微型空调的温度控制方法与流程

1.本发明涉及温度控制方法技术领域，具体而言，尤其涉及一种微型空调的温度控制方法。


背景技术：

2.热电材料或热电器件可以基于帕尔帖效应利用电流来控制热流，所以基于热电材料或热电器件的微型空调可以实现温度控制。相较于目前广泛应用于公共场所及家居场景的传统大型空调，这种微型空调具有轻薄小巧、便携可穿戴的特点，进而可以很方便的实现低功耗、个性化和随身式的局部控温。
3.微型空调主要包括半导体帕尔帖器件、散热风扇、控制电路、温度传感器及充电电池等主要模块，其通过控制电路调整流经半导体帕尔帖器件的控制电流的大小和方向来改变温度。为了实现稳定可靠的温度控制，微型空调还需要利用温度传感器来测温反馈，但其尺寸轻薄小巧的特点为温度传感器的准确测温、乃至整个系统的温度控制带来了技术难点：过小的空间尺寸会使微型空调内部在工作时产生明显的温度梯度分布，这一方面制约了热电偶类温度传感器的参考温度补偿、导致温度测量不稳定，另一方面降低了集成电路芯片类温度传感器的温度敏感度、导致在制冷应用时温度测量不准确。
4.综上所述，微型空调在个性设定、可穿戴及组网使用等场景具有应用优势，但是其目前的主要技术难点是准确可靠的温度控制。


技术实现要素：

5.根据上述提出的技术问题，而提供一种微型空调的温度控制方法。本发明主要利用一种微型空调的温度控制方法，其特征在于，包括以下步骤：
6.步骤s1：在所述微型空调开始温度控制后，获取上温度传感器的测量温度t
up
以及下温度传感器的测量温度t
down
，稳定工作后取两个温度传感器的平均温度为初始环境温度t
environ
，即t
environ
＝0.5*(t
up
t
down
)；
7.步骤s2：设置目标温度t
target
；
8.步骤s3：判断所述初始环境温度t
environ
是否高于所述目标温度t
target
；当所述初始环境温度t
environ
小于等于所述目标温度t
target
时，执行步骤s13；当所述初始环境温度t
environ
大于所述目标温度t
target
时，执行步骤s4；
9.步骤s4：工作在制冷模式，控制电流为正向电流；通过微控制器记录所述上温度传感器的测量温度t
up
，并开起散热风扇；
10.步骤s5：所述微控制器根据所述初始环境温度t
environ
及所述目标温度t
target
查询所述系统标定表，得到初始参考温度t＝t
up
(m,n)及初始控制电流i＝i
control
(m,n)、并记录所在初始列数n；
11.步骤s6：所述上温度传感器重新获取测量温度t
up’；
12.步骤s7：判断所述测量温度t
up’是否大于所述初始参考温度t；当所述测量温度
t
up’大于所述初始参考温度t时，执行步骤s8；当所述测量温度t
up’小于等于所述初始参考温度t时，执行步骤s11；
13.步骤s8：所述微控制器根据所述系统标定表更新所述控制电流及所述参考温度，即相对于所述列数n右移步长列数s查表，获取新的控制电流i＝i
control
(m,n s)及参考温度t＝t
up
(m,n s)、并更新记录所在列数为n＝n s；
14.步骤s9：所述微控制器通过无线通信芯片来判断用户是否人为更新所述目标温度t
target
；当更新所述目标温度t
target
时，执行步骤s10；当不更新所述目标温度t
target
时，执行步骤s12；
15.步骤s10：所述微控制器通过无线通信芯片来判断用户是否人为选择结束温度控制；当选择结束温度控制时，所述微控制器取消温度控制；当不选择结束温度控制时，所述微控制器重新执行步骤s2；
16.步骤s11：所述微控制器根据所述系统标定表更新所述控制电流及所述参考温度，即相对于所述列数n左移步长列数s查表，获取新的控制电流i＝i
control
(m,n-s)及参考温度t＝t
up
(m,n-s)、并更新记录所在列数为n＝n-s；
17.步骤s12：所述微控制器在经历等待时间t后，执行步骤s6；所述等待时间t用于稳定所述控制电流更新后的所述上温度传感器处的测量温度；
18.步骤s13：工作在加热模式，控制电流为反向电流；通过所述微控制器记录所述下温度传感器的测量温度t
down
，并关闭散热风扇；
19.步骤s14：所述微控制器根据所述初始环境温度t
environ
及所述目标温度t
target
查询所述系统标定表，得到初始参考温度t＝t
down
(m,n)及初始控制电流i＝i
control
(m,n)、并记录所在初始列数n；
20.步骤s15：所述下温度传感器重新获取测量温度t
down’；
21.步骤s16：判断所述测量温度t
down’是否大于所述初始参考温度t；当所述测量温度t
down’大于所述初始参考温度t时，执行步骤s17；当所述测量温度t
down’小于等于所述初始参考温度t时，执行步骤s19；
22.步骤s17：所述微控制器根据所述系统标定表更新所述控制电流及所述参考温度，即相对于所述列数n右移步长列数s查表，获取新的控制电流i＝i
control
(m,n s)及参考温度t＝t
down
(m,n s)、并更新记录所在列数为n＝n s；
23.步骤s18：所述微控制器通过无线通信芯片来判断用户是否人为更新所述目标温度t
target
；当更新所述目标温度t
target
时，执行步骤s10；当不更新所述目标温度t
target
时，执行步骤s20；
24.步骤s19：所述微控制器根据所述系统标定表更新所述控制电流及所述参考温度，即相对于所述列数n左移步长列数s查表，获取新的控制电流i＝i
control
(m,n-s)及参考温度t＝t
down
(m,n-s)、并更新记录所在列数为n＝n-s；
25.步骤s20：所述微控制器在经历等待时间t后，执行步骤s15；所述等待时间t用于稳定所述控制电流更新后的所述下温度传感器处的测量温度。
26.进一步地，所述的微型空调的温度控制方法还包括s0步骤而构成，即在结束温度控制条件下测量和获得所述系统标定表；在不同的环境温度下，所述微控制器通过增大或减小控制电流使所述微型空调到达不同的工作端温度，所述微控制器记录在不同环境温度
及工作端温度组合条件下的控制电流、所述上温度传感器的测量温度以及所述下温度传感器的测量温度，进而得到所述系统标定表。
27.更进一步地，所述系统标定表的环境温度与工作端温度的温度范围相同，所述温度范围为0℃至60℃区间；所述系统标定表的环境温度与工作端温度的温度间隔相同，所述温度间隔不小于1℃。
28.进一步地，所述系统标定表的行对应所述微型空调的工作端温度，行数越大对应的工作端温度越高；所述系统标定表的列对应所述微型空调的环境温度，列数越大对应的环境温度越高。
29.更进一步地，所述等待时间t不小于2秒，所述步长列数s不小于1列；所述特定时间t及所述步长列数s根据神经网络算法进行具体优化。
30.较现有技术相比，本发明具有以下优点：
31.本发明可以克服智能微型空调受限空间中明显温度梯度对温度传感器性能的影响，实现对具有轻薄便携、可穿戴特点的智能微型空调的温度控制。
32.本发明微型空调的控温需要采用小型温度传感器进行温度反馈。但是过小的空间及过大的温度梯度导致使用单一温度传感器测温不准(温度高于环境温度时是可以测量准确的，但是温度低于环境温度时灵敏度会降低、导致测温不准)。因此，本专利提出利用上下两个温度传感器测温。无论在制冷模式、还是在加热模式，上下两个温度传感器中一定有一个测量的温度高于环境温度(即测温准确)，这样利用较热或较高的测量温度来与系统标定表进行比较就可以实现准确的温度控制。
附图说明
33.为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图做以简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动性的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
34.图1是本发明的温度控制流程图；
35.图2是本发明一个实施例中的智能微型空调示意图；
36.图3是本发明温度控制方框图；
37.图4是本发明一个实施例中的控制电流及温度标定表示意图。
38.图中：10、智能微型空调；110、安装底壳；111、制冷/制热转接结构安装孔；120、散热顶壳；121、散热风孔阵列；211、制冷/制热转接结构；212、半导体帕尔帖器件；213、热沉阵列；214、散热风扇；221、下温度传感器；222、上温度传感器；231、可充电电池；240、控制电路；241、微控制器；242、无线通信芯片。
具体实施方式
39.为了使本技术领域的人员更好地理解本发明方案，下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分的实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都应当属于本发明保护的范
围。
40.需要说明的是，本发明的说明书和权利要求书及上述附图中的术语“第一”、“第二”等是用于区别类似的对象，而不必用于描述特定的顺序或先后次序。应该理解这样使用的数据在适当情况下可以互换，以便这里描述的本发明的实施例能够以除了在这里图示或描述的那些以外的顺序实施。此外，术语“包括”和“具有”以及他们的任何变形，意图在于覆盖不排他的包含，例如，包含了一系列步骤或单元的过程、方法、系统、产品或设备不必限于清楚地列出的那些步骤或单元，而是可包括没有清楚地列出的或对于这些过程、方法、产品或设备固有的其它步骤或单元。
41.如图1所示，本发明提供了一种微型空调的温度控制方法，包括以下步骤：
42.步骤s1：在所述微型空调开始温度控制后，获取上温度传感器的测量温度t
up
以及下温度传感器的测量温度t
down
，稳定工作后取两个温度传感器的平均温度为初始环境温度t
environ
，即t
environ
＝0.5*(t
up
t
down
)。
43.步骤s2：设置目标温度t
target
。
44.步骤s3：判断所述初始环境温度t
environ
是否高于所述目标温度t
target
；当所述初始环境温度t
environ
小于等于所述目标温度t
target
时，执行步骤s13；当所述初始环境温度t
environ
大于所述目标温度t
target
时，执行步骤s4。
45.步骤s4：工作在制冷模式，控制电流为正向电流；通过微控制器记录所述上温度传感器的测量温度t
up
，并开起散热风扇。
46.步骤s5：所述微控制器根据所述初始环境温度t
environ
及所述目标温度t
target
查询所述系统标定表，得到初始参考温度t＝t
up
(m,n)及初始控制电流i＝i
control
(m,n)、并记录所在初始列数n；在本技术中所述系统标定表的行对应所述工作端的特定温度或特定目标温度，行数越大对应的特定温度越高；所述系统标定表的列对应特定环境温度，列数越大对应的特定温度越高。
47.步骤s6：所述上温度传感器重新获取测量温度t
up’。
48.步骤s7：判断所述测量温度t
up’是否大于所述初始参考温度t；当所述测量温度t
up’大于所述初始参考温度t时，执行步骤s8；当所述测量温度t
up’小于等于所述初始参考温度t时，执行步骤s11。
49.步骤s8：所述微控制器根据所述系统标定表更新所述控制电流及所述参考温度，即相对于所述列数n右移步长列数s查表，获取新的控制电流i＝i
control
(m,n s)及参考温度t＝t
up
(m,n s)、并更新记录所在列数为n＝n s。
50.步骤s9：所述微控制器通过无线通信芯片来判断用户是否人为更新所述目标温度t
target
；当更新所述目标温度t
target
时，执行步骤s10；当不更新所述目标温度t
target
时，执行步骤s12。在本技术中，所说的无线通信芯片监测上位机(如：手机app)是否更新数据。如果上位机数据更新，无线通信芯片会收到触发信号、进而重新写入数值。同时可以理解为在其他的实施方式中，上位机还可以是电脑或者其他移动终端等。
51.步骤s10：所述微控制器通过无线通信芯片来监测用户在上位机是否选择结束温度控制；当选择结束温度控制时，所述微控制器取消温度控制；当不选择结束温度控制时，所述微控制器重新执行步骤s2。在此是通过人工选择温度控制模式，可以理解为在本领域中，温度控制模式可以按照实际情况进行设定和选择。
52.步骤s11：所述微控制器根据所述系统标定表更新所述控制电流及所述参考温度，即相对于所述列数n左移步长列数s查表，获取新的控制电流i＝i
control
(m,n-s)及参考温度t＝t
up
(m,n-s)、并更新记录所在列数为n＝n-s。
53.步骤s12：所述微控制器在经历等待时间t后，执行步骤s6；所述等待时间t用于稳定所述控制电流更新后的所述上温度传感器处的测量温度。在这里等待时间t是用于使经过s8或s11步骤更新控制电流后导致的t
up
趋向于稳定。因为，如果不等待或等待时间过短，会导致t
up
还没有进入稳定状态，这样采用查表法会导致微控制器频繁快速的更新控制电流，既破坏了控温的准确性、又加大了系统的功耗、缩短续航时间。
54.步骤s13：工作在加热模式，控制电流为反向电流；通过所述微控制器记录所述下温度传感器的测量温度t
down
，并关闭散热风扇；
55.步骤s14：所述微控制器根据所述初始环境温度t
environ
及所述目标温度t
target
查询所述系统标定表，得到初始参考温度t＝t
down
(m,n)及初始控制电流i＝i
control
(m,n)、并记录所在初始列数n；
56.步骤s15：所述下温度传感器重新获取测量温度t
down’；
57.步骤s16：判断所述测量温度t
down’是否大于所述初始参考温度t；当所述测量温度t
down’大于所述初始参考温度t时，执行步骤s17；当所述测量温度t
down’小于等于所述初始参考温度t时，执行步骤s19；
58.步骤s17：所述微控制器根据所述系统标定表更新所述控制电流及所述参考温度，即相对于所述列数n右移步长列数s查表，获取新的控制电流i＝i
control
(m,n s)及参考温度t＝t
down
(m,n s)、并更新记录所在列数为n＝n s；
59.步骤s18：所述微控制器通过无线通信芯片来判断用户是否人为更新所述目标温度t
target
；当更新所述目标温度t
target
时，执行步骤s10；当不更新所述目标温度t
target
时，执行步骤s20；
60.步骤s19：所述微控制器根据所述系统标定表更新所述控制电流及所述参考温度，即相对于所述列数n左移步长列数s查表，获取新的控制电流i＝i
control
(m,n-s)及参考温度t＝t
down
(m,n-s)、并更新记录所在列数为n＝n-s。所述等待时间t不小于2秒，所述步长列数s不小于1列；所述特定时间t及所述步长列数s根据神经网络算法进行具体优化。在这里所说的具体优化过程为本领域较为常见并且成熟的技术，因此在此不进行赘述。
61.步骤s20：所述微控制器在经历等待时间t后，执行步骤s15；所述等待时间t用于稳定所述控制电流更新后的所述下温度传感器处的测量温度。
62.作为本技术一种优选的实施方式，所述的微型空调的温度控制方法还包括s0步骤而构成，即在结束温度控制条件下测量和获得所述系统标定表；在不同的环境温度下，所述微控制器通过增大或减小控制电流使所述微型空调到达不同的工作端温度，所述微控制器记录在不同环境温度及工作端温度组合条件下的控制电流、所述上温度传感器的测量温度以及所述下温度传感器的测量温度，进而得到所述系统标定表；
63.所述系统标定表的环境温度与工作端温度的温度范围相同，所述温度范围为0℃至60℃区间；所述系统标定表的环境温度与工作端温度的温度间隔相同，所述温度间隔不小于1℃。
64.同时作为本技术一种优选的实施方式，在本技术中，采用上述方法的一种装置/系
统，其中所述微控制器与所述无线通信芯片电连接，用于获取和更新目标温度t
target
以及开始或结束温度控制；所述微控制器与所述散热风扇电连接，用于在制冷模式或加热模式下起动或关闭所述散热风扇；所述微控制器与所述微型空调的半导体帕尔帖器件电连接，通过改变流经半导体帕尔帖器件的控制电流的大小或方向来改变所述微型空调的工作端温度。
65.同时，所述上温度传感器与所述散热风扇相接触，用于测量散热风扇的温度；所述下温度传感器与所述微型空调的工作端相接触，用于测量工作端温度；所述微控制器与所述上温度传感器及所述下温度传感器电连接；在开始温度控制条件下，所述微控制器获取所述上温度传感器的温度t
up’和所述下温度传感器的温度t
down’，利用t
up’和t
down’中的较热温度及所述系统标定表实现所述微型空调的温度控制。
66.实施例1
67.如图2所示，实施例采用的智能微型空调10主要包括安装底壳110，安装顶壳120，半导体帕尔帖器件212，散热风扇214，下温度传感器221，上温度传感器222，可充电电池231以及控制电路240。其中，安装顶壳120上具有散热风孔阵列121，可以配合散热风扇214对智能微型空调10进行散热；安装底壳110上具有制冷/制热结构安装孔111，用于放置制冷/制热转接结构211；制冷/制热转接结构211为铝合金材料，其下端面与目标物体接触、用于控制目标物体的温度，其上端面与半导体帕尔帖器件212接触；可充电电池231用于给智能微型空调10供电；控制电路240包含微控制器241及无线通信芯片242。
68.如图3所示，下温度传感器221与制冷/制热转接结构211的上端面直接接触、与半导体帕尔帖器件212的下端面间接接触；散热风扇214经由热沉阵列213与半导体帕尔帖器件212的上端面间接接触；上温度传感器222与热沉阵列213的侧面直接接触、与散热风扇214间接接触。其中，下温度传感器221和上温度传感器222都是ds18s20型号的小型温度传感器。
69.根据步骤s0)对特定环境温度t
environ
及特定目标温度t
target
条件下的控制电流及温度传感器测量温度参数进行逐点标定，得到智能微型空调10的系统标定表。其中，t
environ
及t
target
的温度范围都是从20℃至50℃，温度间隔δt都是2℃。如图4所示，在系统标定表中，右上区域对应目标温度t
target
小于环境温度t
environ
的工作情况，即制冷模式，此区域在标定时需开起散热风扇，记录的参考温度为上温度传感器222的测量温度t
up
，记录的控制电流为正数、且在相同目标温度t
target
条件下右侧的控制电流绝对值大于左侧的控制电流绝对值；左下区域对应目标温度t
target
大于或等于环境温度t
environ
的工作情况，即制热模式，此区域在标定时需关闭散热风扇，记录的参考温度为下温度传感器221的测量温度t
down
，记录的控制电流为负数，且在相同目标温度t
target
条件下右侧的控制电流绝对值小于左侧的控制电流绝对值。
70.进一步，在获得智能微型空调10的系统标定表后，可以根据步骤s1)至s20)利用下温度传感器221和上温度传感器222基于查表法对智能微型空调10进行温度控制。其中，在步骤s8)、s11)、s17)和s19)中，特定时间步长列数s为2列；在步骤s12)和s20)中，等待时间t为5秒；在步骤s9)和s18)中，更新的目标温度t
target
由个人电脑或智能手机等移动终端的应用程序进行修改，由无线通信芯片242接收并传递给微控制器241。
71.上述本发明实施例序号仅仅为了描述，不代表实施例的优劣。
72.在本发明的上述实施例中，对各个实施例的描述都各有侧重，某个实施例中没有详述的部分，可以参见其他实施例的相关描述。
73.在本技术所提供的几个实施例中，应该理解到，所揭露的技术内容，可通过其它的方式实现。其中，以上所描述的装置实施例仅仅是示意性的，例如所述单元的划分，可以为一种逻辑功能划分，实际实现时可以有另外的划分方式，例如多个单元或组件可以结合或者可以集成到另一个系统，或一些特征可以忽略，或不执行。另一点，所显示或讨论的相互之间的耦合或直接耦合或通信连接可以是通过一些接口，单元或模块的间接耦合或通信连接，可以是电性或其它的形式。
74.所述作为分离部件说明的单元可以是或者也可以不是物理上分开的，作为单元显示的部件可以是或者也可以不是物理单元，即可以位于一个地方，或者也可以分布到多个单元上。可以根据实际的需要选择其中的部分或者全部单元来实现本实施例方案的目的。
75.最后应说明的是、以上各实施例仅用以说明本发明的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述各实施例对本发明进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解、其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分或者全部技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明各实施例技术方案的范围。