CN103216659B - 一种具备阀门自适应功能的温度调节装置 - Google Patents

Abstract

本发明涉及集中供热领域，特别涉及一种具备阀门自适应功能的温度调节装置。本发明的具备阀门自适应功能的温度调节装置，包括温度采样单元、温控单元、阀门自适应单元、电机驱动单元和控制器单元，所述控制器单元分别与所述温度采样单元、所述温控单元、所述阀门自适应单元、所述电机驱动单元连接，所述温控单元分别与所述温度采样单元、所述阀门自适应单元连接，所述电机驱动单元分别与所述阀门自适应单元、阀门连接。与现有技术相比，通过本发明的温度调节装置可精确调节阀门开度，以准确调节室温，而不需要较为频繁地开、关动作，从而节约能量。

Description

一种具备阀门自适应功能的温度调节装置

技术领域

本发明涉及集中供热领域，特别涉及一种具备阀门自适应功能的温度调节装置。

背景技术

集中供热作为北方冬季取暖最经济的供暖模式，近几年取得了快速的发展，集中供热比例逐年上升。在集中供热行业研发节能增效技术有利于全国的节能减排工作。当前，国内大部分供热住户的室内没有安装温度调节装置，在室内温度偏高或室内无人时也没办法主动调节温度，造成巨大的能量浪费。

行业内已有的自动室温调节技术方案有以下三类。

第一类是采用中央空调系统中的室温调节技术。该技术在各房间内的风机盘管上安装电动执行器及二通阀，并配套一个温控器，由温控器检测房间温度，执行温控运算，根据运算结果，通过电动执行器全开或全关二通阀。该技术由于阀门状态只有全开、全关两种，为了准确调节室温，往往需要较为频繁地开、关动作，会浪费能量。

第二类是采用恒温阀技术。该技术利用温包感应自动在室温过高时关小阀门，在室温过低时加大阀门，从而调节室温。该技术调节室温比较缓慢、准确度不高，而且没有显示单元，用户不能知道当前的实际室温和阀门的当前开度。

第三类是采用电热执行器调节技术。该技术需要在电热执行器上外接一个控制器，通过控制器控制电热执行器在室温过低时加大阀门，在室温过高时关小阀门。由于电热执行器是通过热涨冷缩的原理来调节阀门开度，故阀门调节的时间比较长，室温调节非常缓慢。而且需外接控制器，安装施工需布线，安装比较麻烦。

发明内容

本发明目的在于提供一种具备阀门自适应功能的温度调节装置，以解决现有技术中通过在中央空调系统的风机盘管上安装电动执行器、二通阀，并配套一个温控器来调节室温，由于阀门状态只有全开、全关两种，为了准确调节室温，往往需要较为频繁地开、关动作，会浪费能量的技术性问题。

本发明目的通过以下技术方案实现：

一种具备阀门自适应功能的温度调节装置，包括温度采样单元、温控单元、阀门自适应单元、电机驱动单元和控制器单元，所述控制器单元分别与所述温度采样单元、所述温控单元、所述阀门自适应单元、所述电机驱动单元连接，所述温控单元分别与所述温度采样单元、所述阀门自适应单元连接，所述电机驱动单元分别与所述阀门自适应单元、阀门连接；其中，

所述温度采样单元，用于采集室内温度；

所述温控单元，用于计算出0～100%的当前阀门开度输出值；

所述阀门自适应单元，用于自动匹配阀门；

所述电机驱动单元，用于驱动阀门以改变阀门开度；

所述控制器单元，用于设定温度。

优选地，所述控制器单元包括CPU和输入模块，所述输入模块与所述CPU连接。

优选地，所述温度采样单元包括温度传感器，所述温度传感器和所述CPU连接。

优选地，所述温控单元包括对比模块和计算模块，所述CPU分别与所述对比模块和所述计算模块连接。

优选地，所述阀门自适应单元包括阀门总行程检测模块、电机绝对转数计算模块、电机相对转数计算模块和电机转数反馈模块，所述CPU分别与阀门总行程检测模块、电机绝对转数计算模块、电机相对转数计算模块和电机转数反馈模块连接。

优选地，所述电机转数反馈模块包括第一光电传感器。

优选地，所述阀门自适应单元还包括当前阀门开度反馈模块，所述CPU与所述当前阀门开度反馈模块连接。

优选地，所述电机驱动单元包括直流电机驱动电路模块、减速齿轮箱、阀门顶杆和阀门位置检测电路模块，所述CPU分别与直流电机驱动电路模块、阀门位置检测电路模块连接，所述减速齿轮箱分别与直流电机驱动电路模块、阀门顶杆、阀门位置检测电路模块连接。

优选地，所述阀门位置检测电路模块包括所述第一光电传感器。

优选地，所述输入模块包括若干按键。

优选地，所述控制器单元还包括输出模块，所述输出模块与所述CPU连接，所述输出模块包括显示装置。

与现有技术相比，本发明有以下优点：

1、通过本发明的温度调节装置可精确调节阀门开度，以准确调节室温，而不需要较为频繁地开、关动作，从而节约能量；

2、本发明的温度调节装置可实时根据室温调节阀门开度，调节速度快、准确度高，同时可显示当前的实际室温和阀门的当前开度；

3、本发明的温度调节装置可自动匹配多种不同的阀门，安装、使用方便，使用范围广泛。

附图说明

图1为本发明的温度调节装置的原理示意图；

图2为本发明的电机驱动单元的原理示意图。

具体实施方式

以下结合附图，详细说明本发明。

请参阅图1，本发明的具备阀门自适应功能的温度调节装置，包括温度采样单元2、温控单元3、阀门自适应单元4、电机驱动单元5和控制器单元1，控制器单元1分别与温度采样单元2、温控单元3、阀门自适应单元4、电机驱动单元5连接，温控单元3分别与温度采样单元2、阀门自适应单元4连接，电机驱动单元5分别与阀门自适应单元4、阀门6连接；其中，温度采样单元2，用于采集室内温度；温控单元3，用于计算出0～100%的当前阀门开度输出值；阀门自适应单元4，用于自动匹配阀门；电机驱动单元5，用于驱动阀门以改变阀门开度；控制器单元1，用于设定温度。

本发明的温度调节装置集阀门自动控制、温度采样和液晶显示单元于一体。可检测室温并自动调节供水流量，从而调节室温，能有效节约供暖的用热量。并且具备阀门自适应的功能，可自动匹配多种不同的阀门，使用范围广泛。

控制器单元包括CPU11、输入模块和输出模块，CPU分别与输入模块、输出模块连接。在本实例中，输入模块包括若干按键，输出模块包括显示装置。按键可供用户设定温度或选择预设的工作模式。操作界面采用按键操作方式，本实施例为每个工作模式提供一个按键，并提供温度设定值上下调节按键。用户可以通过模式按键一键切换当前的工作模式，也可以通过温度设定值上下调节按键改变当前温度设定值。可提供多时段定时温度设定功能，温控模块在各个时段内，按照该时段内的温度设定值自动控制散热量，调节室温。显示装置采用液晶显示，也可以使用LED显示、数码管显示等其他显示方式。液晶显示界面中可显示当前温度设定值、当前温度、当前工作模式、当前时间、当前阀门开度等信息。

温度采样单元包括温度传感器，温度传感器和CPU连接。温度采样单元通过温度传感器采集室温，本实施例中以热敏电阻作为温度传感器，也可以采用其它温度采集方法，如热电阻、温度芯片等等采集温度。CPU周期性采集温度传感器信号，并经过温度滤波、温度补偿后，得到合适的当前温度值，该温度值作为温控单元的输入。

温控单元包括对比模块和计算模块，CPU分别与对比模块和计算模块连接。温控单元接收温度采样单元输入的当前温度值，通过对比模块对比设定的温度设定值，通过计算模块执行特定的温控算法，如PID算法，得到0～100%的当前阀门开度输出值。温控单元每隔一段时间，如1分钟，运算一次，使得本实施例可实时根据房间温度变化情况输出阀门开度。

阀门自适应单元包括阀门总行程检测模块、电机绝对转数计算模块、电机相对转数计算模块和电机转数反馈模块，CPU分别与阀门总行程检测模块、电机绝对转数计算模块、电机相对转数计算模块和电机转数反馈模块连接。CPU每隔一段时间，如1周，通过阀门总行程检测模块执行一次阀门总行程检测，其过程是：首先将阀门全关，此时电机累计转数清零；然后将阀门全开，记录此时电机累计转数为阀门总行程转数。温控单元输出的0～100%的当前阀门开度输入阀门自适应单元后，通过电机绝对转数计算模块将接收到的阀门开度乘上阀门总行程转数即线性转换得到电机绝对转数，再通过电机相对转数计算模块将绝对转数与当前电机转数对比得到相对转数，所得数值输出至电机驱动单元。当前电机转数由电机转数反馈模块通过光电检测方式获得。电机转数反馈模块包括第一光电传感器。通过阀门自适应单元，可自动检测出各种阀门的长度，从而能自动控制多种阀门。

阀门自适应单元还包括当前阀门开度反馈模块，CPU与当前阀门开度反馈模块连接。通过当前阀门开度反馈模块可获知当前阀门开度。

请参阅图2，电机驱动单元包括直流电机驱动电路模块51、减速齿轮箱52、阀门顶杆53和阀门位置检测电路模块54，CPU11分别与直流电机驱动电路模块51、阀门位置检测电路模块54连接，减速齿轮箱52分别与直流电机驱动电路模块51、阀门顶杆53、阀门位置检测电路模块54连接。阀门自适应单元输出阀门开度电信号给CPU11，CPU11通过直流电机驱动电路模块51将该电信号转换成电机驱动信号，驱动电机转动，进而带动减速齿轮箱52转动，再带动阀门顶杆53上下移动，阀门顶杆53与阀门阀杆紧密接触，故阀门顶杆的位置改变将直接改变阀门阀杆位置改变，从而改变阀门开度。阀门位置检测电路模块54采用上述的第一光电传感器，第一光电传感器通过检测减速齿轮箱中齿轮转动的圈数以得知阀门开度，并将检测到的信号传送给CPU11，再通过CPU11传送给阀门自适应单元的阀门总行程检测模块和当前阀门开度反馈模块。

使用时，将本发明的温度调节装置与在管道上的阀门连接，温度调节装置通过改变阀门开度从而改变管道热水流量，调节供热量，进而调节房间温度。具体为先通过按键设定温度，CPU周期性采集温度传感器信号，并经过温度滤波、温度补偿后，得到合适的当前温度值，该温度值作为温控单元的输入。温控单元通过对比模块和计算模块对输入的温度值进行对比和运算，得到0～100%的当前阀门开度输出值并输入阀门自适应单元。阀门自适应单元对温控单元输出的0～100%的当前阀门开度进行计算后，所得数值输出至电机驱动单元。电机驱动单元驱动电机转动，进而带动减速齿轮箱转动，再带动阀门顶杆上下移动，阀门顶杆与阀门阀杆紧密接触，故阀门顶杆的位置改变将直接改变阀门阀杆位置改变，从而改变阀门开度。

通过本发明的温度调节装置可精确调节阀门开度，以准确调节室温，而不需要较为频繁地开、关动作，从而节约能量。本发明的温度调节装置可实时根据室温调节阀门开度，调节速度快、准确度高，同时可显示当前的实际室温和阀门的当前开度。

以上公开的仅为本申请的几个具体实施例，但本申请并非局限于此，任何本领域的技术人员能思之的变化，都应落在本申请的保护范围内。

Claims (9)

1.一种具备阀门自适应功能的温度调节装置，其特征在于，包括温度采样单元、温控单元、阀门自适应单元、电机驱动单元和控制器单元，所述控制器单元分别与所述温度采样单元、所述温控单元、所述阀门自适应单元、所述电机驱动单元连接，所述温控单元分别与所述温度采样单元、所述阀门自适应单元连接，所述电机驱动单元分别与所述阀门自适应单元、阀门连接；其中，

所述控制器单元，用于设定温度；所述控制器单元包括CPU和输入模块，所述输入模块与所述CPU连接；

所述温度采样单元，用于采集室内温度；

所述温控单元，用于计算出0～100％的当前阀门开度输出值；

所述阀门自适应单元，用于自动匹配阀门；所述阀门自适应单元包括阀门总行程检测模块、电机绝对转数计算模块、电机相对转数计算模块和电机转数反馈模块，所述CPU分别与阀门总行程检测模块、电机绝对转数计算模块、电机相对转数计算模块和电机转数反馈模块连接；

所述电机驱动单元，用于驱动阀门以改变阀门开度。

2.如权利要求1所述的具备阀门自适应功能的温度调节装置，其特征在于，所述温度采样单元包括温度传感器，所述温度传感器和所述CPU连接。

3.如权利要求1所述的具备阀门自适应功能的温度调节装置，其特征在于，所述温控单元包括对比模块和计算模块，所述CPU分别与所述对比模块和所述计算模块连接。

4.如权利要求1所述的具备阀门自适应功能的温度调节装置，其特征在于，所述电机转数反馈模块包括第一光电传感器。

5.如权利要求4所述的具备阀门自适应功能的温度调节装置，其特征在于，所述阀门自适应单元还包括当前阀门开度反馈模块，所述CPU与所述当前阀门开度反馈模块连接。

6.如权利要求5所述的具备阀门自适应功能的温度调节装置，其特征在于，所述电机驱动单元包括直流电机驱动电路模块、减速齿轮箱、阀门顶杆和阀门位置检测电路模块，所述CPU分别与直流电机驱动电路模块、阀门位置检测电路模块连接，所述减速齿轮箱分别与直流电机驱动电路模块、阀门顶杆、阀门位置检测电路模块连接。

7.如权利要求6所述的具备阀门自适应功能的温度调节装置，其特征在于，所述阀门位置检测电路模块包括所述第一光电传感器。

8.如权利要求1所述的具备阀门自适应功能的温度调节装置，其特征在于，所述输入模块包括若干按键。

9.如权利要求1所述的具备阀门自适应功能的温度调节装置，其特征在于，所述控制器单元还包括输出模块，所述输出模块与所述CPU连接，所述输出模块包括显示装置。