空调工作原理及电路控制详解

空调工作原理及电路控制详解

近年来，我国空调器产业的发展十分迅猛，2000年我国空调行业的生产规模便已经发展到1800万台左右，2003年度我国家用空调器行业的总生产能力已超过4000万台，2004年度这一数据已经扩大到了5500万台。目前，中国的空调器产量已占世界总产量的3/5左右，中国已成为名副其实的空调器制造大国，也正在逐渐成为全球空调器生产基地。在过去的五年中，中国空调器行业的工业总产值和销售收入都经历了持续的增长，其中2001年度、2003年度和2004年度的增长尤为显著。

此外，近年来，百户城市居民家庭的空调器拥有量每年都有显著提高。空调拥有量在各地区差异较大。随着国内市场的扩大, 中国的空调器出口也在连年迅速增长，空调器出口额占家电产品出口总额的份额也在不断提高。2002年度、2003年度和2004年度我国空调产品的出口保持了十分强劲的增长势头，其中2003年度国内空调企业的出口额首次突破千万台大关，超过了1400台。2004年度国内空调器企业的出口量更是超过了2300万台，与国内销量形成了齐头并进的格局。这篇文章的主要目的是希望能够大力推动SPMC65系列芯片的应用，并根据国家标准验证其性能，走进国内各家电生产厂家。

1 空调工作原理

（1）制冷原理

图 1-1空调制冷原理

空调制冷原理如图1?1所示，空调工作时，制冷系统内的低压、低温制冷剂蒸汽被压缩机吸入，经压缩为高压、高温的过热蒸汽后排至冷凝器；同时室外侧风扇吸入的室外空气流经冷凝器，带走制冷剂放出的热量，使高压、高温的制冷剂蒸汽凝结为高压液体。高压液体经过节流毛细管降压降温流入蒸发器，并在相应的低压下蒸发，吸取周围热量；同时室内侧风扇使室内空气不断进入蒸发器的肋片间进行热交换，并将放热后的变冷的气体送向室内。如此，室内外空气不断循环流动，达到降低温度的目的。

（2）制热原理

图 1-2空调制热原理

空调热泵制热是利用制冷系统的压缩冷凝热来加热室内空气的，如图1?2所示。低压、低温制冷剂液体在蒸发器内蒸发吸热，而高温高压制冷剂气体在冷凝器内放热冷凝。热泵制热时通过四通阀来改变制冷剂的循环方向，使原来制冷工作时做为蒸发器的室内盘管变成制热时的蒸发器，这样制冷系统在室外吸热，室内放热，实现制热的目的。

2 功能介绍

◆制冷

1) 设定温度范围：16℃～30℃，默认设定温度为24℃。

2) 具有防霜冻保护功能。

◆除湿

在除湿运转模式下，设定温度由遥控器决定，温度设定范围：16℃～30℃。控制器根据室内温度和设定温度的差值决定运转模式。

◆制热

1) 设定温度范围：16℃～30℃。

2) 具有防冷风功能。

3) 具有化霜功能。

4) 具有高温保护功能。

◆送风模式

风速可在高、中、低档之间转换，不受设定温度所控制。

◆定时开/关机功能

定时开/关机时间以10分钟为最小单位进行设置，定时时间到达，空调启动和停止工作。

◆风门片工作情况

1) 遥控器可设置风门片工作于连续方式或固定方式。

2) 制冷、除湿、送风和自动摆风在150°与105°之间大约45°做周期摆动。

3) 制热摆风在90°与150°之间大约60°做周期摆动。

◆健康运行

可以在任何模式下，产生健康负离子，进行空气杀菌。

◆自动运行

遥控器设定为自动运转模式时，空调器根据室内温度与设定温度的差值，自动判定运转模式。设定温度默认为24℃。

◆睡眠

科学的温度－睡眠曲线，自动调节室内温度，保证用户有一个非常舒适的睡眠。

◆应急开关

遥控器丢失或损坏时，可以使用应急开关进行开机、关机、制冷和制热。

3 系统总体方案介绍

硬件组成框图如图 3?1所示。主要由CPU、信号检测和控制部分组成。CPU首先接收遥控器发出的红外信号，获得命令参数，同时检测环境变量（温度、过流、电网断电等），然后综合分析，下达命令，控制空调各部件的正常工作。显示面板可以显示空调当前的工作状态。

图 3-1硬件组成框图

4 系统硬件设计

4.1 空调电路原理

硬件电路如图 4?1所示。根据工作电压的不同，整个系统可以分为三部分：微控系统、继电器控制和强电控制，分别工作于DC5V、DC12V和AC220V。

图 4-1系统电路原理图

4.2 芯片特性简介

SPMC65P2408A是由凌阳公司设计开发的8位工业级单片机，采用凌阳SPMC65内核，支持位操作指令。具有强大的定时/计数器、丰富的外部中断源以及ADC、PWM、标准通讯接口等多种功能。适用于通用工控场合、计算机外围控制和家电等。SPMC65P2408A有28管脚和32管脚两种封装，32管脚封装多了UART功能。本设计选用28管脚封装，如图4-2所示。

28管脚封装芯片的具体特性如下：

l 工作电压：3.0V～5.5V

l 工作速度：8MHz

l 工作温度：-40℃～85 ℃

l 超强抗干扰、抗静电ESD保护能力

l 8K byte ROM，256 byte RAM

l 23个通用输入输出口

l 强大的定时计数器：2个8位、2个16位具有Capture\Compare\PWM功能

l 1个1Hz～62.5KHz的时基

l 8通道10位精度的ADC(带外部参考电压)

l 4个外部中断，11个内部中断

l SPI串行通讯接口

l 2种省电模式：Halt、Stop

l 蜂鸣器输出功能

l 4.0V/2.5V可选低电压复位功能

l 可编程看门狗功能

图 4-2 SPMC65P2408A*28P封装

4.3 供电系统分析

整个主控板上有三种电压：AC220V、DC12V和DC5V。AC220V直接给压缩机、室外风机、室内风机和负离子产生器供电；AC220V经过降压，变为DC12V和DC5V，用于继电器和微控系统供电。供电系统如图4-3所示，AC220V先经过变压器降压，然后从插座J1输入，经过整流桥进行全波整流，通过电容C2滤波，得到DC12V，再经过稳压片7805稳压，得到DC5V。图中的采样点ZDS用于过零点的检测，二极管D1防止滤波电容C2 对采样点ZDS的影响。