CN101187518B - 应用在制冷系统上的开关电源驱动步进阀的控制装置 - Google Patents
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Abstract
本发明公开一种应用在制冷系统上的开关电源驱动步进阀的控制装置，其包括：开关电源、控制器及步进阀，开关电源为控制器及步进阀提供电能，控制器与步进阀连接，步进阀由步进电机驱动，控制器根据输入信号向步进电机发送转动信号，由步进电机转动停留的位置，定义步进阀各阀口的导通状态。该装置具有结构简单、性能稳定、抗干扰能力强、节省能源等优点。
Description
技术领域
本发明涉及制冷系统中制冷剂流向的控制装置。
背景技术
目前，国内外多循环制冷设备中，制冷剂流向的控制装置包括：电源、控制器及双稳态电磁阀，电源为控制器及双稳态电磁阀供电，双稳态电磁阀采用交流220V电压的半波导通信号切换阀口的导通状态，双稳态电磁阀由于结构原因控制方法复杂，成本高，电路体积大，而且易受干扰，稳定性差。由于双稳态阀抗干扰能力差，在某一阀口导通控制过程中控制器需要定时发送维持信号保持阀口的导通状态，造成能源的浪费。
发明内容
本发明针对现有技术中制冷剂流向的控制装置，使用双稳态电磁阀存在控制方法复杂，阀口导通状态易受干扰，需要定时发送维持信号保持阀口的导通状态，造成能源浪费的缺陷，提供一种开关电源驱动步进阀的控制装置，该装置具有结构简单，阀口状态容易控制、不容易受外界干扰的优点。
本发明针对上述缺陷采用的技术解决方案是：
应用在制冷系统上的开关电源驱动步进阀的控制装置，其包括：开关电源、控制器及步进阀，开关电源为控制器及步进阀提供电能，控制器与步进阀连接，步进阀由步进电机驱动，控制器根据输入信号向步进电机发送转动信号，由步进电机转动停留的位置，定义步进阀各阀口的导通状态。
上述步进电机采用四相八拍永磁爪极步进电机，步进电机的转子驱动滑块改变阀口的导通状态。
上述控制装置还包括温度采集单元，温度采集单元将模拟信号输入控制器。
上述控制装置还包括驱动放大单元，驱动放大单元设置在控制器与步进电机之间，驱动放大单元将控制器向步进电机发送转动信号放大，进而驱动步进电机转动。
上述开关电源包括：电源管理芯片、整流滤波电路、高频变压器及反馈电路，整流滤波电路将交流电变换为直流电为电源管理芯片供电，电源管理芯片通过监测反馈电路的反馈电压调整输出的PWM占空比。
上述电源管理芯片为Fairchild FSDM0265电源管理芯片。
上述控制器采用具有AD转换功能的主控芯片。
上述驱动放大单元为达林顿管。
上述控制器采用MC68HC908芯片。
本发明的有益效果：
1、步进阀的步进电机为四相八拍永磁爪极步进电机，其转子驱动滑块改变阀出口的工作状态，实现制冷系统中制冷剂流向的改变，由于步进电机的自锁特性，使得控制装置性能更加稳定可靠，抗干扰性强，无须发送维持信号保持阀口的状态，节约能耗。步进阀状态的转换无须进行过零检测，不仅控制方法简单，而且解决了阀与控制板的匹配问题，更便于推广应用。
2、开关电源选用Fairchild FSDM0265电源管理芯片，其内部集成了过载保护、过热保护、欠压保护等自我保护模块，最大限度的减少了外围电路的设计，提高了控制装置的可靠性。当步进阀阀门切换时，开关电源能瞬间提供足够的能量供应，保证步进电机准确、可靠地转动；在阀门切换完成后不需要能量时，开关电源提供很小的待机电流，使静态功耗较低，节约能源。
3、步进阀和开关电源制造时原材料消耗成本低，特别是铜材料消耗少，成本低，目前该步进阀完全可以取代现在使用的双稳态电磁阀；步进阀体积小，有利于在冰箱中的安装，避免管路干涉，便于操作工安装各种部件。步进阀采用12V的安全电压驱动，无需安全方面的设计，此外步进阀转换时，在15cm处测试噪音在40分贝左右具有噪音小的优点。
附图说明
图1为开关电源驱动步进阀的控制装置原理框图；
图2为开关电源驱动步进阀的控制装置电路简图。
下面结合附图对本发明进行详细说明：
具体实施方式
结合图1、图2，应用在制冷系统上的开关电源驱动步进阀的控制装置，其包括：开关电源1、温度采集单元2、控制器3、驱动放大单元4及步进阀5。
开关电源1包括：Fairchild FSDM0265电源管理芯片101、整流滤波电路102、高频变压器103及反馈电路104，整流滤波电路102将交流电变换为直流电为电源管理芯片供电，电源管理芯片通过监测反馈电路104的反馈电压调整输出电压的PWM占空比。
温度采集单元2利用温度传感器电阻值受温度的影响，采集各点的电压信号输入控制器3的对应输入管脚；控制器3采用具有AD转换功能的主控芯片MC68HC908芯片；驱动放大单元4为达林顿管，驱动放大单元4将信号放大，驱动步进阀5的步进电机转动；步进阀5的步进电机采用四相八拍永磁爪极步进电机，步进电机的转子驱动滑块改变步进阀阀口的导通状态。
下面以MC68HC908芯片23管脚监测A点的电压值为例对本控制装置进行说明：MC68HC908芯片通过对23管脚输入电压值对应的温度值进行判断，若该温度值高于设定值的上限，需要对A点送制冷液制冷，然后MC68HC908芯片的10、11、12、13管脚输出相应的步进电机转动信号，经过驱动放大单元4放大后，驱动步进电机转子转动，转子带动滑块将与A处对应的阀口导通，此时A处制冷液开始流动，对A处进行制冷降温；当A点的温度值低于设定值的下限时，MC68HC908芯片发出控制信号，转子带动滑块将与A处对应的阀口关闭，此时A处制冷液停止流动。
MC68HC908芯片这样持续监测各点的电压值，并判断该处是否需要降温，需要降温时就将该点对应的阀口导通，使该处的制冷液流动，降温达到设定值下限时，关闭该处的阀口，使制冷液停止流动。这样周而复始保证各点的温度保持在目标范围内。
Fairchild FSDM0265电源管理芯片101通过监测反馈电路104的反馈电压调整输出电压，当步进阀阀门切换时，开关电源1能瞬间提供足够的能量供应，保证步进电机准确、可靠的转动；当阀门切换完成后，开关电源1提供很小的待机电流，使静态功耗较低，节约能源。
上述应用在制冷系统上的开关电源驱动步进阀的控制装置，适用于冰箱、冷柜、展示柜、空调等多循环制冷系统。
Claims (1)
1.应用在制冷系统上的开关电源驱动步进阀的控制装置，其包括：开关电源、控制器及步进阀，开关电源为控制器及步进阀提供电能，其特征在于：控制器与步进阀连接，步进阀由步进电机驱动，控制器根据输入信号向步进电机发送转动信号，由步进电机转动停留的位置，定义步进阀各阀口的导通状态；所述步进电机采用四相八拍永磁爪极步进电机，步进电机的转子驱动滑块改变阀口的导通状态；所述控制装置还包括温度采集单元，温度采集单元将模拟信号输入控制器；所述控制装置还包括驱动放大单元，驱动放大单元设置在控制器与步进电机之间，驱动放大单元将控制器向步进电机发送转动信号放大，进而驱动步进电机转动；所述开关电源包括：电源管理芯片、整流滤波电路、高频变压器及反馈电路，整流滤波电路将交流电变换为直流电为电源管理芯片供电，电源管理芯片通过监测反馈电路的反馈电压调整输出的PWM占空比；所述电源管理芯片为Fairchild FSDM0265电源管理芯片；所述控制器采用具有AD转换功能的主控芯片；所述驱动放大单元为达林顿管；所述控制器采用MC68HC908芯片。
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