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1、(10)申请公布号 CN 103818541 A (43)申请公布日 2014.05.28 CN 103818541 A (21)申请号 201410016887.3 (22)申请日 2014.01.15 B63J 2/12(2006.01) F24F 11/02(2006.01) (71)申请人 丹华奥斯科船舶设备 （上海） 有限公 司 地址 200122 上海市浦东新区东方路 971 号 13 楼 (72)发明人 王根德 郭旭峰 顾丰龙 (74)专利代理机构 上海伯瑞杰知识产权代理有 限公司 31227 代理人 刘朵朵 (54) 发明名称 一种高精度船舶空调电加热布风器用温控系 统和温控方。
2、法 (57) 摘要 本发明涉及船舶空调电加热布风器， 属于船 舶空调领域。一种高精度船舶空调电加热布风器 用温控系统， 其特征在于包括安装在船舶舱室顶 的电加热布风器， 布风器的垂直出风口朝下， 水平 回风口连接到热风管道， 所述热风管道连通每个 舱室顶的电加热布风器， 所述热风管道通过船舶 空调系统出口对舱室进行热回风， 在舱室的墙壁 上设置有温度控制器， 所述温度控制器与所述电 加热布风器的垂直出风口间隔一定距离 ； 所述温 度控制器包括温度采集模块， 采集舱室内或受控 区域空气温度信号， 温度控制模块的单片机接收 到采集的温度电压信号后， 计算出所述电加热布 风器的加热元件需要的加热电压。
3、， 然后通过可控 硅输出电路控制输出该电压到连接的加热元件两 端。 (51)Int.Cl. 权利要求书 2 页 说明书 4 页 附图 4 页 (19)中华人民共和国国家知识产权局 (12)发明专利申请 权利要求书2页 说明书4页 附图4页 (10)申请公布号 CN 103818541 A CN 103818541 A 1/2 页 2 1. 一种高精度船舶空调电加热布风器用温控系统， 其特征在于包括 ： 安装在船舶上舱 室顶的电加热布风器， 布风器的垂直出风口朝下， 水平回风口连接到热风管道， 所述热风管 道连通每个舱室顶的电加热布风器， 并连接至风机， 在舱室外设置有与舱室连通的过道， 在 过。
4、道内设置有循环回风口， 将舱室的循环热风吸收后进行回风， 所述循环回风口连通回风 管道， 所述回风管道通过风机连通热风管道， 在舱室的墙壁上设置有温度控制器， 所述温度 控制器与所述电加热布风器的垂直出风口间隔一定距离， 设置在循环风道上 ； 所述温度控制器包括温度采集模块， 温度控制模块和输出控制模块， 所述温度采集模 块采用精度为 0.1或更高精度的铂电阻温度传感器， 采集舱室内或受控区域空气温度信 号， 获得温度对应的电阻参数， 经过电路转换成温度电压信号， 所述温度控制模块包括单片 机， 单片机接收到采集的温度电压信号后， 经过 PID 控制算法计算出所述电加热布风器的 加热元件需要的。
5、加热电压， 控制所述输出控制模块的可控硅电路， 通过控制和调整可控硅 导通角对应的脉冲宽度对电压进行截波从而获得需要的电压， 并控制该电压输出到连接的 所述电加热布风器的加热元件两端， 控制加热元件加热功率， 确保受控区域内的空气温度 波动在受控范围内。 2. 如权利要求 1 所述的高精度船舶空调电加热布风器用温控系统， 其特征在于 ： 所述 温度控制器的温度采集模块设置有多个， 分别独立安装在舱室的不同墙壁或墙壁的不同高 度上， 所述单片机接收到多个温度电压信号后， 经过平均或比例调整后， 再采用 PID 控制算 法计算出所述电加热布风器的加热元件需要的加热电压。 3. 如权利要求 1 或 。
6、2 所述的高精度船舶空调电加热布风器用温控系统， 其特征在于 ： 所述单片机通过控制可控硅导通角从而获得需要的电压是采用单片机根据计算得到的电 压要求， 给可控硅的控制阳极输出一计算获得的宽度的触发脉冲， 对正弦波的电压实现截 波， 获得需要的电压。 4. 如权利要求 1 或 2 所述的高精度船舶空调电加热布风器用温控系统， 其特征在于 ： 所述温度控制器还包括显示模块， 连接 LED 显示屏， 与温度采集模块连接， 显示当前温度。 5. 如权利要求 4 所述的高精度船舶空调电加热布风器用温控系统， 其特征在于 ： 所述 温度控制器还包括输入模块， 连接触摸式输入按键， 与所述温度控制模块连接。
7、。 6. 如权利要求 1 或 2 所述的高精度船舶空调电加热布风器用温控系统， 其特征在于 ： 所述温度采集模块将获得温度对应的电阻参数， 经过电路转换成电压信号后再经过运算放 大器转变成单片机可以接收的电压信号。 7. 如权利要求 1 或 2 所述的高精度船舶空调电加热布风器用温控系统， 其特征在于 ： 所述电加热布风器的垂直出风口下方， 平行于垂直出风口设置有出风挡板， 热风从出风挡 板的四周向舱室四周散发。 8. 一种应用于如权利要求 1 所述的温控系统的温控方法， 其特征在于包括以下步骤 ： 开启船舶空调系统和电加热布风器及相连的温度控制器， 并在所述温度控制器中输入设 定目标温度值和。
8、 PID 控制参数， 电加热布风器将热风从垂直出风口向下吹出， 通过舱室房 门下部的百叶或房门的间隙流通到与舱室连通的过道内， 过道的循环回风口将热回风再循 环至电加热布风器 ； 铂电阻温度传感器采集受控区域的温度信号， 获得温度对应的电阻参数， 经过电路 转换成温度电压信号 ； 权 利 要 求 书 CN 103818541 A 2 2/2 页 3 该温度电压信号经过运算放大器后转变成单片机可以接收的电压信号 ； 单片机通 过 PID 控制算法 , 第一步计算出电加热布风器的电加热元件需要的加热电压， 第二步计算 出输出控制模块的可控硅的导通角对应的脉冲宽度 ； 接着根据计算出的加热电压和脉冲。
9、宽度， 单片机给可控硅的控制阳极输出一计算获 得的宽度的触发脉冲， 对正弦波的电压实现斩波， 获得需要的供电电压 ； 加热元件在此供电电压下工作， 达到预定功率 ； 所述电加热布风器在工作中， 在受到热回风影响的同时加热元件受到无极控制， 使 受控区域内的空气温度逐渐上升或下降， 趋近直至达到设定的温度值 ； 所述铂电阻温度传感器实时监测受控区域温度， 当温度发生变化时， 重复步骤 。 9. 如权利要求 7 所述的温控方法， 其特征在于 ： 所述步骤中， 单片机接收信号后， 如 果输入为多个铂电阻温度传感器的多个电压信号， 则可以采用平均电压或以位置为比例计 算出的电压。 权 利 要 求 书 。
10、CN 103818541 A 3 1/4 页 4 一种高精度船舶空调电加热布风器用温控系统和温控方法 技术领域 0001 本发明涉及船舶空调电加热布风器， 尤其涉及一种高精度船舶空调电加热布风器 用温控系统和温控方法。 背景技术 0002 现有船用空调以采用电加热布风器为主， 对电加热布风器进行温度控制的温控器 多采用机械开关式控制电加热部件， 即通过采集室内温度， 比对设定值后， 输出通或断信号 给电加热部件， 电加热部件通电时， 进行完全的加热， 而断电时就不再加热， 由于电加热部 件热惯性大， 而且只有加热和不加热两种控制， 导致此种快速通断的二位式控制精度低， 温 度波动较大， 温差较。
11、大。 而且采用电加热布风器易出现周边区域温度较高， 稍远一些区域温 度较低的不均匀状况。 0003 而现在欧洲一些标准， 对于船舱内一间舱室内的垂直温差要求较高， 尤其是挪威 船级社， 在上下垂直温差的要求是整体温差在2内。 目前的机械式温控器虽然最低温控调 节档位为 1， 即设定温度的 1， 因为温控器设置在相当于人体高度处， 如此虽然看上 去在要求的垂直温差在 2内， 但是实际上因为机械式旋钮自身存在的精度问题， 以及加热 不均匀， 流通循环不畅等造成温控的温差控制的范围实际上会有差异， 再加上为保证 1 导致温控器快速通断电加热部件， 热惯性及控制器的反应速度等， 都会影响到温度的变化，。
12、 因此实际上根本无法达到垂直温差 2的要求。 发明内容 0004 本发明所要解决的技术问题是提供一种高精度船舶空调电加热布风器用温控系 统和温控方法， 解决现在的电加热布风器温控器多采用机械开关和快速通断电控制， 控制 精度低， 温度波动大， 不能达到温差要求的缺陷。 0005 技术方案 0006 一种高精度船舶空调电加热布风器用温控系统， 其特征在于包括 ： 安装在船舶上 舱室顶的电加热布风器， 布风器的垂直出风口朝下， 水平回风口连接到热风管道， 所述热风 管道连通每个舱室顶的电加热布风器， 并连接至风机， 在舱室外设置有与舱室连通的过道， 在过道内设置有循环回风口， 将舱室的循环热风吸收。
13、后进行回风， 所述循环回风口连通回 风管道， 所述回风管道通过风机连通热风管道， 在舱室的墙壁上设置有温度控制器， 所述温 度控制器与所述电加热布风器的垂直出风口间隔一定距离， 设置在循环风道上 ； 0007 所述温度控制器包括温度采集模块， 温度控制模块和输出控制模块， 所述温度采 集模块采用铂电阻温度传感器， 采集舱室内或受控区域空气温度信号， 获得温度对应的电 阻参数， 经过电路转换成温度电压信号， 所述温度控制模块包括单片机， 单片机接收到采集 的温度电压信号后， 经过 PID 控制算法计算出所述电加热布风器的加热元件需要的加热电 压， 控制所述输出控制模块的可控硅电路， 通过控制和调。
14、整可控硅导通角对应的脉冲宽度 对电压进行截波从而获得需要的电压， 并控制该电压输出到连接的所述电加热布风器的加 说 明 书 CN 103818541 A 4 2/4 页 5 热元件两端， 控制加热元件加热功率， 确保受控区域内的空气温度波动在受控范围内。 0008 进一步， 所述温度控制器的温度采集模块设置有多个， 分别独立安装在舱室的不 同墙壁或墙壁的不同高度上， 所述单片机接收到多个温度电压信号后， 经过平均或比例调 整后， 再采用 PID 控制算法计算出所述电加热布风器的加热元件需要的加热电压。 0009 进一步， 所述单片机通过控制可控硅导通角从而获得需要的电压是采用单片机根 据计算得。
15、到的电压要求， 给可控硅的控制阳极输出一计算获得的宽度的触发脉冲， 对正弦 波的电压实现截波， 获得需要的电压。 0010 进一步， 所述温度控制器还包括显示模块， 连接 LED 显示屏， 与温度采集模块连 接， 显示当前温度。 0011 进一步， 所述温度控制器还包括输入模块， 连接触摸式输入按键， 与所述温度控制 模块连接。 0012 进一步， 所述温度采集模块将获得温度对应的电阻参数， 经过电路转换成电压信 号后再经过运算放大器转变成单片机可以接收的电压信号。 0013 一种应用于上述的温控系统的温控方法， 其特征在于包括以下步骤 ： 开启船舶 空调系统和电加热布风器及相连的温度控制器，。
16、 并在所述温度控制器中输入设定目标温度 值和 PID 控制参数， 电加热布风器将热风从垂直出风口向下吹出， 通过舱室房门下部的百 叶或房门的间隙流通到与舱室连通的过道内， 过道的循环回风口将热回风再循环至电加热 布风器 ； 0014 所述铂电阻温度传感器采集受控区域的温度信号， 获得温度对应的电阻参数， 经过电路转换成温度电压信号 ； 0015 该温度电压信号经过运算放大器后转变成单片机可以接收的电压信号 ； 0016 单片机通过PID控制算法,第一步计算出电加热布风器的电加热元件需要的加 热电压， 第二步计算出输出控制模块的可控硅的导通角对应的脉冲宽度 ； 0017 接着根据计算出的加热电压。
17、和脉冲宽度， 单片机给可控硅的控制阳极输出一计 算获得的宽度的触发脉冲， 对正弦波的电压实现斩波， 获得需要的供电电压 ； 0018 加热元件在此供电电压下工作， 达到预定功率 ； 0019 所述电加热布风器在工作中， 在受到热回风影响的同时加热元件受到无极控 制， 使受控区域内的空气温度逐渐上升或下降， 趋近直至达到设定的温度值 ； 0020 所述铂电阻温度传感器实时监测受控区域温度， 当温度发生变化时， 重复步骤 。 0021 进一步， 所述步骤中， 单片机接收信号后， 如果输入为多个铂电阻温度传感器的 多个电压信号， 则可以采用平均电压或以位置为比例计算出的电压。 0022 有益效果 0。
18、023 本发明的高精度船舶空调电加热布风器用温控系统和温控方法采用包括舱室， 过 道， 循环管道在内的上下以及空间整体的立体式热循环， 和在温控器中采用可控硅电路控 制加热元件的电压平缓无极控制， 克服了现在船舶上采用电加热布风器时立体均匀性差， 以及温度控制只有加热元件开关控制， 精度不高的缺陷， 实现加热元件平滑和实时控制， 立 体送风， 从而使整个舱室的垂直温差很小， 均匀性高， 而且实现实时的温度控制精度很高， 对提高舱室内温差要求的对角线温差等各项指标均有贡献， 而且节约能源， 减少电力消耗。 说 明 书 CN 103818541 A 5 3/4 页 6 附图说明 0024 图 1 。
19、为本发明温控系统示意图。 0025 图 2 为本发明的电加热布风器的剖视图。 0026 图 3 为图 2 中 A-A 向示意图。 0027 图 4 为本发明的电路示意框图。 0028 图 5 为本发明电路中输出控制模块的电路原理示意图。 0029 图 6 为本发明的控制流程示意图。 0030 其中 ： 1- 舱室， 2- 电加热布风器， 3- 热风管道， 4- 温度控制器 ,5- 房门， 6- 过道， 7- 循环回风口， 8- 回风管道， 21- 电加热元件， 22- 垂直出风口， 23- 水平回风口， 24- 出风挡 板。 具体实施方式 0031 下面结合具体实施例， 进一步阐述本发明。 0。
20、032 因为船舶节省空间的要求， 现在的船舶空调采用电加热布风器的比较多， 因为电 加热布风器占地面积小， 高度低， 使用方便， 缺点就是比较粗糙， 温度控制精度低， 方式只有 简单的打开或关断加热元件的开关一种。 0033 本发明公开一种高精度船舶空调电加热布风器用温控系统， 包括 ： 安装在船舶上 舱室顶的电加热布风器， 布风器的垂直出风口朝下， 水平回风口连接到热风管道， 所述热风 管道连通每个舱室顶的电加热布风器， 并连接至风机， 在舱室外设置有与舱室连通的过道， 在过道内设置有循环回风口， 将舱室的循环热风吸收后进行回风， 所述循环回风口连通回 风管道， 所述回风管道通过风机连通热风。
21、管道， 在舱室的墙壁上设置有温度控制器， 所述温 度控制器与所述电加热布风器的垂直出风口间隔一定距离， 设置在循环风道上， 见附图 1 示意截取的部分舱室的温控系统。 0034 整个系统的热循环通道为 ： 电加热布风器加热后将热风从垂直出风口向下吹出， 通过舱室房门下部的百叶或房门的间隙流通到与舱室连通的过道内， 过道的循环回风口通 过回风管道， 风机， 热风管道和水平回风口将热回风再循环至电加热布风器。经过整个循 环， 电加热布风器的热风迅速在舱室和过道内流通循环， 使得热风很快实现上下垂直的均 匀加热， 且使整个系统内的温度保持稳定。 0035 所述温度控制器包括温度采集模块， 温度控制模。
22、块和输出控制模块， 所述温度采 集模块采用精度为 0.1或更高精度的 PT100 铂电阻温度传感器， 采集舱室内或受控区域 空气温度信号， 获得温度对应的电阻参数， 经过电路转换成温度电压信号， 所述温度控制模 块包括单片机， 单片机接收到采集的温度电压信号后， 经过 PID 控制算法计算出所述电加 热布风器的加热元件需要的加热电压， 控制所述输出控制模块的可控硅电路， 通过控制可 控硅导通角对应的脉冲宽度对电压进行截波从而获得需要的电压， 并控制该电压输出到连 接的所述电加热布风器的加热元件两端， 控制加热元件加热功率， 确保受控区域内的空气 温度波动在受控范围内。PID 参数数值可根据电路。
23、计算或根据实际测得的温度与电阻电压 的关系进行输入调整。 0036 温度控制器的电路主要采用 STC12C5410 单片机作为主控， 以 MOC3023 作为光耦， 说 明 书 CN 103818541 A 6 4/4 页 7 触发控制可控硅 BTA26 输出。所述输出控制模块的电路原理如附图 5 示意。 0037 所述温度控制器的温度采集模块可以设置有多个， 分别独立安装在舱室的不同墙 壁或墙壁的不同高度上， 所述单片机接收到多个温度电压信号后， 经过平均后， 再采用 PID 控制算法计算出所述电加热布风器的加热元件需要的加热电压。 0038 所述温度采集模块将获得温度对应的电阻参数， 经过。
24、电路转换成电压信号后再经 过运算放大器转变成单片机可以接收的电压信号。 0039 所述单片机通过控制可控硅导通角从而获得需要的电压是采用单片机根据计算 得到的电压要求， 给可控硅的控制阳极输出一计算获得的宽度的触发脉冲， 对正弦波的电 压实现截波， 获得需要的电压。 0040 所述温度控制器还包括显示模块， 连接 LED 显示屏， 与温度采集模块连接， 显示当 前温度。 0041 所述温度控制器还包括输入模块， 连接触摸式输入按键， 与所述温度控制模块连 接。 0042 应用本温控系统的温控方法， 采用以下步骤 ： 开启船舶空调系统和电加热布风 器及相连的温度控制器， 并在所述温度控制器中输入。
25、设定目标温度值和 PID 控制参数 ； 0043 所述铂电阻温度传感器采集受控区域的温度信号， 获得温度对应的电阻参数， 经过电路转换成温度电压信号 ； 0044 该温度电压信号经过运算放大器后转变成单片机可以接收的电压信号， 单片机 接收信号后， 如果输入为多个铂电阻温度传感器的多个电压信号， 则可以采用平均电压或 以位置为比例计算出的电压 ； 0045 单片机通过PID控制算法,第一步计算出电加热布风器的电加热元件需要的加 热电压， 第二步计算出输出控制模块的可控硅的导通角对应的脉冲宽度 ； 0046 接着根据计算出的加热电压和脉冲宽度， 单片机给可控硅的控制阳极输出一计 算获得的宽度的触。
26、发脉冲， 对正弦波的电压实现斩波， 从而获得需要的供电电压 ； 0047 加热元件在此供电电压下工作， 达到预定功率 ； 0048 所述电加热布风器在工作中， 在受到热回风影响的同时加热元件受到无极控 制， 使受控区域内的空气温度逐渐上升或下降， 趋近直至达到设定的温度值 ； 0049 所述铂电阻温度传感器实时监测受控区域温度， 当温度发生变化时， 重复步骤 。 0050 本发明的温控系统和温控方法采用包括舱室， 过道， 循环管道在内的上下以及空 间整体的立体式热循环， 和在温控器中采用可控硅电路控制加热元件的电压平缓无极控 制， 实现加热元件平滑和实时控制， 立体送风， 从而使整个舱室的垂直。
27、温差很小， 均匀性高， 而且实现实时的温度控制精度很高， 对提高舱室内温差要求的对角线温差等各项指标均有 贡献， 而且节约能源， 减少电力消耗， 采用电加热布风器和管道及温控器就能达到很好的效 果。 0051 温度和湿度是船舶空调中最关键的两大控制参数， 经过国防科技工业 3411 二 级计量站的校准试验， 采用本发明的技术方案的温控器和温控系统温度控制精度达到 0.5， 大大高于现有温度控制精度。 说 明 书 CN 103818541 A 7 1/4 页 8 图 1 说 明 书 附 图 CN 103818541 A 8 2/4 页 9 图 2 图 3 说 明 书 附 图 CN 103818541 A 9 3/4 页 10 图 4 图 5 说 明 书 附 图 CN 103818541 A 10 4/4 页 11 图 6 说 明 书 附 图 CN 103818541 A 11 。