CN1014446B

CN1014446B - 数据驱动式空调机控制装置

Info

Publication number: CN1014446B
Application number: CN88101298A
Authority: CN
Inventors: 中信二; 中山森博; 宇仁田浩行; 八木敏明
Original assignee: Matsushita Electric Industrial Co Ltd
Current assignee: Panasonic Holdings Corp
Priority date: 1987-03-10
Filing date: 1988-03-10
Publication date: 1991-10-23
Also published as: GB2202063A; AU1282088A; GB8805635D0; GB2202063B; CN88101298A; US5043926A; KR920011086B1; AU590475B2; KR880011539A

Abstract

本发明涉及运转驱动空调机的控制装置，包括具有直接承担空调机控制这一任务的多种控制方式，并由动作程序存储装置、通信结果存储装置、读出控制装置及控制侧串行通信装置构成的主控制装置，还包括存储着在空调机控制中使用的数字数据，由数据侧控制装置、数字数据存储装置及数据侧串行通信装置构成的控制数据存储装置。通过把主控制装置与控制数据存储装置分开设置，可使控制规格变动等工序简化。

Description

本发明涉及利用微型电子计算机进行空调机的运转控制的控制装置。

现有的空调机的控制装置，其控制所用的数字数据，例如逆变器驱动式（inverter）空调机中的压缩机的控制频率等数据，是预先存入包括微机在内的控制装置等的存储机构内的，当因机种不同（例如墙装式与落地式等形态的不同、冷、暖供气能力的不同等），或因同机种中装配上会发生的空调机的固有不同（例如，与频率数据对应来说，制冷剂配管的固有共振频率的不同等）而有必要改变数字数据时，每一次都必须将控制装置本身整个都作变动。

以如此的技术，要缩短在产品化之前必需的研制周期存在某些难题，又由于控制用微机、控制程序及存储数据的ROM是分别读入的，使用现有技术，则很难以同样的控制装置获得同样的效果。

尤其是，因每一空调机的不同而修改上述控制程序、数据时，所使用的部件数会变得很多，或因容纳的空间有限，而把微机做成求值芯片（evaluat ion chip）等等，必须使用昂贵的部件，而且每次制作ROM都伴随着程序的编制，所以必定有又烦又复杂的工序，其结果，实际上，缩短了研制周期的大量生产是不可能的。

如上所述、在过去，不管何种情况，由于同样的原因，对多机种少批量生产也均不宜适。

本发明的目的在于，通过把直接承担空调机控制任务的主控制装置与为进行控制而存储着必要的数字数据的控制装置分开，从而使得即使控制规格发生了变化，也只要通过操作（改变）该控制数据存储装置的数字数据，便能获得必要的控制特性。

本发明的另一目的在于，通过使主控制装置与控制数据存储装置成为各自独立的回路装置，从而使在控制数据存储装置范围内就能变更数字数据，以使控制规格变更的操作容易进行。

本发明的又一个目的在于，准备好存储着不同数字数据的控制数据存储装置，通过选择与该空调机的规格适应的控制数据存储装置，并将它与主控制装置连接，从而使数字数据的变更能方便地进行。

本发明的再一个目的在于，通过把控制数据存储装置所存储的所有数字数据总括起来一起输入主控制装置，来提高主控制装置的空调机控制所需的数据处理速度。

本发明的最后一个目的在于，通过控制数据存储装置从所存储着的数字数据中，选出在空调机的控制方式中必要的数字数据并每次将其输入，从而使主控制装置的通信结果存储装置的存储器容量实现小形化。

为了达到上述目的，本发明的运转驱动空调机的控制装置，它是一种数据驱动式空调机控制装置包括：直接承担空调机控制这一任务的多种控制方式的主控制装置，以及存储空调机控制所用数字数据的控制数据存储装置。且上述主控制装置至少包括如下部分：对从上述控制数据存储装置的读出动作进行控制的读出控制装置;负责与上述控制数据存储装置进行数据通信的控制侧串行通信装置;存储该串行通信结果的通信结果存储装置;以及存储着这些装置的与上述控制方式对应的控制动作程序的动作程序存储装置。而上述控制数据存储装置包括如下部分：从上述读出控制装置接受控制信号、对控制数据存储装置的动作进行控制的数据侧控制装置;负责与上述主控制装置的控制侧串行通信装置进行数据通信的数据侧串行通信装置;以及把在运转驱动空调机的控制中所使用的数字数据据预先存储下来的数字数据存储装置。上述主控制装置根据控制数据存储装置内存储着的数字数据，运转驱动空调机。

本发明的特点及效果如下：能应用同样控制顺序的空调机，当因其能力等的不同而必须改变控制数据时，只要改变存储在串行ROM中的控制数据即可，而且变更工序极简便，所以，能缩短开发所需的时间是自不待言，而且回路结构也标准化了，所以可降低成本。并且，不仅必要的部分部件数减少了，整台装置也可以做得结构简单、部件数少。另外，只要按需改变存储的控制数据，就能方便地变更、修改机器驱动控制中使用的控制数据。因此，基本上可适应多机种少批量生产。再者，调整同一机种各个个体之差的批量生产上的微妙的调整，通过适当设定串行ROM的控制数据存储的时期即可实现。还有，如下面的实施例所说明的那样，对于为冷冻循环控制等空调机的基本性控制所必需的结构的影响也较少即可。再有，使控制数据变更时的工序变得简易等、在实际应用上是极有用的。

此外还可获得如下效果。

效果之一是，因为控制数据被安置在主控制装置的外部，而外部存储容量能任意利用，所以，把控制数据变成工作点，并作为异常发生点让其存储起来，便能在风扇马达控制中，避开该异常发生点而进行连续性控制。这一点作为空调机的控制，对使用者来说，可提供更周到、舒适的空调。

另一效果是，从空调机控制程序中减少了与控制数据的量相当的程序长度，这减少部分可在空调机的控制中得到有效利用。例如，与在实施例中提到的串行ROM读出程序相当的那部分不能利用，但这在程序长度方面占的比例很少，而空调机中装备的机器，如风扇马达、加热器、阀等，往往有很多，虽说控制数据，其量也必需很多。本发明对这些控制数据是有效的。

如上所述，本发明的效果不仅是达到了初期的目的，而且在改善空调机控制方面的通用性等方面也有很大的效果。

图1是显示本发明的系统结构的空调机控制装置的方框图，图2是本发明一个实施例中的空调机控制装置的电子回路图，图3是表示上述控制装置中串行ROM的数据读出顺序的程序框图，图4是表示上述串行ROM的数据读出顺序的定时图，图5是上述串行ROM与微机内部RAM的控制数据配置图，图6是图示上述微机的机器控制顺序之一例的程序框图，图7是说明微机的输出端子的输出状况与风扇马达速度之间关系的图，图8是风扇马达的驱动装置方面的系统构成方框图。

以下，参照图示本发明一个实施例的附图进行说明。

首先，根据图1说明本发明系统构成的概况。

本发明的必要构成如下：具有直接承担空调机控制这一任务的多种控制方式的主控制装置1;存储空调机控制所用数字数据的控制数据存储装置3;驱动空调机中装备的机器（例如风扇马达12）的驱动装置2;上述主控制装置1包括如下构成;除了空调机具有的多种控制方式（例如逆变器驱动式压缩机的逆变器波形控制方式、室内风扇等的风扇控制方式、压缩机的过电流保护方式、除霜控制方式等）之外，还存储着使本系统起作用用的动作程序等的动作程序存储装置7;根据该动作程序存储装置7的指令进行工作的读出控制装置4;负责与上述控制数据存储装置3进行数据通信的控制侧串行通信装置5;把由该控制侧串行通信装置获得的通信结果存储下来的通信结果存储装置6;以及根据上述通信结果存储装置6和动作程序存储装置7的存储数据来控制驱动装置2的动作的驱动控制装置8。

上述控制数据存储装置3由如下部分构成：把在驱动空调机装备的机器的控制中所用的数字数据（例如压缩机马达的驱动频率值，施加十风扇马达的电压值等各种设定数值）预先存储下来的数字数据存储装置11;接受来自上述读出控制装置4的控制信号，为把上述数字数据存储装置11存储着的数字数据送往上述主控制装置1侧而作准备工作的数据侧控制装置9;以及与上述控制侧串行通信装置5成为一对、把上述数字数据存储装置11的上述处于准备状态的数字数据送往上述主控制装置1侧的数据侧串行通信装置10。

又，驱动装置2的构成如图8所示，作为被驱动的负荷的一个例子，用驱动室内风扇的马达（晶体管马达）12进行说明。

图8中，14是将P点与风扇马达供给电压作比较的电压比较回路，15是接受电压比较回路14的输出电压并改变振荡频率的VCO回路，16是接受VCO回路15的输出频率、并作AC/DC变换，并向风扇马达供给DC电压的转换回路，17是AC电源，12是风扇马达、19是风扇马达12的马达部分（是DC马达，且具有检测转子的旋转相角用的传感器。传感器未图示）。18是驱动马达19旋转的驱动回路、20是对从马达19的传感器输出的旋转相角进行检测、并反馈控制驱动回路18的旋转相位检测回路。风扇马达12由驱动回路18、马达19和旋转相位检测回路20所构成，并通过自控使其转速能跟随转换回路16所供给的电压。转换回路16的输出电压被输入电压比较回路14，以便防止因AC电源17的变动导致的转换回路16输出电压的波动。又，驱动装置2由电压比较回路14、VCO回路15及转换回路16所构成，它根据P点的DC电压控制供应给风扇马达12的供给电压，使风扇马达12的转速与P点的电压相适应。

接着介绍上述系统基本动作。

首先，从动作程序存储装置7取出读出动作程序，并按该程序驱动读出控制装置4。数据侧控制装置9接受驱动信号后，使控制数据存储装置3处于可读出状态。即，使数字数据存储装置11成为能动状态，使数据侧串行通信装置10成为接收待机状态。

接着，从动作程序存储装置7取出读出地址。读出地址被置入读出控制装置4内，开始发送信号。内容同时由数据侧串行通信装置10接收。

接着，从动作程序存储装置7取出读出地址锁存指令。该指令从读出控制装置4被传输到数据侧控制装置9，并将数据侧串行通信装置10的内容设定为数字数据存储装置11的地址。数值数据存储装置11输出与该地址对应的控制数据信号，控制数据信号被置入数据侧串行通信装置10内。接着，从动作程序存储装置7取出读出指令。读出指令被送往控制侧串行通信装置5，控制侧串行通信装置5接收到该指令，开始接收信号，而与该接收信号动作开始的同时，数据侧串行通信装置10也自动开始发送信号。其结果，控制数据信号被置入控制侧串行通信装置5内。

接着，从动作程序存储装置7取出控制数据信号读取指令。根据该读取指令，控制数据信号被从控制侧串行通信装置5中取出，复制到通信结果存储装置6内。即，通信结果存储装置6内被置入了驱动空调机内装备的机器的控制数据。

接着，从动作程序存储装置7取出读出结束指令。该结束指令通过读出控制装置4被传输到数据侧控制装置9，控制数据存储装置3停止动作，恢复待机状态。

之后，主控制装置1把留在通信结果存储装置6内的控制数据用于控制空调机内所装备的机器的控制。由于该控制数据，驱动装置2的动作得到控制，又通过驱动装置2的工作，使机器12驱动。

也就是，根据存储在控制数据存储装置3内的控制数据，最后是通过驱动控制装置8、驱动装置2，来驱动机器之一的风扇马达12的。

接着，把根据本发明的一个实施例一边与现有技术作对比，一边利用图2～图7，在后面作详细说明。

在本实施例中，作为主控制装置1，采用的是具有串行通信装置的单片机（以下称微机），作为控制数据存储装置3，采用的是具有串行通信装置的串行OTP（即紫外线消去式可编程序ROM，意味着是只能写入一次的，以下称为串行ROM），还有，作为驱动装置2及驱动机器，采用晶体管马达12及驱动控制它的装置，但该微机与串行ROM并非是特定的。尤其是，串行ROM即使采用紫外线消去式之外的电写入、消去式，或采用非易失性存储器，或采用掩膜式，也并不会背离本发明的要点。另外，空调机主体、与冷冻循环及空调机直接连接进行控制的部分及其回路部分、电源电路以及具体控制方式的内容等等，与本发明无直接关系的部分，可利用现有的公知技术实现，又因为并非是新颖的控制内容，所以省略图及说明。微机的内部结构和动作的说明和图示也省略。

图2是产生本实施例的风扇马达控制电压的那部分的电子回路图。

在图中，21是相当于主控制装置1的微机，22是相当于控制数据存储装置3的串行R/W型ROM（以下称为串行ROM），R₁～R₇分别为电阻。与图1的关系是，微机21的B0、B1（输出）端子与读出控制装置4对应，TxD（输出）、RxD（输入）、SCK（输出）端子与控制侧串行通信装置5对应，C0～C4（输出）端子与驱动控制装置8对应，串行ROM22的 CS、DL（输入）端子与数据侧控制装置9对应，SI（输入）、SO（输出）、 SCK（输入）端子与数据侧串行通信装置10对应。又，通信结果存储装置6和动作程序存储装置7与微机21内部的RAM和ROM对应，数字数据存储装置11与串行ROM22内部的ROM对应，但回路图上未出现。又，B0端子、B1端子、TxD端子、RxD端子和SCK端子分别与 CS端子、DL端子、S1端子、S0端子和SCK端子依次连接。从该图可知，本实施例中，微机21因此而仅占有5个输出输入端子（用通用PROM构成时，必需20多个）。C0端子～C4端子上连接着电阻R1～R5，电阻R6与R7组成字单位的D/A转换回路。电阻值预先设定好，以便产生规定的DC电压。图2上的P点与图8上的P点对应。如两个图表明的那样，根据本实施例，需要的电阻数减少3个。

以下，利用图3和图4，详细说明微机21与串行ROM22的动作。

图3是微机21的内部ROM的内容（即动作程序存储装置7），是控制串行ROM22的动作的一个例子的程序框图，图4是遵照图3的流程框图的、图2各端子的定时图。

首先，将BO即CS端子（以下以串行ROM22的端子名称进行说明）置0。这样，由于串行ROM22从待机状态变为能动状态，从而可进行串行通信。

接着，把读出地址从微机22的内部ROM读出，置入TxD端子。

使串行传输一开始，即自动地从SCK端子有信号输出，读出地址（图2是8位输出的一个例子，因SCK端子信号的脉冲发生变动，TxD）端子的输出位发生变动，在前沿被接收到SI端子内。又，同时被输出的SO端子的输出，在本实施例中未专门加以利用）被传输到串行ROM22内。关于串行通信的详细内容及内部构造，普通微机内多有装备，且在手册等书上有详细记载，本实施例用相同的装置即可，所以省略说明。又，关于串行通信方式和构成，并非是特别限定的，不管采用何种方式或构成，或在微机外部、串行ROM内设置串行通信用LSI等，把组成部分分开等，都不会背离本发明的要点。

接着把DL端子先置1再置0。这样，在串行ROM22内部，读出地址被锁存，被传输到内部ROM即控制数据存储装置3内。其结果。控制数据在内部的数据侧串行通信装置10内被读出和置入，变为传输用的待机状态。控制数据预先按空调机的控制决定好内容，将它存入串行ROM22的内部ROM内即可，关于内容的决定方法、存入方法的详细说明，因为与本发明的要点无直接关系，所以省略。

以上是地址置位的顺序。

接着介绍数据读出顺序。

使RxD端子成接收状态，开始接收信号。与发送信号时一样，SCK端子的信号自动输出。控制数据从SO端子被输出，在RxD端子被接收（图4是8位输出的一个例子，在SCK端子信号的前沿，SO端子的输出位发生变动，在前沿被接收入RxD端子内），从串行ROM22被传输到微机21内。

串行通信结束后，RxD端子的内容即控制数据被存入微机21的内部RAM内。

将 CS端子置1，使串行ROM22恢复待机状态（最初的状态），使数据读出程序结束。

如上面详细叙述的那样，控制数据从串行ROM22被复制到微机21内。通过重复该复制程序，即能获得空调机控制必需的所有控制数据。图5图示了其结果，显示了控制数据从串行ROM22的内部ROM复制到微机22的内部RAM（通信结果存储装置6）上的情况。

关于风扇马达控制，以下利用图6，以使用8个控制数据的为例，对使用该控制数据的情况进行说明。

图6是在风扇马达12的控制中，由微机21输出控制数据的那部分程序框图。

首先，将图3所示的控制数据复制程序调用8次，将控制必需的控制数据复制到微机21的内部RAM上。然后，以进行风扇马达控制的处理例程来使用该复制好的控制数据即可。即，以处理例程选好风扇马达速度后，从微机21的内部RAM读出相应的控制数据，并输出到C0端子～C4端子。

输出的结果，通过在图2的说明中提到的字单位D/A转换电路，产生出与在P点选好的风扇马达速度对应的DC电压，风扇马达12运转。

图7是P点的DC电压值与风扇马达速度的关系图，图中横轴表示室内风扇马达转速N，纵轴表示DC电压V，本实施例的控制数据，例如在图上，当Me速（中速）时为OAH（H表示16进制）SLo～SHi速同样是01H～1CH。

即，如果使用现有技术，仅仅是C0～C7端子中的一个作输出（例如，Me速用控制数据来说即是08H），获得规定的DC电压，而在本实施例中，是通过C0～C4端子的组合输出来获得DC电压的。

这样，风扇马达12与P点的DC电压相应地进行工作。

因此，按照本实施例，是根据存储在串行 ROM22内的控制数据使驱动控制装置8动作，再通过驱动装置2及风扇马达12来获得规定的风扇马达速度的。如果预先以表格的形式选定该控制数据，则因为仅需从该表选出与需要的风扇马达速度相应的控制数据即可，所以变更手续可简化，又，也可把选出的控制数据存入串行ROM22内。又，如果对选择的分辨能力有要求的话，如果增加图2所示的端子与电阻的个数（n），则可适用到2n左右。在该情况下，也同本实施例一样，因为可获得DC电压的最大与最小值是明确的，所以驱动装置的动作可变范围也是明确的，构成驱动装置2的非动力部分的各个回路可实现标准化。因此，可将这些回路混合化，结果是可望方便地降低成本，虽然这并非是主要效果。又，因功率不同等原因使风扇马达12的容量不同时，只要在改变风扇马达的容量的同时，改变驱动装置的动力部分即可。因为这些内容均可用公知技术实现，所以详细说明省略。

又，实施例中例举了晶体管马达，但是，即使做成相位控制感应电机的结构，或应用于其它的空调机内的机器（例如加热器等），不管何种情况均同样能实现，并不会背离本发明的要点。

又，在本实施例中，对风扇马达12的转速控制进行了说明，此外，对于构成冷冻循环的逆变器驱动式压缩机的马达的逆变器波形控制（转速控制），或压缩机的过电流保护控制及除霜控制等已知的控制，同样地，通过根据空调机的不同功率、规格等，来改变或选择数字数据，即可实现控制。

还有，关于将串行ROM22的控制数据存入微机21的通信结果存储装置6内的方法，也可用如下两种方法实施，一种是，通过前文介绍过的串行通信，将所有控制数据一次读入，再通过微机（主控制装置1）21来控制空调机的运转方式，另一种是，在需要时仅读取该控制必需的数据，来控制运转方式。

前一种方法适用于很高速的控制或处理很多数据的复杂控制，而后一种方法，适用于微机21的存储容量（主控制装置1的通信结果存储装置6的容量）有限、不能扩大容量的场合。

到底采用哪一种方法，按设计条件等进行选择即可。

Claims

1、一种运转驱动空调机的控制装置，其特征是，它是一种数据驱动式空调机控制装置，包括备有直接承担空调机控制这一任务的多种控制方式的主控制装置，以及存储空调机控制所用数字数据的控制数据存储装置，上述主控制装置至少包括：对从上述控制数据存储装置的读出动作进行控制的读出控制装置，负责与上述控制数据存储装置进行数据通信的控制侧串行通信装置，存储该串行通信结果的通信结果存储装置，以及存储着这些装置的与上述控制方式对应的控制动作程序的动作程序存储装置，上述控制数据存储装置包括：从上述读出控制装置接受控制信号、对控制数据存储装置的动作进行控制的数据侧控制装置，负责与上述主控制装置的控制侧串行通信装置进行数据通信的数据侧串行通信装置，以及把在运转驱动空调机的控制中所使用的数字数据预先存储下来的数字数据存储装置，上述主控制装置根据控制数据存储装置内存储着的数字数据，运转驱动空调机。

2、按权利要求1所述的数据驱动式空调机控制装置，其特征在于，通过读出控制装置的读出动作，使数据侧控制装置动作，通过该数据侧控制装置的动作，把数字数据存储装置所持有的所有数字数据取出，该取出的数字数据经过控制侧和数据侧各自的串行通信装置，存入主控制装置的通信结果存储装置，根据该通信结果存储装置内存储的数字数据，由主控制装置对空调机的机器进行控制。

3、按权利要求1所述的数据驱动式空调机控制装置，其特征在于，把主控制装置与控制数据存储装置两者分离设置，且两者通过信号线相连接。

4、按权利要求2所述的数据驱动式空调机控制装置，其特征在于，把主控制装置与控制数据存储装置两者分离设置，且两者通过信号线相连接。

5、按权利要求1所述的数据驱动式空调机控制装置，其特征在于，通过与读出控制装置的控制方式内容相应的读出动作，使数据侧控制装置动作，通过该数据侧控制装置的动作，把与上述控制方式对应的数字数据取出，该取出的数字数据通过控制侧和数据侧各自的串行通信装置，存入主控制装置的通信结果存储装置，根据该通信结果存储装置内存储的数字数据，由主控制装置对空调机的机器进行控制，以使该控制方式能够进行。

6、按权利要求5所述的数据驱动式空调机控制装置，其特征在于，把主控制装置与控制数据存储装置两者分离设置，且两者通过信号线相连接。

7、按权利要求1所述的数据驱动式空调机控制装置，其特征在于，该空调机控制装置还包括驱动空调机内所装备机器的驱动装置，上述主控制装置还包括对所述驱动装置的动作进行控制的驱动控制装置，上述主控制装置根据控制数据存储装置内存储着的数字数据，使驱动装置动作，以驱动空调机内装备的机器。

8、按权利要求7所述的数据驱动式空调机控制装置，其特征在于，通过读出控制装置的读出动作，使数据侧控制装置动作，通过该数据侧控制装置的动作，把数字数据存储装置持有的与该控制方式对应的数字数据取出，该取出的数字数据通过控制侧和数据侧各自的串行通信装置，存入主控制装置的通信结果存储装置，根据该通信结果存储装置内存储的数字数据，由主控制装置对空调机的机器进行控制。

9、按权利要求7所述的数据驱动式空调机控制装置，其特征在于，把主控制装置和控制数据存储装置两者分离设置，且此两者通过信号线相连接。

10、按权利要求7所述的数据驱动式空调机控制装置，其特征在于，通过与读出控制装置的控制方式的内容相应的读出动作，使数据侧控制装置动作，通过该数据侧控制装置的动作，把与上述控制方式对应的数字数据取出，该取出的数字数据通过控制侧和数据侧各自的串行通信装置，存入主控制装置的通信结果存储装置，根据该通信结果存储装置内存储的数字数据，由主控制装置对空调机的机器进行控制，使该控制方式能够进行。

11、按权利要求1所述的数据驱动式空调机控制装置，其特征在于，所述主控制装置和所述控制数据存储装置，分别由独立的回路装置构成，上述主控制装置由单片机构成，又，上述控制数据存储装置由串行R/W型ROM构成，上述读出控制装置与数据侧控制装置，以及前述控制侧串行通信装置与数据侧串行通信装置分别通过信号线连接，通过读出控制装置的读出动作，使数据侧控制装置动作，通过该数据侧控制装置的动作，把数字数据存储装置持有的所有数字数据取出，使该取出的数字数据通过串行通信装置，存入主控制装置的通信结果存储装置，根据该通信结果存储装置内存储的数字数据，由主控制装置使驱动装置动作，从而使空调机运转。