王小虎，竇超萍，鐘欽強

（廣東電網(wǎng)公司湛江供電局，廣東湛江 524005）

0 引言

隨著公司企業(yè)辦公場所越來越多地使用空調(diào)，空調(diào)對人們的辦公環(huán)境起到了溫濕度調(diào)節(jié)的作用。然而，人們離開工作場所，忘記關(guān)掉室內(nèi)空調(diào)的現(xiàn)象普遍存在，造成了嚴重浪費電能的現(xiàn)象，同時對空調(diào)的使用壽命也具有一定的影響[1-2]。目前，空調(diào)控制模塊并不具有能夠檢測到室內(nèi)有無人員存在的紅外感應(yīng)模塊，也無法辨識室內(nèi)的人員活動情況。因此，為了避免人員離開房間而忘記關(guān)空調(diào)的現(xiàn)象，有必要對空調(diào)的進線電源側(cè)進行通斷電控制，實現(xiàn)室內(nèi)一段時間內(nèi)無人存在時，空調(diào)自動關(guān)閉的節(jié)能效果。

1 空調(diào)節(jié)能控制裝置電路設(shè)計

所設(shè)計的空調(diào)節(jié)能控制裝置主要包括裝置電源電路設(shè)計、紅外感應(yīng)模塊選型，以及控制電路所應(yīng)用的繼電器元器件選型，并根據(jù)設(shè)計所要實現(xiàn)的目標進行控制裝置電路設(shè)計。

1.1 電源電路設(shè)計

控制裝置電源電路的設(shè)計取決于所要應(yīng)用空調(diào)的電源類型，空調(diào)的電源類型一般包括三相電源和單相電源，本裝置選取單相電源空調(diào)作為受控對象，所以在設(shè)計控制裝置電源電路時，選擇單相220 V交流電為受控電源類型，控制電源類型的選擇，考慮到取電方便、繼電器元器件的選型等因素，因此也選擇220 V交流電為控制電源。

1.2 紅外感應(yīng)模塊選型

紅外感應(yīng)模塊是控制裝置的核心部件，主要功能是采集室內(nèi)人體紅外對象的活動情況。利用人體熱釋電紅外傳感器的輸出與人體移動的速度、方向和人數(shù)的多少有很大的關(guān)系，利用紅外傳感器采集到信息使得紅外模塊中的常開輔助觸點閉合，從而達到控制相應(yīng)電路的作用[3]。

本設(shè)計選用拓安達公司紅外感應(yīng)產(chǎn)品，該產(chǎn)品采用京西BISS0001人體熱釋電紅外處理芯片，其具有性能可靠穩(wěn)定，感應(yīng)距離遠，靈敏度高等特點，且配有延時調(diào)節(jié)器，延時可在16秒到360秒之間調(diào)節(jié)，為所控制設(shè)備狀態(tài)切換提供了緩沖時間[4]。

1.3 繼電器元件選型

本設(shè)計中主要涉及的繼電器包括中間繼電器、時間繼電器及交流接觸器，中間繼電器的作用是經(jīng)紅外感應(yīng)模塊的常開輔助觸點后，給時間繼電器提供一個常閉的輔助觸點，即轉(zhuǎn)換觸點類型的作用；時間繼電器的作用是經(jīng)過一定的時間延時，為交流接觸器提供一個常開的輔助觸點，從而實現(xiàn)經(jīng)過一定的延時，使得交流接觸器勵磁的效果；交流接觸器是實現(xiàn)空調(diào)自動通斷的關(guān)鍵原件，通過自身達到勵磁的條件，從而利用常閉的輔助觸點實現(xiàn)對空調(diào)的通斷控制，交流接觸器的選擇主要考慮其輔助觸點的額定容量，其容量主要應(yīng)參考空調(diào)的額定電流情況[5]。繼電器的具體選型見表1。

表1 繼電器選型列表

2 空調(diào)節(jié)能控制裝置電路設(shè)計

所設(shè)計的節(jié)能控制裝置應(yīng)滿足設(shè)計目標，即空調(diào)處于開啟狀態(tài)時，人員離開室內(nèi)后，能夠可靠開啟計時，在可設(shè)定的時間范圍內(nèi)，人員仍沒有回到室內(nèi)，節(jié)能裝置能夠自動將空調(diào)關(guān)閉，關(guān)閉后，人員返回需要使用空調(diào)，需手動開啟空調(diào)；若未達到所設(shè)定的時間范圍，人員回到了室內(nèi)，則空調(diào)節(jié)能控制裝置將停止計時，并計時復(fù)歸，空調(diào)正常工作?；诖四繕耍O(shè)計的空調(diào)節(jié)能控制裝置工作流程圖如圖1所示。

圖1 空調(diào)節(jié)能控制裝置工作流程圖

根據(jù)節(jié)能控制裝置設(shè)計要求，并結(jié)合紅外感應(yīng)控制模塊接線特點，設(shè)計空調(diào)節(jié)能控制電路原理圖如圖2所示。該電路主要包括兩部分，即基于紅外感應(yīng)的控制部分和與空調(diào)進線相連的被控制部分。

空調(diào)在正常開啟且室內(nèi)有人員存在的情況下，紅外傳感器檢測到人員存在，使得其常開觸點（火線、輸出端子）閉合，同時使得中間繼電器勵磁，中間繼電器常閉輔助觸點（31，32）斷開，則時間繼電器KT失去勵磁，同時時間繼電器停止計時，交流接觸器無法勵磁，其常閉輔助觸點（21，22）保持接通，使得空調(diào)正常繼續(xù)工作；當室內(nèi)無人存在時，紅外傳感器檢測到一定時間內(nèi)無人存在時，紅外感應(yīng)器不被勵磁，其常開輔助觸點保持斷開的狀態(tài)，同時中間繼電器也無法勵磁，其常閉輔助觸點（31，32）仍處于閉合狀態(tài)，這種狀態(tài)下，時間繼電器被勵磁，并開始計時，經(jīng)過預(yù)設(shè)的時間延遲后，時間繼電器使其常開輔助觸點（8，6）閉合，則交流接觸器被瞬間勵磁，交流接觸器常閉輔助觸點（21，22）同時也斷開，從而使得空調(diào)在無人存在的情況下，經(jīng)過一定延遲，自動關(guān)閉，達到了節(jié)能的目的。而在空調(diào)關(guān)閉后，人員重返室內(nèi)，需要開啟空調(diào)，則需要手動重新開啟空調(diào)，避免了空調(diào)頻繁啟動所帶來的影響。

圖2 空調(diào)節(jié)能控制電路原理圖

3 樣機應(yīng)用效果檢驗

根據(jù)所設(shè)計的電路原理圖進行了實際接線，得到了如圖3所示的空調(diào)節(jié)能控制裝置簡易樣機，并且為了驗證本設(shè)計符合實際要求，通過對裝置樣機與會議室內(nèi)立式空調(diào)連接后，進行以下三種情形進行模擬試驗分析。

3.1 十五分鐘內(nèi)無人存在時

將裝置的時間繼電器延遲時間設(shè)定為15分鐘，即要求15分鐘內(nèi)感應(yīng)無人體后，時間繼電器勵磁使得交流接觸器為空調(diào)斷電。實驗中，將紅外感應(yīng)器用遮光材料蓋住，觀察繼電器的動作情況，發(fā)現(xiàn)經(jīng)過16秒后，紅外感應(yīng)繼電器動作，斷開其常開輔助觸點，時間繼電器開始計時，再歷時15分鐘，時間繼電器動作，使得交流接觸器動作，空調(diào)來電回路斷開，空調(diào)停止工作。

圖3 空調(diào)節(jié)能控制裝置樣機圖

3.2 人員始終存在

空調(diào)在工作時，室內(nèi)始終有人存在，經(jīng)觀察發(fā)現(xiàn)紅外感應(yīng)器始終處于被感應(yīng)的狀態(tài)，其輔助觸點所連接的中間繼電器處于被勵磁狀態(tài)，同時時間繼電器和交流接觸器均處于未被勵磁的工作狀態(tài)，所以空調(diào)始終處于工作的狀態(tài)。

3.3 十五分鐘內(nèi)人員返回時

鑒于工作人員時常會出現(xiàn)離開后再次返回的情況，為了驗證此種情形能夠不影響空調(diào)的正常使用，對此情形進行實際模擬。試驗發(fā)現(xiàn)，工作人員離開后，裝置進入到延時計時狀態(tài)，紅外感應(yīng)器感應(yīng)到人員返回后，時間繼電器立即返回，停止計時的狀態(tài)。

4 小結(jié)

以上基于紅外感應(yīng)原理所設(shè)計的空調(diào)節(jié)能控制器，能夠自動識別室內(nèi)人員的存在狀態(tài)，并即刻觸發(fā)繼電器完成一系列的判斷與執(zhí)行，在無人存在的情況下，歷經(jīng)一定的延時，將運行中的空調(diào)關(guān)閉，節(jié)約了電能，避免了人員離開房間匆忙無意識關(guān)閉空調(diào)所帶來的浪費。