專利名稱：一種大液晶觸摸式可編程溫度控制器的制作方法
技術領域：
本發明涉及控制器領域，具體是提供一種大液晶觸摸式可編程溫度控制器。
背景技術：
溫度控制器按照類型可劃分為機械式、電子式和智能式三種，機械式溫控器的溫 漂大、控溫不準確，除特殊的應用場合外，目前已經很少采用。電子式溫控器的控溫性能比 機械式有了較大提高，但是存在抗干擾能力差、可靠性低、安全性低等諸多問題，使其越來 越難以滿足當前社會發展的需要，呈現出逐漸被淘汰的趨勢。智能式溫控器不但具有控溫 精確、功能完善、集成度高、可靠性好等優點，而且大幅提高了溫控器的經濟性和適用性，然 而智能式溫控器在其發展過程中至少還存在著以下一些缺點1、現有的智能式溫度控制器為了節約安裝成本，多采用單線進、單線出的接線方 式，這使控制器所能調控的對象/負載較少，不能完成復雜的多目標控制。為了進一步提高 控制器外掛負載設備的能力，就需要發展新一代的智能式溫度控制器。2、現有的智能式溫度控制器不是采用220伏外部電源供電的方式，就是采用電池 供電的方式。對于前者，控制器采用220伏外部電源供電的方式，會給使用這種取電方式 控制器的用戶造成一定程度上的安全隱患，有可能危及用戶的人身安全。對于后者，控制 器采用電池供電方式，溫控器在使用和管理上會給用戶帶來一系列的問題，如在寫字樓、賓 館、酒店房間等使用較多的場所，電池不但額外增加了用戶的使用成本，而且電池的檢查和 更換也存在管理上的難度。為了增強控制器的可信性、安全性，進一步提高控制器的經濟效 益，提升控制器的效費比，就需要發展新一代的智能式溫度控制器。3、現有的智能式溫度控制器多采用小型液晶屏顯示，這種顯示方式雖然簡化了設 計難度，降低了研制成本，但小液晶所能顯示的功能較少，無疑制約了控制器功能集成度的 提高；另外，小液晶也使得控制器的美觀性不佳，且在光線暗淡的情況下，還給用戶在線實 時查看帶來許多不便。隨著液晶技術的進步，為了進一步提高控制器的集成度，改善控制器 的美觀度，就需要研制新一代的大液晶帶背光顯示的智能式溫度控制器。4、現有的智能式溫度控制器多使用機械式按鍵，機械式按鍵由于存在使用次數 (機械性能)的限制，以及使用中可能存在著有意或無意的損壞，都給控制器的使用造成了 麻煩和不便，甚至導致其無法正常使用。為了進一步提高控制器的可靠性、維修性和保障 性，降低控制器使用后期的維護成本，就需要開發新一代的觸摸式智能溫度控制器。5、現有的智能式溫度控制器對被控對象多采用硬調節方式，不能很好地滿足綠色 節能的要求，無法在各個階段給出溫度調控的適宜程度，進而減少對能源的消耗；無法對所 服務的根本對象“人”做出最合適的調節；也無法在調溫與節能之間做出權衡的選擇，致使 溫控器的調節效率大打折扣。
發明內容
本發明是針對以上不足，提供一種大液晶觸摸式可編程溫度控制器，其解決了當
3前社會對綠色節能的要求，降低了溫控器使用中的安全隱患，提高了溫控器自身及其所屬 控制系統的可靠性，實現了用戶根據自身意愿調控所需的目標參數，增加了用戶體驗，滿足 了實際應用中用戶個性化調節溫度的需求。本發明的一種大液晶觸摸式可編程溫度控制器所采用的技術方案是一種大液晶觸摸式可編程溫度控制器，包括MCU主控制電路，所述MCU主控制電路 連接有電源電路和按鍵電路，所述MCU主控制電路還連接有晶振電路和人-機顯示電路，并 通過上下兩塊電路板的連接電路連接控制輸出接口電路。MCU主控制電路還連接有溫度檢測電路。MCU主控制電路還連接有用戶數據存儲電路。MCU主控制電路還連接有跳線電路。MCU主控制電路還連接有蜂鳴報警電路。電源電路由交流M伏電源子電路和電池組電源子電路組成。人-機顯示電路由觸摸屏子電路、液晶屏子電路和背光屏子電路組成。按鍵電路由三個按鈕鍵子電路和兩個撥動鍵子電路組成。溫度檢測電路連接對應的檢測控制開關。晶振電路由主時鐘子電路和副時鐘子電路組成。本發明的一種大液晶觸摸式可編程溫度控制器在減少了溫控系統安全隱患的基 礎上，改進了已有溫控器的功能，實現了溫控器對被控對象的軟調節，滿足了溫度調節設備 對節能的要求，具有下列優點1、全壽命周期費用(LCC，Life Cycle Cost)低。大液晶觸摸式可編程溫度控制器 在設計過程中進行了完整的故障模式影響分析(FMEA，FailUre ModeEffects Analysis)、 故障樹分析(FTA，Fault Tree Analysis)、電磁兼容 / 干擾設計(EMC，Electromagnetic Compatibility/EMI, Electromagnetichterference)、防靜電設計、熱設計、抗振動和耐環 境應力等可靠性分析和設計，產品具有較高的可靠性、測試性和維修性水平，擁有較低的使 用與維護成本，從而大大降低了產品的全壽命周期費用。2、產品綠色、環保、節能。大液晶觸摸式可編程溫度控制器考慮了當前社會對節能 的要求，控制器的整個系統均采用節能方案設計，滿足歐美國家節能的強制規定。控制器采 用雙路電源冷熱混合備份冗余供電，當采用堿性電池供電的時候，控制器可以連續運行幾 個月，控制器對供電電池的有效利用率極高，系統的靜態工作點電流平均為Iim 1. 07mA, 能最大程度地為用戶節約耗材的花銷；若采用外部電源供電，則不受使用時間的限制。這種 冗余供電方式能夠顯著減少溫控器所需耗材的用量，符合溫控器綠色環保使用的要求，降 低了實際應用中的管理和使用成本，解決了當前國家建設節約型社會的要求。3、設計理念人性化。大液晶觸摸式可編程溫度控制器充分顧及世界各地不同用戶 生活習慣的差異，在溫度控制中實現了華氏度與攝氏度的自由切換，而且用戶可以根據自 身意愿配置多種調節參數，經手寫觸摸輸入編程信息進行實時調控，使溫度始終處于用戶 感覺最佳的狀態，從而克服了現有溫控器在實際應用中難以真正的實現人性化控制。4、適用范圍廣。大液晶觸摸式可編程溫度控制器實現了多目標調節的復雜控制， 可以用來控制二線制熱/制冷、三線制熱/制冷、四線制熱/制冷、五線制熱/制冷、兩級制 熱和制冷混合控制、閥控的三線區域供暖系統、無輔助制熱功能的四線熱泵制熱、具有輔助制熱功能的五線熱泵制熱等系統；可以完成對溫度/風扇/回差/換氣/保持/模式/各 種時間段等參數的復雜編程控制；能夠對天然氣、燃油、電熱爐、中央空調、熱水或蒸汽等供 暖/制冷系統的多種對象進行實時控制，做出最適合用戶使用環境的溫度調節。5、功能完善，大液晶觸摸式可編程溫度控制器除了具備上述各種編程控制功能 外，能夠在連續工作的情況下實現在線故障檢查，不需要在工作狀態和檢測狀態之間切換。6、電路設計簡單完整，成本低廉。大液晶觸摸式可編程溫度控制器采用最小電路 設計原則，電路設計中大量使用常見的電子元器件，將控制器的各項費用從根本上降到了 最低。7、抗干擾能力強，控制精度高。大液晶觸摸式可編程溫度控制器在多個環節對參 數進行了線性化處理，消除了外界擾動對控制器調節溫度所帶來的影響，其控溫精度可達 士 1° F(0.5°C)，實現了溫度變化調節的平滑控制。8、外形美觀大方，結構簡潔可靠、拆裝簡便快捷。大液晶觸摸式可編程溫度控制器 采用大屏幕觸摸顯示控制，該溫控器不需要額外預留安裝傳感器的空間或結構，傳感器固 定在控制器前面板的柵格窗口附近，不僅簡化了溫度控制器的安裝和使用，而且也使得整 個控制器的外形流暢明快、優雅美觀。
附圖1為本發明的大液晶觸摸式可編程溫度控制器的整體結構框圖；附圖2為本發明的大液晶觸摸式可編程溫度控制器的控制原理圖；附圖3為本發明的大液晶觸摸式可編程溫度控制器的電源電路的交流M伏電源 子電路圖；附圖4為本發明的大液晶觸摸式可編程溫度控制器的電源電路的電池組電源子 電路圖；附圖5為本發明的大液晶觸摸式可編程溫度控制器的MCU主控制電路圖；附圖6為本發明的大液晶觸摸式可編程溫度控制器的晶振電路圖；附圖7為本發明的大液晶觸摸式可編程溫度控制器的溫度檢測電路圖；附圖8為本發明的大液晶觸摸式可編程溫度控制器的觸摸屏、液晶屏和背光屏的 控制電路圖；附圖9為本發明的大液晶觸摸式可編程溫度控制器的按鍵電路的菜單鍵和編程 鍵子電路圖；附圖10為本發明的大液晶觸摸式可編程溫度控制器的按鍵電路的復位鍵子電路 圖；附圖11為本發明的大液晶觸摸式可編程溫度控制器的按鍵電路的功能撥動鍵子 電路圖；附圖12為本發明的大液晶觸摸式可編程溫度控制器的上下兩塊電路板的連接電 路圖；附圖13為本發明的大液晶觸摸式可編程溫度控制器的控制輸出接口電路圖；附圖14為本發明的大液晶觸摸式可編程溫度控制器的蜂鳴報警電路圖；附圖15為本發明的大液晶觸摸式可編程溫度控制器的用戶數據存儲電路圖。
具體實施例方式下面結合附圖給出一個最佳實施例對本發明的大液晶觸摸式可編程溫度控制器 作進一步的描述。本發明的一種大液晶觸摸式可編程溫度控制器，其整體結構框圖如圖1所示，溫 控器的硬件電路采用標準專用集成電路的形式設計而成，它的硬件電路主要有由交流M 伏電源子電路和電池組電源子電路組成的系統電源電路、MCU主控制電路、晶振電路、溫度 檢測電路、由觸摸屏子電路、液晶屏子電路和背光屏子電路組成的人-機顯示電路、由三個 按鈕鍵子電路和兩個撥動鍵子電路組成的按鍵電路、控制輸出接口電路、蜂鳴報警電路、用 戶數據存儲電路，以及上下兩電路板的連接電路等部分構成。本發明的一種大液晶觸摸式可編程溫度控制器，其控制原理如圖2所示。大液晶觸摸式可編程溫度控制器開始運行后，會先進行各部分硬件的初始化，確 保控制器中各個電路模塊都能正常工作(若控制器存在任何失效現象，則給出故障代碼信 息，且由報警電路負責告警)，并自動配置系統的初始工作狀態。控制器初始化后，如果用 戶沒有進行編程設置相關調節參數，那么溫控器按照默認設置進行工作；如果用戶根據自 身意愿編程配置控制器的各項參數，那么溫控器將優先按照設置的參數進行工作。用戶采 用人-機顯示電路管理溫控器的實時狀態，經按鍵電路和人-機顯示電路隨時變更控制參 數，從而形成一個內閉環的控制。MCU主控制電路輸出控制指令，指導控制輸出接口電路調 節被控對象，輸出實際的調控溫度。而溫度檢測電路使用傳感器采集當前環境的實際溫度 值，再由A/D變換后交由MCU主控制電路完成一系列的采樣保持、比較、存儲等處理，根據當 前實際溫度與目標溫度的實時比較值，即溫度誤差值，進行相應的閉環控制調節，使得實際 溫度始終保持在目標溫度附近。本發明的一種大液晶觸摸式可編程溫度控制器，其電源電路采用兩個子電路冗余 冷備份方式給系統供電，即交流MV(C線)電源子電路和電池組電源子電路，這樣設計的 目的一是可以提高系統供電的可靠性，二是可以減少控制器對電池的消耗，降低控制器的 使用費用。為了方便用戶的使用，在交流MV電源不可用時，系統將使用電池組電源供電； 一旦交流MV電源可用，則系統將自動切換使用交流MV電源；若二者都可用時，系統會優 先使用交流MV電源供電，以減少對電池電量的消耗，為用戶節約耗材的使用量。如附圖3所示，大液晶觸摸式可編程溫度控制器可選擇連接外部24V交流變壓器 的副邊弓丨出線(C線)，控制器在有效連接交流24V外部電源時，系統將優先使用交流24V (C 線)電源子電路完成對系統的供電。從交流變壓器副邊引來的外部交流電源先通過由肖特基二極管D1 D5A8 D1Q、 ZD1,電容C1 C1(1、電阻禮、R2,以及三極管Qp Q2等器件組成的整流、濾波電路，而后到達三 端穩壓芯片UC950-3. 0的輸入端，這里選用UC950作為穩壓電路的核心，主要是從節能的 角度考慮，其靜態工作電流只有75 μ Α,當然也可以使用其它型號穩壓管構成穩壓電路，具 體實現時本發明對此不作限制。經過穩壓后由芯片的1腳輸出VOT，通過肖特基二極管D11 和局部去耦電容C9完成二次濾波，向系統輸出VCC( = Vcb) = 3. OV的恒定直流電壓。同時， 從UC950出來的Vqut通過Cltl 二次濾波后經肖特基二極管D13輸出的VAC，VAC主要用于向 背光電路供電。兩套供電線路之所以分開設計，一是從電源“干凈度”設計的角度考慮，避免了兩者之間相互產生的干擾；二是從電源電路最簡設計的方面考慮，由于背光電路對電 源的要求要較低，可以直接引出VAC作為背光的電源。在正常工作的情況下，該控制器電源 電路的輸出電壓將始終保持在Vca= 3. 0V，此時電池組電源子電路不輸出能量，使得控制器 可以長時間的使用。如附圖4所示，大液晶觸摸式可編程溫度控制器的電池組電源僅采用兩節/組AA 堿性電池(1.5V/節)就能滿足系統對電能的需求，但從系統可靠供電與背光電路較為耗電 的角度出發，建議使用四節(兩組)AA堿性電池進行冗余熱備份方式進行供電，以增加控制 器在使用過程中電池的更換間隔時間。在實際的使用中對此不做硬性限制，用戶可根據自 身情況靈活選擇。電池組電源子電路主要由四節共兩對AA堿性電池組(BT1和BT2、BT3和BT4)、電容 c9、肖特基二極管D12、D19、D14、D2(1，以及電阻R3、R4和&等器件構成。其具體連接方式為-M 堿性電池組BT1和RT2通過肖特基二極管D12輸出到CB端，AA堿性電池BT3和BT4通過肖特 基二極管D19輸出到CB端，CB端連接濾波電容C9用于濾除雜波、平穩供電電壓；此處C9的 另外一個作用是做蓄放電容，C9中所保存的電量可在即使所有電源都斷開的情況下，控制 器也能夠進入休眠狀態/程序，并借助這些殘存電量使MCU內部的數據足以保持兩分鐘以 上。輸出的電源Vcb ( = VCC)供給整個數字電路和ADC電路。AA堿性電池組BT1和BT2通 過肖特基二極管D14輸出VAC ；同樣，AA堿性電池組BT3和BT4通過肖特基二極管D20輸出 VAC，VAC提供電源給背光電路；VAC和VCC分離是為了避免背光電路干擾ADC電路的正常工 作。在使用電池組對系統供電的過程中，電池組的電源電量會逐漸減少，直至不能提 供給系統以足夠的能量。本發明所采用的單片機在低至1.8V時雖然仍可以工作，但系統中 對電能要求較高的人-機顯示電路卻已超過了極限，尤其是其中的液晶屏子電路，因而根 據木桶原理(或稱短板理論)，這里將2. 6V規定為控制器正常工作的門限電壓，把2. 3V規 定為控制器的二級門限電壓。當2. 65V ( Vbat彡3V時，有VCC = Vcb = Vbat，系統處于正常工作狀態；當 2. 3V 彡 Vbat < 2. 65V 時，有 2. 3V 彡 VCC < 2. 65V, 2. 3V 彡 VAC < 2. 65V,此時背 光屏不能正常顯示，液晶屏顯示缺電標識，并間斷顯示故障代碼，提醒用戶更換電池；當1. 8V彡Vbat < 2. 3V時，有1. 8V彡VCC < 2. 3V，此時液晶屏不能正常顯示，控制 器進入休眠狀態，必須更換電池；當OV彡Vbat < 1. 8V時，有VCC < 1. 8V，控制器停止工作。為了確保系統能夠穩定可靠地運行，在電池組電源子電路中設計有電池電量檢測 單元。AA堿性電池組BT1和BT2通過二極管D17輸出到分壓電阻網絡；AA堿性電池組BT3和 BT4通過二極管D18和分壓電阻網絡R4、&和R3輸出電量檢測信號Vbat wf交單片機的故障檢 測模塊處理。設U1S電池組BT1和BT2的串聯電壓，隊為電池組BI^PBT4的串聯電壓。有
ττ UrU2 0(1)
電阻R4上的電壓為U R4 =p ‘ xR4
K3+K4電阻&上的電壓為UR5 = U2-Ud18(2)忽略二極管D18上的壓降，可得UR5 ^ U2(3)貝Ij
權利要求
1.一種大液晶觸摸式可編程溫度控制器，包括MCU主控制電路，所述MCU主控制電路連 接有電源電路和按鍵電路，其特征在于，所述MCU主控制電路還連接有晶振電路和人-機顯 示電路，并通過上下兩塊電路板的連接電路連接控制輸出接口電路。
2.根據權利要求1所述的一種大液晶觸摸式可編程溫度控制器，其特征在于，所述MCU 主控制電路還連接有溫度檢測電路。
3.根據權利要求2所述的一種大液晶觸摸式可編程溫度控制器，其特征在于，所述MCU 主控制電路還連接有用戶數據存儲電路。
4.根據權利要求3所述的一種大液晶觸摸式可編程溫度控制器，其特征在于，所述MCU 主控制電路還連接有跳線電路。
5.根據權利要求4所述的一種大液晶觸摸式可編程溫度控制器，其特征在于，所述MCU 主控制電路還連接有蜂鳴報警電路。
6.根據權利要求1所述的一種大液晶觸摸式可編程溫度控制器，其特征在于，其中晶 振電路由主時鐘子電路和副時鐘子電路組成。
7.根據權利要求2所述的一種大液晶觸摸式可編程溫度控制器，其特征在于，其中溫 度檢測電路連接有相應的控制開關。
8.根據權利要求1-5任意一項所述的一種大液晶觸摸式可編程溫度控制器，其特征在 于，其中電源電路由交流M伏電源子電路和電池組電源子電路組成。
9.根據權利要求1-5任意一項所述的一種大液晶觸摸式可編程溫度控制器，其特征在 于，其中人-機顯示電路由觸摸屏子電路、液晶屏子電路和背光屏子電路組成。
10.根據權利要求1-5任意一項所述的一種大液晶觸摸式可編程溫度控制器，其特征 在于，其中按鍵電路由三個按鈕鍵子電路和兩個撥動鍵子電路組成。
全文摘要
本發明涉及一種溫度控制器，具體是提供一種大液晶觸摸式可編程溫度控制器。其硬件結構包括MCU主控制電路，所述MCU主控制電路連接有電源電路和按鍵電路，所述MCU主控制電路還連接有晶振電路和人-機顯示電路，并通過上下兩塊電路板的連接電路連接控制輸出接口電路。本發明解決了當前社會對溫控器綠色節能的需求，降低了溫控器使用中的安全隱患，提高了溫控器自身及其所屬控制系統的可靠性，實現了用戶根據自身意愿調控所需的參數，增加了用戶體驗，滿足了實際應用中用戶個性化調節目標溫度的要求。
文檔編號G05D23/20GK102122183SQ20101060152
公開日2011年7月13日 申請日期2010年12月13日 優先權日2010年12月13日
發明者姜同敏, 張文生, 張曉杰, 張曉瑞, 牛旭, 王曉峰, 王棟, 韓國芳 申請人:張曉杰