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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)風機控制電路、操作指令接收電路和室外機控制電路組成。
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微電腦板的核心,其作用是通過對空調(diào)各組成部件進行協(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行連接和數(shù)據(jù)交換。每次空調(diào)通電后,CPU首先進行復位,使整個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,當有按鍵被按下時,CPU就控制空調(diào)實現(xiàn)各種功能。
2.溫度檢測與驅(qū)動控制
空調(diào)器中的制冷系統(tǒng)包括壓縮機、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、風扇電機、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,無法對其進行控制。這就需要有一個驅(qū)動控制環(huán)節(jié),來控制壓縮機、風扇電機、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,CPU隨時檢測室內(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到了停機溫度,檢測由溫度傳感器來完成。溫度傳感器是一個阻值隨溫度變化的熱敏電阻,當所處環(huán)境的溫度發(fā)生變化時,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的電壓值,與這些電壓比較后就換算出傳感器所感應的實際溫度了。
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、復位電路和時鐘電路。
電源變壓器次級感應的交流電壓由CN110進入電腦板,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)時鐘由15、16腳外接的4MHz的晶振和內(nèi)部電路產(chǎn)生,正常時15、16腳應有5Vp—p的正弦波。復位電壓由④腳輸入。
2.室內(nèi)風機控制電路
室內(nèi)風機控制電路主要由CPU⑨腳、DQl03、ICl04、SRl01和cNl06外接的PG電機組成。CPU⑨腳為PG電機轉(zhuǎn)矩控制端,20腳為PG信號(轉(zhuǎn)速檢測信號)輸入端。當⑨腳電壓為0V時,DQl03無偏置電壓,處于截止狀態(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狀態(tài),雙向可控硅SRl01截止,CNl06的②腳無電壓,PG電機停止轉(zhuǎn)動。
當CPU發(fā)出室內(nèi)風機啟動指令后,⑨腳有電壓輸出,DQl03導通,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導通,CNl06的②腳有電壓產(chǎn)生,220V電源使PG電機開始轉(zhuǎn)動。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的導通越強,PG電機兩端的電壓越高,PG電機的轉(zhuǎn)速就越快。CPU通過調(diào)節(jié)⑨腳電壓的高低控制PG電機的轉(zhuǎn)速。
在PG電機的內(nèi)部有一霍爾元件,PG電機每轉(zhuǎn)動一圈,霍爾元件的輸出端就會有脈沖產(chǎn)生,稱為PG脈沖。PG電機轉(zhuǎn)動越快,單位時間內(nèi)產(chǎn)生的脈沖就越多。CPU①腳的內(nèi)部電路對單位時間內(nèi)脈沖的個數(shù)進行計算,就可確定PG電機的轉(zhuǎn)速。
PG脈沖有兩個作用:一是控制PG電機的轉(zhuǎn)速。PG電機的轉(zhuǎn)速過高時,單位時間內(nèi)PG脈沖的個數(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的導通角變小,PG電機轉(zhuǎn)速下降,直到PG脈沖頻率達到規(guī)定值。二是可作為PG電機是否正常的檢測信號。若CPU啟動PG電機15秒鐘內(nèi),①腳無脈沖輸入,CPU就會判斷PG電機沒有轉(zhuǎn)動,則停止壓縮機和風扇電機轉(zhuǎn)動,對制冷系統(tǒng)實施保護。
3.擺風電機控制電路
擺風電機又稱步進電機,通過來回擺動擺葉將室內(nèi)風機吹出的冷風自動導向,實現(xiàn)多角度送風。擺風電機內(nèi)部有四個繞組,通過CNll2與集成反相器Icl03⑩~13腳相連,CNll2①腳接12V。CPU由⑥⑦⑧11腳輸出擺風電機驅(qū)動信號,經(jīng)集成反相ICl03后驅(qū)動擺風電機轉(zhuǎn)動。
4.壓縮機,室外風機,四通閥控制電路
由CPU12、13、14腳輸出壓縮機、室外機、四通閥控制信號,加到ULN2003的①~③腳。當ULN2003①~③腳為高電平時,14~15腳為低電平,與之相連的繼電器觸點閉合。繼電器觸點的一端與220V火線相連,另一端通過連接線送到室外機、控制壓縮機,室外風機、四通閥工作。
5.過流保護電路
過流保護電路主要由互感器CTl01、D107、C115等組成。室外機的壓縮機供電線路,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電流與壓縮機的工作電流成正比。將互感器中的感應電流經(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的工作電流成正比,當壓縮機電流過大而達到保護值時,CPU④腳的電壓相應增高,CPU判斷壓縮機過流,由⑩腳出低電平,壓縮機停轉(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)機管溫傳感器和室內(nèi)環(huán)境溫度傳感器。這兩個傳感器一端接12V,另一端經(jīng)電阻分壓網(wǎng)絡(luò)送入CPU②③腳。當溫度發(fā)生變化后,傳感器的阻值相應改變,CPU根據(jù)②③的電壓判斷當前的環(huán)境溫度和室內(nèi)機蒸發(fā)管路的溫度;然后再根據(jù)存儲的控制程序,對空調(diào)器的各個部件進行相應的控制。
三、主要保護功能
1.壓縮機延時啟動功能
當空調(diào)器轉(zhuǎn)換運行模式或突然斷電又來電后,為保護系統(tǒng)的高低壓管路壓力平衡,CPU對壓縮機及室外風扇機進行3分鐘延時啟動。若要取消延時,使壓縮機快速啟動,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
當室內(nèi)風機轉(zhuǎn)速過低或機內(nèi)過濾網(wǎng)過臟時,制冷狀態(tài)下內(nèi)機蒸發(fā)器無法吸收到足夠的熱量,會造成壓縮機液擊而損壞壓縮機,同時空調(diào)也不能正常工作,為此設(shè)計了防凍結(jié)功能。當CPU檢測到室內(nèi)盤管溫度≤-1℃且持續(xù)3分鐘以上時,就實行防凍結(jié)保護,關(guān)閉壓縮機和室外風機,室內(nèi)風機以原風速運轉(zhuǎn)。
3.過熱保護
在制熱狀態(tài)下,室內(nèi)蒸發(fā)器溫度過高會損壞室內(nèi)機塑料部件和壓縮機,因此設(shè)計了過熱保護功能。當CPU檢測室內(nèi)盤管溫度≥53℃并持續(xù)10秒后,室內(nèi)風機高速轉(zhuǎn)動,室外風機停轉(zhuǎn)并將擺葉強制在垂直位置;當室內(nèi)盤管溫度繼續(xù)上升至>63℃且持續(xù)10秒后,就停止壓縮機室外風機轉(zhuǎn)動。在40分鐘內(nèi)若連續(xù)出現(xiàn)三次過熱保護,則停機報警,定時運行燈閃爍,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,進入正常運行狀態(tài)。
4.室內(nèi)風機停轉(zhuǎn)保護
CPU啟動室內(nèi)風機后,若室內(nèi)風機運轉(zhuǎn)正常,將產(chǎn)生PG脈沖信號送入CPU,如果由于貫輪風葉斷裂、阻力大或PG電機本身故障,使CPU在15秒鐘內(nèi)不能收到PG脈沖信號,CPU判斷PG電機沒有工作,停止室內(nèi)風機轉(zhuǎn)動,30秒后再次啟動室內(nèi)電機,若15秒內(nèi)仍未收到反饋信號,則關(guān)閉整機,定時燈閃爍,進入保護狀態(tài)。
壓縮機啟動運轉(zhuǎn)5分鐘后,CPU通過電流檢測電路測得壓縮機工作電流>6A并持續(xù)5秒以上,則判斷壓縮機過流,關(guān)閉壓縮機、室外風機進入保護。3分鐘后重新啟動壓縮機。若40分鐘內(nèi)連續(xù)出現(xiàn)壓縮機工作電流>6A三次,則關(guān)機報警,定時運行燈閃爍。
6.缺氟保護
在制冷模式下,當壓縮機運行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)機報警,實施缺氟保護。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,實施缺氟保護。