УСТРОЙСТВО УПРАВЛЕНИЯ ЗИМНИМ КОМПЛЕКТОМ КОНДИЦИОНЕРА Российский патент 2021 года по МПК F24F11/00 

Изобретение относится к кондиционерам, снабжённым зимним комплектом.

Зимний комплект для кондиционера позволяет ему функционировать при низких температурах, превращая кондиционер в универсальное устройство. Охлаждение воздуха зимой необходимо для некоторых помещений, в которых работает большое количество оборудования, например, серверные или некоторые лаборатории, где необходимо поддерживать низкую температуру. Во время работы оборудование воспроизводит большое количество тепла, которое, при превышении определённой температуры в помещении, нарушает нормальное функционирование устройств.

Применение зимних комплектов расширяет использование кондиционера и внедряется в последнее время довольно широко. Однако зимний комплект требует отслеживания времени его включения и выключения при достижении соответствующих температур: отключения в летнее время года и включения в зимнее время года. В связи с тем, что зимние комплекты кондиционеров не выдерживают высоких температур в летнее время, их неотключение в этот период приводит к выходу из строя и влечёт за собой поломку кондиционера.

Так как операции включения и отключения зимнего комплекта производятся всего два раза в году, отслеживание этого времени далеко не всегда осуществляется персоналом вовремя, вследствие чего автоматическое включение и отключение зимнего комплекта повышает надёжность работы всех узлов кондиционера, сохраняя его долговечность.

Наиболее близким аналогом изобретения является кондиционер, содержащий внутренний блок, наружный блок для обнаружения температуры наружного воздуха и управляющее устройство, установленное во внутреннем блоке для выполнения управления работой внутреннего блока и нагревателя, размещенного в помещении,

при этом управляющее устройство содержит запоминающее устройство для хранения данных пороговых величин, указывающих первую пороговую величину и вторую пороговую величину, блок определения управления нагревателем для считывания данных пороговых величин из запоминающего устройства, разрешения управления нагревателем, когда температура наружного воздуха меньше либо равна первой пороговой величине, и запрета управления нагревателем, когда температура наружного воздуха больше либо равна второй пороговой величине, блок управления работой нагревателя для установки нагревателя в постоянно выключенное состояние, когда управление нагревателем данных пороговых величин, сохраненных в запоминающем устройстве, на основе указания от принятого сигнала указания пороговой величины RU 2 636 915 С1, 2017 г.

Наличие в известном устройстве наружного блока для обнаружения температуры наружного воздуха и управляющего модуля с запоминающим устройством для хранения данных пороговых величин, блока управления работой нагревателя для установки в постоянно выключенное или включённое состояние, позволяет применять его с зимним комплектом, но для этого требуется некоторое изменение связей между имеющимися блоками и введения новых блоков с соответствующими функциями.

В связи с этим, техническая задача, решаемая настоящим изобретением, состоит в создании устройства, которое может управлять включением и отключением зимнего комплекта любого кондиционера, что повышает надёжность его работы, сохраняя долговечность и экономя при этом электроэнергию.

Эта задача решена в устройстве управления зимним комплектом кондиционера,

содержащем наружный блок для обнаружения температуры наружного воздуха и управляющий модуль, содержащий запоминающее устройство для хранения данных, при этом, наружный блок для обнаружения температуры наружного воздуха выполнен в виде цифрового датчика температуры, контроллер, котрый содержит запоминающее устройство для хранения данных управляющего модуля и интерфейс RS-485, управляющий модуль также содержит первое реле, предохранитель с блоком контроля, указатель информации в виде трёхцветного светодиода и четырехразрядного семисегментного индикатора, звукоизлучатель, джампер приведения к заводским настройкам, индикатор режима состояния устройства в виде светодиода, кнопку сброса и кнопку тест, трёхконтактный разъём для подключения цифрового датчика температуры и трёхконтактный разъём для подключения линии интерфейса RS-485, клеммы для подключения питания и клеммы для подключения зимнего комплекта, дополнительно введённый переключатель режимов работы вентилятора наружного блока кондиционера содержит второе реле, светодиод и две группы контактов для подключения к клеммам управляющего модуля зимнего комплекта и вентилятора, переключатель режимов работы вентилятора наружного блока кондиционера связан с первым реле с предохранителем, которые связаны с контроллером, который также соединён с цифровым датчиком температуры, блоком контроля предохранителя, указателем информации, интерфейсом RS-485 и звукоизлучателем, управляющий модуль находится внутри помещения, цифровой датчик температуры - вне помещения, вблизи наружного блока кондиционера, переключатель режимов работы вентилятора наружного блока кондиционера исполнен в герметичном корпусе и размещён в наружном блоке кондиционера.

Частное исполнение зимнего комплекта содержит нагреватель и регулятор скорости вращения вентилятора наружного блока кондиционера.

Устройство управления зимним комплектом кондиционера представлено

на фиг. 1-4.

На фиг. 1 показана блок-схема устройства, на фиг. 2 - внешняя панель управляющего модуля с клеммами для подключения питания и подключения зимнего комплекта, на фиг. 3 - внешний вид переключателя режимов работы вентилятора наружного блока кондиционера, на фиг. 4 - алгоритм работы устройства.

Блок-схема устройства по фиг. 1 содержит цифровой датчик 1 температуры, управляющий модуль 2 содержит в себе контроллер 3 с запоминающим устройством, интерфейс 4 RS-485, а также первое реле 5, предохранитель 6 с блоком контроля 7. Указатель информации выполнен в виде трёхцветного светодиода 8 и четырехразрядного семисегментного индикатора 9. Управляющий модуль 2 содержит также звукоизлучатель 10, джампер 11 приведения к заводским настройкам, кнопку сброса 12, кнопку тест 13, трёхконтактный разъём 14 для подключения цифрового датчика 1 температуры и трёхконтактный разъём 15 для подключения линии интерфейса 4 RS-485, клеммы 16 для подключения питания и клеммы 17 для подключения зимнего комплекта 18.

Переключатель 19 режимов работы вентилятора 20 наружного блока 21 кондиционера содержит второе реле 22, светодиод 23 (устанавливают красный) и две группы контактов 24, 25 для подключения к клеммам управляющего модуля 2, зимнего комплекта 18 и вентилятора 20.

Переключатель 19 связан с контроллером 3 через первое реле 5 с предохранителем 6 и клеммы 17. Контроллер 3 также соединён с цифровым датчиком 1 температуры, через разъём 14, блоком контроля 7 предохранителя 6, трёхцветным светодиодом 8, четырехразрядным семисегментным индикатором 9, интерфейсом 4 RS-485 и звукоизлучателем 10.

Управляющий модуль 2 находится внутри помещения, его внешняя панель, показанная на фиг. 2, содержит трёхцветный светодиод 8, четырехразрядный семисегментный индикатора 9, джампер 11 приведения к заводским настройкам, кнопку сброса 12, кнопку тест 13, трёхконтактный разъём 14 для подключения цифрового датчика 1 температуры, трёхконтактный разъём 15 для подключения линии интерфейса 4 RS-485, клеммы 16 для подключения питания и клеммы 17 для подключения зимнего комплекта 18.

Цифровой датчик 1 температуры выполнен на основе измерителя температуры DS1820 производства Dallas Semiconductor.

Контроллер 3 серии ATmega328P, производства компании Atmel. Он обрабатывает входящую информацию с датчиков, анализирует и управляет реле и системами оповещения - визуального и звукового. Посредством взаимодействия с интерфейсом RS-485 на основе микросхемы Max485, обменивается информацией с подключенным устройством, например, компьютером. Также, обладая энергонезависимой памятью, хранит настройки для работы устройства.

Интерфейс 4 RS-485 выполнен на основе микросхемы Max485 производства Maxim Integrated. Служит для обмена информацией с подключенным устройством, например, компьютером.

Блок контроля 7 предохранителя 6 выполнен на базе оптрона 4 N35 Производства Vishay; он определяет наличие напряжения на выходе устройства, после первого реле 5 и передает информацию контроллеру 3.

Указатель информации в виде трёхцветного светодиода 8 и четырехразрядного семисегментного индикатора 9 служит для визуального отображения текущего режима устройства, температуры, ошибок устройства, его настроек. На фиг. 3 показан внешний вид переключателя 19 режимов работы вентилятора 20 наружного блока 21 кондиционера; он исполнен в герметичном корпусе и находится вне помещения, в наружном блока 21 кондиционера.

Переключатель 19 содержит второе реле 22 (внутри корпуса), светодиод 23 красного цвета и две группы контактов 24, 25 для подключения к управляющему модулю 2, зимнему комплекту 18 и вентилятору 20.

В устройстве управления зимним комплектом кондиционера используется обычно применяемый известный зимний комплект для кондиционера, содержащий нагреватель и регулятор скорости вращения вентилятора.

Соединение переключателя 19 с зимним комплектом 18 осуществляется с помощью подключения контактов второго реле 22 к клеммам 17 через группу контактов 24, которые, являясь выходом регулятора 27 скорости вращения зимнего комплекта 18, подключены параллельно нагревателю 26 зимнего комплекта 18.

При этом группа контактов 25 используются для подключения вентилятора 20 и регулятора 27 скорости вращения вентилятора 20 через контакты второго реле 22.

Свечение красного светодиода 23 свидетельствует о присутствии напряжения на клеммах 17 и группе контактов 24.

Работа устройства осуществляется в соответствии с алгоритмом, представленным на фиг. 4.

При отсутствии возможных сбоев некоторых контролируемых элементов устройства, оптимальный режим работы зимнего комплекта следующий.

Все элементы устройства задействованы для работы, т.е. подключены к соответствующим клеммам 16, 17, разъёмам 14, 15.

При этом трёхцветный светодиод 8 мигает тремя цветами режимов работы:

красным, жёлтым, зелёным.

На четырёхразрядном семисегментном индикаторе 9 отображаются заводские настройки, хранящиеся в памяти контроллера 3.

Эти настройки приведены в Таблице 1.

Таблица 1

Название параметра отображаемый код параметра отображаемый код значения значение адрес в сети RS-485 A 1 1 скорость обмена по протоколу RS-485 b 0 9600 температура включения первого реле 5 C 0 0 С° положительный температурный гистерезис отключения реле 5 d 1 1 С° разрешение использования звукового оповещения звукоизлучателем 10 F 1 да

Далее происходит чтение данных о температуре путём инициализации цифрового датчика 1 температуры.

Основной рабочий режим устройства.

На четырёхразрядном семисегментном индикаторе 9 отображается текущая температура, светодиод 8 отображает текущее состояние: желтый цвет - второе реле 22 переключателя 19 зимнего комплекта включено, зеленый цвет - реле 22 выключено.

Температура включения реле 22 определяется параметром С, сохранённом в энергонезависимой памяти контроллера 3.

Температура выключения реле 22 определяется параметрами С+d. Например, при использовании устройства с заводскими настройками реле 22 включается при температуре 0 С°, выключается при температуре +1 С°. В рабочем режиме кнопка тест 13 используется для проверки устройства: при зелёном цвете светодиода 8 нажатие кнопки тест 13 замыкает контакты реле 22 и подаёт напряжение на клеммы 17 и, соответственно, на переключатель 19 режимов вентилятора 20 на 10 секунд. После этого напряжение автоматически снимается.

Режим ошибки устройства.

Мигающий красный цвет светодиода 8 свидетельствует о наличии ошибки в работе устройства. Также об этом свидетельствует прерывистый звуковой сигнал (если параметр F не равен в настройках нулю) звукоизлучателя 10. В этом режиме кнопка тест 13 выключает/включает звук тревоги устройства. При отключенном параметре F звукоизлучатель 10 звук не издает.

На светодиодном индикаторе 9 отображается код ошибки:

Er 1 - ошибка цифрового датчика 1 температуры. При этой ошибке размыкаются контакты первого реле 5, автоматически снимая напряжение с переключателя 19 режимов работы вентилятора 20.

Er 2 - ошибка исправности предохранителя 6. При этой ошибке устройство не снимает напряжение с переключателя 19 режимов работы вентилятора 20.

Использование интерфейса RS-485.

С помощью встроенного интерфейса 4 RS-485 возможно осуществление трех типов действий: запрос настроек устройства, изменение настроек устройства, запрос состояния устройства.

Запрос настроек устройства.

Формат запроса - Таблица 2, формат ответа - Таблица 3.

Таблица 2

номер байта 1 2 3 4 5 содержимое тип адрес тип запроса     символ ? 1 @ любой  \r HEX 0x3F 0x01 0x40 хх 0x0D

Таблица 3

номер байта 1 2 3 4 5 6 7 содержимое тип адрес тип ответа температура включения (по модулю) знак температуры гистерезис отключения реле разрешение работы зуммера символ ! 1 $ 0 0 1 1 HEX 0x21 0x01 0x24 0x00 0x00 0x01 0x01

Изменение настроек устройства.

Формат запроса - Таблица 4, список параметров и значений - Таблица 5, формат ответа - Таблица 6.

Таблица 4

номер байта 1 2 3 4 5 содержимое тип адрес номер параметра новое значение   символ @ AA     \r HEX 0x40 0x01     0x0D

Таблица 5

номер параметра параметр значения примечание 0 адрес от 1 до 254 изменение параметра происходит без перезагрузки устройства 1 скорость обмена 0-9600
1-4800
2-2400
3-1200
4-600 изменение параметра происходит только после перезагрузки устройства 2 температура отработки (по модулю)   изменение параметра происходит без перезагрузки устройства 3 признак отрицательной температуры включения 0-положительная 1- отрицательная изменение параметра происходит без перезагрузки устройства 4 гистерезис 1-10 изменение параметра происходит без перезагрузки устройства 5 разрешение использования звукоизлучателя 20 0-выключена 1- включена изменение параметра происходит без перезагрузки устройства

Таблица 6

номер байта 1 2 3 4 5 6 содержимое тип адрес тип ответа код ошибки номер параметра новое значение символ ! AA @       HEX 0x21 0x01 0x40      

Код ошибки 00 - операция выполнена без ошибки.

Запрос состояния устройства.

Формат запроса - Таблица 7, формат ответа - Таблица 8.

Таблица 7

номер байта 1 2 3 4 5 содержимое тип адрес тип запроса     символ ? AA ?   \r HEX 0x3F 0x01 0x3F хх 0x0D

Таблица 8

номер байта 1 2 3 4 5 6 7 содержимое тип адрес тип ответа код ошибки текущая температура знак температуры состояние реле символ ! AA !         HEX 0x21 0x01 0x21        

Код ошибки 00 - устройство работает штатно

Код ошибки 01 - ошибка температурного датчика

Код ошибки 02 - ошибка предохранителя

Знак температуры - 0 - положительная

Знак температуры - 1 - отрицательная

Состояние реле - 0 - отключено

Состояние реле - 1 - включено

Возвращение к заводским настройкам.

Для возвращения к заводским настройкам необходимо выполнить следующие действия:

- обесточить устройство - отсоединить от клемм 16;

- замкнуть джампер 11;

- подать напряжение на устройство - подключить питание к клеммам 16;

- дождаться мигания красного светодиода 23 на переключателе 19 (фиг. 3);

- обесточить устройство - отсоединить от клемм 16;

- разомкнуть джампер 11.

Устройство готово к работе.

Изобретение исключает поломку кондиционера при перегорании нагревателя компрессора или регулятора скорости вентилятора, который поддерживает давление хладагента в кондиционере. Благодаря этому изобретению кондиционер переходит в обычный режим работы, установленный заводом производителем, т.к. ошибка выявляется через звуковой сигнал и индикатор. Экономия электроэнергии осуществляется за счёт автоматического отключения зимнего комплекта в летнее время: при включённом зимнем комплекте существенно повышается нагрузка на компрессор в летний период. В связи с этими кондиционер работает на износ и выходит из строя гораздо раньше его гарантийного срока.

Это устройство, которое может управлять включением и отключением зимнего комплекта любого кондиционера, повышает надёжность его работы, сохраняя долговечность.

Изобретение относится к кондиционерам, снабжённым зимним комплектом. Технический эффект – создание устройства, которое может управлять включением и отключением зимнего комплекта любого кондиционера, что повышает надёжность его работы, сохраняя долговечность и экономя при этом электроэнергию. Сущность изобретения: устройство содержит цифровой датчик 1 температуры, управляющий модуль 2 с контроллером 3, интерфейсом 4 RS-485. Указатель информации выполнен в виде светодиода 8 и индикатора 9. Управляющий модуль 2 содержит также звукоизлучатель 10, джампер 11, кнопку сброса 12, кнопку тест 13, трёхконтактный разъём 14 для подключения цифрового датчика 1 температуры и трёхконтактный разъём 15 для подключения линии интерфейса 4 RS-485, клеммы 16 для подключения питания и клеммы 17 для подключения зимнего комплекта 18. Переключатель 19 режимов работы вентилятора 20 наружного блока 21 кондиционера содержит реле 22, светодиод 23 и две группы контактов 24, 25 для подключения к клеммам управляющего модуля 2, зимнего комплекта 18 и вентилятора 20. Переключатель 19 связан с контроллером 3 через первое реле 5 с предохранителем 6 и клеммы 17. Контроллер 3 также соединён с датчиком 1 температуры через разъём 14, блоком контроля 7 предохранителя 6, светодиодом 8, индикатором 9, интерфейсом 4 RS-485 и звукоизлучателем 10. Управляющий модуль 2 находится внутри помещения, цифровой датчик 1 температуры – вне помещения, вблизи наружного блока 21 кондиционера. 1 з.п. ф-лы, 4 ил., 8 табл.

1. Устройство управления зимним комплектом кондиционера, содержащее наружный блок для обнаружения температуры наружного воздуха и управляющий модуль, содержащий запоминающее устройство, отличающееся тем, что наружный блок для обнаружения температуры наружного воздуха выполнен в виде цифрового датчика температуры, управляющий модуль содержит в себе контроллер с запоминающим устройством, интерфейс RS-485, а также первое реле, предохранитель с блоком контроля, указатель информации в виде трёхцветного светодиода и четырехразрядного семисегментного индикатора, звукоизлучатель, джампер приведения к заводским настройкам, кнопку сброса и кнопку тест, трёхконтактный разъём для подключения цифрового датчика температуры и трёхконтактный разъём для подключения линии интерфейса RS-485, клеммы для подключения питания и клеммы для подключения зимнего комплекта, дополнительно введённый переключатель режимов работы вентилятора наружного блока кондиционера содержит второе реле, светодиод и две группы контактов для подключения к клеммам управляющего модуля, зимнего комплекта и вентилятора, переключатель режимов работы вентилятора наружного блока кондиционера связан с первым реле с предохранителем, которые связаны с контроллером, который также соединён с цифровым датчиком температуры, блоком контроля предохранителя, указателем информации, интерфейсом RS-485 и звукоизлучателем, управляющий модуль находится внутри помещения, цифровой датчик температуры – вне помещения, вблизи наружного блока кондиционера, переключатель режимов работы вентилятора наружного блока кондиционера исполнен в герметичном корпусе и размещён в наружном блоке кондиционера.

2. Устройство по п. 1, отличающееся тем, что зимний комплект содержит нагреватель и регулятор скорости вращения вентилятора наружного блока кондиционера.