1引言

移動空調(diào)由于其“可移動、免安裝”一直深受國外用戶的喜愛，但國內(nèi)市場很少看見，近一兩年由于國內(nèi)消費需求的多樣化、應(yīng)用場景的多元化，移動空調(diào)開始在中國家電市場上煥發(fā)出新的商業(yè)色彩。在移動空調(diào)產(chǎn)品的競爭中，使用的舒適性是搶占市場的設(shè)計重點。以掃風(fēng)功能為例，移動空調(diào)出風(fēng)口及導(dǎo)風(fēng)葉片位置較低，導(dǎo)風(fēng)葉片擺動時人手可以輕易觸碰到，用戶可以隨意調(diào)節(jié)導(dǎo)風(fēng)板的位置，這樣會導(dǎo)致導(dǎo)風(fēng)葉片位置不準確，影響掃風(fēng)角度，進而影響出風(fēng)方向，最后影響移動空調(diào)的溫度調(diào)節(jié)效果，用戶體驗較差。

2現(xiàn)有導(dǎo)風(fēng)板控制邏輯

目前移動空調(diào)導(dǎo)風(fēng)板控制多為上電后復(fù)位，開機后若無掃風(fēng)指令直接運行程序中默認的位置，收到掃風(fēng)命令后按照程序中既定的位置范圍擺動掃風(fēng)，但導(dǎo)風(fēng)葉片的實時位置無反饋信號給到主控芯片，導(dǎo)風(fēng)葉片的運動控制處于開環(huán)狀態(tài)，當(dāng)有外界誤觸時，例如人手進行觸碰導(dǎo)風(fēng)葉片，或其他異物卡住導(dǎo)風(fēng)葉片運動機構(gòu)時，就會使得導(dǎo)風(fēng)葉片偏離原設(shè)定位置，進而影響掃風(fēng)角度及出風(fēng)的方向，嚴重時會造成掃風(fēng)電機卡死，無法正常運轉(zhuǎn)，進而加速掃風(fēng)電機的損壞，影響用戶的使用體驗。

3具有自動校正控制的方法

針對上述客戶誤操作引起的移動空調(diào)送風(fēng)角度改變，造成舒適性變差的問題，本文提供了一種導(dǎo)風(fēng)葉片轉(zhuǎn)動的閉環(huán)控制系統(tǒng)，通過實時檢測導(dǎo)風(fēng)葉片實際位置與設(shè)定導(dǎo)風(fēng)葉片位置的誤差，進而校正導(dǎo)風(fēng)葉片位置的方法。

圖1掃風(fēng)角度自動校正方塊圖

圖1給出了掃風(fēng)角度自動校正方塊圖，掃風(fēng)角度自動校正的基本原理為：上電后，導(dǎo)風(fēng)葉片復(fù)位完成閉合過程；開機，主程序設(shè)定的掃風(fēng)角度、導(dǎo)風(fēng)葉片實際位置、電位器相應(yīng)的阻值一一對應(yīng)，按此設(shè)定關(guān)系來進行掃風(fēng)；當(dāng)外界施加干擾后，導(dǎo)風(fēng)葉片實際位置偏離，電位器檢測導(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)偏差量進行校正，驅(qū)動掃風(fēng)電機調(diào)節(jié)導(dǎo)風(fēng)葉片位置，完成校正過程。

圖2控制流程圖

其控制流程圖見圖2，具體控制方法包括：

步驟S1：移動空調(diào)初始上電，導(dǎo)風(fēng)葉片復(fù)位，接收到開機信號，開機運行；

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

步驟S3：檢測到導(dǎo)風(fēng)葉片實時位置反饋信號；

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

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

舉例說明主程序如何進行校正：設(shè)定掃風(fēng)電機為步進電機，AD值是檢測電路分壓后芯片探測到的對應(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位二進制數(shù)，檢測電壓對應(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，導(dǎo)風(fēng)葉片通過齒輪機構(gòu)帶動電位器一同旋轉(zhuǎn)，電位器的阻值相應(yīng)改變，主程序可以檢測到電位器在此位置的AD值，主程序根據(jù)檢測到的AD值可以計算出此位置電位器對應(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)的角度值為線性關(guān)系，由此可以計算出導(dǎo)風(fēng)葉片實際的旋轉(zhuǎn)位置A。

A=(Rx/10000)*360(3)

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

ΔA=A-A0(4)

主程序根據(jù)ΔA來輸出驅(qū)動掃風(fēng)電機的參數(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)到移動空調(diào)掃風(fēng)范圍的最大或最小位置時調(diào)整20°，最終使得掃風(fēng)角度修正，實現(xiàn)了移動空調(diào)掃風(fēng)角度自動校正。

4檢測電路及控制電路

導(dǎo)風(fēng)葉片位置檢測電路見圖3，關(guān)鍵器件為電位器R2，R2實際為滑動變阻器，不同阻值對應(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對芯片口的沖擊；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，保證主程序檢測的位置信號準確，MCU對應(yīng)芯片模擬/數(shù)字轉(zhuǎn)換口，可以將電壓信號轉(zhuǎn)化為AD值，以便程序處理。

圖3導(dǎo)風(fēng)板位置檢測電路

檢測時，不同的位置對應(yīng)電位器不同的阻值，經(jīng)過分壓后轉(zhuǎn)換成主芯片不同的AD值，由主芯片判斷導(dǎo)風(fēng)葉片實際位置與設(shè)定位置的差值后，輸出驅(qū)動掃風(fēng)電機參數(shù)校正導(dǎo)風(fēng)板位置。

圖4掃風(fēng)電機驅(qū)動電路

圖4為掃風(fēng)電機驅(qū)動電路，使用四相八拍的驅(qū)動方式，四路驅(qū)動信號分別為SWING1、SWING2、SWING3、SWING4，分別代表驅(qū)動掃風(fēng)電機的四個I/O口，表1中不同的時刻代表四個I/O是否給驅(qū)動信號。

也可以選擇使用集成驅(qū)動芯片的驅(qū)動掃風(fēng)電機；由于該步進電機公共端為高電平端，則芯片I/O口輸出的高電平經(jīng)2003芯片后輸出低電平，與步進電機公共端形成通電回路，驅(qū)動步進電機的轉(zhuǎn)動；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實驗驗證及結(jié)果

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

5.1定格掃風(fēng)驗證

開機，遙控設(shè)定導(dǎo)風(fēng)板的打開位置為圖5中的L2，待導(dǎo)風(fēng)板位置到達預(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)過修正后發(fā)現(xiàn)導(dǎo)風(fēng)板重新運動到L2的位置，成功消除干擾，驗證結(jié)果見表3。

圖5導(dǎo)風(fēng)板運動位置圖

5.2自動掃風(fēng)驗證

利用遙控器將導(dǎo)風(fēng)板的掃風(fēng):設(shè)定為L1～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)果見表4。

6結(jié)論

(1)本控制方法實現(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，可監(jiān)測并校正導(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)方向的準確性，提升用戶體驗。

(2)通過硬件檢測電路反饋導(dǎo)風(fēng)板位置，通過程序軟件校正掃風(fēng)角度，實現(xiàn)掃風(fēng)角度閉環(huán)控制。

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

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