一、微电脑板的构成
伊莱克斯空调典型的微电脑控制电路(以KFR-23GW/C为例)如图1所示,主要由中央控制微处理器、存储器、传感器电路、室内风机控制电路、操作指令接收电路和室外机控制电路组成。
1.中央控制微处理器与存储器
中央控制微处理器与存储器是整个微电脑板的核心,其作用是通过对空调各组成部件进行协调有序的控制。存储器是CPU的重要组成部分,它存储了CPU正常工作所需要的各种控制程序,与CPU之间通过总线组成的通信电路进行连接和数据交换。每次空调通电后,CPU首先进行复位,使整个控制程序回到起始状态,然后将存储器中的控制程序调入CPU内部的寄存器中,当有按键被按下时,CPU就控制空调实现各种功能。
2.温度检测与驱动控制
空调器中的制冷系统包括压缩机、冷凝器、蒸发器、连接管路、制冷剂等。为保证空调器能正常工作,首先要保证制冷系统正常。制冷系统中受CPU直接控制的有压缩机、风扇电机、四通换向阀,这些元件都是高电压、大电流的大功率元件,CPU只能输出0或5V的低电压、小电流的控制电平,无法对其进行控制。这就需要有一个驱动控制环节,来控制压缩机、风扇电机、四通阀的通断。中间控制环节元件一般由光耦、反相器等元件组成。
空调器在制冷(制热)的同时,CPU随时检测室内温度和盘管的温度变化,以判断空调工作是否正常以及是否达到了停机温度,检测由温度传感器来完成。温度传感器是一个阻值随温度变化的热敏电阻,当所处环境的温度发生变化时,它的电阻也会随之改变,与电脑板上的电路配合,将电阻的变化转换成电压变化输入到cPU内,在CPU内固化了不同温度对应的电压值,与这些电压比较后就换算出传感器所感应的实际温度了。
二、CPU外接电路
电脑板上CPU内部电路通过引脚接口与外电路相连接。如图2所示,根据这些引脚功能的不同,分别组成以下基本电路。
1.基本电路:基本电路包括电源电路、复位电路和时钟电路。
电源变压器次级感应的交流电压由CN110进入电脑板,经D101~D104整流、C112滤波,形成12V直流电压,为集成反相器ULN2003、继电器等元件提供电源。同时12V还送到集成三端稳压器7805的①脚,由③脚输出5V电压,为CPU、存储器供电。CPU正常工作所需的系统时钟由15、16脚外接的4MHz的晶振和内部电路产生,正常时15、16脚应有5Vp—p的正弦波。复位电压由④脚输入。
2.室内风机控制电路
室内风机控制电路主要由CPU⑨脚、DQl03、ICl04、SRl01和cNl06外接的PG电机组成。CPU⑨脚为PG电机转矩控制端,20脚为PG信号(转速检测信号)输入端。当⑨脚电压为0V时,DQl03无偏置电压,处于截止状态,光电耦合器中的发光二极管无电流流过而不发光,与之耦合的光敏可控硅处在截止状态,双向可控硅SRl01截止,CNl06的②脚无电压,PG电机停止转动。
当CPU发出室内风机启动指令后,⑨脚有电压输出,DQl03导通,光电耦合器内的发光管开始发光,光敏可控硅有电流产生,双向可控硅SRl01导通,CNl06的②脚有电压产生,220V电源使PG电机开始转动。⑨脚电压越高,DQl03的集电极电流越大,经光电耦合器触发,SRl01的导通越强,PG电机两端的电压越高,PG电机的转速就越快。CPU通过调节⑨脚电压的高低控制PG电机的转速。
在PG电机的内部有一霍尔元件,PG电机每转动一圈,霍尔元件的输出端就会有脉冲产生,称为PG脉冲。PG电机转动越快,单位时间内产生的脉冲就越多。CPU①脚的内部电路对单位时间内脉冲的个数进行计算,就可确定PG电机的转速。
PG脉冲有两个作用:一是控制PG电机的转速。PG电机的转速过高时,单位时间内PG脉冲的个数(也就是频率)也随之升高,CPU据此判断PG电压的转速过高,降低⑨脚的输出电压,使SRl01的导通角变小,PG电机转速下降,直到PG脉冲频率达到规定值。二是可作为PG电机是否正常的检测信号。若CPU启动PG电机15秒钟内,①脚无脉冲输入,CPU就会判断PG电机没有转动,则停止压缩机和风扇电机转动,对制冷系统实施保护。
3.摆风电机控制电路
摆风电机又称步进电机,通过来回摆动摆叶将室内风机吹出的冷风自动导向,实现多角度送风。摆风电机内部有四个绕组,通过CNll2与集成反相器Icl03 ⑩~13脚相连,CNll2①脚接12V。CPU由⑥⑦⑧11脚输出摆风电机驱动信号,经集成反相ICl03后驱动摆风电机转动。
4.压缩机,室外风机,四通阀控制电路
由CPU 12、13、14脚输出压缩机、室外机、四通阀控制信号,加到ULN2003的①~③脚。当ULN2003①~③脚为高电平时,14~15脚为低电平,与之相连的继电器触点闭合。继电器触点的一端与220V火线相连,另一端通过连接线送到室外机、控制压缩机,室外风机、四通阀工作。
5.过流保护电路
过流保护电路主要由互感器CTl01、D107、C115等组成。室外机的压缩机供电线路,首先由互感器CTlOl的磁心中穿过。根据电磁互感原理,互感器线圈中的感应电流与压缩机的工作电流成正比。将互感器中的感应电流经D107整流、C115滤波后转换成取样电压,送到CPU①脚。此电压的大小与压缩机的工作电流成正比,当压缩机电流过大而达到保护值时,CPU④脚的电压相应增高,CPU判断压缩机过流,由⑩脚出低电平,压缩机停转。D106为钳位二极管,使C115正极的电压最高不超过5.7V,以防止CPU①脚电压过高,损坏内部电路。
6.蜂鸣器电路
CPU接收到遥控信号后,由CPU 19脚输出4Hz的脉冲信号,经R106送入DQlOl的基极,经Q101送大后,驱动蜂鸣器发出蜂鸣声。
7.传感器电路
在KFR-23GW/C空调中,使用了室内机管温传感器和室内环境温度传感器。这两个传感器一端接12V,另一端经电阻分压网络送入CPU②③脚。当温度发生变化后,传感器的阻值相应改变,CPU根据②③的电压判断当前的环境温度和室内机蒸发管路的温度;然后再根据存储的控制程序,对空调器的各个部件进行相应的控制。
三、主要保护功能
1.压缩机延时启动功能
当空调器转换运行模式或突然断电又来电后,为保护系统的高低压管路压力平衡,CPU对压缩机及室外风扇机进行3分钟延时启动。若要取消延时,使压缩机快速启动,可将电源插头拔下后重新插上即可。
2.蒸发器防冻结保护
当室内风机转速过低或机内过滤网过脏时,制冷状态下内机蒸发器无法吸收到足够的热量,会造成压缩机液击而损坏压缩机,同时空调也不能正常工作,为此设计了防冻结功能。当CPU检测到室内盘管温度≤-1℃且持续3分钟以上时,就实行防冻结保护,关闭压缩机和室外风机,室内风机以原风速运转。
3.过热保护
在制热状态下,室内蒸发器温度过高会损坏室内机塑料部件和压缩机,因此设计了过热保护功能。当CPU检测室内盘管温度≥53℃并持续10秒后,室内风机高速转动,室外风机停转并将摆叶强制在垂直位置;当室内盘管温度继续上升至>63℃且持续10秒后,就停止压缩机室外风机转动。在40分钟内若连续出现三次过热保护,则停机报警,定时运行灯闪烁,其他操作都失去作用。只有将电源插头拔下再插上后,才能退出保护,进入正常运行状态。
4.室内风机停转保护
CPU启动室内风机后,若室内风机运转正常,将产生PG脉冲信号送入CPU,如果由于贯轮风叶断裂、阻力大或PG电机本身故障,使CPU在15秒钟内不能收到PG脉冲信号,CPU判断PG电机没有工作,停止室内风机转动,30秒后再次启动室内电机,若15秒内仍未收到反馈信号,则关闭整机,定时灯闪烁,进入保护状态。
压缩机启动运转5分钟后,CPU通过电流检测电路测得压缩机工作电流>6A并持续5秒以上,则判断压缩机过流,关闭压缩机、室外风机进入保护。3分钟后重新启动压缩机。若40分钟内连续出现压缩机工作电流>6A三次,则关机报警,定时运行灯闪烁。
6.缺氟保护
在制冷模式下,当压缩机运行25分钟后,若盘管温度低于环境温度5℃以内,则CPU判断系统缺氟而关机报警,实施缺氟保护。在制热模式下,若盘管温度高于环境温度5℃以内,CPU判断系统缺氟,实施缺氟保护。
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