空調(diào)功率與面積的關(guān)系及空調(diào)工作原理和電路控制詳解

1、什么是“匹”？通?！捌ァ迸c制冷量的對(duì)應(yīng)關(guān)系是什么?匹是一個(gè)規(guī)范的俗稱(chēng)單位，是一個(gè)量詞，而馬力是功率單位。1匹=735.499W，（即1匹馬力）通常用匹來(lái)表示壓縮機(jī)的規(guī)格。1匹的空調(diào)器壓縮機(jī)輸入功率約為735W，壓縮機(jī)的效率約為0.8～0.85，性能系數(shù)（COP）一般在2.8～3.0之間，折算下來(lái)，1匹空調(diào)器的制冷量大約為2200～2500W，同樣也可以計(jì)算出1.5匹、2匹空調(diào)器的制冷量。表一：匹與馬力的對(duì)應(yīng)關(guān)系如下(大約值)：3/4匹1700-2100W1匹2200-2600W1.25匹2600-3000W1.5匹3000-3800W1.7匹3800-4000W2匹4000-5500W2.5匹6000-6800W3匹7000-8000W2、房間面積與空調(diào)制冷量的關(guān)系我們知道了匹與制冷量的關(guān)系以后，我們?cè)僬f(shuō)我們房間的面積與空調(diào)制冷量的匹配問(wèn)題表二：房間面積與制冷量的折算表房間朝向東向西向南向北向每平方米所需冷量（w/m）190220200150上表以制冷量為標(biāo)準(zhǔn)計(jì)算，在低溫的地區(qū)還應(yīng)考慮的熱冷比及低溫啟動(dòng)能力，以滿(mǎn)足較高的制熱要求。另外，空調(diào)的制冷（熱）效果還受到房間密閉程度、玻璃窗大小、房間裝修布置、人員活動(dòng)狀況等因素影響。型號(hào)匹數(shù)適用面積(m2)

KF-23：小1匹9-12

KF-25：1匹10-14

KF-28：大1匹12-18

KF-31(32)：小1.5匹14-20

KF-33：1.5匹16-22

KF-35：大1.5匹18-26

KF-45：小2匹20-28

KF-51：2匹28-32

KF-60：2.5匹32-42

KF-70：3匹42-52

KF-120：5匹53-73

KF-130：大5匹

型號(hào)后的兩位數(shù)字，就是制冷量的大小，數(shù)字后面加兩個(gè)0，就是制冷量(瓦)。如KRF-33，表示制冷量為3300瓦，消耗的電功率就是(3300/能耗比)，一般空調(diào)的能耗比在2.6以上，家用的在2.8左右。功率多大才合適?根據(jù)房間面積選購(gòu)空調(diào)我們?cè)谶x購(gòu)空調(diào)的時(shí)候，首先要考慮的就是房間的面積，根據(jù)房間面積大小來(lái)確定空調(diào)的功率?？照{(diào)功率常用的單位是“匹”，有些地方簡(jiǎn)寫(xiě)成“P”，1匹約等于2500W，空調(diào)的“匹”數(shù)通常是針對(duì)其制冷功率而言的。按照一般情況來(lái)?yè)Q算功率與面積的關(guān)系，每平方米對(duì)應(yīng)的制冷量為180W，制熱量則為220W，我們可以據(jù)此來(lái)決定空調(diào)的制冷制熱量大小和功率大小。對(duì)于面積較狹小的房間，選擇匹數(shù)大的空調(diào)就是一種浪費(fèi)；對(duì)于空間較寬敞的房間，匹數(shù)不夠則不能達(dá)到理想的制冷制熱效果。房間面積與空調(diào)功率的對(duì)應(yīng)關(guān)系參考

（功率換算：1匹≈2500W）房間面積空調(diào)功率10平方米以?xún)?nèi)1匹以下10-18平方米1匹-1.5匹18-25平方米1.5匹-2匹25-35平方米2匹-小2匹35-45平方米2.5匹-3匹45平方米以上3匹以上空調(diào)工作原理及電路控制詳解近年來(lái)，我國(guó)空調(diào)器產(chǎn)業(yè)的發(fā)展十分迅猛，2000年我國(guó)空調(diào)行業(yè)的生產(chǎn)規(guī)模便已經(jīng)發(fā)展到1800萬(wàn)臺(tái)左右，2003年度我國(guó)家用空調(diào)器行業(yè)的總生產(chǎn)能力已超過(guò)4000萬(wàn)臺(tái)，2004年度這一數(shù)據(jù)已經(jīng)擴(kuò)大到了5500萬(wàn)臺(tái)。目前，中國(guó)的空調(diào)器產(chǎn)量已占世界總產(chǎn)量的3/5左右，中國(guó)已成為名副其實(shí)的空調(diào)器制造大國(guó)，也正在逐漸成為全球空調(diào)器生產(chǎn)基地。在過(guò)去的五年中，中國(guó)空調(diào)器行業(yè)的工業(yè)總產(chǎn)值和銷(xiāo)售收入都經(jīng)歷了持續(xù)的增長(zhǎng)，其中2001年度、2003年度和2004年度的增長(zhǎng)尤為顯著。

此外，近年來(lái)，百戶(hù)城市居民家庭的空調(diào)器擁有量每年都有顯著提高。空調(diào)擁有量在各地區(qū)差異較大。隨著國(guó)內(nèi)市場(chǎng)的擴(kuò)大,中國(guó)的空調(diào)器出口也在連年迅速增長(zhǎng)，空調(diào)器出口額占家電產(chǎn)品出口總額的份額也在不斷提高。2002年度、2003年度和2004年度我國(guó)空調(diào)產(chǎn)品的出口保持了十分強(qiáng)勁的增長(zhǎng)勢(shì)頭，其中2003年度國(guó)內(nèi)空調(diào)企業(yè)的出口額首次突破千萬(wàn)臺(tái)大關(guān)，超過(guò)了1400臺(tái)。2004年度國(guó)內(nèi)空調(diào)器企業(yè)的出口量更是超過(guò)了2300萬(wàn)臺(tái)，與國(guó)內(nèi)銷(xiāo)量形成了齊頭并進(jìn)的格局。這篇文章的主要目的是希望能夠大力推動(dòng)SPMC65系列芯片的應(yīng)用，并根據(jù)國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)驗(yàn)證其性能，走進(jìn)國(guó)內(nèi)各家電生產(chǎn)廠家。

1空調(diào)工作原理

（1）制冷原理

圖1-1空調(diào)制冷原理

空調(diào)制冷原理如圖1?1所示，空調(diào)工作時(shí)，制冷系統(tǒng)內(nèi)的低壓、低溫制冷劑蒸汽被壓縮機(jī)吸入，經(jīng)壓縮為高壓、高溫的過(guò)熱蒸汽后排至冷凝器；同時(shí)室外側(cè)風(fēng)扇吸入的室外空氣流經(jīng)冷凝器，帶走制冷劑放出的熱量，使高壓、高溫的制冷劑蒸汽凝結(jié)為高壓液體。高壓液體經(jīng)過(guò)節(jié)流毛細(xì)管降壓降溫流入蒸發(fā)器，并在相應(yīng)的低壓下蒸發(fā)，吸取周?chē)鸁崃浚煌瑫r(shí)室內(nèi)側(cè)風(fēng)扇使室內(nèi)空氣不斷進(jìn)入蒸發(fā)器的肋片間進(jìn)行熱交換，并將放熱后的變冷的氣體送向室內(nèi)。如此，室內(nèi)外空氣不斷循環(huán)流動(dòng)，達(dá)到降低溫度的目的。

（2）制熱原理

圖1-2空調(diào)制熱原理

空調(diào)熱泵制熱是利用制冷系統(tǒng)的壓縮冷凝熱來(lái)加熱室內(nèi)空氣的，如圖1?2所示。低壓、低溫制冷劑液體在蒸發(fā)器內(nèi)蒸發(fā)吸熱，而高溫高壓制冷劑氣體在冷凝器內(nèi)放熱冷凝。熱泵制熱時(shí)通過(guò)四通閥來(lái)改變制冷劑的循環(huán)方向，使原來(lái)制冷工作時(shí)做為蒸發(fā)器的室內(nèi)盤(pán)管變成制熱時(shí)的蒸發(fā)器，這樣制冷系統(tǒng)在室外吸熱，室內(nèi)放熱，實(shí)現(xiàn)制熱的目的。

2功能介紹

◆制冷

1)設(shè)定溫度范圍：16℃～30℃，默認(rèn)設(shè)定溫度為24℃。

2)具有防霜凍保護(hù)功能。

◆除濕

在除濕運(yùn)轉(zhuǎn)模式下，設(shè)定溫度由遙控器決定，溫度設(shè)定范圍：16℃～30℃?？刂破鞲鶕?jù)室內(nèi)溫度和設(shè)定溫度的差值決定運(yùn)轉(zhuǎn)模式。

◆制熱

1)設(shè)定溫度范圍：16℃～30℃。

2)具有防冷風(fēng)功能。

3)具有化霜功能。

4)具有高溫保護(hù)功能。

◆送風(fēng)模式

風(fēng)速可在高、中、低檔之間轉(zhuǎn)換，不受設(shè)定溫度所控制。

◆定時(shí)開(kāi)/關(guān)機(jī)功能

定時(shí)開(kāi)/關(guān)機(jī)時(shí)間以10分鐘為最小單位進(jìn)行設(shè)置，定時(shí)時(shí)間到達(dá)，空調(diào)啟動(dòng)和停止工作。

◆風(fēng)門(mén)片工作情況

1)遙控器可設(shè)置風(fēng)門(mén)片工作于連續(xù)方式或固定方式。

2)制冷、除濕、送風(fēng)和自動(dòng)擺風(fēng)在150°與105°之間大約45°做周期擺動(dòng)。

3)制熱擺風(fēng)在90°與150°之間大約60°做周期擺動(dòng)。

◆健康運(yùn)行

可以在任何模式下，產(chǎn)生健康負(fù)離子，進(jìn)行空氣殺菌。

◆自動(dòng)運(yùn)行

遙控器設(shè)定為自動(dòng)運(yùn)轉(zhuǎn)模式時(shí)，空調(diào)器根據(jù)室內(nèi)溫度與設(shè)定溫度的差值，自動(dòng)判定運(yùn)轉(zhuǎn)模式。設(shè)定溫度默認(rèn)為24℃。

◆睡眠

科學(xué)的溫度－睡眠曲線，自動(dòng)調(diào)節(jié)室內(nèi)溫度，保證用戶(hù)有一個(gè)非常舒適的睡眠。

◆應(yīng)急開(kāi)關(guān)

遙控器丟失或損壞時(shí)，可以使用應(yīng)急開(kāi)關(guān)進(jìn)行開(kāi)機(jī)、關(guān)機(jī)、制冷和制熱。

3系統(tǒng)總體方案介紹

硬件組成框圖如圖3?1所示。主要由CPU、信號(hào)檢測(cè)和控制部分組成。CPU首先接收遙控器發(fā)出的紅外信號(hào)，獲得命令參數(shù)，同時(shí)檢測(cè)環(huán)境變量（溫度、過(guò)流、電網(wǎng)斷電等），然后綜合分析，下達(dá)命令，控制空調(diào)各部件的正常工作。顯示面板可以顯示空調(diào)當(dāng)前的工作狀態(tài)。

圖3-1硬件組成框圖

4系統(tǒng)硬件設(shè)計(jì)

4.1空調(diào)電路原理

硬件電路如圖4?1所示。根據(jù)工作電壓的不同，整個(gè)系統(tǒng)可以分為三部分：微控系統(tǒng)、繼電器控制和強(qiáng)電控制，分別工作于DC5V、DC12V和AC220V。

圖4-1系統(tǒng)電路原理圖

4.2芯片特性簡(jiǎn)介

SPMC65P2408A是由凌陽(yáng)公司設(shè)計(jì)開(kāi)發(fā)的8位工業(yè)級(jí)單片機(jī)，采用凌陽(yáng)SPMC65內(nèi)核，支持位操作指令。具有強(qiáng)大的定時(shí)/計(jì)數(shù)器、豐富的外部中斷源以及ADC、PWM、標(biāo)準(zhǔn)通訊接口等多種功能。適用于通用工控場(chǎng)合、計(jì)算機(jī)外圍控制和家電等。SPMC65P2408A有28管腳和32管腳兩種封裝，32管腳封裝多了UART功能。本設(shè)計(jì)選用28管腳封裝，如圖4-2所示。

28管腳封裝芯片的具體特性如下：

l工作電壓：3.0V～5.5V

l工作速度：8MHz

l工作溫度：-40℃～85℃

l超強(qiáng)抗干擾、抗靜電ESD保護(hù)能力

l8KbyteROM，256byteRAM

l23個(gè)通用輸入輸出口

l強(qiáng)大的定時(shí)計(jì)數(shù)器：2個(gè)8位、2個(gè)16位具有Capture\Compare\PWM功能

l1個(gè)1Hz～62.5KHz的時(shí)基

l8通道10位精度的ADC(帶外部參考電壓)

l4個(gè)外部中斷，11個(gè)內(nèi)部中斷

lSPI串行通訊接口

l2種省電模式：Halt、Stop

l蜂鳴器輸出功能

l4.0V/2.5V可選低電壓復(fù)位功能

l可編程看門(mén)狗功能

圖4-2SPMC65P2408A*28P封裝

4.3供電系統(tǒng)分析

整個(gè)主控板上有三種電壓：AC220V、DC12V和DC5V。AC220V直接給壓縮機(jī)、室外風(fēng)機(jī)、室內(nèi)風(fēng)機(jī)和負(fù)離子產(chǎn)生器供電；AC220V經(jīng)過(guò)降壓，變?yōu)镈C12V和DC5V，用于繼電器和微控系統(tǒng)供電。供電系統(tǒng)如圖4-3所示，AC220V先經(jīng)過(guò)變壓器降壓，然后從插座J1輸入，經(jīng)過(guò)整流橋進(jìn)行全波整流，通過(guò)電容C2濾波，得到DC12V，再經(jīng)過(guò)穩(wěn)壓片7805穩(wěn)壓，得到DC5V。圖中的采樣點(diǎn)ZDS用于過(guò)零點(diǎn)的檢測(cè)，二極管D1防止濾波電容C2對(duì)采樣點(diǎn)ZDS的影響。

圖4-3供電系統(tǒng)

4.4過(guò)零檢測(cè)電路

過(guò)零檢測(cè)電路如圖4-4所示，用于檢測(cè)AC220V的過(guò)零點(diǎn)，在整流橋路中采樣全波整流信號(hào)，經(jīng)過(guò)三極管及電阻電容組成整形電路，整形成脈沖波，可以觸發(fā)外部中斷，進(jìn)行過(guò)零檢測(cè)。采樣點(diǎn)和整形后的信號(hào)如圖4-5所示。

過(guò)零檢測(cè)的作用是為了控制光耦可控硅的觸發(fā)角，從而控制室內(nèi)風(fēng)機(jī)風(fēng)速的大小。

4過(guò)零檢測(cè)電路

5采樣點(diǎn)和整形后的信號(hào)

4.5室內(nèi)風(fēng)機(jī)的控制

圖4-6為內(nèi)風(fēng)機(jī)控制電路，U1為光耦可控硅，用于控制AC220V的導(dǎo)通時(shí)間，從而實(shí)現(xiàn)內(nèi)風(fēng)機(jī)風(fēng)速的調(diào)節(jié)。U3的3腳為觸發(fā)腳，由三極管驅(qū)動(dòng)。AC220V從管腳11輸入，管腳13輸出，具體導(dǎo)通時(shí)間受控于觸發(fā)角的觸發(fā)。

室內(nèi)風(fēng)機(jī)風(fēng)速具體控制方法：首先過(guò)零檢測(cè)電路檢測(cè)到AC220V的過(guò)零點(diǎn)，產(chǎn)生過(guò)零中斷；然后，在中斷處理子程序中，打開(kāi)Timer的定時(shí)功能，比如定時(shí)4ms，4ms后由CPU產(chǎn)生一個(gè)觸發(fā)脈沖，經(jīng)三極管驅(qū)動(dòng)，從U3的3腳輸入，觸發(fā)U3的內(nèi)部電路，從而使U3的管腳11和13的導(dǎo)通，AC220V給室內(nèi)風(fēng)機(jī)供電。這樣，通過(guò)定時(shí)器的定時(shí)長(zhǎng)度的改變可以控制AC220V在每半個(gè)周期內(nèi)的導(dǎo)通時(shí)間，從而控制室內(nèi)風(fēng)機(jī)的功率和轉(zhuǎn)速。

圖4?6室內(nèi)風(fēng)機(jī)控制電路

4.6室內(nèi)風(fēng)機(jī)風(fēng)速檢測(cè)

當(dāng)室內(nèi)風(fēng)機(jī)工作時(shí)，速度傳感器將室內(nèi)風(fēng)機(jī)的轉(zhuǎn)速以正弦波的形式反饋回來(lái)，正弦波的頻率與風(fēng)機(jī)轉(zhuǎn)速成特定的對(duì)應(yīng)關(guān)系，見(jiàn)下表所示。正弦波經(jīng)過(guò)三極管整形為方波，CPU采用外部中斷進(jìn)行頻率檢測(cè)，從而實(shí)現(xiàn)對(duì)風(fēng)速的測(cè)量。

風(fēng)速高中低

[風(fēng)機(jī)705030

頻率（Hz）

圖4-7室內(nèi)風(fēng)機(jī)風(fēng)速檢測(cè)電路

4.7過(guò)流檢測(cè)電路

采用電流互感器L1檢測(cè)火線上電流的變化情況。圖中L1為電流互感器，輸出0～5mA的交流電。當(dāng)電流突然增大時(shí)，電流互感器輸出電流也隨之增大，經(jīng)過(guò)全橋整流、電流－電壓轉(zhuǎn)換、低通濾波，從COD端輸出直流電壓信號(hào)。CPU通過(guò)對(duì)COD端電壓的AD采集來(lái)感知AC220V電流的變化，當(dāng)COD端的電壓過(guò)高時(shí)，CPU可以對(duì)電路采取保護(hù)措施。

圖4-8過(guò)流檢測(cè)電路

4.8低電壓檢測(cè)電路

采用電阻分壓原理，CPU利用AD采集對(duì)7805前端的12V電壓進(jìn)行檢測(cè)。當(dāng)電網(wǎng)掉電后，AD端會(huì)采集到7805前端的12V電壓的降低，由于7805輸出端電容的存在，所以即使12V電壓降低到6V，7805仍能提供5V電壓使CPU正常工作，此時(shí)，CPU立即將空調(diào)當(dāng)前的運(yùn)行參數(shù)保存在AT24C01里面。

圖4-9低電壓檢測(cè)電路

4.9壓縮機(jī)、四通閥、外風(fēng)機(jī)和負(fù)離子產(chǎn)生器（健康運(yùn)行）的控制

壓縮機(jī)、室外風(fēng)機(jī)、四通閥和負(fù)離子產(chǎn)生器均由AC220V供電，所以通過(guò)繼電器控制AC220V的通斷便可以控制各個(gè)部分的運(yùn)行。

R1為壓敏電阻，用于過(guò)壓保護(hù)。SI1為保險(xiǎn)管。

插座J2為AC220V輸出端，外接變壓器，將AC220V降壓，降壓后接到電源模塊，分別得到DC12V和DC5V。

圖4-10壓縮機(jī)、四通閥和健康運(yùn)行的控制電路

4.10驅(qū)動(dòng)電路

繼電器、峰鳴器和步進(jìn)電機(jī)均由12V直流電壓控制，U4為驅(qū)動(dòng)芯片。

Neg－lonC控制負(fù)離子發(fā)生器的繼電器；

ValveC控制四通閥的繼電器；

ComprC控制壓縮機(jī)的繼電器；

Buzzer控制峰鳴器；

A、B、C、D為步進(jìn)電機(jī)的四相。

圖4-11驅(qū)動(dòng)電路

4.11斷電記憶

采用U5（AT24C01）作為串行存儲(chǔ)芯片，保存電網(wǎng)斷電前空調(diào)的運(yùn)行參數(shù)。該芯片只需兩根線控制：時(shí)鐘線SCL和數(shù)據(jù)線SD