美的内部资料-开关门控制电路设计指引

开关门控制电路设计指引

（发布日期：2008-10-14）

1范围

本标准对开关门控制电路的电路原理，各器件的参数计算选择，相关技术要求和实际使用中的有关问题进行了阐述。

本标准适用于美的家用空调国内事业部的开关门控制电路的设计。

2定义

开关门：又称滑动门，主要指安装于空调室内机正面出风口上按固定轨迹进行运动的门，在空调正常工作时，该门将下滑到出风口下方，在空调处于关机或待机状态时，上滑到出风口的位置上，关闭出风口，防止灰尘等杂物通过出风口进行空调内机内部。

3总述

开关门控制电路主要是由驱动控制电路和门位置检测电路两部分组成，驱动控制电路按主芯片的指令要求驱动电机运转带动滑动门上下运动，检测电路始终检测门在运动过程中的位置，当门到达指定位置后，检测电路的检测电压或电平出现跳变，主芯片检测到该跳变后，停止电机运转。

滑动门齿条杆两端的某个位置存在着两个约10mm长的挡条，挡条主要用来隔断光电开关输

入端发射到输出端之间的红外光，强制让输出端产生电平跳变。

4电路原理

4.1门位置检测电路一（单A/D口模拟量检测）

4.1.1电路原理图

图1 门位置光电开关模拟量检测电路原理图

4.1.2工作原理简介

滑动门齿条杆在门电机的带动下在出风框内部作上下运动，齿条杆上的挡条也同样作上下运动，滑动门在空调工作过程上，不外乎三种状态：完全打开、完全关

闭和上下运行。下面具体阐述三种状态下光电开关检测电路的工作原

理：

第一种状态：完全打开。当门由关闭打开时，齿条杆上的上挡条

由出风框顶部向下滑行并停在D301光电开关上，D301输出端由导通

跳变为截至状态，此过程中齿条杆上的下挡条则朝下（远离D302的方

向）滑行，D302光电开关始终处于正常导通状态，此时右边分压电路

实际上可以等效图2电路，通过计算可以算出此时主芯片检测的到电

压值Ui=20KΩ*5V/30KΩ=3.33V,主芯片检测到该电压值后，立即停止

滑动门电机的驱动，此时门已呈完全打开状态。

图2 门完全打开状态等效电路第二种状态：完全关闭。当门由打开状态关闭时，齿条杆上的下挡

条由出风框底部向上滑行并停在D302光电开关上，D302输出端由导通

跳变为截至状态，此过程中齿条杆上的上挡条则朝上（远离D301的方

向）滑行，D301光电开关始终处于正常导通状态，此时右边分压电路

实际上可以等效图3电路，通过计算可以算出此时主芯片检测的到电

压值Ui=5.1KΩ*5V/15.1KΩ=1.69V，主芯片检测到该电压值后，立即

停止滑动门电机的驱动，此时门已呈完全关闭状态。

图3 门完全关闭状态等效电路第三种状态：上下运行。门在上下运行过程中，齿条杆上

的上下两个挡条均位于光电开关D301、D302之外，D301和D302

处于完全导通状态，此时右边分压电路实际上可以等效图4电

路，R12与R10并联后（阻值为4.06KΩ）再与R9对5V进行分

压，通过计算可以算出此时主芯片检测的到电压值Ui=4.06KΩ

*5V/14.06KΩ=1.44V，因此当芯片检测到该电压值时，主芯片

认为门正处于上下滑行中，并始终保持门驱动电机运转，直到

主芯片检测到上述另外两个电压值为止。

4 门上下运行状态等效电路

由于齿条杆上的两挡条是分布在杆两头的，故在滑动门工作过程中不会存在两个光电开关同时被挡条挡住的情况出现。

齿条杆的长度及挡条在齿条杆上的具体位置、光电开关在室内机上的安装位置均由结构工程师在结构设计时进行确定，两挡条之间的垂直间距就是门的上下滑动行程。

4.1.3各器件作用

光电开关板通过四针线组与主控板的插座对插。

D301、D302光电开关为一种U型器件，由输入端和输出端组成，输入端内部实际为一个红外发光二极管，正常工作时其正向压降一般为1.2~1.5V，输出端内部实际为一个光敏三极管，其基极由光电子控制。在光电开关中间没有隔离物时，输入端二极管产生的红外光射向输出端的光敏三极管，使三极管导通，当光电开关中间出现隔离物时，输出端的三极管由于接收不到红外光而被截止。

R301、R302为光电开关输入端的限流电阻。

R9、R10、R12为检测电路的分压电阻；R8为检测信号对主芯片口的限流电阻。

C301和C4为电路的退耦电容，提高电路的抗干扰性，其中C301在实际设计时可以不焊接。

4.1.4各器件的选型

D301、D302光电开关为检测电路的关键器件，在选型设计方面主要注意两个方面：尺寸及密封性。

考虑到器件的通用性及标准化，光电开关目前只有一种尺寸，两端为6mm*4.5mm，突出部分的高度为10mm。

密封性方面，主要是指光电开关发射端及接收端都不得出现开窗，光电开关引脚伸出面也需要进行密封，不得出现过大的缝隙。光电开关密封设计主要是考虑到整机工作过程中，光电开关上一般都会凝聚较多的冷凝水及水蒸汽，这些冷凝水会对对光电开关内部的红外二极管及光敏三极管的正常工作产生隐患，甚至会损坏他们。早期使用的光电开关在结构密封性方面没有作要求，在今年的E2/ E3/E新产品长运实验过程中，由于出现了较多的开关门故障，经对故障进行分析总

结后，才提出密封性要求的。

由于全密封的要求，接收端接收面采用了整体的透红外光材料，考虑到在整机上挡条尺寸及其它不确定因素的影响，为保证接收的准确性，现要求光电开关接收端顶部、外围及接收面下部均加贴耐高低温防起翘的镀铝遮光膜。

光电开关尺寸及密封性要求，具体见下图：3.70,5

?3

25

17

2113,4

8133

2,546

发射接收C

E

此三个平面上的接收、发射及元件安装窗口均要求密封接受管所在的外壳四周及顶部均加贴耐高低温、防翘起镀铝遮光膜。与发射管相对的面上开6*7.5mm的接收窗口。

7,5反射膜

图5 光电开关尺寸及全密封要求示意图

R301、R302可选择220欧或270欧电阻，一般建议其工作电流为15-20mA ，电流过大会影响发光管的寿命，过小会使红外光强度不够，使接收端光敏三极管不能正常导通，在该输入电流值下，光电开关输出端压降应小于0.6V 。

R9、R10、R12分别选择10K 、20K 、5.1K ，其精度为1%；考虑到滑动门在打开、关闭及上下运行时主芯片采样端口上采样电压的最大分散性，R9、R10、R12分压电阻的阻值不建议选择其它值。

C301和C4分别采用104电容。

4.1.5 其它设计注意事项

由于光电开关的宽度尺寸为6mm ，故在设计挡条时，建议挡条的配套宽度尺寸大于等于10mm ，另外，挡条的颜色必须采用黑色，其它颜色均不能有效阻隔红外光；建议光电开关板增加密封罩，以提高整体防潮性。

4.2 门位置检测电路二（双I/O 口数字量检测）

4.2.1 电路原理图