专利名称：暖气温度控制器的制作方法
技术领域：
本发明涉及一种控制器，尤其是一种由微控制芯片控制电机进而控制阀门开度的暖气温度控制器。
背景技术：
目前在我国热力取暖系统中，用户不能根据自己的实际需要对暖气的流量进行控制。这样就造成不管家里有没有人，暖气的流量都是最大流量的开放，造成了大量的浪费。为了解决这样的问题，国内外有许多关于温控的装置应运而生，如申请号为“200880104950. I”的发明专利《温控器》中，即 公开一种通过操作散热器阀而控制室温的温控器。为了防止温度意外的调整，该温控器包括锁定结构，该锁定结构可防止温度设定值的变化。温控器包括一手柄，该手柄通过相对于基部的旋转来设定设定值，并改进温控器，并使温控器更容易操作，手柄也可相对于基部移动，用于锁定该锁定结构和解除锁定。该温控器一方面是依靠热敏元件对温度变化进行检测，同时靠控制阀控制经过阀体的气体流量，以此进行温度控制，还设置了锁定装置来调整设定值。可以说这样的结构解决了大部分的问题。但是现有技术中的温控器一般只能设定一个固定值，即确保温度在一定范围内，而无法根据作息时间智能化进行温度的控制。而且也无法控制日常在暖气中的消耗。尤其是一个房间内有多个住户的情况下，需要确保每个人的需求不同，能得到一个最佳的供热方案。此外，在一些较为寒冷的地区，当低温暖气管道不使用时，会被冻裂，这样将在一段时间内无法向对应用户供暖，这样所造成的后果非常严重，而且由于破裂的点寻找也相当困难，因此维修相当花时间。现有技术中只能通过对管道进行保护，无法从根本上解决防冻裂的问题。
发明内容
本发明的目的在于提供一种暖气温度控制器，具有人性化，智能化等特点，操作简单，经济实用。同时能自动对暖气管道进行保护，防止由于低温导致暖气管道破裂。为达到所述的效果，本发明所采用的技术方案是暖气温度控制器，包括带有电源的微控制器处理电路，所述微控制器处理电路中包括微控制器芯片，微控制器芯片为单片机，其端脚上连接有数据记忆芯片、按键、旋转编码开关和IXD显示屏，微控制器芯片还电连接有电机控制电路、电机转动检测电路、温度检测电路、升压电路以及电源电压检测电路，升压电路和电机控制电路之间也相互连接，所述电机转动检测电路连接暖气阀门。优选的，所述升压电路包括DC转换器，所述DC转换器的输入端通过LC电路连接电源，DC转换器的接地端接地，DC转换器的输入端和输出端之间连接有一肖特基二极管，DC转换器的输出端连接两个并联的电容，其中一个电容是微调电容。通过这样的结构，升压电路能确保使输出端电压始终保持在3. 2V——3. OV之间，并且由微调电容作为矫正电容，使电机的速度变化较小，即确保阀门开启关闭更平稳，方便精确调整出风量。优选的，所述电压检测电路中包括电压侦测复位芯片，所述电压侦测复位芯片输出端通过电阻连接到一个PNP三极管的基极，所述PNP三极管的发射极连接工作电压，集电极连接微控制器芯片的电压监测引脚。电压侦测复位芯片是低功耗芯片，芯片工作电流典型值<=4ua这符合电源电路要求。电压检测电路当检测到电源两端的电压低于2. 2V时，电压侦测复位芯片的输出脚输出低电平，此低电平通过PNP三极管和电阻联接到微控制器芯片，微控制器芯片产生中断信号，这时IXD显示屏电源电量闪烁显示，提示用户及时更换电池或者维护电源。优选的，所述微控制器芯片通过SPI协议与数据记忆芯片进行连接通讯，数据记忆芯片采用24C02，数据记忆芯片的二线串行接口 3(^、504端连接微控制器芯片的5(^、50八端，且在数据记忆芯片和微控制器芯片之间的连接线上均并联有10千欧的电阻，并且在接地端连接有保护电容。数据记忆芯片的SCL，SDA端口为二线串行接口，符合I2C总线协议。但是随着单片机抗干扰性能的变差，以及恶劣工业环境中单片机系统的应用，一些智能单片机控制系统相继出现24C02数据被冲掉的问题。因此采用保护电容来确保数据记忆芯片的抗干扰性。同时数据记忆芯片中随时保存温控器10组程序的设定和温度的设定。当温控器重新上电时，微控制芯片能自动从数据记忆芯片取出断电前10组程序和温度的设定。优选的，所述微控制器芯片采用的是凌阳的GPL11B，所述微控制器芯片有两个外部中断，其中一个外部中断连接旋转编码开关的按鍵检测。旋转编码器是用来测量转速的装置，旋转编码器通过光电转换，可将输出轴的角位移、角速度等机械量转换成相应的电脉冲以数字量输出。双路输出的旋转编码器输出两组A/B相位差90度的脉冲，通过这两组脉冲不仅可以测量转速，还可以判断旋转的方向。本发明设定采用旋转编码开关，这使用户操作更方便、灵活。旋转编码开关的3脚接GPLllB芯片的INB7 口线，I脚接地GPLllB芯片的IOAO 口线，2脚接正电源VDD脚。其中INB7 口线、IOAO 口线内部带有下拉电阻，IOAO 口为GPLllB芯片的外部中断口线。当IOAO 口触发外部中断时，来检测INB7 口线电平状态，如果INB7口线为低电平，则说明编码开关是反转 ，如果INB7 口线为高电平，则说明编码开关为正转，进而来实现本温控器的时间、温度、程序的设置功能。优选的，微控制器芯片通过内部电路和芯片外围电容、热敏电阻组成RFC温度检测电路。RFC电路是使热敏电阻参数的变化转为相应频率变化的电路，通过RFC测量温度更快速、准确。优选的，所述电机控制电路包括通过4个NPN三极管、2个PNP三极管、4个二极管组成电机控制H桥路，微控制芯片的输出口控制电机H桥路，使电机正转或反转。优选的，通过反射性光电传感器GP2S09作为电机转动检测电路。当微控制器芯片控制电机转动时，带动齿轮上的反光纸转动，这样GPLllB芯片的I0A2给GP2S09传感器I脚输出高电平，当齿轮反光纸转动到GP2S09传感器处，在GP2S09传感器3脚产生一降沿脉冲信号。这样来控制阀门打开、关闭的角度。从而控制室内的温度。由于采用了所述的技术方案，本发明除了正常使用外，同时通过微控制器处理电路以及和微控制器芯片相连接的各个检测电路配合运作，实现人性化作业。能及时根据室内的人数或者使用状况自动进行调整，避免由于温度变化带来的不利因素。
下面结合附图对本发明作进一步说明图I为本发明暖气温度控制器的整体结构示意图。图2为本发明暖气温度控制器的电机控制电路结构示意图。图3为本发明暖气温度控制器的微控制器处理电路结构示意图。图4为本发明暖气温度控制器的复位检测芯片结构示意图。图5为本发明暖气温度控制器的升压电路结构示意图。
具体实施例方式如图1-5所示暖气温度控制器，包括带有电源的微控制器处理电路，所述微控制器处理电路中包括微控制器芯片，微控制器芯片为单片机，单片机端脚上连接有数据记忆芯片、按键、旋转编码开关和IXD显示屏，微控制器芯片还电连接有电机控制电路、电机转动检测电路、温度检测电路、升压电路以及电源电压检测电路，升压电路和电机控制电路之间也相互连接，所述电机转动检测电路连接暖气阀门。所述升压电路包括DC转换器，所述DC转换器的输入端通过LC电路连接电源，DC转换器的接地端接地，DC转换器的输入端和输出端之间连接有一肖特基二极管，DC转换器的输出端连接两个并联的电容，其中一个电容是微调电容。所述电压检测电路中包括电压侦测复位芯片，所述电压侦测复位芯片输出端通过电阻连接到一个PNP三极管的基极，所述PNP三极管的发射极连接工作电压，集电极连接微控制器芯片的电压监测引脚。所述微控制器芯片通过SPI协议与数据记忆芯片进行连接通讯，数据记忆芯片采用24C02，数据记忆芯片的二线串行接口 SCL、SDA端连接微控制器芯片的SCL、SDA端，且在数据记忆芯片和微控制器芯片之间的连接线上均并联有10千欧的电阻，并且在接地端连接有保护电容。所述微控制器芯片采用的是凌阳的GPL11B，所述微控制器芯片有两个外部中断，其中一个外部中断连接旋转编码开关的按鍵检测，旋转编码开关的3脚接GPLllB芯片的INB7 口线，I脚接地GPLllB芯片的IOAO 口线，2脚接正电源VDD脚。其中INB7 口线、IOAO 口线内部带有下拉电阻，IOAO 口为GPLllB芯片的外部中断口线。微控制器芯片通过内部电路和芯片外围电容、热敏电阻组成RFC温度检测电路，RFC电路是使热敏电阻参数的变化转为相应频率变化的电路。所述电机控制电路包括通过4个NPN三极管、2个PNP三极管、4个二极管组成电机控制H桥路，微控制芯片的输出口控制电机H桥路，使电机正转或反转，电机两侧四周分别设有的2个NPN三极管Q1、Q2和2个PNP三极管Q3、Q4确保H桥上两个同侧的三极管不会同时导通，而Q5、Q6作为开关电路用于控制连接电机的三极管。当电机反转时，这时候电机可能会产生一个高于电源的反向电动势，可能会损坏三级管，所以加上二极管进行保护。通过这样的H桥路控制出风，确保出风精确，仔细把握温度控制的细节。此外,将反射性光电传感器GP2S09作为电机转动检测电路的控制芯片。这样一旦电机出现问题能及时发现，便于维修。采用所述技术方案，本暖气温控器具有时钟控制功能，能根据实际节气确定温控范围，避免老人小孩由于操作失误产生夏天开暖气或者冬天开冷气等问题。每天按两个温度进行控制，即经济温度和舒适温度。经济温度是指白天家里无人和夜晚睡眠时的温度。此时温度和室外温度相差较小，达到节能效果，而舒适温度是指早上起床上班前和下班回到家睡觉前的温度，使人感觉舒适。所有温度调整均基于人体舒适温度，以及和室外温度对比等多个条件组合下的选择。由于这些目的，因此升压电路使用非常频繁，这样其中其中一个电容是微调电容就能便于快速、精确调整输出功率，用于控制室温。为了对应一些特殊环境，比如家中有病人，或者体质特殊的人，本暖气温控器最多可以预设10组程序在数据记忆芯片中，每组程序包括4个程序段，即每天分4个时间段。当温控器检测到当前环境温度低于当前程序段的温度2摄氏度时，转动电机使阀门打开一定的角度。当(当前程序段温度)_(当前环境温度)>=5摄氏度阀门全开。同样当(当前环境温度)_(当前程序段温度)<=2摄氏度时阀门状态不改变。当(当前环境温度)_(当前程序段温度)>2摄氏度而<=4摄氏度时反转电机使阀门关闭一定的角度。当(当前环境温度)_(当前程序段温度)>=5摄氏度时转动电机使阀门完全关闭。为避免儿童误操作，温控器加按鍵锁定功能。当按 鍵操作后延时15秒自动进入按鍵锁定状态。或是长按“ATU0/MANU”鍵2秒进入或退出鍵锁定状态。锁定状态IXD显示屏显示通过按鍵“AUT0/MANU”按鍵，还可以使温控器进入自动或手动状态。在自动状态下，用户可以随时转动拔盘，设置用户所需要的温度，进入当有时间段的手动控制。在电压侦测复位芯片的作用下，当程序进入下一程序控制段时取消前一段手动控制的温度，连接电压侦测复位芯片的三极管也起到了低耗待机开关的作用。为防止低温暖气管道被冻裂，当温度检测电路检测到室内温度低于5摄氏度时，自动打开暖气阀门，使室内温度升到8摄氏度。如果白天家里人都去上班了，家里没人，就可以把温度调低点。晚上回家了，可以再把温度调上来，这样既节约了能源，又降低了用户的费用支出。综上，虽然暖气温度控制器在市场上属于一种较为常见的设备，但是要在成本尽可能不增加的前提下，最大化考虑到使用者的使用感受，将产品切合实际使用需求，做到最为人性化的设计，就需要在一些细节部分，作出画龙点睛的设计。本发明切实吸取了消费者的反馈，完善了用户体验，达到了现有技术无法企及的技术效果。
权利要求
1.暖气温度控制器，包括带有电源的微控制器处理电路，其特征在于所述微控制器处理电路中包括微控制器芯片，微控制器芯片为单片机，单片机端脚上连接有数据记忆芯片、按键、旋转编码开关和IXD显示屏，微控制器芯片还电连接有电机控制电路、电机转动检测电路、温度检测电路、升压电路以及电源电压检测电路，升压电路和电机控制电路之间也相互连接，所述电机转动检测电路连接暖气阀门。
2.如权利要求I所述的暖气温度控制器，其特征在于，所述升压电路包括DC转换器，所述DC转换器的输入端通过LC电路连接电源，DC转换器的接地端接地，DC转换器的输入端和输出端之间连接有一肖特基二极管，DC转换器的输出端连接两个并联的电容，其中一个电容是微调电容。
3.如权利要求I所述的暖气温度控制器，其特征在于所述电压检测电路中包括电压侦测复位芯片，所述电压侦测复位芯片输出端通过电阻连接到一个PNP三极管的基极，所述PNP三极管的发射极连接工作电压，集电极连接微控制器芯片的电压监测引脚。
4.如权利要求I所述的暖气温度控制器，其特征在于所述微控制器芯片通过SPI协议与数据记忆芯片进行连接通讯，数据记忆芯片采用24C02，数据记忆芯片的二线串行接口SCL、SDA端连接微控制器芯片的SCL、SDA端，且在数据记忆芯片和微控制器芯片之间的连接线上均并联有10千欧的电阻，并且在接地端连接有保护电容。
5.如权利要求1-4其中任一所述的暖气温度控制器，其特征在于所述微控制器芯片采用的是凌阳的GPLl 1B,所述微控制器芯片有两个外部中断，其中一个外部中断连接旋转编码开关的按鍵检测，旋转编码开关的3脚接GPLlIB芯片的INB7 口线，I脚接地GPLlIB芯片的IOAO 口线，2脚接正电源VDD脚。其中INB7 口线、IOAO 口线内部带有下拉电阻，IOAO口为GPLllB芯片的外部中断口线。
6.如权利要求I所述的暖气温度控制器，其特征在于微控制器芯片通过内部电路和芯片外围电容、热敏电阻组成RFC温度检测电路。
7.如权利要求I所述的暖气温度控制器，其特征在于所述电机控制电路包括通过4个NPN三极管、2个PNP三极管、4个二极管组成电机控制H桥路，微控制芯片的输出口控制电机H桥路，使电机正转或反转，电机两侧四周分别设有的2个NPN三极管Ql、Q2和2个PNP三极管Q3、Q4确保H桥上两个同侧的三极管不会同时导通，而Q5、Q6用于控制连接电机的三极管。
8.如权利要求I所述暖气温度控制器，其特征在于反射性光电传感器GP2S09作为电机转动检测电路的控制芯片。
全文摘要
本发明的目的在于提供一种暖气温度控制器，具有人性化，智能化等特点，操作简单，经济实用。同时能自动对暖气管道进行保护，防止由于低温导致暖气管道破裂。为达到所述的效果，本发明所采用的技术方案是暖气温度控制器，包括带有电源的微控制器处理电路，所述微控制器处理电路中包括微控制器芯片，微控制器芯片为单片机，其端脚上连接有数据记忆芯片、按键、旋转编码开关和LCD显示屏。由于采用了所述的技术方案，本发明除了正常使用外，同时通过微控制器处理电路以及和微控制器芯片相连接的各个检测电路配合运作，实现人性化作业。能及时根据室内的人数或者使用状况自动进行调整，避免由于温度变化带来的不利因素。
文档编号G05D23/20GK102637051SQ201210079198
公开日2012年8月15日 申请日期2012年3月23日 优先权日2012年3月23日
发明者方家立 申请人:慈溪市一栋电子有限公司