在“三菱”、“宝花”、“美的”等部分立柜式空调器中,室外风机有自动变速功能:在制冷运行时,室外风机的转速随外界环境温度变化而自动调整。当环境温度高时,风机高速运转,当环境温度低时,风机低速运转。当空调器制热运行时,则空调器室外风机为高速。现以宝花RFD-12W柜式空调器电控线路为例,说明其工作原理。
室外风机自动调速电路主要分为两部分:一部分是温度检测采样与脉冲宽度调制电路,另一部分是双向可控硅驱动电路,现分别说明如下。
1 温度检测与脉冲宽度调制电路
温度检测与脉冲宽度调制电路如图1所示。
由图1可知,温度检测采样主要由1/4LM324运算放大器N1担任。图1中,RT2为温度传感器,固定于冷凝器上,随时随地监测冷凝器环境温度的变化,并将温度的变化转换成电平信号,作为待比较电平通过R55送入运放N1同相输入端第三脚。RP2为参考电压微调电位器。R51、R52以及R53、RP2、R54为分压电阻。N1第2脚为反相输入端,R57和C51起反馈和滤波作用。N1第1脚为输出端,其输出接至模拟/数字混合集成电路NE555第5脚阈值电位控制端。
在本电路图中,NE555集成电路组成压控振荡器电路,它的输出频率随输入电压的变化而变化。它有电路简单、成本低兼,线性度好等优点。NE555内部功能方框图如图2所示,NE555电路的真值表如表1所示。
从图2可以看出,NE555内由两个电压比较器,一个RS触发器,一个输出驱动电路,一个放电电路等单元组成。NE555的⑥脚相当于RS触发器的复位端R,⑥脚加上大于或等于(2/3)VCC电压时,电路复位,此时NE③脚处于逻辑“0”电平,NE555内放电三极管V1导通。NE555的②脚为置1端S。当加上小于或等于(1/3)VCC电压时,电路即可置位,此时NE555③脚处于逻辑“1”电位,NE555内放电三极管V1截止。NE555的④脚为总复位端,不论S、R端处于何种电平,在该端加上低电平,电路均处于复位状态。此时③脚处于逻辑“0”电位,放电三极管V1导通,NE555的第⑤脚为阈值电位控制端,在该端加入外部电压,可以改变电路内部两个比较器的比较阈值,从而控制电路的翻转门限。NE555的③脚为输出端,⑦脚为放电端(Q′),内接放电三极管V1的集电极,用来控制外部定时电容充放电。
在图1电路中,NE555的第②⑥两脚置在一起,通过C52接地,⑦脚接放电电阻R59。R58、R59、C52构成充电RC回路,③脚接单片机D1 D8749H第①脚计数端口T0,⑧脚接直流电源5V,①脚接地。当第5脚VCT端不加外部控制电压时,或外部电压=(2/3)VCC时,NE555的VT+=(2/3)VCC,VT-=(1/3)VCC,电路接成多谐振荡器方式,输出的电压波形见图3中的V0。这时电路按本身的频率振荡,这个频率称为中心频率f。
当NE555、VCT端(5脚)接入LM324①脚输入的外部电压时,若输入电平低于(2/3)VCC,此时NE555触发器的阈值控制电压跟着发生变化:VT+=VCT,VT-′=(1/2)VCT,因为新的阈值控制电压比原来的低,所以电容器C充电到新的阈值电压所需的时间比原来的短,即t1′
如果NE555的VCT端⑤脚所加的电压比(2/3)VCC高,则输出脉冲的t1和T要加长,也即频率会降低。
由图1和图3可知,压控振荡器可以控制脉冲的宽度和周期,所以可以作为脉宽调制电路(PWM),在室外风机调速电路中,电机的速度与脉冲的宽度成正比,当RT2感知温度高时,NE555输出的脉冲宽,双向可控硅控制极导通角大,风机的供电电压高,所以转速也高。当温度低时,NE555电路发出的脉冲窄,双向可控硅导通角小,风机供电电压低,转速也自然低。
由图1可知,NE555的输出端第③脚接至D1单片机D8749H的第①脚T0端计数端,D8749H微电脑芯片的其中之一作用是对输入脉冲进行计数、分析,然后,输出相应的指令电平,给可控硅驱动器MOC3021供电。MOC3021起光电耦合开关的作用。
2 双向可控硅驱动电路
宝花RFD-12W柜式空调器室外风机采用了双向可控硅驱动电路。双向晶闸管型号为BTA6-602B,总体电路分主回路、控制电路两部分。其电路如图4所示。
由图4可知,主回路比较简单,其供电回路如下:电源零线N(T/3)→电感L→SCR的A1/A2(双向可控硅),→M1(端子)→室外风机绕组→MO(火线L)。当双向可控硅导通时,风机即投入运转。图4中,C13和R18为可控硅元件侧保护装置,因为电容器两端电压不会跃变,所以C13能吸收浪涌电压。为了防止电容C13与可控硅回路引进振荡而产生瞬时剧增电流,故串入了电阻R18。
由图4可知,双向可控硅触发电路由单片机D8749、MOC3021双向可控硅驱动器组成。
D8749H微电脑芯片第1脚T0端接收来自NE555的脉宽调制信号由内部软件程序进行计数,由34脚输出指令脉冲信号至光耦合双向可控硅驱动器MOC3021的初级②脚,当②脚输入负脉冲时,光耦合驱动器内发光二极管导通,有电流通过,接收管④、⑥两脚导通,主回路双向可控硅控制栅极得到控制电压,进而向室外风机供电。反之,双向可控硅截止。由于双向可控硅的导通角受控制极脉宽信号调制,所以当室外冷凝器的环境变化时(RT2变化量),可以引起室外风机转速的自动变化。当室外换热器温度>30℃时,风机运转电压为220V,风机高速。当室外换热器温度为30℃～24℃时,风机运转电压为170V,风机中速。当室外换热器温度<24℃时,风机运转电压为120V,风机低速。图4中,R16、C12为阻容保护回路,R17为限流电阻。
图1中,微电脑芯片⑥脚INT接收交流电源同步过零信号。X3端子①、②接本机组23.2V交流电源,V35、V36二极管起全波整流作用,V5、V6为控制三极管,R32、R33为集电极限流电阻,R31为基极偏流电阻,当电源过零信号到来时,V5基极为零电平,V5、V6不能导通,单片机第⑥脚即得到一个指令过零信号高电平,供微电脑分析、判断,输出相应的指令信号,执行相应的功能。
作者：刘守江 宝花空调器总厂(721006)
