专利名称：混风式空气调节器及其控制系统的制作方法
技术领域：
本发明涉及一种混风式空气调节器，尤其涉及一种对室内空气的温度进行 调节的混风式空气调节器。本发明还涉及一种对混风式空气调节器进行控制的 控制系统。
背景技术：
电信机房内的设备工作在一个相对密闭的环境，大量设备在运行时会产生大 量的热量，由于无法与室外空气进行热交换，该发热量通常只能依靠机房空调 制冷M行温度控制。在不同季节，尽管机房室内外温差较大，比如冬季室内
夕卜温差可达30°C以上，但是由于机房是密闭的，室内温度仍然很高，因此空调 仍处于制冷状态，这将严重损耗电能，并使空调机的寿命縮短。
公开号为CN1398156A的中国专利公开了一种室外风混风式空气冷却机，该 冷却机在保温柜体的上方设有弓l入室外新风的进风口和室内循环风的进风口 ， 两进风口的内侧为室内外混合风室，在柜体中部的风机室下方设有隔板，风机 安装在隔板上，风机的出风口与隔板上的风口相通，保温柜体的下方设有出风 口，在两个进风口上分别设有电动调节阀。进风口的内侧设有过滤器。混合风 室的下方设有过滤器。在出风口的内侧设有湿膜加湿机。该冷却机解决了已有 的电信机房常年用空调进行y转卩、降M^ 存在的耗电量高、空调机4OT寿命短、 更新和维修费用高以及污染环境的问题。但是该专利没有对7轴卩机的执行机构 进行具体说明，只是提及通过调节电动调节阀的阀开度来控帝'跑合风的温度和 湿度。当需要对机房^it进行精确控希附，选择誠的控制机构显得尤为重要。 选择合适的执行机构不仅能精确控制机房温度，还能够进一步降低电能损耗， 并节省系统成本。
授权公开号为2921668Y的中国专利也公开了一种*几房用空调丰几，该空调机 将室外新风与室内空气混合控制技术与机房专用空调压縮机帝U冷装置有机地结 合为一体，当室外温度适合时，利用室外新风制冷；当室外纟显度不适合时，利用压縮机制冷装置制冷。然而该专利也没有对电动调节阀的具体结构进行说明。 通常的电动调节阀体积大、精度低，这将影响到整个系统的体积、控制精度和 运行成本。另外，该专利采用PLC工控纟腿行控制，增加了系统成本，也限制 了系统功能的升级。
发明内容
本发明旨在解决上述现有技术中的问题，通 用合适的执行机构，减小 混风式空气调节器的整体体积，提高控制精度，并降低运行成本。
本发明还旨在在低成本、高精度、高兼容性的控制器的基础上构建完整、 可靠的控制系统，以实现机房温湿度调节的精确性和可靠性。
本发明为达到上述目的所采用的技术方案为
一种混风式空气调节器，包括柜体l、进风阀2、回风阀4和风机7，柜体l
的三个侧面上依次设有引入室外新风的进风口 8、引入室内循环风的回风口 9 和风机7的出风口 10，进风阀2、回风阀4、风机7分别设置在进风口8、回风 口 9和出风口 10的内侧，柜体1的内部空间为混风室12，其特征在于所述进 风阀2和回风阀4分别配备有第一舵机3和第二舵禾几5 ，所述舵机3、 5分别通 过舵机传动机构11将动力传送到进风阀2和回风阀4，使得进风阀2、回风阀4 根据控制信号调节开度。
^i&他，戶，舵机3、 5分别安装在进风阀2、回风阀4的侧面上。 雌地，所述柜体1的内侧设置有消音材料。 ite地，在戶/f^it风口 8与进风阀2之间设有过滤网6。 ta地，在戶/M混风室12 MM^几7侧设有过滤网16。 优选地，所述舵机动力传动机构11的结构为舵机的输出轴22固定于凸轮 21的中心，连杆23的一端固定于凸轮21的外周，连杆23的另一端与与摆动连 杆24可枢转地连接，该摆动连杆24上连^W阀门叶片连S^牛25 ，当舵机输出 轴22转动时，连杆23带动摆动连杆24摆动，该摆动弓胞阀门叶片连接件25 的运动，进而带动叶片在0—90度之间转动，从而调节进风阀和/或回风阀的阀 门开度。
本发明还公开了混风式空气调节器的控制系统，该控制系统由远樹空制端和 i^几控制器组成，其中远程控制端和风树空帝U器由RS485总线连接，戶腿远程控制端由微处理器、液晶显示电路、输入按键、第一信号隔离驱动电路以及第 一转换电路组成，所述风机控制器由微处理器、A/D转换电路、信号调理电路、 第二信号隔离驱动电路及第二转换电路组成，当控制系统工作时，首先在远程 控制端通过输入按键对调节目标进行数值设定，设定好之后，启动远程监控程
序，每隔一定时间远程控制端通过RS485总线向ixlt几控制器发送查询命令，风
机控制器接收到査询命令，在判断接收到的查询命令的数据格式正确无误后， 通过传感器采集室外温湿度、室内温湿度、混风区温湿度，并将采集的数据通
过RS485总线发回纟饰程控制端，远程控制端接收到风机控制器的数据之后， 先判断数据格式，在判断数据格式无误后，将接收到的数据在液晶显示屏上进 行显示，同时由远程控制端的微处理器禾聘内的模糊控制算法对 进行处理， 得到在当前状态下对风机应当采取的控制结果，并将该结果转换为一组控制命 令，通过RS485总线发送给j^几控制器，风机控制器接收到控制命令之后对接 收到的数据格式进行判断，在数据判断无误后，风机f空制器根据控制命令通过 信号隔离驱动电路控制风机的打开或关闭、进风阀的开度以及回风阀的开度， 从而将室外的低温空气吸入到室内并与回风阀所吸入的室内空气进行混风。
所述第一转换电路，二转换电路夂织敫处理器的串口信号转成RS485信号 进行数据交换。
所述远程控制端通过RS485总线向风机控制器发送査询命令的周期为1秒钟。
本发明由于采用舵机作为动力执行元件，因此提高了混风式空气调节器的集 成度，并且由于舵机大扭矩、高精度的特点，实现了机房温湿度的精确控制， 减少了用电量，降低了运行成本。
本发明的控制系统还实现了远禾Mim空功能，运行可靠，操作方便。
图1是本发明的混风式空气调节器的结构示意图。
图2是本发明的混风式空气调节器的舵机动力传动机构的结构示意图。
图3是本发明的混风式空气调节器的控希係统框图。
图4是本发明的混风式空气调节器的控制信号逻辑图。
具体实施例方式
下面结合附图对本发明的混风式空气调节器及其控制系统进行具体说明。 图1是本发明的混风式空气调节器的结构示意图。该混风式空气调节器包括 柜体l、进风阀2、回风阔4和风机7，柜体1的三个侧面上依次设有引入室外
新风的进风口 8、弓l入室内循环风的回风口 9和风机7的出风口 10。进风阀2 设置在进风口8的内侧，回风阀4设置在回风口9的内侦ij，风机7设置在出风 口10的内侧。进风阀2、回风阀4分别配备有第一舵机3和第二舵机5。戶， 舵机3、 5分别ffiil舵机传动机构11将动力传送到进风阀2和回风阀4，使得进 风阀2、回风阀4可以根据控制信号调节开度。由于舵机的体积较小，舵机3、 5可以分别安装在进风阀2、回风阀4的侧面上，从而提高动力传递效率。柜体 1的内部空间可以作为混风室12，在该混风室12内，从进风口 8引入的室外新 风与从回风口 9引入的室内循环风进行充分混合，由于室内循环J^U显度较高， 该混风过程可以防止夹带在新风中的水分发生冷凝。
为了减小混风式空气调节器工作时候的噪音，可以在柜体的内顶般置消音材 料，例如海绵等。
为了防止污染，在进风口 8与进风阀2之间还设有过滤网6。为了防止尘土 等污染物进入到风机7中，还可以在混风室12 SiSKt几7侧设置过滤网16。
当本发明的混风式空气调节器工作时，风机7的运转在混风室12内形成负 压。当进风阀2、回风阀4均打开时，该负压将使得室外新风和室内循环风进入 到混风室内，从而进行混风作用。经过混风作用后的混风再通过风机出风口 10 排出本混风式空气调节器，并进入到电信机房。由于该过程无需采用压縮机等 制冷装置，而是利用室内外纟驢进行空气调节，因此可以极大地降低育继。
在本发明中采用舵机作为混风式空气调节器的阀门开度调节的动力执行机 构。舵机主要是由外壳、电路板、无核心马达、齿轮与位置检测器所构成。其 工作原理是由控制器发出讯号给舵机，经由电路f^h的IC判断转动方向，再马区 动无核心马达开始转动，透过减速齿轮将动力传至摆臂，同时由位置检测器送 回讯号，判断是否己经到达定位。位置检测器其实就是可变电阻，当舵机转动 时电阻值也会随之改变，藉由检测电阻值便可知转动的角度。 一般的伺服马达 是将细铜线缠绕在三极转子上，当电流流经线圈时便会产生磁场，与转子外围 的磁铁产生排斥作用，进而产生转动的作用力。依据物理学原理，物体的转动惯量与质量成正比，因此要转动质量愈大的物体，所需的作用力也愈大。舵机为求转速決、耗电小，于是将细铜线缠绕成极薄的中空圆柱体，形成一个重量极轻的五极中空转子，并将磁铁置於圆柱体内，这就是无核心马达。由于舵机具有精度高、扭矩大的特点，所以育巨够使得本发明的混风式空气调节器实现高精度、大功率地运行。
图2给出了舵机动力传动机构11的结构示意图。图2 (a)中，阀门处于关闭位置，图2 (b)中，阀门处于完全打开位置。如图所示，舵机3、 5的输出轴22固定于凸轮21中心，连杆23的一端固定于凸轮21的外周，连杆23的另一端与与摆动连杆24可枢转地连接，该摆动连杆24上连接有阀门叶片连接件25。
当控制器发出讯号给舵机时，舵机输出轴22转动，带动凸轮21转动，从而连杆23带动摆动连杆24摆动，该摆动引起阀门叶片连接件25的运动，进而带动叶片在0—90度之间转动，从而调节进风阀禾口/或回风阀的阀门开度。
该舵机动力传动机构结构紧凑，可以与舵机装载在一起，以实现系统的精确控制。
图3给出了本发明的混风式空气调节器的控审係统框图。该控制系统由远程控制端和风机控制器组成，其中远程控制端和风mj空制器由RS485总线连接，所述远程控制端由微处理器、液晶显示电路、输入按键、第一信号隔离驱动电路以及第一转换电路组成，由于串口的传输距离有限，无法满足远程控制端和风机控制器之间的距离传输，因此需要利用转换电路将微处理器的串口信号转换成RS485信号进行传输，戶脱风柳空制器由微处理器、A/D转换电路、信号调理电路、第二信号隔离驱动电路及第二转换电路组成，当控制系统工作时，首先在远程控制端M输入按^X寸调节目标(混风区的温湿度)进行数值设定，设定好之后，启动远禾Mim空程序，每隔1秒远程控制端通过RS485总线向风机控制器发送查询命令，风机控制器接收至揸询命令，在判断接收到的查询命令的数据格式正确无误后，通过传感器采集室外温湿度、室内温湿度、混风区温湿度，并将采集的M通过RS485总线发回给远，對空制端，远程控制端接收到风机控制器的数据之后，先判断数据格式，在判断数据格式无误后，将接收到的数据在液晶显示屏上进行显示，同时由远程控制端的微处理器程序内的模糊控制算法对数据进行处理，得到在当前状态下对风机应当采取的控制结果，并将该结果转换为一组控制命令，通过RS485总线发送给i^几控制器，风机控制器接收到控制命令之后对接收到的数据格式进行判断，在数据判断无误后，风机控制器根据控制命令通过信号隔离驱动电路控制风机的打开或关闭，进风阀的开度以及回风阀的开度，从而达到将冬季室外的低温空气吸入到室内并与回风阀所吸入的室内空气进行混风。
图4是本发明的混风式空气调节器的控帝瞻号逻辑图。舵机控制方法主要是
通过PWM脉宽调制来实现0—180度的转动，也可以称为-90度一+90度的转动。本实施方式中采用的Futaba舵机的信号为0.5ms对应0度，2.5ms对应180度，即1.5磁±1,0羅对应着0—180度。
当需要转O度时，给出如图4 (a)所示的脉冲信号。当需要转180度时，给出如图4 (b)所示的脉冲信号。由于1.5柳±1.0附对应着0—180度，因此可以根据控制需要调节信号，以实现0—180度中的招可角度。在本实施方式中，角度范围在0—90度就可以实现阀门从关闭到完全打开，从而实现混风式空气调节器高精度iikM作。
尽管本发明只是以一些形式得以表示，对于本领域技术人员显而易见的是，在不脱离本发明范围的情况下，本发明可以有不同的变形。
权利要求
1、一种混风式空气调节器，包括柜体(1)、进风阀(2)、回风阀(4)和风机(7)，柜体(1)的三个侧面上依次设有引入室外新风的进风口(8)、引入室内循环风的回风口(9)和风机(7)的出风口(10)，进风阀(2)、回风阀(4)、风机(7)分别设置在进风口(8)、回风口(9)和出风口(10)的内侧，柜体(1)的内部空间为混风室(12)，其特征在于所述进风阀(2)和回风阀(4)分别配备有第一舵机(3)和第二舵机(5)，所述舵机(3、5)分别通过舵机动力传动机构(11)将动力传送到进风阀(2)和回风阀(4)，使得进风阀(2)、回风阀(4)根据控制信号调节开度。
2、 根据权禾腰求1戶脱的混风式空气调节器，其特征在于戶诚舵机(3、 5)分别安装在进风阀(2)、回风阀(4)的侧面上。
3、 根据权利要求1或2所述的混风式空气调节器，其特征在于所述柜体 (1)的内侧设置有消音材料。
4、 根据权利要求1一3中任一项所述的混风式空气调节器，其特征在于在 所i^风口 (8)与进风阀(2)之间设有过滤网(6)。
5、 根据权利要求1或4所述的混风式空气调节器，其申寺征在于在所述混 风室(12) Sifi风机(7)侧设有过滤网(16)。
6、 根据权禾腰求1戶腿的混风式空气调节器，其特征在于戶/M舵机动力 传动机构(11)的结构为舵机的输出轴(22)固定于凸轮(21)的中心，连 杆(23)的一端固定于凸轮(21)的外周，连杆(23)的另一端与与摆动连杆(24)可枢转i,接，该摆动连杆(24)上连接有阀门叶片连接件(25)，当舵 机输出轴(22)转动时，连杆(23)带动摆动连杆(24)摆动，该摆动引起阀 门叶片连接件(25)的运动，进而带动阀门的叶片在0—90度之间转动，从而 调节进风阀禾口/或回风阀的阀门开度。
7、 混风式空气调节器的控制系统，该控帝係统由远程控制端和风机控制器 组成，其中远程控制端和风^J空制器由RS485总线连接，所述远程控制端由微 处理器、液晶显示电路、输入按键、第一信号隔离驱动电路以及第一转换电路 组成，所述风机控制器由微处理器、A/D转换电路、信号调理电路、第二信号 隔离驱动电路及第二转换电路组成，当控制系统工作时，首先在远程控制端通过输入按键对调节目标进行数值设定，设定好之后，启动远，呈监控程序，每隔 一定时间远程控制端通过RS485总线向风机控制器发送查询命令，风机控制器 接收到查询命令，在判断接收到的查询命令的数据格式正确无误后，通过传感器采集室外温湿度、室内温湿度、混风区温湿度，并将采集的数据通过RS485 总线发回纟飽程控制端，远程控制端接收到风机控制器的数据之后，先判断数 据格式，在判断数据格式无误后，将接收到的数据在液晶显示屏上进行显示， 同时由远程控制端的微处理器程序内的模糊控制算法对数据进行处理，得到在 当前状态下对风机应当采取的控制结果，并将该结果转换为一组控制命令，通 过RS485总线发送给风机控制器，Mm控制器接收到控制命令之后对接收到的 数据格式进行判断，在数据判断无误后，风机控制器根据控制命令通过信号隔 离驱动电路控制风机的打开或关闭、控制舵机运行进而控制进风阀的开度以及 回风阀的开度，从而将室外的低温空气吸入到室内并与回风阀所吸入的室内空 气进行混风。
8、 根据权利要求7所述的混风式空气调节器的控制系统，其特征在于所 述第一转换电路或第二转换电路将微处理器的串口信号转成RS485信号进行数 据交换。
9、 根据权利要求7或8戶腿的混风式空气调节器的控制系统，其特征在于: 戶脱远程控制端通过RS485总线向风机控制器发送査询命令的周期为1秒钟。
全文摘要
一种混风式空气调节器，包括柜体(1)、进风阀(2)、回风阀(4)和风机(7)，柜体(1)的三个侧面上依次设有引入室外新风的进风口(8)、引入室内循环风的回风口(9)和风机(7)的出风口(10)，进风阀(2)、回风阀(4)、风机(7)分别设置在进风口(8)、回风口(9)和出风口(10)的内侧，柜体(1)的内部空间为混风室(12)，其特征在于所述进风阀(2)和回风阀(4)分别配备有第一舵机(3)和第二舵机(5)，所述舵机(3、5)分别通过舵机传动机构(11)将动力传送到进风阀(2)和回风阀(4)，使得进风阀(2)、回风阀(4)根据控制信号调节开度。
文档编号F24F11/00GK101684961SQ20091014775
公开日2010年3月31日 申请日期2009年6月19日 优先权日2009年6月19日
发明者永 关, 吴敏华, 全 周, 张伟功, 张永祥, 李志平, 虎 梅, 石长地, 袁慧梅, 陈志龙 申请人:首都师范大学