一種房間空氣調節器及遠程檢測控制系統的制作方法
【專利摘要】本發明涉及家用電器領域，其公開了一種房間空氣調節器及遠程檢測控制系統，實現遠程監控空調器的運轉狀態、空調的實時功率、用電量、精準的空調運轉時間等運行參數。其包括：主控板以及與其電連接的執行機構、溫度傳感器，還包括：WIFI無線通信模塊、電量檢測模塊、精準計時器；所述主控板上配置有：用于與WIFI無線通信模塊進行通信的通信接口，用于與電量檢測模塊進行通信的通信接口，用于與精準計時器進行通信的通信接口；所述WIFI無線通信模塊、電量檢測模塊、精準計時器均獨立于所述主控板，并通過所述主控板上配置的相應通信接口與所述主控板電連接。本發明適用于普通家庭用戶。
【專利說明】
一種房間空氣調節器及遠程檢測控制系統
技術領域
[0001]本發明涉及家用電器領域，具體涉及一種房間空氣調節器及遠程檢測控制系統。
【背景技術】
[0002]以往的空調器，能夠實現空調的實時功率檢測，電量檢測，以及空調器的工作狀態、運行參數的上傳等，因電量檢測模塊的精度誤差達不到用戶的要求，更沒有精準的時間計時，導致檢測的電量、功率值和運轉時間和時段的計算所產生的價值并不大。
[0003]若空調器在運轉過程中能準確地測量運轉功率、記錄電量和精確的運轉時間和時段，并將以上記錄實時上傳至遠程，將給用戶、供應商和社會帶來許多益處。精準的功率檢測，并對檢測的參數實時上傳到遠程，通過用戶或廠家對檢測的數據進行分析，實時監控空調器的運行狀態是否正常，一旦發現空調的運轉功率異常，以便售后或用戶及時進行維修或停機，保證使用安全性的同時，也杜絕空調因帶病工作而導致多個故障的并發，降低維修成本。同時，也提高了產品的使用壽命。若檢測的功率與實際偏差較大，將引起故障的誤判，將造成更大的損失。
[0004]為了實現空調將檢測的有效功率、電量、運轉時間和時段實時上傳，可采用有線和無線兩種方式。從安裝的方便性和成本考慮，相比有線連接，在空調上采用無線傳送是更佳方案。目前家電或家居中，運用無線傳輸方式主要有兩種:
[0005]1、無線WIFI模式，其應用領域廣泛。優點是:傳輸的速率高，可達54Mbps的極高數據率，但覆蓋范圍有限，最大覆蓋只能在100米左右。現在無論在普通的用戶家里、還是公共場合，都有無線WIFI覆蓋，已經達到了一家獨大的局面。
[0006]2、采用ZigBee協議的無線通信，雖滿足我們的使用要求，因目前接收部分的網絡不普及，需要在運用場合安裝ZigBee協議接收裝置，運用場合受到較大的限制。
[0007]綜合比較以上兩種無線通信方式，采用WIFI協議的無線傳輸方式，更適合運用在目前空調上實現遠程控制。
【發明內容】
[0008]本發明所要解決的技術問題是:提出一種房間空氣調節器及遠程檢測控制系統，實現遠程監控空調器的運轉狀態、空調的實時功率、用電量、精準的空調運轉時間等運行參數。
[0009]本發明解決其技術問題所采用的技術方案是:一種房間空氣調節器，包括:
[0010]主控板以及與其電連接的執行機構、溫度傳感器，還包括:WIFI無線通信模塊、電量檢測模塊、精準計時器；
[0011]所述主控板上配置有:用于與WIFI無線通信模塊進行通信的通信接口，用于與電量檢測模塊進行通信的通信接口，用于與精準計時器進行通信的通信接口 ；
[0012]所述WIFI無線通信模塊、電量檢測模塊、精準計時器均獨立于所述主控板，并通過所述主控板上配置的相應通信接口與所述主控板電連接。
[0013]作為進一步優化，所述WIFI無線通信模塊與主控板之間以UART通信方式進行數據發送與接收。
[0014]作為進一步優化，所述電量檢測模塊包括強電單元和弱電單元，所述強電單元為電量檢測模塊的檢測部分，其與弱電單元和主控板隔離;所述弱電單元為電量檢測模塊的通信部分，其與主控板之間以UART通信方式進行數據發送與接收。
[0015]作為進一步優化，所述精準計時器內置振蕩器和諧振電容，并具備溫度補償功能，在室溫環境下，精度達± 2PPM，其與主控板通過I2C通信方式進行數據發送與接收。
[0016]此外，本發明還提供一種基于上述房間空氣調節器的遠程檢測控制系統，其包括上述空氣調節器，還包括家庭網關及云端服務器，所述家庭網關包括WIFI無線通信模塊及網關部分;所述家庭網關的WIFI無線通信模塊與所述房間空氣調節器的WIFI無線通信模塊通過WIFI信號相連;所述網關部分通過光纖接口連接互聯網，通過互聯網連接至云端服務器。
[0017]本發明的有益效果是:
[0018]基于現有的空氣調節器結構，增加了WIFI無線通信模塊、電量檢測模塊、精準計時器;實現空調的實時功率檢測，電量檢測，以及空調器的工作狀態、運行參數的上傳等，并利用家庭網關可以實現遠程對空調狀態的檢測及相關控制功能；
[0019]本發明中的WIFI無線通信模塊、電量檢測模塊和精準計時模塊與空調器的主控模塊均完全獨立;它們之間通過通信接口連接，實現數據間的發送與接收。因此，可根據用戶的要求與需要，隨時增加或刪除以上附加的三組模塊，從而取消相對應的控制功能，使用靈活。
【附圖說明】
[0020]圖1是實施例中的空氣調節器結構框圖；
[0021]圖2是家庭網關的結構框圖。
【具體實施方式】
[0022]本發明旨在提出一種房間空氣調節器及遠程檢測控制系統，實現遠程監控空調器的運轉狀態、空調的實時功率、用電量、精準的空調運轉時間等運行參數。
[0023]在具體實現上，本發明基于現有的空氣調節器結構，增加了WIFI無線通信模塊、電量檢測模塊、精準計時器;其具體方案包括以下部分:
[0024]1、空調器的主控制部分:在傳統空調的控制方案上，增加三組通信接口: 一組與WIFI無線通信模塊，一組與電量檢測模塊通信，一組與精準計時器通信。主控芯片的主控功能與WIFI模塊、電量檢測模塊和精準計時器均完全獨立。它們之間通過通信接口連接，實現數據的相互發送與接收。可根據用戶的要求與需要，隨時增加或刪除以上附加的三組模塊，從而取消相對應的控制功能。因模塊間相互獨立，安裝人員在用戶家就能完成增加與取消，使用非常靈活和方便。若無線通信模塊、電量檢測模塊和精準計時器，三者或三者之一出現故障，均不會影響空調產品常規功能的正常工作，不會造成空調不能使用的現象。除此之夕卜，空調產品上其他所有檢測功能與控制功能，均與常規空調產品一樣。
[0025]2、電量檢測模塊部分:該模塊由強電部分(完成電量檢測)和弱電部分(即通信單元，用于完成電量檢測的數據與主控板之間的通信)組成。它們均獨立于空調的主控模塊。電量檢測部分采用強電電源，與通信單元和主控板既不共地、又不共電源。而且，電量檢測部分與通信單元和主控板模塊隔離。這樣，保證了通信模塊和主控板的安全性和可靠性，又實現了電量檢測部分的相對獨立。電量檢測部分檢測的數據(空調的運轉時的電壓、電流、功率、累計電量等)通過通信單元，發送至主控板的MCU，再由MCU上傳到空調上的無線通信模塊。通信模塊的電源由空調主控板提供。
[0026]3、精準計時器部分:獨立于空調的主控模塊，由一塊專用的芯片擔當。芯片內置振蕩器和諧振電容，溫度補償功能。在25 0C時，精度可達土 2PPM。與主芯片通過I2C通信，完成數據發送與接收。若產品不需要精準計時，可取消該集成電路，空調的常規功能仍正常運轉。
[0027]4、WIFI無線通信部分:采用WIFI協議組成的無線通信模塊組件。主要由接收和發射兩部分組成。
[0028]4.1、接收部分，共接收三部分的信息:
[0029]4.1.1、接收空調主控程序發送的空調器當前運轉狀態及運轉參數的數據；
[0030]4.1.2、接收由主控M⑶發來的電量檢測模塊傳送的空調消耗的實時功率、累積電量等數據；
[0031]4.1.3、接收由家庭網關傳來的遠程控制空調的控制信號、控制參數。
[0032 ] 4.2、發送的數據內容由兩部分組成:
[0033]4.2.1、將遠程的控制信號通過UART方式，發送給空調的主控制器，實現遠程遙控空調。
[0034]4.2.2、通過WIFI協議的無線方式，將接收到空調的運轉狀態、運轉參數、實時功率、累積電量、運轉時間和時段等，無線發送到家庭網關上。
[0035]5、家庭網關部分:由兩部分組成。一部分是通過WIFI無線通信協議，與空調上的無線通信模塊實現數據的無線發送和接收;另一部分，通過家庭的光纖網絡接口，完成數據的遠程發送與遠程接收。
[0036]實施例:
[0037]如圖1所示，本例中的空氣調節器包括傳統空調中的主控板部分、顯示部分、執行機構部分、溫度傳感器檢測部分還包括:WIFI無線通信模塊、精準計時器和電量檢測模塊；
[0038]—、主控板的外圍驅動及檢測電路部分:
[0039]該部分主要實現空調的控制和檢測、提供主控電源、無線通信模塊電源和精準計時器的電源。同時，完成與電量檢測模塊和WIFI無線通信模塊之間的UART通信，以及與精準計時器之間的I2C通信。
[0040]1、主控板部分的主要功能與接口:
[0041]主控板的控制和檢測部分主要由一塊8位(或16位)的單片機(M⑶)完成。
[0042]輸入的模擬信號有:室溫傳感器(TA)、蒸發器溫度傳感器(TC)、冷凝器溫度傳感器(TE),外環境溫度傳感器(TO)、壓縮機排氣溫度傳感器(TP)，以上五種信號(TA\TC\TE\T0\TP)從主控板的A/D(IN) 口輸入。
[0043]輸出的控制信號有:壓縮機(CM)、風機(FM)、四通閥(RV)、步進電機(STEP MOTOR)。
[0044]空調運轉狀態及運行參數在顯示屏(DISPLAY)上顯示，由主控板發出驅動信號進行顯示。
[0045 ]主控板的交流電源輸入從L、N端輸入，輸入交流電壓值為220V。
[0046]2、主控板與WIFI無線通信模塊的接口:
[0047]主控板提供給WIFI無線通信模塊的電源接口:12V直流、地；
[0048]UART通信接口:主控板的發射口 TXl，接收口 RXl; WIFI無線通信模塊的發射口 TX3，接收口 RX3。
[0049]3、主控板與電量檢測模塊的接口:
[0050]主控板提供給電量檢測模塊的弱電部分的電源接口:5V直流、GND(地)
[0051 ] UART通信接口:主控板的發射口 TX2，接收口 RX2;電量檢測模塊的發射口 TX4，接收PRX4o
[0052]主控板與電量檢測模塊的強電部分的接口:電源火線的輸入接口:L1和Lin;
[0053]電源火線的輸出接口:Lout和L2;共用的零線接口N。
[0054]4、主控板與精準計時器模塊的接口:
[0055]主控板提供給精準計時器模塊的電源接口:+5VDC、GND(地)。
[0056]主控板和精準計時器模塊之間的通信連接是I2C。
[0057]二、WIFI無線通信模塊:
[0058]1、無線通信模塊與主控板之間連接的端口有:UART端口、主控板提供給無線通信模塊的直流電壓+5V和GND (地端)。
[0059]工作過程:M⑶將檢測到所有的參數(室溫、蒸發器溫度等)和空調運轉狀態(制冷、制熱、風速大小等)，電量模塊檢測的電壓、電流、功率、電量，以及空調的運轉時間和時段均從主控板的TXl端口，通過UART，發送至無線通信模塊中的RX3接收端口，由無線通信模塊調制后，通過2.4GHz天線I，無線發送到家庭網關，由家庭網關通過互聯網，傳送至遠端，實現空調的遠程監控。同時，也將無線通信模塊接收到遠程的控制信號(空調的開關信號、風速的大小、允許的工作時間等)從無線通信模塊的TX3發送端口，通過UART，傳輸到主控板的RXl接收端口，再發送給主控板的MCU，由M⑶完成空調的模式設置、溫度設定、風速和風向等參數設定，實現空調的遠程控制。
[0060]三、電量檢測模塊DBCHOl部分:
[0061]該部分有強電部分和弱電部分
[0062]1、強電部分(電量檢測)，完成電壓、電流檢測和功率及電量的計算，內部具有一系列的校準電路和高級算法，電量測試的精度能達到國家電表的一級精度，處于行業領先水平。
[0063 ] 與主控板之間連接端口有:Lin、Lout、N。
[0064]工作過程為:220VAC交流信號的火線從主控板上LI輸出，輸入到電量檢測模塊的強電部分的端口 Lin。電流從Lin端口輸入后，經過電量檢測模塊的強電檢測電路，從Lout輸出，輸入到主控板上L2端口，電流流向路徑L—Ll—Lin—Lout—I^—負載，因此，空調器中所有的電源負載都必須來自L2端口。交流信號的零線N也從主控板連接，輸入到電量檢測模塊的強電部分的端口 N。
[0065]2、弱電部分(通信部分)，完成電量檢測部分與主控板之間的通信連接。與主控板之間連接的端口有5V電源、地、TX4、RX4。5V電源、GND (地)由主控板提供。同時與主控板進行UART通信過程為:電量檢測模塊的弱電部分將檢測的電壓、電流和功率、電量等數據通過端口 TX4發送至主控板的接收端口 RX2。同時，主控板控制信號通過主控板的端口 TX2發送至電量檢測模塊的弱電部分的端口 RX4。
[0066]四、精準計時器部分:
[0067]1、精準計時器主要完成空調運轉時間和時段的計時功能。它由一塊專用的計時IC(集成電路)擔當，內置高精度的晶體振蕩器和諧振電容，避免設計在布線中造成的誤差，保證提供精準的計時時鐘，內置有寬溫度范圍的溫度補償功能，能在寬溫條件下，保持計時的精度。在室溫25 °C時，精度能達到2PPM，處于行業領先水平。
[0068]參見圖2，本發明中的家庭網關主要有兩部分組成，S卩WIFI無線通信模塊部分和家庭網關部分。
[0069]1、WIFI無線通信模塊:內置WIFI無線通信協議，實現與室內空調器的WIFI之間的數據的接收與發送。
[0070]2、家庭網關部分:主要通過光纖接口，通過互聯網，完成與云端的數據發送與接收。
[0071]實現空調遠程控制過程為:用戶(或廠商)在遠程，通過internet網，光纖接入家庭網關，家庭網關將空調的遠程控制信號(空調的開關機、制冷、制熱、風速、風向等)發送給無線WIFI組件模塊，遠程控制信號經過調制后，以無線WIFI通信協議，通過天線2，將控制信號無線發送至圖1中的天線I，實現控制信號的遠程發送。
[0072]實現空調遠程運轉參數監控過程為:空調主控芯片檢測到的工作環境(室溫)、運轉狀態(制冷、制熱、風速、風向、蒸發器溫度、冷凝器溫度、排氣溫度等)通過圖1中的無線WIFI通信模塊和天線I，發送至家庭網關的天線2，由家庭網關中的無線WIFI組件模塊解碼后，發送給家庭網關，由家庭網關將空調器的工作環境、電量和空調已運轉時間和時段，通過互聯網，發送至遠程，實現空調運轉參數的遠程監控。
【主權項】
1.一種房間空氣調節器，其特征在于，包括: 主控板以及與其電連接的執行機構、溫度傳感器，還包括:WIFI無線通信模塊、電量檢測模塊、精準計時器； 所述主控板上配置有:用于與WIFI無線通信模塊進行通信的通信接口，用于與電量檢測模塊進行通信的通信接口，用于與精準計時器進行通信的通信接口 ； 所述WIFI無線通信模塊、電量檢測模塊、精準計時器均獨立于所述主控板，并通過所述主控板上配置的相應通信接口與所述主控板電連接。2.如權利要求1所述的一種房間空氣調節器，其特征在于，所述WIFI無線通信模塊與主控板之間以UART通信方式進行數據發送與接收。3.如權利要求1所述的一種房間空氣調節器，其特征在于，所述電量檢測模塊包括強電單元和弱電單元，所述強電單元為電量檢測模塊的檢測部分，其與弱電單元和主控板隔離；所述弱電單元為電量檢測模塊的通信部分，其與主控板之間以UART通信方式進行數據發送與接收。4.如權利要求1所述的一種房間空氣調節器，其特征在于，所述精準計時器內置振蕩器和諧振電容，并具備溫度補償功能，在室溫環境下，精度達± 2PPM，其與主控板通過I2C通信方式進行數據發送與接收。5.房間空氣調節器的遠程檢測控制系統，其特征在于，包括如權利要求1-4任意一項所述的空氣調節器，還包括家庭網關及云端服務器，所述家庭網關包括WIFI無線通信模塊及網關部分;所述家庭網關的WIFI無線通信模塊與所述房間空氣調節器的WIFI無線通信模塊通過WIFI信號相連;所述網關部分通過光纖接口連接互聯網，通過互聯網連接至云端服務器。
【文檔編號】F24F11/00GK105841312SQ201610330967
【公開日】2016年8月10日
【申請日】2016年5月18日
【發明人】吳南理, 陽洪, 戴升龍, 謝鵬
【申請人】四川長虹空調有限公司