專利名稱：一種南極天文觀測站發(fā)電艙的溫控智能窗控制裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種應(yīng)用于南極天文觀測站發(fā)電艙的溫控智能窗控制裝置。
背景技術(shù)：
為建設(shè)我國首座獨立設(shè)計、制造和運行管理與維護的南極自動天文觀測站，實現(xiàn)在南極開展自動天文觀測和其他科學(xué)探測，需突破高原極寒地區(qū)無人值守自動天文觀測站的許多關(guān)鍵技術(shù)，其中電源保障是由置于發(fā)電艙內(nèi)的發(fā)電設(shè)備實現(xiàn)。由于南極地處高原極寒地區(qū)，年平均氣溫較低為-58. 5°C且夏季和冬季溫差大，因而為天文觀測站提供電力的發(fā)電儀器設(shè)備需放置發(fā)電艙中，發(fā)電艙因有較好的絕熱保溫性能。在設(shè)計發(fā)電艙的保溫性能時按冬季溫度最低的工況進行，即在發(fā)電艙外溫度最低時，當(dāng)發(fā)電艙與外界達到熱平衡后， 發(fā)電艙內(nèi)溫度仍在其內(nèi)部儀器設(shè)備正常工作范圍內(nèi)。然而夏季南極溫度相對于冬季較高， 因發(fā)電艙具有較好的保溫性能，當(dāng)發(fā)電艙與外界達到熱平衡后，其內(nèi)溫度有可能超過其內(nèi)部儀器設(shè)備正常工作范圍，而影響其內(nèi)部儀器設(shè)備的工作狀態(tài)，這樣就需要實時監(jiān)測發(fā)電艙內(nèi)的溫度，當(dāng)溫度過高時，采用主、被動溫控模式讓發(fā)電艙內(nèi)儀器設(shè)備正常穩(wěn)定運行。另外，南極發(fā)電艙長期處于無人值守狀態(tài)，需要采用智能化的自動控制系統(tǒng)。為此，本發(fā)明設(shè)計了一種應(yīng)用于南極天文觀測站發(fā)電艙的溫控智能窗系統(tǒng)。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明針對上述現(xiàn)有技術(shù)的不足，提供一種應(yīng)用于南極天文觀測站發(fā)電艙的溫控智能窗控制裝置。為實現(xiàn)上述目的，本發(fā)明所采用的技術(shù)解決方案是
一種南極天文觀測站發(fā)電艙的溫控智能窗控制裝置，包括窗體以及設(shè)置在窗體上的窗戶卷簾，其特征在于還包括主動式溫控模塊和強制式溫控模塊，所述的主動式溫控模塊包括感溫包、毛細管、滑道、滑塊和連桿，所述的連桿的一端與所述的窗戶卷簾下端連接，連桿的另一端與所述的滑塊連接，所述的滑塊設(shè)置在所述的滑道內(nèi)，在滑道的下端連接所述的毛細管，毛細管的另一端連接所述的感溫包，在所述的感溫包內(nèi)設(shè)置有受熱蒸發(fā)的制冷劑， 感溫包的上端經(jīng)毛細管與所述的滑道連通，所述的強制式溫控模塊包括溫度傳感器、單片機和風(fēng)扇，所述的溫度傳感器的輸出端與所述的單片機的輸入端相接，所述的單片機的輸出端與所述的風(fēng)扇相接。
所述的窗戶卷簾下端有一個質(zhì)量塊，所述的連桿上端固定在所述的質(zhì)量塊上，所述的卷簾表面覆有絕熱保溫材料層。所述的制冷劑為氨、R134a或R22，制冷劑體積占感溫包體積的5% 90%。本發(fā)明一種南極天文觀測站發(fā)電艙的溫控智能窗控制裝置，包括窗體、主動式溫控模塊、強制式溫控模塊。其特征在于所述的主動式溫控模塊控制所述的窗體的關(guān)閉程度， 所述的強制式溫控模塊保證在緊急情況下發(fā)電艙溫度不致過高。主動式溫控模塊、強制式溫控模塊均為自動控制系統(tǒng)，解決了南極惡劣氣候下無人值守的問題。所述的窗體包括窗戶框架和窗戶卷簾。所述的窗戶卷簾下端有一個質(zhì)量塊，當(dāng)發(fā)電艙內(nèi)的溫度在其內(nèi)部儀器設(shè)備正常工作溫度范圍內(nèi)時，所述的窗戶卷簾在所述的質(zhì)量塊重力的牽引下自動關(guān)閉，以防止發(fā)電艙內(nèi)的溫度進一步降低。本發(fā)明主動式溫控模塊包括感溫包、毛細管、滑道、滑塊和連桿。當(dāng)發(fā)電艙內(nèi)的溫度超過其內(nèi)部儀器設(shè)備的正常工作溫度范圍但低于臨界溫度時，所述的感溫包內(nèi)的制冷劑發(fā)生蒸發(fā)相變產(chǎn)生蒸汽，使得所述的毛細管內(nèi)工質(zhì)壓力增加，體積膨脹至滑道內(nèi)推動滑塊移動，所述的滑塊通過連桿帶動所述的質(zhì)量塊和窗戶卷簾向上移動，從而自動打開窗戶以降低發(fā)電艙內(nèi)的溫度。本發(fā)明所采用的利用制冷劑蒸發(fā)相變的相變能打開窗戶較一般的采用電動驅(qū)動窗戶開關(guān)的方式節(jié)約了電能源消耗。本發(fā)明強制式溫控模塊包括溫度傳感器、單片機和風(fēng)扇。溫度傳感器檢測到發(fā)電艙內(nèi)的溫度超過臨界溫度，即當(dāng)發(fā)電艙內(nèi)的溫度超過其內(nèi)部儀器設(shè)備正常工作溫度范圍， 且通過自動打開窗戶已經(jīng)不能或者需要較長時間才能使發(fā)電艙內(nèi)的溫度降至其內(nèi)部儀器設(shè)備正常工作溫度范圍時，通過所述的單片機發(fā)出控制指令打開風(fēng)扇以降低發(fā)電艙內(nèi)的溫度。窗戶卷簾的下端為一質(zhì)量塊，當(dāng)發(fā)電艙內(nèi)溫度降低到其內(nèi)部儀器設(shè)備正常工作溫度時，由于質(zhì)量塊較重將牽引窗戶自動關(guān)閉，防止室內(nèi)溫度進一步降低。當(dāng)發(fā)電艙內(nèi)的溫度超過其內(nèi)部儀器設(shè)備正常工作溫度范圍時，所述的感溫包內(nèi)的制冷劑發(fā)生蒸發(fā)相變產(chǎn)生蒸汽，使得所述的毛細管內(nèi)工質(zhì)壓力增加，體積膨脹至滑道內(nèi)推動滑塊移動，所述的滑塊通過連桿帶動所述的質(zhì)量塊和窗戶卷簾向上移動，從而自動打開窗戶以降低發(fā)電艙內(nèi)的溫度。所述的溫度傳感器的輸出信號為數(shù)字信號。所述的溫度傳感器測量發(fā)電艙內(nèi)的溫度，由所述的單片機對所測溫度進行處理，發(fā)出控制指令。當(dāng)所測溫度超過臨界溫度時，所述的單片機控制風(fēng)扇動作，降低發(fā)電艙內(nèi)溫度，將溫度維持在合理的范圍之內(nèi)。為了便于單片機對溫度信號的處理，所述的溫度傳感器測量溫度后經(jīng)轉(zhuǎn)換裝置將溫度信號裝換為數(shù)字信號輸出至單片機。所述的單片機為強制式溫控模塊的主控器。所述的溫度傳感器將所測溫度數(shù)據(jù)傳送至單片機，由單片機對數(shù)據(jù)進行處理，當(dāng)發(fā)電艙內(nèi)溫度超過臨界溫度時，所述的單片機發(fā)出控制指令使風(fēng)扇動作；當(dāng)發(fā)電艙內(nèi)溫度低于臨界溫度時，風(fēng)扇停止動作。本發(fā)明的有益效果
I、模塊化，各個模塊相對獨立，系統(tǒng)的可靠性高智能窗系統(tǒng)分窗體模塊、主動式溫控模塊、強制式溫控模塊，各個模塊之間協(xié)調(diào)工作，以控制發(fā)電艙內(nèi)的空氣溫度處于儀器設(shè)備正常工作范圍。2、節(jié)約電能源消耗主動式溫控模塊，采用相變產(chǎn)生的能量推動窗戶開關(guān)，較電動傳動方式節(jié)約了電能源消耗。3、采用自動控制系統(tǒng)，解決了南極惡劣氣候下無人值守的問題。


圖I智能窗結(jié)構(gòu)示意圖。圖2智能窗卷簾材料結(jié)構(gòu)示意圖。
圖3智能窗主動式溫控系統(tǒng)結(jié)構(gòu)示意圖。圖中I.窗戶邊框；2，窗戶卷簾；3.質(zhì)量快；4.滑道；5.滑塊；6.毛細管；7.感溫包；8.連桿；9.風(fēng)扇；10.單片機；11.溫度傳感器；12、窗戶本體，13.保溫絕熱材料。
具體實施例方式
下面結(jié)合

及具體實施方式
對本發(fā)明進一步說明。如圖I至圖2所示，一種南極天文觀測站發(fā)電艙的溫控智能窗系統(tǒng)。該智能窗系統(tǒng)將計算機控制技術(shù)、傳感器技術(shù)、機電一體化技術(shù)、熱控技術(shù)有機地結(jié)合在一起。本智能窗系統(tǒng)包括窗體的窗戶邊框I和窗戶卷簾2、質(zhì)量快3、絕熱保溫材料13 ;主動式溫控模塊包括感溫包7、毛細管6、滑道4、滑塊5和連桿8，感溫包7內(nèi)裝有氨、R134a(分子式CH2FCF3) 或R22 (分子式CHCLF2)等制冷劑，制冷劑體積占感溫包體積的5% 90%。強制式溫控模塊包括溫度傳感器11、單片機10、風(fēng)扇9。溫度傳感器11的輸出端與單片機10的輸入端相接，單片機10的輸出端與風(fēng)扇9相接；感溫包7上連接一個毛細管6，毛細管6的另一端連接于一個滑道4，滑道4內(nèi)有一個滑塊5，滑塊5與質(zhì)量塊3通過一個連桿8相接；窗戶卷簾 2由窗戶本體12上覆以絕熱保溫材料13形成。當(dāng)發(fā)電艙內(nèi)的溫度超過其內(nèi)儀器設(shè)備正常工作溫度范圍但低于臨界溫度時，感溫包7內(nèi)的制冷劑發(fā)生蒸發(fā)相變產(chǎn)生蒸汽，使得毛細管6內(nèi)工質(zhì)壓力增加，體積膨脹至滑道4 內(nèi)推動滑塊5移動，所述的滑塊5通過連桿8帶動所述的質(zhì)量塊3和窗戶卷簾2向上移動， 從而自動打開窗戶以降低發(fā)電艙內(nèi)的溫度。當(dāng)發(fā)電艙內(nèi)的溫度在其內(nèi)儀器設(shè)備正常工作溫度范圍內(nèi)時，感溫包7內(nèi)的制冷劑未發(fā)生蒸發(fā)相變，窗戶卷簾2在質(zhì)量塊3重力的牽引下自動關(guān)閉，以防止發(fā)電艙內(nèi)的溫度進一步降低。當(dāng)溫度傳感器11檢測到發(fā)電艙內(nèi)的溫度超過臨界溫度，即當(dāng)發(fā)電艙內(nèi)的溫度超過其內(nèi)儀器設(shè)備正常工作溫度范圍，且通過自動打開窗戶已經(jīng)不能或者需要較長時間才能使發(fā)電艙內(nèi)的溫度降至發(fā)電機正常工作范圍時，通過單片機10發(fā)出控制指令打開風(fēng)扇9以降低發(fā)電艙內(nèi)的溫度。
權(quán)利要求
1.一種南極天文觀測站發(fā)電艙的溫控智能窗控制裝置，包括窗體以及設(shè)置在窗體上的窗戶卷簾，其特征在于還包括主動式溫控模塊和強制式溫控模塊，所述的主動式溫控模塊包括感溫包、毛細管、滑道、滑塊和連桿，所述的連桿的一端與所述的窗戶卷簾下端連接，連桿的另一端與所述的滑塊連接，所述的滑塊設(shè)置在所述的滑道內(nèi)，在滑道的下端連接所述的毛細管，毛細管的另一端連接所述的感溫包，在所述的感溫包內(nèi)設(shè)置有受熱蒸發(fā)的制冷劑，感溫包的上端經(jīng)毛細管與所述的滑道連通所述的強制式溫控模塊包括溫度傳感器、單片機和風(fēng)扇，所述的溫度傳感器的輸出端與所述的單片機的輸入端相接，所述的單片機的輸出端與所述的風(fēng)扇相接。
2.根據(jù)權(quán)利要求I所述智能窗控制裝置，其特征在于所述的窗戶卷簾下端有一個質(zhì)量塊，所述的連桿上端固定在所述的質(zhì)量塊上，所述的窗戶卷簾表面覆有絕熱保溫材料層。
3.根據(jù)權(quán)利要求I所述智能窗控制裝置，其特征在于所述的制冷劑為氨、R134a或R22， 制冷劑體積占感溫包體積的5%-90%。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種南極天文觀測站發(fā)電艙的溫控智能窗控制裝置，包括窗體以及設(shè)置在窗體上的窗戶卷簾，還包括主動式溫控模塊和強制式溫控模塊，所述的主動式溫控模塊包括感溫包、毛細管、滑道、滑塊和連桿，所述的連桿的一端與所述的窗戶卷簾下端連接，連桿的另一端與所述的滑塊連接，所述的滑塊設(shè)置在所述的滑道內(nèi)，在滑道的下端連接所述的毛細管，毛細管的另一端連接所述的感溫包，在所述的感溫包內(nèi)設(shè)置有受熱蒸發(fā)的制冷劑，感溫包的上端經(jīng)毛細管與所述的滑道連通。本發(fā)明主動式溫控模塊，采用氣液相變產(chǎn)生的能量推動窗戶開關(guān)，較電動傳動方式節(jié)約了電能源消耗，且穩(wěn)定性高。
文檔編號E06B9/68GK102606060SQ20121007716
公開日2012年7月25日 申請日期2012年3月22日 優(yōu)先權(quán)日2012年3月22日
發(fā)明者張程賓, 施明恒, 許兆林, 陳永平 申請人:東南大學(xué)