变频空调器的自动控制信号输入电路主要包括市电电压检测信号、市电过零检测信号、室内环境温度检测信号、室外环境温度检测信号、室内盘管温度检测信号、室外盘管温度检测信号、压缩机排气温度检测信号、压缩机上部温度检测信号、压缩机电流检测信号、电机转速检测信号等信号输入电路。压缩机电流检测信号输入电路和电机转速检测信号输入电路在后面介绍,下面介绍其他几种检测信号输入电路的工作原理和故障检测。
1. 市电电压检测电路
为了防止市电电压过高给电源电路、IPM、压缩机等器件带来危害,变频空调器都设置了市电电压检测电路。典型的市电电乐检测电路由微处理器IC1、 电压互感器T1、 整流管VD1~VD4、电阻R1和R2等构成,如图1所示。
(1)工作原理
市电电压通过电压互感器T1检测后,从T1输出与市电电压成正比的交流电压。该电压作为取样电压通过VD1~VD4桥式整流、C1滤波产生直流电压,再通过电阻R1、R2取样,利用C1滤波,加到微处理器IC1的①脚。当①脚输入的电压过高或过低,IC1判断市电超过260V或低于160V,输出控制信号使该机停止工作,进入市电异常保护状态,并通过显示屏、蜂鸣器报警。
VD5是钳位二极管,它的作用是防止微处理器IC1的①脚输入的电压超过5.4V,以免R2开路使取样电压升高,导致IC1过压损坏。
提示:部分变频空调器的市 电检测电路是利用数个取样电阻对300V供电电压进行取样,产生取样电压的。部分变频空调器的市电输入范围可达到150~270V,甚至更大。
(2)常见故障与检测
该电路异常会产生空调器整机或室外机不工作,并且显示屏或指示灯显示故障代码的故障。检测时,首先要检测市电电压是否正常,若市电电压异常,则等待市电恢复正常后使用:若市电电压正常,测微处理器IC1的①脚输入的电压是否正常。若正常,说明IC1 异常;若①脚电压不正常,测滤波电容C1两端电压是否正常。若不正常,测变压器T1输出电压是否正常,若不正常,检查Tl;若正常,断电后,在路检查VD1~VD4是否正常。若不正常,更换即可;若正常,检查C1。若C1两端电压正常,检查二极管VD5、R1、R2是否正常即可。
2. 市电过零检测电路
为了保证双向晶闸管、固态继电器不在导通瞬间过流损坏,需要设置市电(交流电)过零检测电路。市电过零检测电路也叫同步控制电路。典型的市电过零检测电路由变压器T2、整流管VD6~VD9、三极管VT1、电阻R3~R5和滤波电容C2组成,如图1所示。
(1)工作原理
市电电压通过电源变压器T2降压,利用R3、R4取样,再利用C2滤波高频千扰脉冲后,加到倒相放大器VT1的b极,从它c极输出的50Hz交流信号就是同步控制信号。该信号作为基准信号加到微处理器IC1的②脚。IC1 对②脚输入的信号检测后,确保供电回路中的交流输出型固态继电器内的双向晶闸管在市电的过零点处导通,从而避免了固态继电器内的双向晶闸管在导通瞬间过流损坏。
提示:许多变频空调器的市电过零检测电路采用全波或桥式整流电路对变压器输出的交流电进行整流,所以此类空调器的市电过零检测电路得到的过零检测信号的频率是100Hz。
(2)常见故障与检测
该电路异常主要有3种情况: 一是风扇电机不转;二是整机不工作,指示灯或显示屏显示故障代码;三是室内微处理器不工作。检测时,首先测微处理器IC1的②脚输入的检测信号是否正常,若正常,说明IC1异常;若②脚输入的信号不正常,说明市电过零检测电路异常。断电后,在路检查VD6~VD9、VT1是否正常,若不正常,更换即可;若正常,检查R3~R5、T2 和C2即可。
3. 室内环境温度检测电路
典型的室内环境温度检测电路以室内微处理器IC1、存储器IC2、温度检测传感器RT1为核心构成,如图2所示。存储器IC2内部固化了不同温度对应的电压值,而RT1是负温度系数热敏电阻。
(1)工作原理
在制冷期间,当室内温度高于设置温度较多时,RT1的阻值相对较小,5V电压通过RT1与R1分压取样产生的取样电压较低。该电压通过C1滤波后加到微处理器IC1①脚,被IC1识别处理后,将需要压缩机高速运转的控制指令通过通信电路传递给室外电路板上的微处理器U1, U1得到指令后,输出的PWM控制信号的占空比较大,致使IPM为压缩机提供的电压加大,压缩机工作在高速运转状态,空调器工作在快速降温状态。随着制冷的不断进行,室温下降,当室温每下降一定值(多为0.5°C)时,RTI 的阻值随室温下降而增大到一定值,为IC1①脚提供的电压减小,被IC1识别后,通过通信电路控制U1输出的PWM控制信号的占空比减小,IPM为压缩机提供的电压减小,压缩机的转速降低一挡,降温速度也逐步减低;当室内的温度下降到需要值,RT1的阻值增大到相应值,为IC1①脚提供的电压符合IC2内部固化的电压值后,通过通信电路告诉微处理器U1, Ul输出控制信号使压缩机停止工作,进入保温状态。保温期间,RT1的阻值随着室内温度的升高而减小,被IC1识别后,会再次控制空调器进入下一轮的制冷循环状态。
提示:许多读者认为变 频空调器是不停机的。而实际上,变频空调器也会停机,只是停机次数比定频空调器少很多。当变频空调器在最低频率运行时的输出制冷(热)量仍然超过被控房间的热负荷要求时,变频空调器就会停机。变频空调器不停机只不过是因为其被控房间设定所需的热负荷始终大于其最低频率运行时输出的制冷(热)量。另外,压缩机也不能长期工作在高速运转状态,因为压缩机长时间工作在全频、高速状态下不但费电,而且会加大IPM、压缩机等器件的损耗,缩短空调器的使用寿命。因此,不同的品牌和机型都会对变频空调器的高速、高频运转时间进行控制,有的只允许运转10min,而最长的运行时间不能超过60min.达到这一限定时间后,即使被控房间的温度没有达到设定温度值,变频空调器也会自动降到低于高频或在额定频率的状态下运行。
(2)常见故障与检测
室内环境温度检测电路异常后,是会产生制冷、制热不正常的故障,二是产生空调器保护性停机、显示故障代码的故障。
首先,测微处理器IC1的①脚电压是否正常,若电压正常,说明IC1或IC2异常;若电压过低,检查RT1阻值是否增大,滤波电容C1是否漏电;若电压高,检查RTI是否漏电,R1阻值是否增大即可。
方法与技巧:RT1或由它和R1、CI组成的阻抗信号/电压信号变换电路异常后,可通过故障代码进行判断。另外,因RTI的阻值随温度升高而增大,所以可采用电阻法和温度法进行判断。由于RT1在一定温度时阻抗基本不变,所以怀疑RT1异常时,可在图2中A、B的位置(电路板上温度传感器RT1的插座引脚的焊点)上焊接一只5K左右的固定电阻,若空调器能够工作,则说明RTI或它的接线异常。
4. 室内盘管温度检测电路
典型的室内盘管温度检测电路以微处理器IC1、存储器IC2、温度检测传感器RT2为核心构成,如图2所示。存储器IC2内部固化了不同温度对应的电压值,而RT2是负温度系数热敏电阻。
(1)工作原理
制冷状态下,若室内风扇转速慢或室内空气过滤器脏,使室内热交换器无法吸收足够的热量,它内部的制冷剂不能汽化,可能会导致压缩机因液击而损坏,所以需要设置防冻结保护电路。当室内盘管温度达到或低于0°C且持续3min时,RT2的阻值较大,此时5V电压通过RT2、R2取样的电压较低,通过C2滤波后,加到微处理器IC1的②脚,IC1 将该电压与存储器IC2内储存的室内盘管冻结的电压值比较后,判断热交换器冻结,于是IC1输出控制信号使空调器停止工作,并通过显示屏报警该机进入防冻结保护状态。当压缩机运行2min后,室内盘管温度仍低于2°C时,被RT2检测后提供给IC1,IC1 以每3min下降一挡频率 的速度降低压缩机的运行频率,直至温度达到或超过6°C,限制频率解除。
在制热状态下,室内交换器温度过高会损坏室内机内的塑料部件,所以需要设置过热保护功能。当室内盘管温度高于53°C时,被RT2检测后,再为IC1提供室内盘管过热的电压值,于是IC1以每3min下降一挡频率的速度 降低压缩机的运行频率,直至温度达到或低于48°C,限制频率解除。
提示:部分变频空调器的室内盘管冻结保护值不是0C,而是-1°C。
(2)常见故障与检测
室内盘管温度检测电路异常一是会产 生制冷、制热不正常的故障;二是会产生室内风扇电机转速异常的故障;三是会产生空调器保护性停机,显示室内盘管传感器异常或室内盘管过冷、过热故障代码的故障。
首先,检查室内盘管是否过冷或过热,若是,检查过冷或过热的原因;若盘管温度正常,说明故障发生在室外盘管温度检测电路。测微处理器IC1的②脚电压是否正常,若电压正常,说明IC1或IC2异常;若电压过低,检查RT2是否阻值增大,滤波电容C2是否漏电:若电压高,检查RT2是否漏电、R2是否阻值增大即可。
方法与技巧:怀疑RT2异常时, 可在图2中C、D的位置(电路板上温度传感器RT2的插座与引脚的焊点)上焊接一只 4.3~8.2k的电阻, 若空调器能够工作,则说明RT2或技巧它的接线异常 。
5.室外环境温度检测电路
典型的室外环境温度检测电路以室外微处理器U1、存储器U2、温度检测传感器RT1为核心构成,如图3所示。
(1)工作原理
在制冷期间,当室外温度高于55°C时,RT1 的阻值较小,5V 电压通过RT1与R1分压取样产生的取样电压较低。该电压通过C1滤波后加到微处理器U1①脚,U1 将该电压与存储器U2内储存的室外高温保护的电压值比较后,判断室外温度过高,于是U1输出控制信号使空调器停止工作,并通过显示屏报警该机进入室外高温保护状态。只有室外温度低于53°C,被RT1检测,为U1的①脚提供的电压符合要求后,U1 输出控制信号,才使空调器进入制冷状态。
在制热期间,若室外环境温度低于-15°C时,RT2的阻值增大到一定值,此时5V电压通过RT2、R2取样的电压较低。该电压通过C2滤波后,加到Ul的②脚,U1将该电压与U2内储存的室外-15C温度的电压值比较后,判断室外温度过低,于是U1输出控制信号,使空调器停止工作,并通过显示屏报警,该机进入室外温度过低保护状态。
另外,在制热期间,RT1将检测的信号经变换后送给U1的①脚,U1输出控制信号使室外风扇电机根据室外温度高低判断是工作在高速运转状态,还是中速或低速运转状态。
(2)常见故障与检测
室外温度检测电路异常不仅会产生室外风扇转速异常的故障,而且会产生空调器保护性停机、显示室外温度过高故障代码等故障。
首先,测室外温度是否在正常范围,若不是,待温度正常后使用;若室外温度范围正常,测微处理器Ul的①脚电压是否正常,若电压正常,说明U1或U2异常;若电压过低,查RT1阻值是否增大,滤波电容C1是否漏电;若电压高,检查RT1是否漏电、R1阻值是否增大即可。
方法与技巧:怀疑RT1异常时,可在图3中A、B的位置(电路板.上温度传感器RT1的插座引脚的焊点)上焊接一只5k左右的固定电阻,若空调器能够工作,则说明RT1或它的接线异常。
6. 室外盘管温度检测电路
典型的室外盘管温度检测电路以微处理器U1、存储器U2、温度检测传感器RT2为核心构成,如图3所示。
(1)工作原理
制冷状态下,若室外风扇转速慢或室外热交换器表面过脏,室外热交换器表面温度升高,当温度超过60°C且持续3min时,RT2的阻值迅速减小,此时5V电压通过RT2、R2取样的电压较低。该电压通过C2滤波后,加到微处理器Ul的②脚,U1将该电压与存储器U2内储存的室外盘管过热的电压值比较后,判断热交换器过热,于是U1输出控制信号使空调器停止工作,并通过显示屏报警该机进入室外热交换器过热保护状态。当室外热交换器表面的温度低于48°C时,RT2的阻值增大,为U1的②脚提供的电压减小,被u1识别后,控制空调器进入工作状态。
另外,室外盘管温度检测电路还在制冷期间配合室外温度传感器对室外风扇的转速进行控制。
(2)常见故障与检测
室外盘管温度检测电路异常不仅会产生制冷、制热不正常的故障,而且会产生空调器保护性停机、显示室外盘管过冷或过热故障代码的故障。
首先,检查室外盘管是否过冷或过热,若是,检查过冷或过热的原因;若盘管温度正常,说明故障发生在室外盘管温度检测电路。首先,测微处理器U1的②脚电压是否正常,若电压正常,说明U1或U2异常;若电压过低,查RT2是否阻值增大,滤波电容C2是否漏电;若电压高,检查RT2是否漏电、R2是否阻值增大即可。
方法与技巧:怀疑RT2异常时,可在图3中C、D的位置(电路板上温度传感器RT2的插座引脚的焊点)上焊接一只4.3~8.2k的电阻,若空调器能够工作,则说明RT2或它的接线异常。
7.压缩机排气温度检测电路
典型的压缩机排气温度检测电路以室外微处理器Ul、存储器U2、温度检测传感器RT3为核心构成,如图3所示。
(1)工作原理
当压缩机排气管温度在108~115°C的范围时,RT2的阻值较小,此时5V电压通过RT3、R3取样的电压较低。该电压通过C3滤波后,加到微处理器U1的③脚,U1将该电压与存储器U2内储存的压缩机排气温度的电压值比较后,以每3min降一挡的速度降低频率运行,直到排气温度降低到100°C为止。当温度仍然为115°C,并且持续时间达到3min时,Ul判断压缩机排气温度过高,于是Ul输出控制信号使空调器停止工作,并通过显示屏报警该机进入压缩机排气温度过高保护状态。当压缩机排气温度低于80°C时,RT3的阻值增大,为U1的③脚提供的电压减小,被Ul识别后,控制空调器进入工作状态。
提示:部分变频空调器压缩机排气管温度达到110°C时,就会进入压缩机排气管过热保护状态。
(2)常见故障与检测
压缩机排气温度检测电路异常不仅会产生制冷、制热不正常的故障,而且会产生空调器保护性停机、显示压缩机排气温度过高故障代码的故障。
首先,检查压缩机排气管温度是否过高,若过高,检查过高的原因:若排气管温度正常,说明排气管温度检测电路异常。测微处理器UI的③脚电压是否正常,若电压正常,说明Ul或U2异常;若电压过低,查RT3是否阻值增大,滤波电容C3是否漏电:若电压高,检查RT3是否漏电、R3是否阻值增大即可。
方法与技巧:怀疑RT3异常时,可在图3中E、F的位置(电路板上温度传感器RT3的插座引脚的焊点)上焊接一只4.7~7.9k的电阻,若空调器能够工作,则说明RT3或它的接线异常。
8.压缩机上部温度检测电路
典型的上部温度检测电路以室外微处理器U1、机械型(双金属片)过热保护器为核心构成,如图3所示。
(1)工作原理
压缩机正常工作时,过热保护器的触点接通,使微处理器U1的④脚电位为低电平,被Ul检测后,控制空调器进入工作状态。当压缩机因供电异常或制冷系统异常温度升高并超过120°C时,过热保护器断开,被U1检测后,U1输出控制信号使空调器停止工作,进入压缩机过热或过载保护状态,并通过显示屏或指示灯提醒显示故障代码。当压缩机上部的温度低于105"C时,过热保护器的触点再次接通,被U1识别后,会控制空调器再次工作。
(2)常见故障与检测
压缩机上部温度检测电路异常不仅会产生制冷、制热不正常的故障,而且会产生空调器保护性停机、通过指示灯或显示屏显示压缩机上部过热故障代码的故障。首先,检查压缩机上部温度是否过高,若是,检查过高的原因;若不是,说明温度过高保护电路误动作。测微处理器Ul的④脚电压是否正常,若电压正常,说明微处理器U1或U2异常;若电压不正常,检查过热保护器和微处理器。
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