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1、引言

移動(dòng)空調(diào)由于其“可移動(dòng)、免安裝”一直深受?chē)?guó)外用戶(hù)的喜愛(ài)，但國(guó)內(nèi)市場(chǎng)很少看見(jiàn)，近一兩年由于國(guó)內(nèi)消費(fèi)需求的多樣化、應(yīng)用場(chǎng)景的多元化，移動(dòng)空調(diào)開(kāi)始在中國(guó)家電市場(chǎng)上煥發(fā)出新的商業(yè)色彩。在移動(dòng)空調(diào)產(chǎn)品的競(jìng)爭(zhēng)中，使用的舒適性是搶占市場(chǎng)的設(shè)計(jì)重點(diǎn)。以?huà)唢L(fēng)功能為例，移動(dòng)空調(diào)出風(fēng)口及導(dǎo)風(fēng)葉片位置較低，導(dǎo)風(fēng)葉片擺動(dòng)時(shí)人手可以輕易觸碰到，用戶(hù)可以隨意調(diào)節(jié)導(dǎo)風(fēng)板的位置，這樣會(huì)導(dǎo)致導(dǎo)風(fēng)葉片位置不準(zhǔn)確，影響掃風(fēng)角度，進(jìn)而影響出風(fēng)方向，最后影響移動(dòng)空調(diào)的溫度調(diào)節(jié)效果，用戶(hù)體驗(yàn)較差。

2、現(xiàn)有導(dǎo)風(fēng)板控制邏輯

目前移動(dòng)空調(diào)導(dǎo)風(fēng)板控制多為上電后復(fù)位，開(kāi)機(jī)后若無(wú)掃風(fēng)指令直接運(yùn)行程序中默認(rèn)的位置，收到掃風(fēng)命令后按照程序中既定的位置范圍擺動(dòng)掃風(fēng)，但導(dǎo)風(fēng)葉片的實(shí)時(shí)位置無(wú)反饋信號(hào)給到主控芯片，導(dǎo)風(fēng)葉片的運(yùn)動(dòng)控制處于開(kāi)環(huán)狀態(tài)，當(dāng)有外界誤觸時(shí)，例如人手進(jìn)行觸碰導(dǎo)風(fēng)葉片，或其他異物卡住導(dǎo)風(fēng)葉片運(yùn)動(dòng)機(jī)構(gòu)時(shí)，就會(huì)使得導(dǎo)風(fēng)葉片偏離原設(shè)定位置，進(jìn)而影響掃風(fēng)角度及出風(fēng)的方向，嚴(yán)重時(shí)會(huì)造成掃風(fēng)電機(jī)卡死，無(wú)法正常運(yùn)轉(zhuǎn)，進(jìn)而加速掃風(fēng)電機(jī)的損壞，影響用戶(hù)的使用體驗(yàn)。

3、具有自動(dòng)校正控制的方法

針對(duì)上述客戶(hù)誤操作引起的移動(dòng)空調(diào)送風(fēng)角度改變，造成舒適性變差的問(wèn)題，本文提供了一種導(dǎo)風(fēng)葉片轉(zhuǎn)動(dòng)的閉環(huán)控制系統(tǒng)，通過(guò)實(shí)時(shí)檢測(cè)導(dǎo)風(fēng)葉片實(shí)際位置與設(shè)定導(dǎo)風(fēng)葉片位置的誤差，進(jìn)而校正導(dǎo)風(fēng)葉片位置的方法。

圖1 掃風(fēng)角度自動(dòng)校正方塊圖

圖1給出了掃風(fēng)角度自動(dòng)校正方塊圖，掃風(fēng)角度自動(dòng)校正的基本原理為：上電后，導(dǎo)風(fēng)葉片復(fù)位完成閉合過(guò)程；開(kāi)機(jī)，主程序設(shè)定的掃風(fēng)角度、導(dǎo)風(fēng)葉片實(shí)際位置、電位器相應(yīng)的阻值一一對(duì)應(yīng)，按此設(shè)定關(guān)系來(lái)進(jìn)行掃風(fēng)；當(dāng)外界施加干擾后，導(dǎo)風(fēng)葉片實(shí)際位置偏離，電位器檢測(cè)導(dǎo)風(fēng)葉片位置并給出反饋值，主程序?qū)⒎答佒蹬c設(shè)定導(dǎo)風(fēng)葉片位置變量值比較后給出偏差值，主程序根據(jù)偏差量進(jìn)行校正，驅(qū)動(dòng)掃風(fēng)電機(jī)調(diào)節(jié)導(dǎo)風(fēng)葉片位置，完成校正過(guò)程。

圖2 控制流程圖

其控制流程圖見(jiàn)圖2，具體控制方法包括：

步驟S1：移動(dòng)空調(diào)初始上電，導(dǎo)風(fēng)葉片復(fù)位，接收到開(kāi)機(jī)信號(hào)，開(kāi)機(jī)運(yùn)行；

步驟S2：主程序記錄用戶(hù)設(shè)定的掃風(fēng)角度，導(dǎo)風(fēng)葉片按照程序中設(shè)定的位置運(yùn)行；

步驟 S3：檢測(cè)到導(dǎo)風(fēng)葉片實(shí)時(shí)位置反饋信號(hào)；

步驟S4：判斷用戶(hù)設(shè)定的導(dǎo)風(fēng)葉片位置與導(dǎo)風(fēng)葉片實(shí)際位置的角度差異ΔA；

步驟S5：根據(jù)設(shè)定的導(dǎo)風(fēng)葉片位置與檢測(cè)到的導(dǎo)風(fēng)葉片實(shí)際位置的角度差ΔA，在導(dǎo)風(fēng)葉片掃到最大或最小兩個(gè)邊界位置進(jìn)行修正，補(bǔ)償兩者的角度差異。

舉例說(shuō)明主程序如何進(jìn)行校正：設(shè)定掃風(fēng)電機(jī)為步進(jìn)電機(jī)，AD值是檢測(cè)電路分壓后芯片探測(cè)到的對(duì)應(yīng)電壓轉(zhuǎn)化的數(shù)字量，間接反映的是導(dǎo)風(fēng)葉片的位置信息。主芯片模擬/數(shù)字轉(zhuǎn)換通道為8位二進(jìn)制數(shù)，檢測(cè)電壓對(duì)應(yīng)數(shù)字量范圍為0～255°；電位器旋轉(zhuǎn)一周阻值為0～10KΩ，檢測(cè)電路的電源VCC為+5V，分壓電阻R1阻值為1K，電位器阻值為Rx；當(dāng)導(dǎo)風(fēng)葉片旋轉(zhuǎn)時(shí)，導(dǎo)風(fēng)葉片通過(guò)齒輪機(jī)構(gòu)帶動(dòng)電位器一同旋轉(zhuǎn)，電位器的阻值相應(yīng)改變，主程序可以檢測(cè)到電位器在此位置的AD值，主程序根據(jù)檢測(cè)到的AD值可以計(jì)算出此位置電位器對(duì)應(yīng)的電阻值。

AD=(Rx*255)/(Rx+1000) （1）

Rx=(1000*AD)/(255-AD) （2）

由前述可知，電位器旋轉(zhuǎn)一周阻值為0～10KΩ，且電位器的阻值與旋轉(zhuǎn)的角度值為線(xiàn)性關(guān)系，由此可以計(jì)算出導(dǎo)風(fēng)葉片實(shí)際的旋轉(zhuǎn)位置A。

A=(Rx/10000)*360 （3）

經(jīng)過(guò)以上公式（1）、（2）、（3），主程序便可以計(jì)算出導(dǎo)風(fēng)葉片實(shí)際的角度位置為A，在掃風(fēng)過(guò)程中主程序同步記錄預(yù)設(shè)角度A0，主程序經(jīng)過(guò)計(jì)算可得出導(dǎo)風(fēng)葉片角度偏差值為：

ΔA=A-A0 （4）

主程序根據(jù)ΔA來(lái)輸出驅(qū)動(dòng)掃風(fēng)電機(jī)的參數(shù)，使得掃風(fēng)角度得以修正；例如導(dǎo)風(fēng)葉片預(yù)設(shè)角度A0為70°，導(dǎo)風(fēng)葉片實(shí)際角度A為90°，可得角度差值ΔA=20°，這樣可以得出掃風(fēng)角度偏離20°，導(dǎo)風(fēng)葉片在旋轉(zhuǎn)到移動(dòng)空調(diào)掃風(fēng)范圍的最大或最小位置時(shí)調(diào)整20°，最終使得掃風(fēng)角度修正，實(shí)現(xiàn)了移動(dòng)空調(diào)掃風(fēng)角度自動(dòng)校正。

4、檢測(cè)電路及控制電路

導(dǎo)風(fēng)葉片位置檢測(cè)電路見(jiàn)圖3，關(guān)鍵器件為電位器R2，R2實(shí)際為滑動(dòng)變阻器，不同阻值對(duì)應(yīng)不同的位置，安裝在導(dǎo)風(fēng)葉片轉(zhuǎn)軸處；R3為限流電阻，限制電路中異常的浪涌信號(hào)對(duì)芯片口的沖擊；C1、C2、C3均為濾波作用，分別濾出電路中不同頻段的干擾噪聲，保證主程序檢測(cè)的位置信號(hào)準(zhǔn)確，MCU對(duì)應(yīng)芯片模擬/數(shù)字轉(zhuǎn)換口，可以將電壓信號(hào)轉(zhuǎn)化為AD值，以便程序處理。

圖3 導(dǎo)風(fēng)板位置檢測(cè)電路

檢測(cè)時(shí)，不同的位置對(duì)應(yīng)電位器不同的阻值，經(jīng)過(guò)分壓后轉(zhuǎn)換成主芯片不同的AD值，由主芯片判斷導(dǎo)風(fēng)葉片實(shí)際位置與設(shè)定位置的差值后，輸出驅(qū)動(dòng)掃風(fēng)電機(jī)參數(shù)校正導(dǎo)風(fēng)板位置。

圖4 掃風(fēng)電機(jī)驅(qū)動(dòng)電路

圖4為掃風(fēng)電機(jī)驅(qū)動(dòng)電路，使用四相八拍的驅(qū)動(dòng)方式，四路驅(qū)動(dòng)信號(hào)分別為SWING1、SWING2、SWING3、SWING4，分別代表驅(qū)動(dòng)掃風(fēng)電機(jī)的四個(gè)I/O口，表1中不同的時(shí)刻代表四個(gè)I/O是否給驅(qū)動(dòng)信號(hào)。

也可以選擇使用集成驅(qū)動(dòng)芯片的驅(qū)動(dòng)掃風(fēng)電機(jī)；由于該步進(jìn)電機(jī)公共端為高電平端，則芯片I/O口輸出的高電平經(jīng)2003芯片后輸出低電平，與步進(jìn)電機(jī)公共端形成通電回路，驅(qū)動(dòng)步進(jìn)電機(jī)的轉(zhuǎn)動(dòng)；由于輸出I/O口的差別，可在芯片輸出端到2003輸入端之間增加上拉電阻、下拉電阻或者限流電阻，具體視情況而定。如圖4所示。

5、實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證及結(jié)果

以某一帶掃風(fēng)功能的移動(dòng)空調(diào)為例，驗(yàn)證控制方法的有效性，分別在定格掃風(fēng)以及自動(dòng)掃風(fēng)兩種模式下驗(yàn)證控制方法的有效性；圖5為導(dǎo)風(fēng)板運(yùn)動(dòng)的位置圖，表2為導(dǎo)風(fēng)板位置對(duì)應(yīng)的掃風(fēng)角度。

5.1 定格掃風(fēng)驗(yàn)證

開(kāi)機(jī)，遙控設(shè)定導(dǎo)風(fēng)板的打開(kāi)位置為圖5中的L2，待導(dǎo)風(fēng)板位置到達(dá)預(yù)設(shè)L2位置后，人為施加干擾，將導(dǎo)風(fēng)板的位置打到0-L1的位置中間，經(jīng)過(guò)修正后發(fā)現(xiàn)導(dǎo)風(fēng)板重新運(yùn)動(dòng)到L2的位置，成功消除干擾，驗(yàn)證結(jié)果見(jiàn)表3。

圖5 導(dǎo)風(fēng)板運(yùn)動(dòng)位置圖

5.2 自動(dòng)掃風(fēng)驗(yàn)證

利用遙控器將導(dǎo)風(fēng)板的掃風(fēng):設(shè)定為L(zhǎng)1～L3之間的區(qū)域掃風(fēng)，待導(dǎo)風(fēng)板位置打到L1預(yù)設(shè)位置后，人為施加干擾，將導(dǎo)風(fēng)板的掃風(fēng)起始位置打到L1和L2之間，經(jīng)過(guò)修正之后，導(dǎo)風(fēng)板重新回到L3～L1之間定區(qū)域掃風(fēng)，消除干擾，具體結(jié)果見(jiàn)表4。

6、結(jié)論

（1）本控制方法實(shí)現(xiàn)了當(dāng)導(dǎo)風(fēng)板因外界誤觸（人手觸碰等）導(dǎo)致掃風(fēng)角度偏移時(shí)，可監(jiān)測(cè)并校正導(dǎo)風(fēng)板位置，提高產(chǎn)品掃風(fēng)角度的穩(wěn)定性，提高出風(fēng)方向的準(zhǔn)確性，提升用戶(hù)體驗(yàn)。

（2）通過(guò)硬件檢測(cè)電路反饋導(dǎo)風(fēng)板位置，通過(guò)程序軟件校正掃風(fēng)角度，實(shí)現(xiàn)掃風(fēng)角度閉環(huán)控制。

（3）該控制方法軟件設(shè)計(jì)方案模塊化獨(dú)立、可移植性強(qiáng)，可以廣泛應(yīng)用于掛壁機(jī)、柜機(jī)等空調(diào)領(lǐng)域。

參考文獻(xiàn)

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