CN1573249A - 空调机的通信控制装置 - Google Patents

Abstract

提供谋求空调机的室内机和室外机通信的高速化以及抑制通信产生的辐射噪声的空调机的通信控制装置。分体式空调机具备室内机(1)和室外机(2)，室内机(1)具有室内送风机(19)，控制系统部件[包括微型计算机(7)，解调电路(9)、调制用驱动器(12)]、温度检测部件(18)；室外机(2)具有室外送风机(35)、制冷压缩机(36)、控制系统部件，温度检测部件(21)。室内机和室外机之间设有两根供给交流电源的连接电缆(3)、(4)以及一根通信电缆(5)，室内机(1)和室外机(2)分别设有将初级端线圈的两端与一根连接电缆(4)和通信电缆(5)相连接的高频变压器(14)、(25)，高频变压器的初级端线圈并联连接电容器(15)、(27)，形成并联谐振电路，使在通信电缆(5)中流动的交变信号成为接近正弦波的正弦波状波形。

Description

空调机的通信控制装置

技术领域

本发明涉及在分体式空调机的室内机和室外机间进行的双向串行通信控制装置的技术。

背景技术

作为空调机的一般性的现有技术，在分为室内机和室外机的分体式的组合中，分别具备由微型计算机控制的控制电路，室内机通过遥控接收使用者的运行、停止要求以及变更设定温度等指令，除决定室内送风机等的运行状态外，还需要使用来自温度检测电路(采用检测室内温度条件的热敏电阻等温度传感器)的信息，把制冷压缩机用电动机的转数指令和对室外送风机的运行要求等指令传送给室外机。

另外，室外机需要将户外气温和冷冻循环等室外的温度信息，以及制冷压缩机的运行状态、故障信息等室外机的信息传送给室内机，因此，室内机、室外机之间的串行通信是不可缺少的。

作为室内机和室外机间的串行通信中的现有技术，具备整流电路和光电耦合器的通信控制装置的方案被提出(例如，参照专利文献1和专利文献2)。根据这些专利文献，利用市电，将由二级管、平滑用的电容器和电阻器构成的半波整流电路作为串行通信专用的电源，并且采用控制发送信号通电定时的光电耦合器、用于接收的光电耦合器、多个电阻器和半导体元件，构成电流闭回路。

[专利文献1]特开2002-213803号公报

[专利文献2]特公平4-303516号公报

一般来讲，空调机的舒适性的提高和节能化是个大课题。使用者操作空调机后，如何能快速调整到使用者所希望的运行状态，这是舒适度的一个标准，为实现这一点，需要将来自室内机的运行指令快速传给室外机，使制冷压缩机和送风机以适应当时空调环境条件的状态运行。

另外，对于节能来说，也需要根据室温和室外气温等空调环境条件，以最佳的状态精密控制室内机和室外机，需要根据空调机的运行，对于时刻变化的室温，快速自动调整到最佳的运行状态，避免电力的浪费。这样，在分体式空调机中，为实现舒适性的提高和节能化，正在寻求提高室内机和室外机间通信速度的办法。

另外，以近年家电网络化为开端的补充功能的增加，使控制高级化和复杂化，出现控制所使用的参数增加、室内机和室外机间的串行通信数据量也大幅度增加的倾向，期望室内外的通信速度更加高速化。

但是，在上述的引用文献中，因为在数据发送和接收用的元件中使用光电耦合器，是与高速化不相称的。也就是说，大家都知道，光电耦合器在半导体元件中，其传输滞后(延迟时间)也是比较大的。在低价格的一般的光电耦合器中有数微秒至数十微秒的传输滞后，为使之稳定工作，考虑到这种传输滞后，需要确保充分的开启和关闭时间。这种传输滞后产生影响，使得不得不以较低频率工作，使通信速度受到局限。

另外，将光电耦合器作成高速型，也能在某种程度上改善通信速度，但提高了成本，而且由于光电耦合器的性质，其通信信号是含有较多高次谐波的电流矩形波信号，因此连接光电耦合器间的室内外之间的电缆起着天线作用，存在着放射辐射噪声的可能。

另外，为了驱动光电耦合器，在发光侧输入端一般需5毫安至15毫安的驱动电流。为得到该驱动电流，需要在对市电整流、用电容器平滑后，再用稳压二极管和电阻器进行恒压的专用电源，因此，成为增加零部件数量和阻碍实现节能化的原因。而且，光电耦合器是额定电流和额定电压均比较低的半导体元件，需要对室内机和室外机连接电缆的错误连接的保护电路，因此，也成为电路的复杂化和零部件数量增加的原因。

发明内容

本发明的目的在于提供谋求室内机和室外机通信的高速化的同时，试图抑制通信所产生的辐射噪声的空调机通信装置。

为解决上述课题，本发明主要采用以下构成。

分体式空调机具备室内机和室外机，室内机具有交流电源端子、室内送风机、包含微型计算机的控制系统部件(除图1的微型计算机7外，还包括解调电路9、调制用驱动器12)、温度检测部件、交流-直流变换器；室外机具有室外送风机、制冷压缩机、包含微型计算机的控制系统部件、温度检测部件、交流-直流变换器。

上述室内机和上述室外机之间设有提供上述交流电源的两根连接电缆和一根通信电缆。

上述室内机和上述室外机分别设有高频变压器，该高频变压器将初级端线圈的两端与上述两根连接电缆中的一根连接电缆和上述通信电缆相连接。

另外，在上述空调机的通信控制装置中，将电容器并联连接在上述高频变压器的初级端线圈上，形成并联谐振电路，使在上述通信电缆中流动的交变信号成为近似正弦波的正弦波状波形。

另外，在上述空调机的通信控制装置中，将上述高频变压器的次级端线圈与上述控制系统部件相连接，将来自上述控制系统部件的信号通过上述并联谐振电路变换为上述正弦波状波形，作为运行指令，通过上述通信电缆从上述室内机发送给上述室外机，上述室外机发送室外机信息(包括上述室外机的运行信息、来自上述室外机温度检测部件的信息和上述室外机的故障信息)，上述室内机从上述室外机接收上述室外机信息，并利用使用者的操作信息和来自上述室内机温度检测部件的信息，来决定运行状态。

通过采用这样的构成，就能求得室内机和室外机通信的高速化，并抑制由通信产生的辐射噪声。

附图说明

图1为与本发明实施方式有关的空调机通信控制装置的全部构成图。

图2为关于本发明实施方式的室内机调制电路和解调电路的具体构成图。

图3为图2各点中的波形图。

图4为使本发明实施方式中使用的串行通信信号的高频载波接近正弦波的形态图。

图5为有无本发明实施方式中使用的防止阻尼振荡用串联电阻时的通信用信号波形比较图。

符号说明

1、室内机

2、室外机

3、室内外机间连接电缆

4、室内外机间连接电缆

5、串行通信电缆

6、交流-直流变换器

7、微型计算机

8、室内送风机驱动电源及驱动电路

9、解调电路

10、并联电阻器

11、耦合电容器

12、调制用驱动器

13、限流电阻器

14、高频变压器

15、并联谐振电容器

16、错误连接保护用电容器

17、阻止阻尼振荡用串联电阻器

18、温度检测电路

19、室内送风机用电动机

20、变阻器

21、室外机温度检测电路

22、解调电路

23、耦合电容器

24、并联电阻器

25、高频变压器

26、限流电阻器

27、并联谐振电容器

28、防止阻尼振荡用串联电阻器

29、错误连接保护用电容器

30、调制用驱动器

31、微型计算机

32、交流-直流变换器

33、制冷压缩机变换器及驱动电路

34、室外送风机驱动电路

35、室外送风机用电动机

36、制冷压缩机用电动机

37、变阻器

9-a比较电压比较电路

9-b缓冲电路

具体实施方式

关于与本发明实施方式有关的空调机的通信控制装置，下面参照附图进行详细说明。图1为与本发明实施方式有关的空调机通信控制装置的全部构成图。

图1中，1为室内机，6为为了使室内机1的微型计算机等控制系统工作而从市电产生所需电压的交流-直流变换器，7为微型计算机，8为驱动室内送风机的电源及驱动电路，9为来自室外机通信信号的解调电路，10为防止阻尼振荡和调整通信信号载波振幅的并联电阻器，11为用于接收的耦合电容器，12为用于调制的驱动器，13为高频变压器驱动电流的限流电阻器，14为用于通信信号发送接收的高频变压器，15为构成高频变压器初级端线圈的电感和并联谐振电路的电容器，16为错误连接保护用电容器，17为防止阻尼振荡用串联电阻器，18为温度检测电路，19为室内送风机的电动机，20为电涌吸收用变阻器，以这些构成要素构成室内机。

这里，把与市电相连接的高频变压器14的线圈一端作为初线端，与控制信号一方相连接的高频变压器14的线圈一端则称次级端。另外，防止阻尼振荡的功能和作用，以后在图5的说明中加以叙述。

另一方面，2为室外机，21为室外机的温度检测电路，22为来自室内机通信信号的解调电路，23为用于接收的耦合电容器，24为用于防止阻尼振荡和调整通信信号载波振幅的并联电阻器，25为用于通信信号发送接收的高频变压器，26为高频变压器驱动电流的限流电阻器，27为构成高频变压器初级端线圈的电感和并联谐振电路的电容器，28为防止阻尼振荡用串联电阻器，29为错误连接保护用电容器，30为用于调制的驱动器，31为微型计算机，32为产生用于驱动室外机微型计算机其他控制电路的电压的交流-直流变换器，33为供给制冷压缩机电压的变换器及驱动电路，34为室外送风机驱动电路，35为室外送风机电动机，36为制冷压缩机的电动机，37为电涌吸收用变阻器，以这些构成要素构成室外机。还有，3和4为连接室外机的市电供给用内外连接电缆，5为串行通信用电缆。

在室内机1中，接到使用者通过遥控进行运行开始的操作后，将通过高频高压器14、耦合电容器11和解调电路9取出的来自室外机的信息，加进来自温度检测电路18的室内温度信息中，由微型计算机7综合决定运行状态，通过驱动器12和限流电阻器13把通信信号传给高频变压器14的次级端线圈，通过芯线将高频载波信号载运的发送信号传输给初级端。

该被传输的信号，在由与高频变压器14初级端线圈的电感并联连接的电容器15构成的并联谐振电路中，被整形为接近正弦的高频信号，被重叠在串行通信电缆中，传送给室外机2。

另一方面，在室外机2中，以室内外机的连接电缆3、4中的一个为基准被重叠在串行通信电缆5，由高频变压器25的初级端线圈接收从室内机发送的串行通信信号，通过芯线输出到次级端线圈。接着，通过耦合电容器23输入到解调电路22，去除高频载波，信号被解调，输入到室外机2的微型计算机31。室外机的微型计算机31接收来自室内机的由串行通信信号带来的指令，决定制冷压缩机36和室外送风机35的运行条件。来自室外机2的信息的发送也同样对室内机1进行，这些信息的发送依次反复进行。室外机2的故障信息也同样发送给室内机1。

关于串行通信信号的调制和解调，下面参照图2和图3加以说明。关于串行通信信号从室内机1向室外机2的发送，以使用者改变空调机设定温度的情况为例加以说明。图2为与本实施方式有关的室内机调制电路和解调电路的具体构成图。图3为图2各点的波形图。

接收使用者的遥控等操作，分析其内容，计算制冷压缩机36和室外送风机35等各种室外机的转数指令，将变更内容发送给室外机2。发送数据如图3的发送数据所示，例如1帧8位的情况，最先输出起始位ST后，输出数据串D0～D7，最后附加停止位SP，变换为一连串的发送数据串。图2所示的微型计算机7的发送输出，是输出包含如图3所示的像A点电压那样的高频载波频率的矩形信号。由微型计算机处理二值信号，变为图3A点电压那样的矩形信号。这里，将各位(D0～D7中的任何位)中的矩形波的重复信号称为载波。

用微型计算机发送输出(A点电压)来驱动图2所示的调制用驱动器12，使高频电流流进高频变压器14的次级端线圈。高频变压器14通过芯线输出到初级端线圈，通过与初级端线圈的电感并联连接的电容器15的并联谐振电路，形成有选择地传输载波频率的滤波器，进行平滑处理，因此形成接近图3C点电压那样的正弦波的平滑的交流信号，通过图2所示的串行通信电缆5发送给室外机2。

另外，该发送信号，通过也同样搭载在室外机2的高频变压器25的足够大的电感，给予高频阻抗，因此能防止衰减。图2和图3的构成例是以预先合成数据串和高频发送载波的形式从微型计算机发送通道输出的例子，但当由于微型计算机性能的限制不能进行上述输出时，在微型计算机7外部设置振荡电路，利用OR电路合成数据串和高频载波后，驱动高频变压器14，也能得到同样的效果。

下面就来自室外机的串行通信信号的接收方法加以说明。通过图2的串行通信电缆，以图3的接收时C点电压的波形，来接收以上述同样方法从室外机发送的串行通信信号。C点的信号输入到图2的高频变压器14初级端线圈，通过高频变压器14的芯线输出到次级端线圈，通过图2所示的耦合电容器，像图3中接收时D点电压那样与规定的偏压相重叠，再输出到解调电路9。

在采用比较器的比较电路9-a中，D点电压的信号与等于上述偏压的比较电压进行比较，仅在使图3接收时D点电压的比较电压向上偏移的电压区间使输出反转。由于此时的输出信号包含高频的载波成分，固此由图2解调电路9具备的电阻R和电容C进行平滑，去掉高频成分后，通过缓冲器9-b，作为图3的接收时E点电压那样的数据串被解调。室外机2中的发送接收方法也同样，交替地重复发送和接收。

下面利用图4来说明使串行通信信号的高频载波接近正弦波的形态。如上所述，通过与高频变压器14初级端线圈的电感并联连接的电容器15的并联谐振电路，形成有选择地传输载波频率的滤滤器，进行平滑，使从微型计算机输出的高频矩形信号接近正弦波。

图4中，高频变压器的初级端和次级端线圈的电感为0.5毫亨，防止错误连接电容器16的静电容量为0.01微法拉，防止阻尼振荡用电阻器17为20欧姆，示出只有并联谐振电容器15的静电容器改变时的重叠在串行通信电缆5的电压波形。在该构成例的情况下，载波频率为30千赫，使谐振电容器在0.01微法拉(fo＝约70千赫)～0.033微法拉(fo＝约40千赫)～0.047微法拉(fo＝约30千赫)间变化时，载波频率与并联谐振电路的谐振频率接近，变为更接近正弦波的平滑的波形。

下面对防止阻尼振荡用电阻17、28的功能和作用进行说明。在图2所示的室内外连接电缆4和串行通信电缆5的配线很长的情况下，有可能因电感成分而产生阻尼振荡。如图5所示，通过插入防止阻尼振荡用串联电阻器17、28，就能防止可能成为噪声源的阻尼振荡。图5示出没有防止阻尼振荡用电阻器和插入防止阻尼振荡用电阻器时通信信号波形的比较。在室内外机的一方设置防止阻尼振荡用电阻器，也同样能起到防止阻尼振荡的作用。

另外，在本发明的实施方式中，利用图1的错误连接保护用电容器16、29进行电缆连接时的保护。作为将电缆5错误连接在电缆3时的解决办法的防止错误连接用电容器16、19，需要在错误连接时能耐市电，如果是100伏的产品，需要耐压为交流160伏，如果是200伏的产品，则需要交流250伏的耐压，作为薄膜电容器，这些能够便宜到手。在本实施方式中，在图1所示的电路构成中的符号20和37的电路位置连接变阻器，吸收从市电来的浪涌电压。

若详细叙述，则本发明实施方式的特征在于具有如下的构成、功能和作用。也就是说，本实施方式，对室内机1和室外机2，连接两根供给市电的电缆3、4和一根串行通信电缆5，设置具有初级端电感的高频变压器14、25，其两端与供给室外机市电的其中一根电缆4和串行通信电缆5相连接。另外，为进行以高频信号作为载波的串行通信信号的发送和接收，高频变压器14、25的初级端电感上并联连接电容器15、27，通过形成有选择地传输载波频率的滤波器，使通信信号接近正弦波，使之平滑，并且通过补加串联电阻器17、28，来抑制由于电缆的电感成分的影响而发生的不需要的阻尼振荡，从而抑制辐射噪声等噪声的发生量。

另外，将高频变压器的初级端线圈的匝数N1和次级端线圈的匝数N2的匝数比作为N1/N2(N1＜N2)，任意调整载波振幅，来降低和抑制噪声端子电压等噪声(其功能和作用，在后面叙述)。并且在高频变压器的初级端串联连接能耐市电电压的电容器16、29，使在简单的电路构成中也具有对错误连接的保护性能，另外用变阻器20、37来吸收从市电流入的电压浪涌。

通过采用这样的构成，分体式空调机的室内外机的串行通信部件，在信号向串行通信电缆的重叠(发送)以及信号从串行通信电缆的抽取(接收)中，均不使用光电耦合器等信号传输较滞后的大的半导体元件，而使用初级和次级间绝缘的高频变压器，因此没有必要补加为使微型计算机控制电位与一端连接市电的串行通信电缆的电位绝缘的专用部件，另外也没有必要考虑信号的传输滞后，有可能以少量的元部件、简单的电路构成易于实现室内机和室外机之间的串行通信装置。而且通过使用具有初级次级间高耐压性能的高频变压器，能使与市电连接的初级端电位和低电压的控制电路的次级端电位绝缘。

另外，与串行通信电缆连接的高频变压器的初级线圈的电感并联连接电容器，作为并联谐振电路，以此形成有选择地传输载波频率的滤波器，通过使串行通信信号的载波接近正弦波并使之平滑，能够抑制高次谐波成分，因此就可能抑制噪声端子电压和辐射噪声等噪声的发生。另外，关于初级线圈的匝数N1和次级线圈的匝数N2，其关系为N1＜N2，通过任意调整载波振幅，也可能降低和抑制噪声端子电压等噪声。

通往空调机室外机的电缆，特别是处理高频信号的通信电缆，具有天线的功能，能放射电波，可形成有害的噪声。由于这种从通信电缆辐射的噪声给家庭使用的电气设备和电子设备带业不好的影响，因此被予以管制，以降低和抑制这种噪声。而且，如图3所示的B点电压的矩形波信号流经通信电缆后，矩形波信号中的某些高次谐波成分可能成为辐射噪声的发生源，在初级端线圈连接电容器15构成谐振电路，形成接近如图3C点电压所示的正弦波的正弦波状波形，尽可能使由高次谐波成分产生的辐射噪声消失。再加之，由于流经电缆5的通信信号的振幅一变大，辐射噪声则会相应变大，因此从使辐射噪声消失的观点来看，应谋求尽可能减少通信信号的振幅。按照这种观点，应使线圈匝数N1＜N2。

本实施方式中，由于没有通信电路专用电源，因而有利于减少元部件数量和节省电力，另外，通过在与串行通信电缆一方相连接的高频变压器初级端线圈的端子和与串行通信电缆连接一方的端子上，串联连接具有能耐市电电压的耐压性能的电容器，用元部件数量极少的简单电路，在空调机安装作业时，在串行通信电缆的连接作业时，即使误把连接市电的内外连接电缆与串行通信电缆相连接，也能防止破坏和故障。另外，用变阻器能吸收从市电流入的电压浪涌，因此在防止通信电路破坏的同时，能够防止不需要的噪声流向串行通信信号。

按照本发明，用简单的电路能实现高速通信，因为元部件少，所以能节省空间，实现低价格。并且，用并联谐振电路能使载波信号变为接近正弦波的平滑的波形，因此对于抑制辐射噪声能取得显著的效果。另外，不需要用光电耦合器方式绝缘的另外电源，用高频变压器能给信号电压，因此能节省电力。

Claims (8)

1、一种空调机的通信控制装置，该空调机是分体式空调机，并具备室内机和室外机，室内机具有交流电源端子、室内送风机、包含微型计算机的控制系统部件、温度检测部件、交流-直流变换器，室外机具有室外送风机、制冷压缩机、包含微型计算机的控制系统部件、温度检测部件、交流-直流变换器，其特征在于：

上述室内机和上述室外机之间设有供给上述交流电源的两根连接电缆和一根通信电缆，

上述室内机和上述室外机分别设有高频变压器，该高频变压器初级端线圈的两端与上述两根连接电缆中的一根连接电缆和上述通信电缆相连接。

2、根据权利要求1所述的空调机的通信控制装置，其特征在于：

使上述高频变压器的连接在上述交流电源一侧的初级端电位与连接在上述控制系统部件一侧的次级端电位绝缘。

3、根据权利要求1所述的空调机的通信控制装置，其特征在于：

上述高频变压器的初级端线圈并联连接电容器，形成并联谐振电路，使在上述通信电缆中流动的交变信号成为接近正弦波的正弦波状波形。

4、根据权利要求1、2或3所述的空调机的通信控制装置，其特征在于：

上述室内机和上述室外机双方或其中任何一方的高频变压器的初级端线圈和上述通信电缆之间连接电阻器，使高频阻尼振荡衰减。

5、根据权利要求1、2或3所述的空调机的通信控制装置，其特征在于：

上述高频变压器初级端线圈和上述通信电缆之间连接耐上述交流电源电压的电容器。

6、根据权利要求1、2或3所述的空调机的通信控制装置，其特征在于：

上述连接电缆和上述通信电缆之间连接变阻器。

7、根据权利要求1、2或3所述的空调机的通信控制装置，其特征在于：

上述高频变压器初级端线圈的匝数N1和次级端线圈的匝数N2为N1＜N2的关系。

8、根据权利要求3所述的空调机的通信控制装置，其特征在于：

将上述高频变压器次级端线圈一方与上述控制系统部件连接，

通过上述并联谐振电路，将来自上述控制系统部件的信号变换为上述正弦波状波形，作为运行指令，通过上述通信电缆从上述室内机发送到上述室外机，

上述室外机发送室外机信息，室外机信息包括上述室外机的运行信息、来自上述室外机温度检测部件的信息和上述室外机的故障信息，

上述室内机从上述室外机接收上述室外机信息，利用使用者的操作信息和来自上述室内机温度检测部件的信息，决定运行状态。

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