中央空调房间温度模糊控制器的设计

2 系统硬件电路设计

2.1 单片机系统设计

　　单片机选择ST62T01C单片机,主要特点如下:电源电压范围为3.0～6.0V;最大时钟频率为8MHz;工作温度范围为-40～+125℃;2K字节EPROM,64字节RAM;4路模拟输入的8位A/D转换器;1个带7位予分频的8位定时/计数器;电源监控及看门狗;4个可提供20mA吸入电流的I/O,可直接驱动晶闸管;低功耗。

　　温度传感器为TMP37,输出比例系数为20mV/℃。系统采用3.6V电源时,TMP37与ST6201C的A/D转换器直接连接,可以获得0.8℃的测温分辨率。

　　用8MHz振荡器时单片机电路的电流消耗小于5mA,可以用一个简单的RCD电路接到电力网。为了避免电磁干扰,PCB板的设计需要合理安放退耦电容和滤波电容的位置。

　　在ST62系列单片机的开发工具中,包含fuzzyTECHST62 Explorer编辑器,采用WINDOWS图形化的开发界面,产生优化的ST62汇编代码。用户可以只关心模糊控制逻辑的实现,不用过多考虑编程的问题。

2.2 直流电机控制电路

　　对于直流电机,转速差不多与供电电压成比例。利用这一原理,可以使用MCU产生的脉冲宽度调制信号驱动开关元件控制直流电机。这样就避免了使用速度传感器，并且电机有着更高的效率。

　　图5为控制电路原理图。主要包括过零检测电路和电机控制电路。过零检测电路用以确定每一个交流电半波的起始点。经过确定的延时后,电器控制电路输出脉冲触发晶闸管导通,给电机供电,这样延时时间t就和输出功率P建立了确定的对应关系,如图6(b)所示(Td为导通时间)。由于延时时间和输出功率是非线性的关系,所以通过在MCU中建立一个数据表将输出功率和延时时间的关系线性化。对于空调风机控制,数据表采用64个点即可。

为了克服电力网供电带有尖峰干扰会干扰晶闸管导通,应采用合适的滤波措施。对于检测过零点,可以通过内部时钟设置一个时间窗,对于50Hz的交流电,时间窗可以设置在8～12ms之间,别的时间则不予检测。

　　和单独的空调相比，中央空调具有制冷制热效率高、运行费用低、清洁环境等优点,在现代化建筑中将越来越广泛地使用。研究新的控制机构和控制方法,使系统更节能、人们感觉更舒适是工程技术人员面临的新课题。本文提出了中央空调房间温度控制器的设计方案,如果用该方案对整个中央空调系统进行整体控制,则可以期待获得更好的效果。