专利名称：一种智能控制二氧化碳浓度的方法及其装置的制作方法
技术领域：
_本发明属于空气交换的控制领域，特别是一种智能控制二氧化碳 浓度的方法及其装置。
背景技术：
随着人们生活水平的提高，对'空气质量，特别是家居室内的空气 质量的要求也是越来越高，医学研究证明，空气中二氧化碳的多少会 影响人体的健康，人类适应现在的大气环境是长期进化的结果，如果 空气中的二氧化碳浓度增加,就会影响人体的气体交换。现在规定空气中的二氧化碳的含量最高允许值为0.1%，当空气中的二氧化碳的含量超过0.1%时，人就会感到疲倦、不适；达到0.2%时就会感到呼 吸困难；超过0.4%时，人就会感到头晕，头痛，还可能有呕吐现象 发生；浓度达到1%时，人就会感到窒息，严重的还会发生休克甚至 死亡，所以对室内空气中的二氧化碳浓度进行调节是十分必要的。现在很多用于空调上或者单独作空气换气机用的空气交换装置， 换气控制方法都很简单，基本上都是二氧化碳浓度达到一定数值CH 时就启动换气装置，换气装置开启后，当二氧化碳浓度低于一定数值 CL时就关闭换气装置，这样的控制方式，对二氧化碳浓度的监测比 较粗糙，当CH与CL的设置值相差较大时，二氧化碳在换气装置关闭 时开始积聚，容易造成二氧化碳浓度高而换气装置仍然关闭的情况， 对人产生不良影响；当CH与CL的设置值相差较小时，虽然这时能比较好地把二氧化碳浓度控制在一个窄幅的范围内，但这不可避免地使 换气装置频繁启动和关闭，耗能的同时，又大大縮小了二氧化碳浓度 控制的范围，实用性受到很大的限制。
发明内容
本发明的目的就是为了克服现有换气控制技术粗糙，且耗费能源 的缺点，提供了一种智能控制二氧化碳浓度的方法及其装置，对换气 空间内的二氧化碳浓度进行分段判断，并要求积累一定的时间，而且 对换气空间内二氧化碳浓度的增长趋势进行判断，达到更智能控制的 目的。为达到以上目的，本发明采用了如下的技术方案 一种智能控制二氧化碳浓度的方法，按要求设定依次递减二氧化碳浓度值Q、 C2、 C3、 ......、 Q^、 Cn、 Cl， n为大于或等于3的整数，并连续地检测换气空间内二氧化碳浓度C;当换气装置处在关闭状态时，按照以下方式运行换气装置；a) 当Od时，换气装置启动，对换气空间进行空气交换，直至C降至CL以下并维持一定的时间TL，换气装置才关闭，停止空气交换；b) 当C^CSd，并在该浓度段维持一定的时间T21，换气装置启 动，对换气空间进行空气交换，直至C降至Cl以下并维持一 定的时间TL，换气装置才关闭，停止空气交换；c) 当C^C^C2，并在该浓度段维持一定的时间T31，或在设定的 单位时间T32内二氧化碳浓度C呈增加的趋势时，换气装置启动，对换气空间进行空气交换，直至C降至Cl以下并維持一定的时间TL，换气装置才关闭，停止空气交换；d) 当CC^CVi， n为大于3的整数，并在该浓度段维持一定的 时间Tnl，或在设定的时间Tw内二氧化碳浓度C呈增加的趋 势时，换气装置启动，对换气空间进行空气交换，直至C降至CL以下并维持一定的时间TL，换气装置关闭，停止空气交换； -e) 当C^Cn时，换气装置不启动；当换气装置已处在换气状态时，则二氧化碳浓度C只与Cl作比较，直至C降至CL以下并维持一定的时间TL时，换气装置才关闭，停止空气交换。进一步的，设定所述的时间Tnl>T (n.D b所述的二氧化碳浓度值Q、 C2、 C3、 ......、 Qm、 Cn、 C^和所述的时间Tnl 、 T 2、 TL可预先储存在控制系统内或通过软件的设定而 实现。一种智能控制二氧化碳浓度的装置，由二氧化碳浓度检测器、中 央处理器、通讯接口及换气设备组成，所述二氧化碳浓度检测器输出 端连接中央处理器数据采样输入口，所述中央处理器的输出口连接通 讯接口，所述通讯接口再连接到换气设备。所述的二氧化碳浓度检测器，由二氧化碳传感器及相应电路组 成，二氧化碳传感器输出端输出一个电压值。所述的中央处理器为单片机，其模拟输入口采集从所述二氧化碳传感器输出的电压值，所述单片机根据电压值换算成浓度值，并与单 片机内部预先设定的一系列浓度值迸行比较，再根据相应的条件，通 过输出端口把信号传输给通讯接口，进而控制换气设备的开启和关 闭。本发明的优点在于能很好地分段检测和控制换气空间内二氧化 碳的浓度，在二氧化碳浓度较高的情况下，加大换气频率，而在二氧 化碳浓度较低的情况下，降低换气频率，从而扩大了二氧化碳浓度的 检测和控制幅度，实现根据二氧化碳的浓度范围不同而采用不同的换 气频率，既能极大地改善了换气空间内的空气质量及人体的舒适度， 也能适当达到节能的效果。
附图1是本发明智能控制二氧化碳浓度的方法的工作流程图； 附图2是本发明智能控制二氧化碳浓度的装置的工作原理示意图；附图3是本发明智能控制二氧化碳浓度的装置的实施例电路图。 下面通过附图对本发明的实施例作进一步的说明
具体实施例方式附图1是本发明智能控制二氧化碳浓度的方法的工作流程图。 在本实施例中，我们取11=3，设定二氧化碳浓度值C产3600ppm、 C2=1500ppm、 C3=800ppm、 CL=600ppm，并储存在空调的控制系统中。 而二氧化碳传感器连续地检测换气空间内二氧化碳浓度，单片机根据 采集到的二氧化碳传感器输出的电压值换算成浓度值，与设定的二氧化碳浓度值进行比较判定，按照以下方式控制换气装置如果换气装置己处在换气状态中，则二氧化碳浓度C只与Cl作比较，直至C<600ppm，并在一定的时间1\=5分钟内仍然检测到 C〈600ppm时，单片机清除换气标志，换气装置才关闭，停止空气交 换；如果换气装置处在关闭状态中，(1) 当C >3600ppm时,此时由于二氧化碳的浓度很高，必须 马上强制换气。由单片机输出换气信号，换气装置启动，对换气空间 进行空气交换，直至C<600ppm，并在一定的时间Tl=5分钟内仍然检 测到C〈600ppm时，单片机清除换气标志，换气装置才关闭，停止空 气交换；(2) 当1500ppm <C^3600ppm，此时的二氧化碳的浓度较低， 对人体的危害性也相应地降低了，故没有必要马上强制换气。故设定 时间T21=5分钟，如果超过了时间T21， C仍然维持于所述浓度区间 时，才由单片机输出换气信号，换气装置启动，对换气空间进行空气 交换，直至C<600ppm,并在一定的时间T\=5分钟内仍然检测到 (K600ppm时，单片机清除换气标志，换气装置关闭，停止空气交换；(3) 当800ppnKCSl500ppm，此时二氧化碳处于更低的浓度水 平，故相对于第(2)种方式来说，应该要进一步降低换气装置的启 动频率，故设定一个更长的时间T3产30分钟，如果超过了时间TM， C仍然维持于所述浓度区间时，才由单片机输出换气信号，换气装置 启动，对换气空间进行空气交换，直至CX600ppm，并在一定的时间TL=5分钟内仍然监测到C<600ppm时，单片机清除换气标志，换气 装置关闭，停止空气交换；此外，在该浓度段内，如果在2个设定的 单位时间T32=3分钟，即共6.分钟内二氧化碳浓度C都增加一定量的 值，例如每3分钟都增加超过20ppm，亦即二氧化碳浓度C有增加 的趋势时，此时表明环境对二氧化碳的清除功能在降低，故也让单片 机输出换气信号，换气装置启动，对换气空间进行空气交换，直至 C<600ppm，并在一定的时间Tl=5分钟内仍然检测到C<600ppm时， 单片机清除换气标志，换气装置关闭，停止空气交换；(4)当C^800ppm时，单片机清除换气标志，换气装置不启动。上述设定的各种浓度和时间可预先储存在控制系统内或通过软 件的设定而实现。本发明中n为任意设定的等于或大于3的整数，n越大，二氧化 碳浓度的分段越多，对换气空间内二氧化碳浓度的检测和控制就越精 密。
本发明设定Cn>CL，即本实施例中Cn=800ppm >CL=600ppm的目 的，就是使换气装置从处于工作状态， 一直到CX600ppm时才关闭， 而当换气装置关闭时，二氧化碳浓度C从600ppm上升到800ppm的 过程中，换气装置都不会启动，避免了换气装置的频繁启动，达到节 能的目的。同时本发明设定Tnl>T(n.m，即本实施例中T31 =30分钟>T21 =5 分钟的目的，在于当换气空间内二氧化碳浓度处于较高水平时，换气 装置可在短时间(5分钟)内启动换气，而在换气空间内二氧化碳浓度处于相对低的水平时，换气装置可允许在一个较长时间(30分钟)内才 启动换气，这也能在保证空气质量的前提下，达到节能的目的。附图2是本发明智能控制二氧化碳浓度的装置的工作原理示意图。在换气空间内，由二氧化碳传感器及相应电路组成的二氧化碳浓 度检测器，采集二氧化碳浓度，二氧化碳传感器输出端输出一个电压 值到中央处理器的信号输入端，中央处理器根据采集到的二氧化碳信 号换算成浓度，与中央处理器内部预先设定的一系列浓度值进行比较 判定，并由定时电路或软件进行定时计算，最后把换气信号通过通讯 接口传送给外部控制系统或者直接驱动换气装置进行换气。附图3是本发明智能控制二氧化碳浓度的装置的实施例电路图。 1是二氧化碳浓度检测器的电路图，它由二氧化碳传感器Sl及晶体管Q1、 Q2、 Q3之电路组成；2是中央处理器的电路图，它由单片机ATMEGA8一TQFP32及外 围电路组成，外围电路主要为时钟电路及复位电路； 3是通讯接口的电路图。 本实施例的工作原理是这样的单片机PBO (12脚)口通过电阻R15、 R16和三极管Q3给二氧 化碳传感器Sl的1脚与3脚一个数字信号，单片机PB1 口 (13脚) 通过电阻R7、R3和三极管Ql给二氧化碳传感器Sl的1脚与2脚一 个数字信号，单片机PB2 (14脚)通过电阻R8、 R4和三极管Q2给 二氧化碳传感器Sl的1脚与2脚一个数字信号，二氧化碳传感器Sl的2脚输出一个电压值，单片机的ADC7 (22脚)的模拟输入口采集 这个电压值，根据电压值，单片机运行预设的软件计算对应的浓度， 得到浓度值后，与单片机内部设定的一系列分等级的浓度及时间进行 比较，然后，根据所预设的条件，判断目前的环境状况是否需要换气， 如果到了换气条件，单片机的SDA (27脚)、SCL (28脚)会输出相 应信号到I2C接口，并发送到控制换气设备的控制器上，单片机的 SCL (28脚)通过电阻R1连接到电源。单片机的PB6 (7脚)、PB7 (8脚)接有作为外围电路的时钟电 路，其中PB6 (7脚)、PB7 (8脚)接晶体振荡器Y1，并接电容C4 和C6;单片机的PC6 (29脚)接有作为外围电路的复位电路，其接复位 芯片IC—TPS3809R的2脚，复位芯片ICJTPS3809R的1脚接地，复 位芯片IC—TPS3809R的3脚通过电容C7接电源。本实施例附图3的电路图，是在本技术领域比较常用的其中一种 技术方案，当然还有很多本领域技术人员可实施的能达到同样技术效 果的技术方案，均在本发明的覆盖范围内。以上的描述只是本发明一个特定的实施例，本发明并不仅仅局限 于以上图示或描述的方法，权利要求将覆盖本发明的实质精神及范围 内的所有变化方案。
权利要求
1、一种智能控制二氧化碳浓度的方法，按要求设定依次递减二氧化碳浓度值C1、C2、C3、……、Cn-1、Cn、CL，n为大于或等于3的整数，并连续地检测换气空间内二氧化碳浓度C；当换气装置处在关闭状态时，按照以下方式运行换气装置；a)当C＞C1时，换气装置启动，对换气空间进行空气交换，直至C降至CL以下并维持一定的时间TL，换气装置才关闭，停止空气交换；b)当C2＜C≤C1，并在该浓度段维持一定的时间T21，换气装置启动，对换气空间进行空气交换，直至C降至CL以下并维持一定的时间TL，换气装置才关闭，停止空气交换；c)当C3＜C≤C2，并在该浓度段维持一定的时间T31，或在设定的单位时间T32内二氧化碳浓度C呈增加的趋势时，换气装置启动，对换气空间进行空气交换，直至C降至CL以下并维持一定的时间TL，换气装置才关闭，停止空气交换；d)当Cn＜C≤Cn-1，n为大于3的整数，并在该浓度段维持一定的时间Tn1，或在设定的时间Tn2内二氧化碳浓度C呈增加的趋势时，换气装置启动，对换气空间进行空气交换，直至C降至CL以下并维持一定的时间TL，换气装置关闭，停止空气交换；e)当C≤Cn时，换气装置不启动；当换气装置已处在换气状态时，则二氧化碳浓度C只与CL作比较，直至C降至CL以下并维持一定的时间TL时，换气装置才关闭，停止空气交换。
2、 根据权利要求1所述的一种智能控制二氧化碳浓度的方法，其特征在于所述的时间Tn户T (n-l) lo
3、 根据权利要求1所述的一种智能控制二氧化碳浓度的方法，其特征在于所述的二氧化碳浓度值Q、 C2、 C3........ Q^、 Cn、和所述的时间T^ 、 Tn2、 TL可预先储存在控制系统内或通过软件 的设定而实现。
4、 根据权利要求1所述的一种智能控制二氧化碳浓度的方法，其特 征在于当换气装置处在关闭状态中，按照以下方式运行换气装置；a) 所述二氧化碳浓度C > 3600ppm时，单片机输出换气信 号，换气装置启动，对换气空间进行空气交换，直至C降 至600ppm以下并维持5分钟时，换气装置才关闭，停止 空气交换；b) 所述二氧化碳浓度1500ppnKC^3600ppm时，如果超过了 5分钟，C仍然维持于所述浓度区间时，单片机输出换气 信号，换气装置才启动，对换气空间进行空气交换，直至 C降至600ppm以下并维持5分钟时，换气装置才关闭， 停止空气交换；c) 所述二氧化碳浓度800ppnKCSl500ppm时，如果超过了 30分钟，C仍然维持于所述浓度区间时，单片机输出换气 信号，换气装置启动，对换气空间进行空气交换，直至C降至600ppm以下并维持5分钟时，换气装置才关闭，停 止空气交换；d) 所述二氧化碳浓度800pprrKC^1500ppm时，如果在2个 3分钟，即共6分钟内二氧化碳浓度C都增加一定量的值， 单片机输出换气信号，换气装置启动，对换气空间进行空 气交换，直至C降至600ppm以下并维持5分钟时，换气 装置才关闭，停止空气交换；e) 所述二氧化碳浓度dOOppm时，换气装置不启动； 当换气装置已处在换气状态时，则二氧化碳浓度C只与600ppm作比较，直至C降至600ppm以下并维持5分钟时，换气 装置才关闭，停止空气交换。
5、 一种智能控制二氧化碳浓度的装置，其特征在于它由二氧化碳 浓度检测器、中央处理器、通讯接口及换气设备组成，所述二氧 化碳浓度检测器输出端连接中央处理器数据采样输入口，所述中 央处理器的输出口连接通讯接口 ，所述通讯接口再连接到换气设 备。
6、 根据权利要求5所述的一种智能控制二氧化碳浓度的装置，其特 征在于所述的二氧化碳浓度检测器，由二氧化碳传感器及相应电 路组成，二氧化碳传感器输出端输出一个电压值。
7、 根据权利要求5和6所述的一种智能控制二氧化碳浓度的装置， 其特征在于所述的中央处理器为单片机，其模拟输入口采集从所 述二氧化碳传感器输出的电压值，所述单片机根据电压值换算成浓度值，并与单片机内部预先设定的一系列浓度值进行比较，再 根据相应的条件，通过输出端口把信号传输给通讯接口，进而控 制换气设备的开启和关闭。
全文摘要
本发明公开了一种智能控制二氧化碳浓度的方法及其装置，按要求设定依次递减二氧化碳浓度值C<sub>1</sub>、C<sub>2</sub>、……、C<sub>n</sub>、C<sub>L</sub>，n为大于或等于3的整数，在换气空间内，当C＞C<sub>1</sub>时；或当C<sub>2</sub>＜C≤C<sub>1</sub>，并在T<sub>21</sub>时间内始终维持于该区间时；或当C<sub>n</sub>＜C≤C<sub>n-1</sub>，并在T<sub>n1</sub>时间内始终维持于该区间时或在数个设定的单位时间T<sub>n2</sub>内C有增加的趋势时，换气装置换气，直至C降至C<sub>L</sub>以下并维持一定的时间T<sub>L</sub>，换气装置才关闭；当C≤C<sub>n</sub>时，换气装置关闭；本装置是由二氧化碳浓度检测器、中央处理器、通讯接口及换气设备组成，中央处理器对二氧化碳浓度通过采样、计算、比较，输出信号给通讯接口，进而控制换气设备的开启和关闭。本发明对二氧化碳浓度进行分段判断，达到了智能空气交换的目的。
文档编号G05D11/00GK101226409SQ20081002579
公开日2008年7月23日 申请日期2008年1月14日 优先权日2008年1月14日
发明者赵天光, 钢 金, 马颖江 申请人:珠海格力电器股份有限公司