào)警。
[0010]較佳地，所述處理器單元包括一單片機(jī)。
[0011]較佳地，所述溫度采集單元包括一溫度傳感器。
[0012]較佳地，所述流量控制單元包括驅(qū)動芯片與電動調(diào)節(jié)閥，所述驅(qū)動芯片接收檔位選擇數(shù)據(jù)并控制電動調(diào)節(jié)閥。
[0013]較佳地，所述驅(qū)動芯片為雙全橋步進(jìn)電機(jī)專用驅(qū)動芯片。
[0014]較佳地，所述超溫報(bào)警單元包括發(fā)光二極管和蜂鳴器。
[0015]較佳地,所述輸入單兀包括一鍵盤掃描電路，所述鍵盤掃描電路包括五個(gè)流量選擇接口以及一急停接口。
[0016]較佳地,所述顯示單元包括一 IXD顯示屏。
[0017]取得了如下有益效果:
[0018]1、通過鍵盤輸入的精確主動控制，實(shí)現(xiàn)熱流量的有效實(shí)用；
[0019]2、液晶顯示的應(yīng)用，可以實(shí)時(shí)顯示室溫和預(yù)設(shè)的溫度，方便使用者操作。
[0020]3、超溫報(bào)警電路可以在溫度過高時(shí)給予使用者報(bào)警提示，節(jié)約不必要的能量浪費(fèi)。
【專利附圖】

【附圖說明】
[0021]圖1為本實(shí)用新型實(shí)施例的結(jié)構(gòu)示意圖；
[0022]圖2為本實(shí)用新型實(shí)施例流量控制過程示意圖；
[0023]圖3為本實(shí)用新型實(shí)施例提供的超溫報(bào)警單元示意圖；
[0024]圖4為本實(shí)用新型實(shí)施例提供的鍵盤掃描單元示意圖；
[0025]圖5為本實(shí)用新型實(shí)施例提供的溫度采集單元示意圖。
【具體實(shí)施方式】
[0026]下面結(jié)合【專利附圖】

【附圖說明】本實(shí)用新型的優(yōu)選實(shí)施例。
[0027]如圖1所示，本實(shí)用新型提供了一種節(jié)能熱流量控制系統(tǒng)，其包括溫度采集單元
2、輸入單元1、處理器單元3、顯示單元5、超溫報(bào)警單元4以及流量控制單元6，溫度采集單元2、輸入單元1、顯示單元5、超溫報(bào)警單元4以及流量控制單元6分別與處理器單元3連接;
[0028]其中溫度采集單元2采集室內(nèi)的實(shí)時(shí)溫度數(shù)據(jù)，并將實(shí)時(shí)溫度數(shù)據(jù)傳輸給處理器單元3，處理器單元3將實(shí)時(shí)溫度數(shù)據(jù)發(fā)送給顯示單元5顯示；
[0029]輸入單元I輸入報(bào)警溫度數(shù)據(jù)以及檔位選擇數(shù)據(jù)并發(fā)送給處理器單元3，處理器單元3比較溫度數(shù)據(jù)與報(bào)警溫度數(shù)據(jù)并根據(jù)比較結(jié)果選擇是否發(fā)送報(bào)警信號給超溫報(bào)警單元4，超溫報(bào)警單元4接收所述報(bào)警信號并報(bào)警，處理器單元3同時(shí)將報(bào)警溫度數(shù)據(jù)發(fā)送給顯示單元5進(jìn)行顯示，處理器單元3將檔位選擇數(shù)據(jù)發(fā)送給流量控制單元6，流量控制單元6根據(jù)接收的檔位選擇數(shù)據(jù)控制輸出熱流量。
[0030]本實(shí)施例采用的處理器單元為AT89C51單片機(jī)，溫度采集單元采用單總線型數(shù)字式的溫度傳感器DS18B20，使系統(tǒng)具有測溫誤差小、分辨率高、抗干擾能力強(qiáng)，動態(tài)顯示的方式等特點(diǎn)；顯示單元采用的是IXD1602液晶屏顯示。
[0031]流量控制單元采用的是雙全橋步進(jìn)電機(jī)專用驅(qū)動芯片(Dual Full-BridgeDriver)，本例中使用的是驅(qū)動芯片L289驅(qū)動的電動調(diào)節(jié)閥，驅(qū)動芯片L289通過控制直流電機(jī)轉(zhuǎn)速實(shí)現(xiàn)控制控制閥門開度和流量，雙全橋步進(jìn)電機(jī)專用驅(qū)動芯片(DualFull-Bridge Driver),內(nèi)部包含4信道邏輯驅(qū)動電路,是一種二相和四相步進(jìn)電機(jī)的專用驅(qū)動器，可同時(shí)驅(qū)動2個(gè)二相或I個(gè)四相步進(jìn)電機(jī)，內(nèi)含二個(gè)H-Bridge的高電壓、大電流雙全橋式驅(qū)動器，接收標(biāo)準(zhǔn)。流量控制單元默認(rèn)的檔位為最大檔位。
[0032]本實(shí)用新型提供的超溫報(bào)警單元選擇了發(fā)光二極管閃亮和蜂鳴器來報(bào)警，這樣可以從視覺也可以從聽覺上達(dá)到報(bào)警的效果。當(dāng)檢測到的實(shí)時(shí)溫度超過用戶設(shè)定的報(bào)警溫度時(shí)，此時(shí)發(fā)光二極管閃爍，蜂鳴器發(fā)出警報(bào)聲。如圖3所示，利用p2.7 口，把單片機(jī)的信號傳給報(bào)警電路，達(dá)到報(bào)警的功能。
[0033]其輸入單兀為一鍵盤掃描電路,如圖4所不，鍵盤掃描電路是通過Pl.0一Pl.4這五個(gè)接口來選擇流量的，還有一個(gè)急停開關(guān)，這樣就可以通過鍵盤掃描電路來控制流量。
[0034]溫度采集單元主要是應(yīng)用溫度傳感器DS18B20來采集溫度的，如圖5所示，通過P2.4 口傳給單片機(jī)，讓單片機(jī)處理數(shù)據(jù)的。
[0035]如圖2所示，本實(shí)施例進(jìn)行熱流量控制的過程為:
[0036]首先對整個(gè)系統(tǒng)進(jìn)行數(shù)據(jù)初始化，溫度傳感器進(jìn)行環(huán)境溫度的采集，這里溫度傳感器可以并聯(lián)在設(shè)置在不同的位置，實(shí)現(xiàn)組網(wǎng)多點(diǎn)測溫，溫度傳感器將測得的溫度數(shù)據(jù)發(fā)送給單片機(jī)進(jìn)行處理，單片機(jī)處理溫度數(shù)據(jù)并發(fā)送至LCD顯示屏進(jìn)行顯示，用戶觀察顯示的溫度信息，然后根據(jù)需要通過鍵盤進(jìn)行熱流量選擇，通過鍵盤輸入的指令通過單片機(jī)發(fā)送給驅(qū)動芯片，驅(qū)動芯片控制電動調(diào)節(jié)閥實(shí)現(xiàn)熱流量的控制。
[0037]流量控制原理
[0038]本實(shí)用新型的流量控制的整體思路
[0039]液體流量控制通常采用電動調(diào)節(jié)閥實(shí)現(xiàn)，近年來，電動調(diào)節(jié)閥的結(jié)構(gòu)和控制方式發(fā)生了很大的變化，隨著計(jì)算機(jī)進(jìn)入控制領(lǐng)域，以及新型的電力電子功率元器件的不斷出現(xiàn)，使采用全控制的開關(guān)功率元件進(jìn)行脈寬調(diào)制(pulse width modulation,簡稱PWM)控制方式得到了廣泛的應(yīng)用。這種控制方式很容易在單片機(jī)中實(shí)現(xiàn)，從而為電動調(diào)節(jié)閥的控制數(shù)字化提供了基礎(chǔ)。將偏差的比例(proportion)、積分(integral)、微分(differential)通過線性組合構(gòu)成數(shù)字控制量，構(gòu)成數(shù)字PID控制器，它具有非常強(qiáng)的靈活性，可以根據(jù)試驗(yàn)和經(jīng)驗(yàn)在線調(diào)整參數(shù)，因此可以得到更好的控制性能。
[0040]本系統(tǒng)采用C51系列的89S51單片機(jī)為核心，通過設(shè)置89S51單片機(jī)的定時(shí)器產(chǎn)生脈寬可調(diào)的PWM波，對閥門電機(jī)的輸入電壓進(jìn)行調(diào)制，實(shí)現(xiàn)閥門開度的變化，進(jìn)而實(shí)現(xiàn)了對液體流量的控制。單片機(jī)通過電磁流量計(jì)采集實(shí)際流量信號，根據(jù)該信號對其內(nèi)部采用數(shù)字PID算法對PWM變量的值進(jìn)行修改，從而達(dá)到對流量的閉環(huán)精確控制。
[0041]控制器算法與PWM波形輸出
[0042]流量是一個(gè)普通而又重要的物理量，在許多領(lǐng)域里人們需對它進(jìn)行測量和控制。本系對流量控制采用PID算法，它具有結(jié)構(gòu)簡單、易于理解和實(shí)現(xiàn)，且一些高級控制都是以PID為基礎(chǔ)改進(jìn)的。在工業(yè)過程控制中90%以上的控制系統(tǒng)回路具有PID結(jié)構(gòu)。
[0043]PID調(diào)節(jié)器的離散化表達(dá)式為
[0044]
【權(quán)利要求】
1.一種節(jié)能熱流量控制系統(tǒng)，其特征在于，包括溫度采集單元、輸入單元、處理器單元、顯示單元、超溫報(bào)警單元以及流量控制單元，所述溫度采集單元、輸入單元、顯示單元、超溫報(bào)警單元以及流量控制單元分別與所述處理器單元連接；其中， 所述溫度采集單元采集室內(nèi)的實(shí)時(shí)溫度數(shù)據(jù)，并將實(shí)時(shí)溫度數(shù)據(jù)傳輸給所述處理器單元，所述處理器單元將實(shí)時(shí)溫度數(shù)據(jù)發(fā)送給所述顯示單元顯示； 通過所述輸入單元輸入報(bào)警溫度數(shù)據(jù)以及檔位選擇數(shù)據(jù)并發(fā)送給所述處理器單元；所述處理器單元將報(bào)警溫度數(shù)據(jù)以及檔位選擇數(shù)據(jù)發(fā)送給所述顯示單元進(jìn)行顯示；并且所述處理器單元將檔位選擇數(shù)據(jù)發(fā)送給所述流量控制單元，所述流量控制單元根據(jù)接收的檔位選擇數(shù)據(jù)控制輸出熱流量； 所述處理器單元比較實(shí)時(shí)溫度數(shù)據(jù)與報(bào)警溫度數(shù)據(jù)，當(dāng)所述實(shí)時(shí)溫度數(shù)據(jù)大于所述報(bào)警溫度數(shù)據(jù)時(shí)，所述處理器單元發(fā)送報(bào)警信號給所述超溫報(bào)警單元； 所述超溫報(bào)警單元接收到所述報(bào)警信號后進(jìn)行報(bào)警。
2.如權(quán)利要求1所述的節(jié)能熱流量控制系統(tǒng)，其特征在于，所述處理器單元包括一單片機(jī)。
3.如權(quán)利要求1所述的節(jié)能熱流量控制系統(tǒng)，其特征在于，所述溫度采集單元包括一溫度傳感器。
4.如權(quán)利要求1所述的節(jié)能熱流量控制系統(tǒng)，其特征在于，所述流量控制單元包括驅(qū)動芯片與電動調(diào)節(jié)閥，所述驅(qū)動芯片接收檔位選擇數(shù)據(jù)并控制電動調(diào)節(jié)閥。
5.如權(quán)利要求4所述的節(jié)能熱流量控制系統(tǒng)，其特征在于，所述驅(qū)動芯片為雙全橋步進(jìn)電機(jī)專用驅(qū)動芯片。
6.如權(quán)利要求1所述的節(jié)能熱流量控制系統(tǒng)，其特征在于所述超溫報(bào)警單元包括發(fā)光二極管和蜂鳴器。
7.如權(quán)利要求1所述的節(jié)能熱流量控制系統(tǒng)，其特征在于，所述輸入單元包括一鍵盤掃描電路，所述鍵盤掃描電路包括五個(gè)流量選擇接口以及一急停接口。
8.如權(quán)利要求1所述的節(jié)能熱流量控制系統(tǒng)，其特征在于，所述顯示單元包括一LCD顯示屏。
【文檔編號】G05D7/06GK203405736SQ201320270967
【公開日】2014年1月22日 申請日期:2013年5月17日 優(yōu)先權(quán)日:2013年5月17日
【發(fā)明者】王曉蘭 申請人:蘇州經(jīng)貿(mào)職業(yè)技術(shù)學(xué)院