用于空调温度控制的电子膨胀阀驱动电路的设计

1简介

电子膨胀阀是由电子电路控制的膨胀阀. 它是变频空调制冷设备中的关键组件. 因为电子膨胀阀可以根据CPU的指令快速调节阀的开度，快速控制制冷剂的流量，减少室内的温差，所以不仅可以提高空调的舒适度房间，还能最大程度地节约能源. 电子膨胀阀的驱动组件是4相8拍步进电机. 本文给出了电子膨胀阀的驱动电路.

2系统硬件设计

整个系统采用模块化设计. 系统硬件电路主要由单片机，温度传感器，电池供电的RAM，步进电机驱动组件，RS485等组成. 单片机硬件电路如图1所示.

由于程序相对较大且中间变量很多，因此此处使用Atmel的AT89C55单片机. 它具有20 KB的Flash程序存储空间和256字节的RAM. 在图1中:

P0.1和P0.2端口模拟I2C总线SDA，SCL;

P0.3端口实现计数脉冲清除；

P0.4端口实现步进电机正转10个脉冲;

P0.5端口可实现步进电机反转10个脉冲;

PO.6端口实现了l℃的温差增加；

P0.7端口可实现l℃的温差减小；

P1.O端口控制是否上拉T_IN;

4个DSl8B20连接到P1.1端口上的单条总线；

P1.2端口接收工作模式（“ 1”为冷却，“ 0”为加热）；

P1.7输出最低电平是使能接收空调膨胀阀，输出高电平是使能发送；

P2.0，P2.1，P2.2，P2.3端口连接到D，C，B，A，以控制步进电机.

PCF8583通过I2C总线与微控制器通信，其硬件电路连接如图2所示.

与主机的通信方式为RS485，其硬件电路连接如图3所示.

步进电机采用4相8脉冲，由AT89C55的I / O端口驱动. 其硬件电路连接如图4所示.

3软件设计

在此程序的设计中，事件是使用事件标志和分时控制方法设置的. 例如，在T0中断子程序中空调膨胀阀，步进电机每2.5 ms被1脉冲驱动，计数脉冲在中断服务程序中保存在PCF8583的RAM中. 对应于P0.3端口，P0.4端口，P0.5端口，P0.6端口，P0.7端口的5个I / O的5个键连接到74LS08，相位和关系的执行触发外部中断模式0进入中断服务程序执行相应的功能. 由于温度传感器部分使用单总线通信方法，并且PCF8583通过I2C总线与单片机通信，因此两者的时序要求非常严格，并且在此期间不能被中断程序中断，因此在此期间中断被关闭. 主程序流程如图5所示.

整个软件是使用结构化编程方法设计的. 该程序分为三个主要模块: 主程序模块，EXO中断服务子程序模块和T0中断服务子程序模块.

根据功能，主程序模块进一步分为: 初始化子程序，I2C总线通讯程序，温度传感器温度测量程序，RS485通讯程序和PID控制程序. 在初始化子程序中，它主要包括RS485通讯和DS18B20传感器初始化. I2C总线的通信部分是读取上一次断电期间保存的脉冲数. 温度传感器温度测量程序模块测量两点温度. 测量每个传感器的序列号，将其以程序的形式存储在程序中，并为每个温度测量点编号，贴上标签并粘贴到相应的传感器上. 当系统中的传感器发生故障时，必须测量备用传感器的序列号，贴上相应的标签，并修改程序中的阵列，然后将程序固化到程序存储器中.

当执行器需要增加控制量（例如，驱动步进电机）时，有必要使用PID“增量算法”，这已在相关文献中进行了详细描述.

4结论

目前，步进电机驱动电路已成功应用于某空调制冷电子膨胀阀测试系统中. 运行一个月后，情况良好，可以满足客户的要求.

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