一种恒湿机的除霜控制装置的制作方法

1.本实用新型涉及恒湿机技术领域，具体涉及一种恒湿机的除霜控制装置。


背景技术：

2.除霜装置的应用非常广泛，其可以用在恒湿机、仪器仪表降温装置、以及汽车等领域。比如恒湿机中的制冷器在运行时，温度、湿度会快速变化，使得制冷器出现结霜现象，造成设备性能大幅度降低的问题，所以必须要进行除霜操作；工业或医用仪器中的一些关键元件或单元需要降温处理，长期的制冷容易在局部区域出现结霜现象，影响设备的工作性能，因此除霜装置在这些仪器上的应用是非常有必要的；汽车在冬季时，挡风玻璃上容易出现结霜现象，对驾车出行造成不便和困扰，因此需要进行除霜。除霜装置的存在，可以延长设备工作时长，维持设备工作性能，保持好的工作效果。
3.在现有技术中，对设备进行除霜的方法有多种，比如对恒湿机进行除霜可以采用传统的人工方式，利用有热度的手段促进霜加速融化；或者采用定时器，根据设定的工作间隔时间进行加热，使霜融化。但是这些方法会存在不能精确检测出设备是否处于结霜的状态、依赖人工操作、会消耗额外能源的缺点。


技术实现要素：

4.鉴于以上所述现有技术的缺点，本实用新型提供一种恒湿机的除霜控制装置，以解决上述不能精确检测出是否处于结霜的状态、依赖人工操作、会消耗额外能源的技术问题。
5.本实用新型的其他特性和优点将通过下面的详细描述变得显然，或部分地通过本实用新型的实践而习得。
6.根据本实用新型实施例的一个方面，提供了一种恒湿机的除霜控制装置，包括：制冷器，进行加热或制冷的工作；检测单元，检测所述制冷器的温度、出风口空气的湿度和出风口的风速，得到检测结果；控制器，连接所述制冷器、所述检测单元，基于所述检测结果确定所述温度、所述风速是否与所述湿度在同一预设区间，并根据确定结果控制是否开启除霜动作，使所述制冷器处于相应工作状态。
7.在本实用新型的一个实施例中，基于前述方案，所述控制器包括：第一判定单元，配置为将所述湿度与预设湿度进行比较；若所述湿度大于预设湿度，则所述制冷器处于制冷状态，进入除湿模式；若所述湿度小于预设湿度，则所述制冷器处于闲置状态，进入加湿模式。
8.在本实用新型的一个实施例中，基于前述方案，所述控制器还包括：第二判定单元，配置为进入除湿模式后，检测所述温度、所述风速是否与所述湿度在同一预设区间；若所速温度、所述风速与所述湿度在同一预设区间，则不开启结霜动作，控制所述制冷器处于制冷状态；若所速温度、所述风速均与所述湿度不在同一预设区间，则开启结霜动作，控制所述制冷器处于加热状态。
9.在本实用新型的一个实施例中，基于前述方案，所述控制器还包括：开启除霜动作的时间达到预设时间，并检测出所速温度、所述风速与所述湿度在同一预设区间，将退出除霜动作，控制所述制冷器结束加热状态。
10.在本实用新型的一个实施例中，基于前述方案，所述恒湿机的除霜控制装置还包括：循环风扇，根据所述循环风扇的转速控制进风口的风速；所述控制器通过数模转换器连接所述循环风扇；所述控制器通过数模转换接口发送控制信号，以调节所述循环风扇的转速。
11.在本实用新型的一个实施例中，基于前述方案，所述检测单元包括：制冷器温度传感器，检测所述制冷器的温度；所述控制器通过单线接口接收来自所述制冷器温度传感器的温度数据。
12.在本实用新型的一个实施例中，基于前述方案，所述检测单元还包括：湿度传感器，检测所述出风口空气的湿度；所述控制器通过双线接口接收来自所述湿度传感器的湿度数据。
13.在本实用新型的一个实施例中，基于前述方案，所述检测单元还包括：风速传感器，检测所述出风口的风速；所述风速传感器通过模数转化器与所述控制器连接；所述控制器通过采集模数转化接口的电压信号，得到所述风速传感器的风速数据。
14.在本实用新型的一个实施例中，基于前述方案，所速检测单元还包括：进入除湿模式后，所述制冷器温度传感器、所述湿度传感器和所述风速传感器每间隔预设时间进行一次检测，且检测的时间一致。
15.根据本实用新型实施例的一个方面，提供了一种恒湿机，所述恒湿机包括如上述实施例中所述的恒湿机的除霜控制装置。
16.本实用新型的有益效果：本实用新型中的提出的一种恒湿机的除霜控制装置，该装置通过制冷器进行加热或者制冷的工作；通过检测单元对制冷器的温度、出风口空气的湿度以及出风口的风速进行检测，从而获得检测结果；使用控制器连接制冷器和检测单元，然后基于检测结果确定温度、风速是否和湿度在同一预设区间，并根据确定结果判断是否进行除霜，使制冷器处于相应工作状态，实现了在准确检测设备是否处于结霜状态的前提下，能够自动进行除霜；另外，避免了额外能源的消耗。
17.应当理解的是，以上的一般描述和后文的细节描述仅是示例性和解释性的，并不能限制本实用新型。
附图说明
18.此处的附图被并入说明书中并构成本说明书的一部分，示出了符合本实用新型的实施例，并与说明书一起用于解释本实用新型的原理。显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本实用新型的一些实施例，对于本领域普通技术者来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。在附图中：
19.图1是本实用新型的一示例性实施例示出的恒湿机的除霜控制装置的实施环境示意图；
20.图2是本实用新型的一示例性实施例示出的恒湿机的除霜控制装置的框图；
21.图3是本实用新型的一示例性实施例示出的恒湿机的除霜控制装置硬件的示意
图；
22.图4是本实用新型的一示例性实施例示出的恒湿机的除霜控制装置工作的流程图。
具体实施方式
23.以下将参照附图和优选实施例来说明本实用新型的实施方式，本领域技术人员可由本说明书中所揭露的内容轻易地了解本实用新型的其他优点与功效。本实用新型还可以通过另外不同的具体实施方式加以实施或应用，本说明书中的各项细节也可以基于不同观点与应用，在没有背离本实用新型的精神下进行各种修饰或改变。应当理解，优选实施例仅为了说明本实用新型，而不是为了限制本实用新型的保护范围。
24.需要说明的是，以下实施例中所提供的图示仅以示意方式说明本实用新型的基本构想，遂图式中仅显示与本实用新型中有关的组件而非按照实际实施时的组件数目、形状及尺寸绘制，其实际实施时各组件的型态、数量及比例可为一种随意的改变，且其组件布局型态也可能更为复杂。
25.在下文描述中，探讨了大量细节，以提供对本实用新型实施例的更透彻的解释，然而，对本领域技术人员来说，可以在没有这些具体细节的情况下实施本实用新型的实施例是显而易见的，在其他实施例中，以方框图的形式而不是以细节的形式来示出公知的结构和设备，以避免使本实用新型的实施例难以理解。
26.首先需要说明的是，半导体制冷器，也叫热电制冷器或温差制冷器，它采用了珀耳帖效应。利用半导体的热-电效应制取冷量的器件，又称热电制冷器。用导体连接两块不同的金属,接通直流电,则一个接点处温度降低，另一个接点处温度升高。若将电源反接，则接点处的温度相反变化。这一现象称为珀耳帖效应，又称热-电效应。纯金属的热电效应很小，若用一个n型半导体和一个p型半导体代替金属，效应就大得多。接通电源后，上接点附近产生电子空穴对，内能减小，温度降低，向外界吸热，称为冷端。另一端因电子空穴对复合，内能增加，温度升高，并向环境放热，称为热端。一对半导体热电元件所产生的温差和冷量都很小，实用的半导体制冷器是由很多对热电元件经并联、串联组合而成，也称热电堆，其中，单级热电堆可得到大约60℃的温差，即冷端温度可达-10～-20℃，增加热电堆级数即可使两端的温差加大。但级数不宜过多，一般为2～3级。
27.半导体制冷器具有无噪声、无振动、不需制冷剂、体积小、重量轻等特点，且工作可靠，操作简便，易于进行冷量调节。但它的制冷系数较小，电耗量相对较大，所以它主要用于耗冷量小和占地空间小的场合，如电子设备和无线电通信设备中某些元件的冷却；有的也用于家用冰箱。
28.传感器(transducer)是一种检测装置，能感受到被测量的信息，并能将感受到的信息，按一定规律变换成为电信号或其他所需形式的信息输出，以满足信息的传输、处理、存储、显示、记录和控制等要求。它的特点包括：微型化、数字化、智能化、多功能化、系统化、网络化。它是实现自动检测和自动控制的首要环节。传感器的存在和发展，让物体有了触觉、味觉和嗅觉等感官，让物体慢慢变得活了起来。通常根据其基本感知功能分为热敏元件、光敏元件、气敏元件、力敏元件、磁敏元件、湿敏元件、声敏元件、放射线敏感元件、色敏元件和味敏元件等十大类。
29.微控制单元(microcontroller unit；mcu)，又称mcu控制单元或者单片机，是把中央处理器(central process unit；cpu)的频率与规格做适当缩减，并将内存(memory)、计数器(timer)、usb(即，通用串行总线)、a/d转换(即，模/数转换器)、uart(即，通用异步收发器)、plc(即，可编程逻辑控制器)、dma(即，直接存储器访问)等周边接口都整合在单一芯片上，形成芯片级的计算机，为不同的应用场合做不同组合控制。诸如手机、计算机、遥控器，甚至汽车电子、工业上的步进马达、机器手臂的控制等，都可见到mcu控制单元的应用。
30.本实用新型实施例的技术方案涉及了半导体制冷器、传感器和mcu控制单元等技术。将半导体制冷器作为除霜装置中的制冷器，执行加热或制冷的工作；将传感器作为除霜装置中的检测单元，负责对制冷器的温度、出风口空气的湿度以及出风口的风速进行检测；将mcu控制单元作为除霜装置中的控制器，以控制自动除霜的操作。
31.图1是本实用新型的一示例性实施例示出的恒湿机的除霜控制装置的实施环境示意图。
32.参照图1所示，该实施环境包括设备101和除霜控制装置102，其中，除霜控制装置102通常置于设备101中，可以检测设备101是否需要进行除霜。设备101可以是恒湿机、仪器仪表、汽车等中的任意一种，在此不做限定。
33.图2是本实用新型的一示例性实施例示出的恒湿机的除霜控制装置的框图。
34.参照图2所示，该示例性的恒湿机的除霜控制装置包括制冷器201、检测单元202和控制器203。其中，制冷器201，用于进行加热或制冷的工作；检测单元202，用于检测制冷器的温度、出风口空气的湿度和出风口的风速，获得检测结果；控制器203，用于连接制冷器和检测单元，并基于检测结果确定温度、风速是否与湿度在同一预设区间，并根据确定结果控制是否开启除霜动作，使制冷器处于相应工作状态。
35.图3是本实用新型的一示例性实施例示出的恒湿机的除霜控制装置硬件的示意图。
36.参照图3所示，在本实用新型的一个实施例中，恒湿机的除霜控制装置的硬件包括了mcu控制单元、湿度传感器、制冷器温度检测、风速传感器、循环风扇以及制冷器，其中，mcu控制单元等同于控制器，制冷器温度检测等同于制冷器温度传感器，湿度传感器、制冷器温度传感器和风速传感器都属于检测单元。
37.在本实用新型的一个实施例中，湿度传感器是检测设备出风口空气湿度的传感器，与控制器通过双线接口连接，从而实现通信，控制器接收来自湿度传感器的湿度数据，确定出风口空气的湿度具体数值，其中，双线接口可以是i2c接口(即，两线式串行接口)。制冷器温度传感器是检测制冷器温度的传感器，与控制器通过单线接口连接，从而实现通信，控制器接收来自制冷器温度传感器的温度数据，确定制冷器温度的具体数值。风速传感器是检测制出风口风速的传感器，与控制器通过模数转换器连接，从而实现通信，控制器通过采集adc(即，模数转换)接口的电压信号，接收来自风速传感器的风速数据，确定出风口风速的具体数值。循环风扇的作用是控制设备进风口的风速，控制器通过dac(即，数模转换)接口发送控制信号，从而实现循环风速对进风口风速的控制。
38.传感器中通常包括了敏感元件、转换元件、变换电路和辅助电源，敏感元件直接感受被测量，并输出与被测量有确定关系的物理量信号；转换元件将敏感元件输出的物理量信号转换为电信号；变换电路负责对转换元件输出的电信号进行放大调制；转换元件和变
换电路一般还需要辅助电源供电。
39.在本实用新型的一个实施例中，湿度传感器中的敏感元件感受到设备出风口空气的湿度，并输出湿度信号，转换元件将该湿度信号转换为电信号，以发送到控制器；制冷器温度传感器中的敏感元件感受到制冷器的温度，并输出温度信号，转换元件将该温度信号转换为电信号，以发送到控制器；风速传感器中的敏感元件感受到设备出风口的风速，并输出风速信号，转换元件将该风速信号转换为电信号，以发送到控制器。需要注意的是，湿度信号、温度信号以及风速信号都是物理量信号。
40.在本实用新型的一个实施例中，温度传感器和湿度传感器可以采用瑞士盛思锐的型号为sht25的温湿度传感器，该传感器可检测的相对湿度范围为0到100％，温度范围为-40摄氏度到125摄氏度。
41.在本实用新型的一个实施例中，可以采用翼欧速的型号为osa-15的风速传感器，其可以工作在15％到80％相对湿度范围，-30摄氏度到75摄氏度的温度范围。
42.图4是本实用新型的一示例性实施例示出的恒湿机的除霜控制装置工作的流程图。
43.参照图4所述，判断湿度传感器采集的湿度是否大于预设湿度，若采集的湿度不大于设定湿度，需要继续判断采集的湿度是否小于设定湿度，只有满足采集的湿度小于预设湿度的条件，设备才会进入加湿模式，从而完成加湿工作。若采集的湿度大于预设湿度，则进入除湿模式。设备进入除湿模式后，将间隔预设时间对温度、湿度、风速进行检测，且检测的时间一致，根据检测结果判断制冷器是否结霜，若未结霜，则检测单元继续检测，直到湿度传感器采集的湿度达到目标，退出除霜模式；若结霜，则进行除霜动作，即制冷器反向加热，直至没有结霜现象。需要注意的是，所示预设湿度可以根据实际情况进行自定义设置，以满足不同的应用场景。
44.在本实用新型的一个实施例中，控制器包括了第一判定单元，用于比较湿度传感器所采集的湿度与预设湿度。若采集的湿度大于预设湿度，则设备进入除湿模式，控制器控制制冷器处于制冷状态；若采集的湿度小于预设湿度，则设备进加湿模式，冷器处于闲置状态。
45.在本实用新型的一个实施例中，可采用兆易创新的型号为gd32f407vgt6的mcu控制单元作为控制器。它具有32位的risc(即精简指令集计算机)内核，工作频率为72mhz，1024k的flash(即，闪存)，192k的sram(即，静态随机存储器)，3路12位a/d转换(即，模数转换)管脚，以及82根gpio(即，通用输如/出口)，具有非常高的性价比。在控制器集成了2k的eeprom(即，带电可擦可编程只读存储器)进行相关参数的保存确保产品掉电状态参数不会丢失；同时集成了cmos(即，互补金属氧化物半导体)监控电路，能够监控电源电压和控制器的工作状态，这样确保了控制器的工作状态处于有效的工作状态。
46.在本实用新型的一个实施例中，制冷器可以采用型号为pcr064141(40,40)的制冷片，通过仿真计算，5m3只需1片制冷片即可满足要求。该制冷器具有高性能、高可靠性、耐高温的特点，适用于冷热冲击频繁的场景。
47.在本实用新型的一个实施例中，第一判定单元可以通过比较器实现。比较器是能够实现比较功能的电路或者装置，其可以对两个或多个数据项进行比较，以确定它们是否相等，或确定它们之间的大小关系及排列顺序。比较器是将一个模拟电压信号与一个基准
电压相比较的电路。比较器的两路输入为模拟信号，输出则为二进制信号0或1，当输入电压的差值增大或减小且正负符号不变时，其输出保持恒定。比较器的阈值是固定的，有的只有一个阈值，有的具有两个阈值。也就是说，第一判定单元中的预设湿度即为比较器中固定的阈值，可以通过比较器确定湿度传感器采集的湿度和预设湿度之间的大小关系。
48.在本实用新型的一个实施例中，控制器还包括第二判定单元，用于判断是否需要开启除霜动作，并且只有在除湿状态下，第二判断单元才会执行。首先，控制器获取来自检测单元所检测到的制冷器的温度、出风口空气的湿度和出风口的风速，然后通过第二判定单元判断温度、风速是否均与湿度在同一预设区间。若温度、风速和湿度处于同一预设区间，则不开启结霜动作；若温度、风速均不和湿度处于同一预设区间，则开启除霜动作，制冷器进入制热状态。这一除霜操作，可以防止因长时间结霜而累积形成的霜层出现，避免了因为霜的存在使制冷器的工作效率降低，从而消耗更多的能源的情况。
49.在本实用新型都一个实施例中，第二判定单元的可以采用型号为ru40c40l4的mos管(即，单极性载流子参与导电的半导体器件)实现，其能够支持
±
40v电压和40a电流，完全满足制冷器芯片的需求。当温度、风速和湿度处于同一预设区间时，输出12v电压让制冷器处于制冷状态；当温度、风速均不和湿度处于同一预设区间时，反向输出12v电压让制冷器处于加热状态，从而确保出风口不会结霜从而影响产品的正常工作。
50.在本实用新型的一个实施例中，第二判断单元中的预设区间是在大量试验数据中得出的，表1是各预设区间内对应的湿度、温度以及风速，相关参数如下表1:
51.表1
52.除湿湿度区间温度典型风速典型值备注30-35-12℃3m/s超低速区间35
–
40-10℃4m/s低速区间40
–
50-7℃5m/s低速区间50-70-7℃5m/s中速区间
53.若湿度区间为30-35相对湿度，则此时温度典型值为-12摄氏度，风速典型值为3m/s，将此作为超低速区间；若湿度区间为35-30相对湿度，此时温度典型值为-10摄氏度，风速典型值为4m/s，将此作为第一低速区间；若湿度区间为40-50相对湿度，此时当温度典型值为-7摄氏度，风速典型值为5m/s，将此作为第二低速区间；若湿度区间为50-70相对湿度，此时当温度典型值为-7摄氏度，风速典型值为5m/s，将此作为中速区间。当湿度所在的预设区间确定时，若温度、风速均不在这一预设区间，即大大偏离了这一预设区间中的典型值，则可以认定设备已经出现了结霜现象，需要使制冷器进行加热，防止结霜堵塞制冷器。
54.本实用新型的实施例还提供了一种恒湿机，所述恒湿机包括如上述各个实施例中所述的恒湿机的除霜控制装置。
55.上述实施例仅示例性说明本实用新型的原理及其功效，而非用于限制本实用新型。任何熟悉此技术的人士皆可在不违背本实用新型的精神及范畴下，对上述实施例进行修饰或改变。因此，但凡所属技术领域中具有通常知识者在未脱离本实用新型所揭示的精神与技术思想下所完成的一切等效修饰或改变，仍应由本实用新型的权利要求所涵盖。

技术特征：
1.一种恒湿机的除霜控制装置，其特征在于，所述装置包括：制冷器，进行加热或制冷的工作；检测单元，检测所述制冷器的温度、出风口空气的湿度和出风口的风速，得到检测结果；控制器，连接所述制冷器、所述检测单元，基于所述检测结果确定所述温度、所述风速是否与所述湿度在同一预设区间，并根据确定结果控制是否开启除霜动作，使所述制冷器处于相应工作状态。2.根据权利要求1所述的恒湿机的除霜控制装置，其特征在于，所述控制器，包括：第一判定单元，将所述湿度与预设湿度进行比较；若所述湿度大于预设湿度，则所述制冷器处于制冷状态，进入除湿模式；若所述湿度小于预设湿度，则所述制冷器处于闲置状态，进入加湿模式。3.根据权利要求2所述的恒湿机的除霜控制装置，其特征在于，所述控制器，还包括：第二判定单元，进入除湿模式后，检测所述温度、所述风速是否与所述湿度在同一预设区间；若所速温度、所述风速与所述湿度在同一预设区间，则不开启结霜动作，控制所述制冷器处于制冷状态；若所速温度、所述风速均与所述湿度不在同一预设区间，则开启结霜动作，控制所述制冷器处于加热状态。4.根据权利要求1所述的恒湿机的除霜控制装置，其特征在于，所述恒湿机的除霜控制装置，还包括：循环风扇，根据所述循环风扇的转速控制进风口的风速；所述控制器通过数模转换器连接所述循环风扇；所述控制器通过数模转换接口发送控制信号，以调节所述循环风扇的转速。5.根据权利要求1所述的恒湿机的除霜控制装置，其特征在于，所述检测单元，包括：制冷器温度传感器，检测所述制冷器的温度；所述控制器通过单线接口接收来自所述制冷器温度传感器的温度数据。6.根据权利要求1所述的恒湿机的除霜控制装置，其特征在于，所述检测单元，还包括：湿度传感器，检测所述出风口空气的湿度；所述控制器通过双线接口接收来自所述湿度传感器的湿度数据。7.根据权利要求1所述的恒湿机的除霜控制装置，其特征在于，所述检测单元，还包括：风速传感器，检测所述出风口的风速；所述风速传感器通过模数转化器与所述控制器连接；所述控制器通过采集模数转化接口的电压信号，得到所述风速传感器的风速数据。8.一种恒湿机，其特征在于，所述恒湿机包括权利要求1至7任一项权利要求所述的恒湿机的除霜控制装置。

技术总结
本实用新型提供一种恒湿机的除霜控制装置，该装置包括：制冷器，进行加热或制冷的工作；检测单元，检测所述制冷器的温度、出风口空气的湿度和出风口的风速，得到检测结果；控制器，连接所述制冷器、所述检测单元，基于所述检测结果确定所述温度、所述风速是否与所述湿度在同一预设区间，并根据确定结果控制是否开启除霜动作，使所述制冷器处于相应工作状态。本实用新型能够准确的检测出设备是否处于结霜的状态，并自动进行除霜


技术研发人员：李传毅 张永鹏 陈俊清 甘庆华
受保护的技术使用者：中国四联仪器仪表集团有限公司技术中心
技术研发日：2022.12.02
技术公布日：2023/7/20