空調(diào)工作原理及電路控制詳解

1、空調(diào)工作原理及電路控制詳解空調(diào)工作原理及電路控制詳解近年來,我國空調(diào)器產(chǎn)業(yè)的發(fā)展十分迅猛，200年我國空調(diào)行業(yè)的生產(chǎn)規(guī)模便已經(jīng)發(fā)展到800萬臺(tái)左右,2003年度我國家用空調(diào)器行業(yè)的總生產(chǎn)能力已超過0萬臺(tái),00年度這一數(shù)據(jù)已經(jīng)擴(kuò)大到了5萬臺(tái)。目前,中國的空調(diào)器產(chǎn)量已占世界總產(chǎn)量的3/5左右，中國已成為名副其實(shí)的空調(diào)器制造大國，也正在逐漸成為全球空調(diào)器生產(chǎn)基地。在過去的五年中,中國空調(diào)器行業(yè)的工業(yè)總產(chǎn)值和銷售收入都經(jīng)歷了持續(xù)的增長,其中001年度、2003年度和2004年度的增長尤為顯著。此外,近年來,百戶城市居民家庭的空調(diào)器擁有量每年都有顯著提高?？照{(diào)擁有量在各地區(qū)差異較大。隨著國內(nèi)市場的擴(kuò)大,

2、中國的空調(diào)器出口也在連年迅速增長,空調(diào)器出口額占家電產(chǎn)品出口總額的份額也在不斷提高。200年度、003年度和2004年度我國空調(diào)產(chǎn)品的出口保持了十分強(qiáng)勁的增長勢(shì)頭，其中2003年度國內(nèi)空調(diào)企業(yè)的出口額首次突破千萬臺(tái)大關(guān)，超過了140臺(tái)。2004年度國內(nèi)空調(diào)器企業(yè)的出口量更是超過了230萬臺(tái)，與國內(nèi)銷量形成了齊頭并進(jìn)的格局。這篇文章的主要目的是希望能夠大力推動(dòng)smc65系列芯片的應(yīng)用，并根據(jù)國家標(biāo)準(zhǔn)驗(yàn)證其性能，走進(jìn)國內(nèi)各家電生產(chǎn)廠家。1 空調(diào)工作原理(1)制冷原理圖 11空調(diào)制冷原理空調(diào)制冷原理如圖 1？所示，空調(diào)工作時(shí)，制冷系統(tǒng)內(nèi)的低壓、低溫制冷劑蒸汽被壓縮機(jī)吸入，經(jīng)壓縮為高壓、高溫的過熱蒸汽

3、后排至冷凝器;同時(shí)室外側(cè)風(fēng)扇吸入的室外空氣流經(jīng)冷凝器,帶走制冷劑放出的熱量,使高壓、高溫的制冷劑蒸汽凝結(jié)為高壓液體。高壓液體經(jīng)過節(jié)流毛細(xì)管降壓降溫流入蒸發(fā)器，并在相應(yīng)的低壓下蒸發(fā)，吸取周圍熱量；同時(shí)室內(nèi)側(cè)風(fēng)扇使室內(nèi)空氣不斷進(jìn)入蒸發(fā)器的肋片間進(jìn)行熱交換，并將放熱后的變冷的氣體送向室內(nèi)。如此,室內(nèi)外空氣不斷循環(huán)流動(dòng)，達(dá)到降低溫度的目的。(2)制熱原理圖 1-2空調(diào)制熱原理空調(diào)熱泵制熱是利用制冷系統(tǒng)的壓縮冷凝熱來加熱室內(nèi)空氣的,如圖1?2所示。低壓、低溫制冷劑液體在蒸發(fā)器內(nèi)蒸發(fā)吸熱，而高溫高壓制冷劑氣體在冷凝器內(nèi)放熱冷凝。熱泵制熱時(shí)通過四通閥來改變制冷劑的循環(huán)方向，使原來制冷工作時(shí)做為蒸發(fā)器的室內(nèi)盤

4、管變成制熱時(shí)的蒸發(fā)器，這樣制冷系統(tǒng)在室外吸熱，室內(nèi)放熱,實(shí)現(xiàn)制熱的目的。 功能介紹制冷1）設(shè)定溫度范圍:63,默認(rèn)設(shè)定溫度為24。2) 具有防霜凍保護(hù)功能。 除濕在除濕運(yùn)轉(zhuǎn)模式下，設(shè)定溫度由遙控器決定,溫度設(shè)定范圍:30?？刂破鞲鶕?jù)室內(nèi)溫度和設(shè)定溫度的差值決定運(yùn)轉(zhuǎn)模式。 制熱1)設(shè)定溫度范圍:130。2) 具有防冷風(fēng)功能。) 具有化霜功能。4) 具有高溫保護(hù)功能。 送風(fēng)模式風(fēng)速可在高、中、低檔之間轉(zhuǎn)換，不受設(shè)定溫度所控制。定時(shí)開關(guān)機(jī)功能定時(shí)開/關(guān)機(jī)時(shí)間以10分鐘為最小單位進(jìn)行設(shè)置,定時(shí)時(shí)間到達(dá)，空調(diào)啟動(dòng)和停止工作。 風(fēng)門片工作情況) 遙控器可設(shè)置風(fēng)門片工作于連續(xù)方式或固定方式。2） 制冷、除濕

5、、送風(fēng)和自動(dòng)擺風(fēng)在10與15之間大約4做周期擺動(dòng)。3) 制熱擺風(fēng)在90與150之間大約60做周期擺動(dòng)。健康運(yùn)行可以在任何模式下,產(chǎn)生健康負(fù)離子,進(jìn)行空氣殺菌。自動(dòng)運(yùn)行遙控器設(shè)定為自動(dòng)運(yùn)轉(zhuǎn)模式時(shí),空調(diào)器根據(jù)室內(nèi)溫度與設(shè)定溫度的差值，自動(dòng)判定運(yùn)轉(zhuǎn)模式。設(shè)定溫度默認(rèn)為24。 睡眠科學(xué)的溫度睡眠曲線,自動(dòng)調(diào)節(jié)室內(nèi)溫度，保證用戶有一個(gè)非常舒適的睡眠。應(yīng)急開關(guān)遙控器丟失或損壞時(shí)，可以使用應(yīng)急開關(guān)進(jìn)行開機(jī)、關(guān)機(jī)、制冷和制熱。3 系統(tǒng)總體方案介紹 硬件組成框圖如圖?所示。主要由pu、信號(hào)檢測(cè)和控制部分組成。cpu首先接收遙控器發(fā)出的紅外信號(hào),獲得命令參數(shù),同時(shí)檢測(cè)環(huán)境變量（溫度、過流、電網(wǎng)斷電等）,然后綜合分

6、析，下達(dá)命令，控制空調(diào)各部件的正常工作。顯示面板可以顯示空調(diào)當(dāng)前的工作狀態(tài)。圖 3硬件組成框圖 系統(tǒng)硬件設(shè)計(jì)4.1 空調(diào)電路原理硬件電路如圖 ?1所示。根據(jù)工作電壓的不同,整個(gè)系統(tǒng)可以分為三部分:微控系統(tǒng)、繼電器控制和強(qiáng)電控制,分別工作于cv、c12和a220v。圖4-1系統(tǒng)電路原理圖4.2 芯片特性簡介spmc28是由凌陽公司設(shè)計(jì)開發(fā)的8位工業(yè)級(jí)單片機(jī),采用凌陽pmc6內(nèi)核,支持位操作指令。具有強(qiáng)大的定時(shí)/計(jì)數(shù)器、豐富的外部中斷源以及ad、pwm、標(biāo)準(zhǔn)通訊接口等多種功能。適用于通用工控場合、計(jì)算機(jī)外圍控制和家電等。sc6p24有管腳和32管腳兩種封裝，32管腳封裝多了at功能。本設(shè)計(jì)選用2管

7、腳封裝,如圖4-所示。8管腳封裝芯片的具體特性如下:l 工作電壓：.5.v工作速度：mhl 工作溫度：485l 超強(qiáng)抗干擾、抗靜電es保護(hù)能力 8k byt rm,256 e ram 3個(gè)通用輸入輸出口l強(qiáng)大的定時(shí)計(jì)數(shù)器：2個(gè)8位、2個(gè)6位具有cpurecoparepw功能l 1個(gè)1hz62.5hz的時(shí)基 8通道10位精度的ad(帶外部參考電壓) 個(gè)外部中斷,1個(gè)內(nèi)部中斷i串行通訊接口l 2種省電模式:halt、stol 蜂鳴器輸出功能l 4.0v/2v可選低電壓復(fù)位功能l 可編程看門狗功能圖 42 spc65p2408a*8p封裝4.3 供電系統(tǒng)分析整個(gè)主控板上有三種電壓：ac220v、c2

8、v和dc5v。c20v直接給壓縮機(jī)、室外風(fēng)機(jī)、室內(nèi)風(fēng)機(jī)和負(fù)離子產(chǎn)生器供電;ac220v經(jīng)過降壓,變?yōu)閐c1和dcv，用于繼電器和微控系統(tǒng)供電。供電系統(tǒng)如圖4-3所示,ac20v先經(jīng)過變壓器降壓,然后從插座j1輸入，經(jīng)過整流橋進(jìn)行全波整流，通過電容c2濾波，得到dc12v,再經(jīng)過穩(wěn)壓片705穩(wěn)壓，得到d5v。圖中的采樣點(diǎn)zd用于過零點(diǎn)的檢測(cè),二極管d1防止濾波電容c2 對(duì)采樣點(diǎn)ds的影響。圖4-供電系統(tǒng)44 過零檢測(cè)電路過零檢測(cè)電路如圖所示,用于檢測(cè)ac2v的過零點(diǎn)，在整流橋路中采樣全波整流信號(hào)，經(jīng)過三極管及電阻電容組成整形電路，整形成脈沖波,可以觸發(fā)外部中斷，進(jìn)行過零檢測(cè)。采樣點(diǎn)和整形后的信號(hào)

9、如圖4-5所示。過零檢測(cè)的作用是為了控制光耦可控硅的觸發(fā)角,從而控制室內(nèi)風(fēng)機(jī)風(fēng)速的大小。4過零檢測(cè)電路5采樣點(diǎn)和整形后的信號(hào)45 室內(nèi)風(fēng)機(jī)的控制圖為內(nèi)風(fēng)機(jī)控制電路,u1為光耦可控硅，用于控制ac220v的導(dǎo)通時(shí)間，從而實(shí)現(xiàn)內(nèi)風(fēng)機(jī)風(fēng)速的調(diào)節(jié)。u的3腳為觸發(fā)腳，由三極管驅(qū)動(dòng)。ac22v從管腳1輸入,管腳輸出，具體導(dǎo)通時(shí)間受控于觸發(fā)角的觸發(fā)。室內(nèi)風(fēng)機(jī)風(fēng)速具體控制方法：首先過零檢測(cè)電路檢測(cè)到220v的過零點(diǎn),產(chǎn)生過零中斷；然后,在中斷處理子程序中，打開ier的定時(shí)功能，比如定時(shí)s,s后由cp產(chǎn)生一個(gè)觸發(fā)脈沖,經(jīng)三極管驅(qū)動(dòng)，從u3的腳輸入，觸發(fā)u3的內(nèi)部電路，從而使u的管腳11和的導(dǎo)通，ac2v給室內(nèi)風(fēng)

10、機(jī)供電。這樣，通過定時(shí)器的定時(shí)長度的改變可以控制220在每半個(gè)周期內(nèi)的導(dǎo)通時(shí)間，從而控制室內(nèi)風(fēng)機(jī)的功率和轉(zhuǎn)速。圖 ?6室內(nèi)風(fēng)機(jī)控制電路6 室內(nèi)風(fēng)機(jī)風(fēng)速檢測(cè)當(dāng)室內(nèi)風(fēng)機(jī)工作時(shí)，速度傳感器將室內(nèi)風(fēng)機(jī)的轉(zhuǎn)速以正弦波的形式反饋回來,正弦波的頻率與風(fēng)機(jī)轉(zhuǎn)速成特定的對(duì)應(yīng)關(guān)系，見下表所示。正弦波經(jīng)過三極管整形為方波，cpu采用外部中斷進(jìn)行頻率檢測(cè),從而實(shí)現(xiàn)對(duì)風(fēng)速的測(cè)量。風(fēng)速 高 中 低風(fēng)機(jī) 0 5 30頻率(h）圖 -7室內(nèi)風(fēng)機(jī)風(fēng)速檢測(cè)電路4.7 過流檢測(cè)電路采用電流互感器1檢測(cè)火線上電流的變化情況。圖中 l1為電流互感器,輸出05ma的交流電。當(dāng)電流突然增大時(shí)，電流互感器輸出電流也隨之增大,經(jīng)過全橋整流、電

11、流-電壓轉(zhuǎn)換、低通濾波,從cd端輸出直流電壓信號(hào)。cu通過對(duì)端電壓的ad采集來感知ac20v電流的變化,當(dāng)cod端的電壓過高時(shí),cu可以對(duì)電路采取保護(hù)措施。圖 4-8過流檢測(cè)電路4.8 低電壓檢測(cè)電路采用電阻分壓原理,cpu利用ad采集對(duì)705前端的12電壓進(jìn)行檢測(cè)。當(dāng)電網(wǎng)掉電后，a端會(huì)采集到805前端的12電壓的降低，由于780輸出端電容的存在，所以即使12v電壓降低到6,805仍能提供電壓使pu正常工作， 此時(shí)，cpu立即將空調(diào)當(dāng)前的運(yùn)行參數(shù)保存在t2c1里面。圖 4-9低電壓檢測(cè)電路4.壓縮機(jī)、四通閥、外風(fēng)機(jī)和負(fù)離子產(chǎn)生器(健康運(yùn)行）的控制壓縮機(jī)、室外風(fēng)機(jī)、四通閥和負(fù)離子產(chǎn)生器均由a22

12、v供電,所以通過繼電器控制ac20v的通斷便可以控制各個(gè)部分的運(yùn)行。r1為壓敏電阻，用于過壓保護(hù)。si1為保險(xiǎn)管。插座j2為c2輸出端，外接變壓器,將ac20降壓，降壓后接到電源模塊,分別得到dc1v和d5v。圖 -10壓縮機(jī)、四通閥和健康運(yùn)行的控制電路4.0 驅(qū)動(dòng)電路繼電器、峰鳴器和步進(jìn)電機(jī)均由12v直流電壓控制,u4為驅(qū)動(dòng)芯片。neg-loc控制負(fù)離子發(fā)生器的繼電器；vaec控制四通閥的繼電器；ompc控制壓縮機(jī)的繼電器;bur控制峰鳴器；a、b、c、d為步進(jìn)電機(jī)的四相。圖 -驅(qū)動(dòng)電路4.11 斷電記憶采用u5（at4c0)作為串行存儲(chǔ)芯片,保存電網(wǎng)斷電前空調(diào)的運(yùn)行參數(shù)。該芯片只需兩根線控制:時(shí)鐘線cl和數(shù)據(jù)線sda/n,存儲(chǔ)器大小為188 by。圖 4-12斷電記憶電路系統(tǒng)軟件設(shè)計(jì).1 主流程主程序流程如圖5