伊萊克斯空調(diào)微電腦控制原理

一、微電腦板的構(gòu)成

伊萊克斯空調(diào)典型的微電腦控制電路(以KFR-23GW／C為例)如圖1所示，主要由中央控制微處理器、存儲器、傳感器電路、室內(nèi)風(fēng)機(jī)控制電路、操作指令接收電路和室外機(jī)控制電路組成。
1．中央控制微處理器與存儲器
中央控制微處理器與存儲器是整個(gè)微電腦板的核心，其作用是通過對空調(diào)各組成部件進(jìn)行協(xié)調(diào)有序的控制。存儲器是CPU的重要組成部分，它存儲了CPU正常工作所需要的各種控制程序，與CPU之間通過總線組成的通信電路進(jìn)行連接和數(shù)據(jù)交換。每次空調(diào)通電后，CPU首先進(jìn)行復(fù)位，使整個(gè)控制程序回到起始狀態(tài)，然后將存儲器中的控制程序調(diào)入CPU內(nèi)部的寄存器中，當(dāng)有按鍵被按下時(shí)，CPU就控制空調(diào)實(shí)現(xiàn)各種功能。
2．溫度檢測與驅(qū)動(dòng)控制
空調(diào)器中的制冷系統(tǒng)包括壓縮機(jī)、冷凝器、蒸發(fā)器、連接管路、制冷劑等。為保證空調(diào)器能正常工作，首先要保證制冷系統(tǒng)正常。制冷系統(tǒng)中受CPU直接控制的有壓縮機(jī)、風(fēng)扇電機(jī)、四通換向閥，這些元件都是高電壓、大電流的大功率元件，CPU只能輸出0或5V的低電壓、小電流的控制電平，無法對其進(jìn)行控制。這就需要有一個(gè)驅(qū)動(dòng)控制環(huán)節(jié)，來控制壓縮機(jī)、風(fēng)扇電機(jī)、四通閥的通斷。中間控制環(huán)節(jié)元件一般由光耦、反相器等元件組成。
空調(diào)器在制冷(制熱)的同時(shí)，CPU隨時(shí)檢測室內(nèi)溫度和盤管的溫度變化，以判斷空調(diào)工作是否正常以及是否達(dá)到了停機(jī)溫度，檢測由溫度傳感器來完成。溫度傳感器是一個(gè)阻值隨溫度變化的熱敏電阻，當(dāng)所處環(huán)境的溫度發(fā)生變化時(shí)，它的電阻也會隨之改變，與電腦板上的電路配合，將電阻的變化轉(zhuǎn)換成電壓變化輸入到cPU內(nèi)，在CPU內(nèi)固化了不同溫度對應(yīng)的電壓值，與這些電壓比較后就換算出傳感器所感應(yīng)的實(shí)際溫度了。

二、CPU外接電路
電腦板上CPU內(nèi)部電路通過引腳接口與外電路相連接。如圖2所示，根據(jù)這些引腳功能的不同，分別組成以下基本電路。

1．基本電路：基本電路包括電源電路、復(fù)位電路和時(shí)鐘電路。
電源變壓器次級感應(yīng)的交流電壓由CN110進(jìn)入電腦板，經(jīng)D101～D104整流、C112濾波，形成12V直流電壓，為集成反相器ULN2003、繼電器等元件提供電源。同時(shí)12V還送到集成三端穩(wěn)壓器7805的①腳，由③腳輸出5V電壓，為CPU、存儲器供電。CPU正常工作所需的系統(tǒng)時(shí)鐘由15、16腳外接的4MHz的晶振和內(nèi)部電路產(chǎn)生，正常時(shí)15、16腳應(yīng)有5Vp—p的正弦波。復(fù)位電壓由④腳輸入。
2．室內(nèi)風(fēng)機(jī)控制電路
室內(nèi)風(fēng)機(jī)控制電路主要由CPU⑨腳、DQl03、ICl04、SRl01和cNl06外接的PG電機(jī)組成。CPU⑨腳為PG電機(jī)轉(zhuǎn)矩控制端，20腳為PG信號(轉(zhuǎn)速檢測信號)輸入端。當(dāng)⑨腳電壓為0V時(shí)，DQl03無偏置電壓，處于截止?fàn)顟B(tài)，光電耦合器中的發(fā)光二極管無電流流過而不發(fā)光，與之耦合的光敏可控硅處在截止?fàn)顟B(tài)，雙向可控硅SRl01截止，CNl06的②腳無電壓，PG電機(jī)停止轉(zhuǎn)動(dòng)。
當(dāng)CPU發(fā)出室內(nèi)風(fēng)機(jī)啟動(dòng)指令后，⑨腳有電壓輸出，DQl03導(dǎo)通，光電耦合器內(nèi)的發(fā)光管開始發(fā)光，光敏可控硅有電流產(chǎn)生，雙向可控硅SRl01導(dǎo)通，CNl06的②腳有電壓產(chǎn)生，220V電源使PG電機(jī)開始轉(zhuǎn)動(dòng)。⑨腳電壓越高，DQl03的集電極電流越大，經(jīng)光電耦合器觸發(fā)，SRl01的導(dǎo)通越強(qiáng)，PG電機(jī)兩端的電壓越高，PG電機(jī)的轉(zhuǎn)速就越快。CPU通過調(diào)節(jié)⑨腳電壓的高低控制PG電機(jī)的轉(zhuǎn)速。
在PG電機(jī)的內(nèi)部有一霍爾元件，PG電機(jī)每轉(zhuǎn)動(dòng)一圈，霍爾元件的輸出端就會有脈沖產(chǎn)生，稱為PG脈沖。PG電機(jī)轉(zhuǎn)動(dòng)越快，單位時(shí)間內(nèi)產(chǎn)生的脈沖就越多。CPU①腳的內(nèi)部電路對單位時(shí)間內(nèi)脈沖的個(gè)數(shù)進(jìn)行計(jì)算，就可確定PG電機(jī)的轉(zhuǎn)速。
PG脈沖有兩個(gè)作用：一是控制PG電機(jī)的轉(zhuǎn)速。PG電機(jī)的轉(zhuǎn)速過高時(shí)，單位時(shí)間內(nèi)PG脈沖的個(gè)數(shù)(也就是頻率)也隨之升高，CPU據(jù)此判斷PG電壓的轉(zhuǎn)速過高，降低⑨腳的輸出電壓，使SRl01的導(dǎo)通角變小，PG電機(jī)轉(zhuǎn)速下降，直到PG脈沖頻率達(dá)到規(guī)定值。二是可作為PG電機(jī)是否正常的檢測信號。若CPU啟動(dòng)PG電機(jī)15秒鐘內(nèi)，①腳無脈沖輸入，CPU就會判斷PG電機(jī)沒有轉(zhuǎn)動(dòng)，則停止壓縮機(jī)和風(fēng)扇電機(jī)轉(zhuǎn)動(dòng)，對制冷系統(tǒng)實(shí)施保護(hù)。
3．?dāng)[風(fēng)電機(jī)控制電路
擺風(fēng)電機(jī)又稱步進(jìn)電機(jī)，通過來回?cái)[動(dòng)擺葉將室內(nèi)風(fēng)機(jī)吹出的冷風(fēng)自動(dòng)導(dǎo)向，實(shí)現(xiàn)多角度送風(fēng)。擺風(fēng)電機(jī)內(nèi)部有四個(gè)繞組，通過CNll2與集成反相器Icl03⑩～13腳相連，CNll2①腳接12V。CPU由⑥⑦⑧11腳輸出擺風(fēng)電機(jī)驅(qū)動(dòng)信號，經(jīng)集成反相ICl03后驅(qū)動(dòng)擺風(fēng)電機(jī)轉(zhuǎn)動(dòng)。
4．壓縮機(jī)，室外風(fēng)機(jī)，四通閥控制電路
由CPU12、13、14腳輸出壓縮機(jī)、室外機(jī)、四通閥控制信號，加到ULN2003的①～③腳。當(dāng)ULN2003①～③腳為高電平時(shí)，14～15腳為低電平，與之相連的繼電器觸點(diǎn)閉合。繼電器觸點(diǎn)的一端與220V火線相連，另一端通過連接線送到室外機(jī)、控制壓縮機(jī)，室外風(fēng)機(jī)、四通閥工作。
5．過流保護(hù)電路
過流保護(hù)電路主要由互感器CTl01、D107、C115等組成。室外機(jī)的壓縮機(jī)供電線路，首先由互感器CTlOl的磁心中穿過。根據(jù)電磁互感原理，互感器線圈中的感應(yīng)電流與壓縮機(jī)的工作電流成正比。將互感器中的感應(yīng)電流經(jīng)D107整流、C115濾波后轉(zhuǎn)換成取樣電壓，送到CPU①腳。此電壓的大小與壓縮機(jī)的工作電流成正比，當(dāng)壓縮機(jī)電流過大而達(dá)到保護(hù)值時(shí)，CPU④腳的電壓相應(yīng)增高，CPU判斷壓縮機(jī)過流，由⑩腳出低電平，壓縮機(jī)停轉(zhuǎn)。D106為鉗位二極管，使C115正極的電壓最高不超過5．7V，以防止CPU①腳電壓過高，損壞內(nèi)部電路。
6．蜂鳴器電路
CPU接收到遙控信號后，由CPU19腳輸出4Hz的脈沖信號，經(jīng)R106送入DQlOl的基極，經(jīng)Q101送大后，驅(qū)動(dòng)蜂鳴器發(fā)出蜂鳴聲。
7．傳感器電路
在KFR-23GW／C空調(diào)中，使用了室內(nèi)機(jī)管溫傳感器和室內(nèi)環(huán)境溫度傳感器。這兩個(gè)傳感器一端接12V，另一端經(jīng)電阻分壓網(wǎng)絡(luò)送入CPU②③腳。當(dāng)溫度發(fā)生變化后，傳感器的阻值相應(yīng)改變，CPU根據(jù)②③的電壓判斷當(dāng)前的環(huán)境溫度和室內(nèi)機(jī)蒸發(fā)管路的溫度；然后再根據(jù)存儲的控制程序，對空調(diào)器的各個(gè)部件進(jìn)行相應(yīng)的控制。

三、主要保護(hù)功能
1．壓縮機(jī)延時(shí)啟動(dòng)功能
當(dāng)空調(diào)器轉(zhuǎn)換運(yùn)行模式或突然斷電又來電后，為保護(hù)系統(tǒng)的高低壓管路壓力平衡，CPU對壓縮機(jī)及室外風(fēng)扇機(jī)進(jìn)行3分鐘延時(shí)啟動(dòng)。若要取消延時(shí)，使壓縮機(jī)快速啟動(dòng)，可將電源插頭拔下后重新插上即可。
2．蒸發(fā)器防凍結(jié)保護(hù)
當(dāng)室內(nèi)風(fēng)機(jī)轉(zhuǎn)速過低或機(jī)內(nèi)過濾網(wǎng)過臟時(shí)，制冷狀態(tài)下內(nèi)機(jī)蒸發(fā)器無法吸收到足夠的熱量，會造成壓縮機(jī)液擊而損壞壓縮機(jī)，同時(shí)空調(diào)也不能正常工作，為此設(shè)計(jì)了防凍結(jié)功能。當(dāng)CPU檢測到室內(nèi)盤管溫度≤-1℃且持續(xù)3分鐘以上時(shí)，就實(shí)行防凍結(jié)保護(hù)，關(guān)閉壓縮機(jī)和室外風(fēng)機(jī)，室內(nèi)風(fēng)機(jī)以原風(fēng)速運(yùn)轉(zhuǎn)。
3．過熱保護(hù)
在制熱狀態(tài)下，室內(nèi)蒸發(fā)器溫度過高會損壞室內(nèi)機(jī)塑料部件和壓縮機(jī)，因此設(shè)計(jì)了過熱保護(hù)功能。當(dāng)CPU檢測室內(nèi)盤管溫度≥53℃并持續(xù)10秒后，室內(nèi)風(fēng)機(jī)高速轉(zhuǎn)動(dòng)，室外風(fēng)機(jī)停轉(zhuǎn)并將擺葉強(qiáng)制在垂直位置；當(dāng)室內(nèi)盤管溫度繼續(xù)上升至>63℃且持續(xù)10秒后，就停止壓縮機(jī)室外風(fēng)機(jī)轉(zhuǎn)動(dòng)。在40分鐘內(nèi)若連續(xù)出現(xiàn)三次過熱保護(hù)，則停機(jī)報(bào)警，定時(shí)運(yùn)行燈閃爍，其他操作都失去作用。只有將電源插頭拔下再插上后，才能退出保護(hù)，進(jìn)入正常運(yùn)行狀態(tài)。
4．室內(nèi)風(fēng)機(jī)停轉(zhuǎn)保護(hù)
CPU啟動(dòng)室內(nèi)風(fēng)機(jī)后，若室內(nèi)風(fēng)機(jī)運(yùn)轉(zhuǎn)正常，將產(chǎn)生PG脈沖信號送入CPU，如果由于貫輪風(fēng)葉斷裂、阻力大或PG電機(jī)本身故障，使CPU在15秒鐘內(nèi)不能收到PG脈沖信號，CPU判斷PG電機(jī)沒有工作，停止室內(nèi)風(fēng)機(jī)轉(zhuǎn)動(dòng)，30秒后再次啟動(dòng)室內(nèi)電機(jī)，若15秒內(nèi)仍未收到反饋信號，則關(guān)閉整機(jī)，定時(shí)燈閃爍，進(jìn)入保護(hù)狀態(tài)。
壓縮機(jī)啟動(dòng)運(yùn)轉(zhuǎn)5分鐘后，CPU通過電流檢測電路測得壓縮機(jī)工作電流>6A并持續(xù)5秒以上，則判斷壓縮機(jī)過流，關(guān)閉壓縮機(jī)、室外風(fēng)機(jī)進(jìn)入保護(hù)。3分鐘后重新啟動(dòng)壓縮機(jī)。若40分鐘內(nèi)連續(xù)出現(xiàn)壓縮機(jī)工作電流>6A三次，則關(guān)機(jī)報(bào)警，定時(shí)運(yùn)行燈閃爍。
6．缺氟保護(hù)
在制冷模式下，當(dāng)壓縮機(jī)運(yùn)行25分鐘后，若盤管溫度低于環(huán)境溫度5℃以內(nèi)，則CPU判斷系統(tǒng)缺氟而關(guān)機(jī)報(bào)警，實(shí)施缺氟保護(hù)。在制熱模式下，若盤管溫度高于環(huán)境溫度5℃以內(nèi)，CPU判斷系統(tǒng)缺氟，實(shí)施缺氟保護(hù)。