Электронный блок управления кондиционером Российский патент 2025 года по МПК F24F11/00 

Изобретение относится к области управления холодильными агрегатами, в частности к электронным системам управления холодильными промышленными кондиционерами. Электронный блок управления кондиционером УНИконтроллер (UMcontroller) работает в автономном режиме в соответствии с заданными с локальной панели управления параметрами, а также имеет возможность удаленного мониторинга и изменения параметров по сети передачи данных.

Известен способ дистанционного контроля работы кондиционеров или холодильных машин (патент РФ №2241911). Параметры работы холодильной системы и/или кондиционера регистрируют локальным контролирующим устройством посредством датчиков температуры, размещенных на трубопроводах холодильного контура, датчиков давления, влажности и качества среды, датчиков регистрации напряжения, установленных параллельно электроисполнительным устройствам, и датчиков электрического тока. Измеренные параметры обрабатывают встроенным в устройство обрабатывающим блоком, производят оценку качества работы кондиционера и/или холодильной системы по нескольким критериям на основании алгоритма. Генерируют и передают в линию связи, соединенную с центральным пультом, сигнал, соответствующий своему идентификатору и вычисленному критерию работы, передают управляющие команды холодильной системе и/или кондиционеру через исполнительное устройство, и получают контрольный сигнал от центрального пульта о качестве обмена и сигналы управления, а центральным пультом осуществляют прием и идентификацию сигнала от локального контролирующего устройства, отправку локальному контролирующему устройству контрольного сигнала о качестве обмена и сигналов управления холодильной системой и/или кондиционером. На центральном пульте осуществляют информативную визуализацию результатов работы системы дистанционного контроля на экране монитора, сохраняют протоколы обменов с локальным контролирующим устройством с промежуточной архивацией данных. Предлагаемое решение устанавливается в кондиционер уже имеющий свою систему управления (контроллер) и выполняет задачу дистанционного мониторинга работоспособности кондиционеров и холодильных машин. Система предназначена для иной задачи, нежели заявляемое устройство.

Известна система кондиционирования оборудования и контроллер для системы кондиционирования оборудования (патент РФ №52985). Ее использование позволяет потребителю обеспечить необходимые температурные режимы не для помещения в целом, а для каждого из множества охлаждаемых устройств. Для этого в помещение с кондиционером, имеющим устройство управления, устанавливают специализированный контроллер, подключенный к сети передачи данных, и содержащий в своей памяти список из сетевых адресов и критических температур для каждого из охлаждаемых устройств, через сеть передачи данных контроллер получает от охлаждаемых устройств информацию об их температуре. Контроллер сравнивает полученную информацию о температурах множества охлаждаемых устройств и критической температуры охлаждаемых устройств в памяти и на основании результата сравнения управляет кондиционером. Указанная система выполняет ограниченный ряд функций по управлению кондиционером, в частности обеспечивает управление кондиционером (или несколькими кондиционерами) по одному (или нескольким) встроенному датчику температуры критически важных частей охлаждаемых объектов. Система решает несколько иную задачу.

Известен контроллер для управления холодильным агрегатом (патент РФ №2819477), взятый в качестве прототипа. Контроллер для управления холодильным агрегатом содержит устройство для подключения к сети передачи данных, память для хранения информации, устройство для занесения в память контроллера значений температуры, датчики температуры, датчики давления фреона по высокому и низкому уровню, реле управления ТЭНом обогрева картера, ТЭНом обогрева шкафа, реле управления компрессором, реле управления вентилятором испарителя, датчик открытия двери, транзисторную сборку, соединенную с одной стороны с устройством для занесения в память, выполненным на базе микроконтроллера, а с другой - с датчиками давления фреона высокого и низкого уровня, реле управления ТЭНом обогрева картера, ТЭНом обогрева шкафа, реле управления компрессором, реле управления вентилятором, датчик двери. Микроконтроллер выполнен с возможностью занесения в память и сравнения с заданными параметрами давления фреона по высокому и низкому уровням, проверки сигналов с аварийных датчиков, осуществления управления компрессором, вентилятором испарителя, ТЭНом обогрева картера, ТЭНом обогрева шкафа, датчиком двери.

Указанный контроллер не обеспечивает непосредственную подачу питания на компрессор и вентиляторы холодильной машины, что требует применения дополнительных коммутационных и распределительных устройств при построении холодильной машины, не позволяет управлять вентилятором конденсатора, не имеет средств диагностики работы компрессора. Расположение датчиков на плате контроллера влечет определенные ограничения по скорости и точности производимых измерений.

Технической проблемой заявляемого изобретения является создание универсального комплектного блока управления кондиционером (холодильной машиной) с широкими функциональными возможностями, который не требует дополнительных блоков или устройств, необходимых для его подключения к компонентам холодильной машины, обеспечивает автоматическое управление и диагностику компонентов холодильной машины.

Техническим результатом является разработка комплектного блока управления для расширенного автоматического управления исполнительными устройствами, входящими в состав кондиционера (компрессором, вентиляторами испарителя и конденсатора, ТЭНом обогрева картера), который не требует дополнительных блоков или устройств, необходимых для подключения к ним, а также обеспечения их автоматической расширенной диагностики в непрерывном режиме, с возможностью контроля температуры и давления фреона, контроля и вывода на индикатор сообщений о статусе работы кондиционера и аварийных ситуаций.

Для достижения технического результата электронный блок управления кондиционером содержит блок управления, блок индикации с платой индикации, индикатором и панелью управления, датчик температуры воздуха в охлаждаемом объеме, датчик температуры воздуха во внешнем объеме, датчик температуры фреона на выходе из конденсатора, датчик температуры фреона на входе в конденсатор, датчик давления фреона и комплект соединительных кабелей, при этом блок управления состоит из платы управления, содержащей блок коммутации и преобразования данных и блок обработки данных, включающий микроконтроллер с запоминающим устройством, и платы питания, состоящей из блока преобразования напряжения и силового блока коммутации, блок управления содержит разъемы для подключения блока индикации с панелью управления, компрессора, вентилятора испарителя, вентилятора конденсатора, ТЭНа, датчиков температуры, датчика давления, разъемы вывода сигнала аварии, датчика «дверь», датчика «пожар», разъем подключения к сети передачи данных и разъем сети питания.

Предлагаемая конструкция электронного блока управления кондиционером поясняется чертежом: фиг.1 - структурная схема электронного блока управления кондиционером.

Введены следующие обозначения:

1 - блок управления, 2 - блок индикации, 3 - плата управления, 4 - плата питания, 5 - блок коммутации и преобразования данных, 6 - блок обработки данных, 7 - силовой блок коммутации, 8 - блок преобразования напряжения, 9 - индикатор, 10 - панель управления, 11 - плата индикации, 12 - датчик «дверь», 13 - датчик «пожар», 14 - вывод сигнала аварии, 15 - датчик температуры воздуха в охлаждаемом объеме, 16 - датчик температуры воздуха во внешнем объеме, 17 - датчик температуры фреона на выходе из конденсатора, 18 - датчик температуры фреона на входе в конденсатор, 19 -датчик давления, 20 - вентилятор испарителя, 21 - вентилятор конденсатора, 22 - компрессор, 23 - ТЭН, 24 - сеть передачи данных.

Разработка представляет собой универсальное комплектное устройство с широкими функциональными возможностями, которое обеспечивает управление, диагностику и коммутацию всех необходимых компонентов холодильной машины.

Электронный блок управления кондиционером (фиг.1) состоит из блока управления 1, блока индикации 2 с платой индикации 11, индикатором 9 и панелью управления 10, который устанавливается на лицевой панели холодильной машины, комплекта датчиков температуры 15-18 (датчик температуры воздуха в охлаждаемом объеме 15, датчик температуры воздуха во внешнем объеме 16, датчик температуры фреона 17 на выходе из конденсатора, датчик температуры фреона 18 на входе в конденсатор), датчика давления 19 фреона и комплекта соединительных кабелей.

Блок управления 1 состоит из платы управления 3, содержащей блок коммутации и преобразования данных 5 и блок обработки данных 6, включающий микроконтроллер с запоминающим устройством, и платы питания 4, состоящей из блока преобразования напряжения 8 и силового блока коммутации 7. Блок управления 1 имеет разъемы для подключения блока индикации 2 с панелью управления 10, компрессора 22, вентилятора испарителя 20, вентилятора конденсатора 21, ТЭНа 23, датчиков температуры 15-18, датчика давления 19, разъемы вывода сигнала аварии 14 (это может быть как световой или звуковой индикатор, так и другое устройство, например, промышленный программируемый контроллер для управления другим технологическим оборудованием), подключения сигналов внешней аварии (датчик «дверь» 12, датчик «пожар» 13), разъем подключения к сети передачи данных 24 и разъем сети питания.

Конструктивно платы управления 3 и питания 4 собраны в единый модуль, что позволяет достичь максимальной компактности и удобства при монтаже. Блок управления 1 имеет фиксаторы для установки на монтажную панель или поверхность корпуса холодильной машины.

Блок индикации 2 выполнен в компактном пластиковом корпусе, предназначенном для установки в лицевой панели оборудования. Блок индикации 2 снабжен буквенно-цифровым дисплеем с LED-индикаторами и кнопками управления (или сенсорным экраном, в зависимости от комплектации). Блок обеспечивает вывод на дисплей значений технологических параметров, вывод сообщений об ошибках, индикацию текущего состояния (включение исполнительных устройств, аварии), а также возможность настройки оператором необходимых технологических параметров.

Соединение блока управления с блоком индикации, исполнительными элементами и коммутационными разъемами холодильной машины производится комплектными кабелями с разъемами.

Принцип работы устройства заключается в обработке полученных с датчиков параметров и выдаче соответствующих управляющих сигналов по заданному разработчиком алгоритму для обеспечения эффективной работы холодильной машины.

Устройство обладает расширенными, по сравнению с аналогами, возможностями диагностики: в непрерывном режиме контролируется работоспособность датчиков и рабочий ток компрессора холодильной машины.

Устройство снабжено входами для аварийных сигналов от внешнего оборудования, также предусмотрен вывод сигнала аварии на внешние устройства.

Компрессор 22 может работать как в автономном режиме, на основе конфигурации параметров, внесенных в память устройства с панели управления 10, так и в режиме подключения к сети передачи данных 24, в этом случае возможно изменение рабочих характеристик и вывод информации о работе устройства удаленно.

Возможно применение двух типов блока индикации 2: кнопочного с буквенно-цифровым дисплеем и индикаторами состояния, а также сенсорной HMI-панели. Блок индикации 2 обеспечивает отображение информации о текущем состоянии работы кондиционера (температура уставки, текущая температура, информация о текущей ошибке или аварии, индикация включения вентиляторов, компрессора, наличия ошибок или аварий), а также информации, необходимой для настройки и диагностики (уставки температуры, гистерезиса, адрес устройства в сети, журнал ошибок, показания датчиков температуры). Блок индикации 2 позволяет осуществлять оператору визуальный контроль за работой холодильной машины, а также производить необходимые настройки технологических параметров. Блок управления 1 имеет возможность встраивания в систему удаленного мониторинга и диспетчеризации.

При включении блока управления 1 происходит самодиагностика системы и, при условии отсутствия критических ошибок в системе, микроконтроллер блока обработки данных 6 дает команду на блок коммутации и преобразования данных 5, включается силовое реле вентилятора испарителя 20, с платы питания 4 подается напряжение на вентилятор испарителя 20, происходит его включение. Если значение температуры внутреннего объема выше заданной уставки, то аналогичным образом, через реле компрессора 22, с платы питания 4 подается напряжение на компрессор 22 кондиционера.

В процессе запуска и работы компрессора 22 происходит измерение его пускового и рабочего тока. При выходе измеренных значений за пределы заданных уставок, на блок индикации 2 выводится соответствующее сообщение и включается устройство вывода сигнала аварии 14, блоком обработки данных 6 дается команда блоку коммутации и преобразования данных 5 на включение соответствующего аварийного реле. При критическом значении параметра происходит выключение компрессора 22 и выдается сообщение об аварии.

В процессе работы, блоком обработки данных устройства 6, в непрерывном режиме считываются и обрабатываются показания с датчиков температуры 15-18 и давления 19, контролируется состояние внешних аварийных входов - датчика «дверь» 12, датчика «пожар» 13. При возникновении внутренней ошибки или аварии выдается соответствующее сообщение на блок индикации 2, включается устройство вывода сигнала аварии 14 и соответствующее реле. В зависимости от критичности события производится выключение исполнительных устройств кондиционера.

При появлении сигнала открытия двери с датчика «дверь» 12, происходит выключение компрессора 22 кондиционера и вентилятора испарителя 20. На блоке индикации 2 выдается соответствующее сообщение, включается устройство вывода сигнала аварии 14.

При внешней аварии происходит отключение всех исполнительных устройств кондиционера, на блоке индикации 2 выдается соответствующее сообщение, включается устройство вывода сигнала аварии 14.

При превышении установленной температуры фреона на выходе из конденсатора, включается вентилятор конденсатора 21. При увеличении температуры воздуха во внешнем объеме выше заданной, алгоритм работы вентилятора конденсатора 21 автоматически изменяется. В случае понижения температуры, ниже установленной, производится включение ТЭНа 23 обогрева картера компрессора.

При достижении температуры во внутреннем объеме ниже уставки с учетом заданного гистерезиса, компрессор выключается. Вентилятор испарителя 20 при этом продолжает работать, обеспечивая циркуляцию воздуха в охлаждаемом объеме.

Главным преимуществом данного изобретения является то, что питание исполнительных устройств производится непосредственно с блока управления. За счет этого: не требуется применение дополнительных блоков/модулей для управления или подключения к исполнительным устройствам; появляются дополнительные возможности управления и диагностики исполнительных устройств. В блоке управления используются 4 датчика температуры и один датчик давления. Это позволяет производить расширенное автоматическое управление всеми исполнительными устройствами кондиционера: компрессором; вентилятором конденсатора; вентилятором испарителя; ТЭНом обогрева картера компрессора.

Был изготовлен электронный блок управления кондиционером. Разработана необходимая конструкторская и технологическая документация, позволяющая изготовить электронный блок управления кондиционером УНИконтроллер (UNIcontroller), создано ПО, обеспечивающее работу устройства по заданному алгоритму. К настоящему времени налажено серийное производство разработанного устройства.

Изобретение относится к области управления холодильными агрегатами, в частности к электронным системам управления холодильными промышленными кондиционерами. Электронный блок управления кондиционером УНИконтроллер (UNIcontroller) работает в автономном режиме в соответствии с заданными с локальной панели управления параметрами, а также имеет возможность удаленного мониторинга и изменения параметров по сети передачи данных. Техническим результатом является разработка комплектного блока управления для расширенного автоматического управления исполнительными устройствами, входящими в состав кондиционера (компрессором, вентиляторами испарителя и конденсатора, ТЭНом обогрева картера), который не требует дополнительных блоков или устройств, необходимых для подключения к ним, а также обеспечения их автоматической расширенной диагностики в непрерывном режиме с возможностью контроля температуры и давления фреона, контроля и вывода на индикатор сообщений о статусе работы кондиционера и аварийных ситуаций. 1 ил.

Электронный блок управления кондиционером, содержащий блок управления, блок индикации с платой индикации, индикатором и панелью управления, датчик температуры воздуха в охлаждаемом объеме, датчик температуры воздуха во внешнем объеме, датчик температуры фреона на выходе из конденсатора, датчик температуры фреона на входе в конденсатор, датчик давления фреона и комплект соединительных кабелей, при этом блок управления состоит из платы управления, содержащей блок коммутации и преобразования данных и блок обработки данных, включающий микроконтроллер с запоминающим устройством, и платы питания, состоящей из блока преобразования напряжения и силового блока коммутации, блок управления содержит разъемы для подключения блока индикации с панелью управления, компрессора, вентилятора испарителя, вентилятора конденсатора, ТЭНа, датчиков температуры, датчика давления, разъемы вывода сигнала аварии, датчика «дверь», датчика «пожар», разъем подключения к сети передачи данных и разъем сети питания.