CN201615567U - 空调控制器两线供电通讯电路 - Google Patents

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Abstract

一种空调控制器两线供电通讯电路，包括与主板控制器连接的第一通讯电路以及与线控器连接的第二通讯电路，所述第一通讯电路与第二通讯电路通过通讯接口连接，第一通讯电路与第二通讯电路之间的通讯信号与电源信号共用一根连接线；直流电源通过电容整流滤波并串联电感后为第一通讯电路供电，并接入通讯接口；通讯接口将第一通讯电路来的电源信号和通讯信号通过极性转换开关后串联二级管并通过电容滤波，并经过电阻降压后为第二通讯电路供电。本实用新型不仅对通讯线材要求不高，普通的电线就可以使用，而且安装简单，没有极性之分，不会出现安装错误的情况，适用于多种空调控制器。

Description

空调控制器两线供电通讯电路
技术领域
本实用新型涉及空调控制器，具体涉及空调控制器的两线供电通讯电路。
背景技术
现有的空调控制器分为两种：一种是遥控型，包括红外遥控器和安装在空调机体上的主板控制器，用户通过红外遥控器完成操作，主板控制器接收红外遥控器发来的操作命令完成具体的控制；另一种是线控型，包括安装在空调机体上的线控器和主板控制器，线控器与主板控制器之间由多芯连接线连接，操作和参数的显示由线控器完成，主板控制器通过连接线为线控器提供电源，同时通过连接线与线控器实现双向的通讯，将状态、温度等信息发给线控器，并接收线控器发来的操作命令。
线控型的空调控制器具有操作方便，显示内容丰富的优点，更广泛的应用在中央空调和档次较高的家用空调上。目前，线控器与控制器主板之间一般采用三线制或四线制的连接方式，即连接线有三根或四根，其中两根分别是电源的正和负，另一根或两根是通讯信号线。在四线制中，通讯也采用RS232或RS485的传统方式。
图1是三线制通讯电路的结构示意图。(图1只示出了主板控制器的通讯电路，线控器的通讯电路由于和主板控制器的通讯电路基本一致，在图1中未示出)如图1所示，电源和通讯共用一个三芯通讯接口CN101，其中电源占用两根线(通讯接口CN101中的线1和线3)，通讯的收和发则共用一根线(通讯接口CN101中的线2)。主板控制器内单片机IC101的数据发送引脚TXD上的信号发生高低电平变化时，将控制三极管Q102导通或者截止。当TXD信号为低电平时，三极管Q102截止，通讯线(线2)通过电阻R103连接到+12V。当TXD信号为高电平时，三极管Q102导通，通讯线(线2)上的电平拉到低。同样，当接收通讯信号时，三极管Q101随通讯线(线2)上信号的高低电平变化导通或者截止，并把信号送到主板控制器内单片机IC101的数据接收引脚RXD上。图1中未示出的线控器的通讯电路和主板控制器的通讯电路基本一致，只要把单片机IC101改为线控器的单片机即可。两个电路通过通讯接口CN101连接。图1所示的只是简单的示意图，在实际应用中，还要根据主板控制器和线控器的不同以及通讯距离的情况进行调整；在接收信号时，还需要加上波形整形电路。
三线制通讯电路存在以下缺点：(1)三根线不能接错，否则不仅会造成通讯不正常，甚至会烧毁电路；(2)所用元器件较多，故障率较高；(3)其中电阻R2、电阻R3的选择要根据线控器负载电流以及通讯线长决定，如果供电电压发生变化，就会使通讯变得不可靠；如果主板控制器同时要连接几个线控器，也会出现负载能力不够的问题。
图2是四线制通讯电路的结构示意图。(图1只示出了主板控制器的通讯电路，线控器的通讯电路由于和主板控制器的通讯电路基本一致，在图2中未示出)图2采用了典型的RS485通讯接口芯片，另一种采用RS232通讯接口芯片的通讯方式与图2所示的基本一致。如图2所示，电源和通讯共用一个四芯通讯接口CN201，其中电源占用两根线(通讯接口CN201中的线1和线2)，还要两根差分通讯线(通讯接口CN201中的线3和线4)。图2中未示出的线控器的通讯电路和主板控制器的通讯电路基本一致，只要把单片机IC201改为线控器的单片机即可。两个电路通过通讯接口CN201连接。
四线制通讯电路存在以下缺点：(1)四根线不能接错线，否则不仅不能正常工作，还会损坏控制器和线控器；(2)需要专用的接口芯片和通讯线，成本较高；(3)通讯容易受干扰，对通讯电路的元器件要求高。
实用新型内容
针对现有空调控制器在安装时需要对控制器和线控器进行接线调试，线材选择不合适或者接错线时会造成故障和损失的不足，申请人进行了改进研究，提供一种空调控制器两线供电通讯电路，不仅安装简单，没有极性之分，不会出现安装错误的情况，而且对通讯线材要求不高。
本实用新型的技术方案如下：
一种空调控制器两线供电通讯电路，包括与主板控制器连接的第一通讯电路以及与线控器连接的第二通讯电路，所述第一通讯电路与第二通讯电路通过通讯接口连接，第一通讯电路与第二通讯电路之间的通讯信号与电源共用一根连接线；直流电源通过电容整流滤波并串联电感后为第一通讯电路供电，并接入通讯接口；通讯接口将第一通讯电路来的电源和通讯信号通过极性转换开关后串联二级管并通过电容滤波，并经过电阻降压后为第二通讯电路供电。
所述第一通讯电路的具体构成如下：包括第一三极管Q1和第二三极管Q2；所述第一三极管Q1的基极串联第六电阻R6后接入主板控制器单片机IC1的TXD引脚，第一三极管Q1的发射极接地，第一三极管Q1的集电极串联第一电阻R1后接入通讯接口CN1的1脚；所述第二三极管Q2的集电极接入主板控制器单片机IC1的IRQ引脚，同时串联第五电阻R5后接+5V电源，第二三极管Q2的发射极接地，第二三极管Q2的基极顺序连接第四电阻R4和第二电阻R2后接入通讯接口CN1的1脚；第四电阻R4和第二电阻R2的中间点分别与第三电阻R3和第二电容C2的一端连接，第三电阻R3和第二电容C2的另一端接地；通讯接口CN1的1脚串联电感L1后接+12V电源，第一电容C1连接在+12V电源和地之间，通讯接口CN1的2脚接地。
所述第二通讯电路的具体构成如下：包括第三三极管Q3和第四三极管Q4；所述第三三极管Q3的基极串联第十电阻R10后接入线控器单片机IC2的TXD引脚，第三三极管Q3的发射极接地，第三三极管Q3的集电极串联第九电阻R9后接入极性转换开关D1的2脚；所述第四三极管Q4的集电极接入线控器单片机IC2的IRQ引脚，同时串联第十一电阻R11后接+5V电源，第四三极管Q4的发射极接地，第四三极管Q4的基极顺序连接第十二电阻R12和第七电阻R7后接入极性转换开关D1的2脚；第十二电阻R12和第七电阻R7的中间点分别与第八电阻R8和第四电容C4的一端连接，第八电阻R8和第四电容C4的另一端接地；通讯接口CN1的1脚接入极性转换开关D1的1脚，通讯接口CN1的2脚接入极性转换开关D1的3脚；极性转换开关D1的4脚接地，极性转换开关D1的2脚串联二极管D2后接+12V电源，第三电容C3连接在+12V电源和地之间。
本实用新型的有益技术效果是：
本实用新型采用负脉冲载波调制原理，工作电源和通讯信号共用一根连接线。不仅对通讯线材要求不高，普通的电线就可以使用，而且安装简单，没有极性之分，不会出现安装错误的情况，适用于多种空调控制器。
附图说明
图1是三线制通讯电路的结构示意图。
图2是四线制通讯电路的结构示意图。
图3是本实用新型的第一通讯电路图。
图4是本实用新型的第二通讯电路图。
图5是在输出电源线上产生的负脉冲波形图。
具体实施方式
下面结合附图对本实用新型的具体实施方式做进一步说明。
本实用新型连接在主板控制器及线控器之间，包括与主板控制器连接的第一通讯电路以及与线控器连接的第二通讯电路，第一通讯电路与第二通讯电路通过通讯接口连接，第一通讯电路、第二通讯电路的具体电路结构分别见图3、图4。
如图3所示，第一通讯电路包括第一三极管Q1和第二三极管Q2；所述第一三极管Q1的基极串联第六电阻R6后接入主板控制器单片机IC1的TXD引脚，第一三极管Q1的发射极接地，第一三极管Q1的集电极串联第一电阻R1后接入通讯接口CN1的1脚；所述第二三极管Q2的集电极接入主板控制器单片机IC1的IRQ引脚，同时串联第五电阻R5后接+5V电源，第二三极管Q2的发射极接地，第二三极管Q2的基极顺序连接第四电阻R4和第二电阻R2后接入通讯接口CN1的1脚；第四电阻R4和第二电阻R2的中间点分别与第三电阻R3和第二电容C2的一端连接，第三电阻R3和第二电容C2的另一端接地；通讯接口CN1的1脚串联电感L1后接+12V电源，第一电容C1连接在+12V电源和地之间，通讯接口CN1的2脚接地。
如图4所示，第二通讯电路的具体构成如下：包括第三三极管Q3和第四三极管Q4；所述第三三极管Q3的基极串联第十电阻R10后接入线控器单片机IC2的TXD引脚，第三三极管Q3的发射极接地，第三三极管Q3的集电极串联第九电阻R9后接入极性转换开关D1的2脚；所述第四三极管Q4的集电极接入线控器单片机IC2的IRQ引脚，同时串联第十一电阻R11后接+5V电源，第四三极管Q4的发射极接地，第四三极管Q4的基极顺序连接第十二电阻R12和第七电阻R7后接入极性转换开关D1的2脚；第十二电阻R12和第七电阻R7的中间点分别与第八电阻R8和第四电容C4的一端连接，第八电阻R8和第四电容C4的另一端接地；通讯接口CN1的1脚接入极性转换开关D1的1脚，通讯接口CN1的2脚接入极性转换开关D1的3脚；极性转换开关D1的4脚接地，极性转换开关D1的2脚串联二极管D2后接+12V电源，第三电容C3连接在+12V电源和地之间。极性转换开关D1是由4个二极管首尾相连构成，其作用是无论两根连接线如何接入CN1，都会使+12V接入二极管D2的正极。
以上所述各元器件均为市售商品，商品型号可参见下表。
图3、图4中主要元器件表：
  序号   元器件代号   元器件类型   元器件参数或型号
  1   R1   电阻   20Ω
  2   R2   电阻   20KΩ
  3   R3   电阻   10KΩ
  4   R4   电阻   10KΩ
  5   R5   电阻   1KΩ
  6   R6   电阻   1KΩ
  7   C1   电解电容   1000uF
  8   C2   电容   100pF
  9   Q1   三极管   8050
  10   Q2   三极管   8050
  11   L1   电感   5mH
  12   R7   电阻   20KΩ
  13   R8   电阻   10KΩ
  14   R9   电阻   20Ω
  15   R10   电阻   1KΩ
  16   R11   电阻   1KΩ
  17   R12   电阻   10KΩ
  18   C3   电解电容   470uF
  19   C4   电容   100pF
  20   Q3   三极管   8050
  21   Q4   三极管   8050
  22   D1   极性转换开关   2A
  23   D2   二极管   IN4007
本实用新型的工作过程及原理说明：
如图3所示，第一通讯电路中通过整流滤波产生的12V直流电源，不仅提供给主板控制器单片机IC1自身，同时也通过串联电感L1后提供给线控器。
当主板控制器单片机IC1发送数据时，其TXD引脚输出正脉冲信号控制第一三极管Q1导通，把输出的电源拉低。由于正脉冲的宽度较小，在10us左右，而电感L1的阻抗和第一电容C1的电容值相对较大，有相当大的储能作用，所以不会影响主板控制器原来电源的性能。这样，在输出电源线(通讯接口CN1中的线1)上就产生如图5所示的一系列负脉冲波形。
见图5，Vcc是输出到通讯接口CN1的直流电压，连续三个负脉冲表示一个数据帧的开始，连续两个负脉冲表示数据“1”，一个单独的负脉冲表示数据“0”。
当主板控制器单片机IC1接收通讯信号时，第二电阻R2和第三电阻R3组成分压电路，将信号降压，再通过第四电阻R4控制第二三极管Q2的导通和截止，产生正脉冲信号送到主板控制器单片机IC1的中断引脚IRQ。
如图4所示，从第一通讯电路来的电源通讯信号通过极性转换开关D1后，将不受通讯接口CN1接线的极性影响。电源通过二极管D2后，由第三电容C3滤波，将负脉冲信号滤除。直流电源经过第七电阻R7和第八电阻R8降压后，提供给线控器单片机IC2和其它元器件。线控器单片机IC2发送和接收信号的原理同主板控制器单片机IC1。
以上所述的仅是本实用新型的优选实施方式，本实用新型不限于以上实施例。可以理解，本领域技术人员在不脱离本实用新型的精神和构思的前提下，可以做出其它改进和变化。

Claims (3)

1.一种空调控制器两线供电通讯电路，包括与主板控制器连接的第一通讯电路以及与线控器连接的第二通讯电路，所述第一通讯电路与第二通讯电路通过通讯接口连接，其特征在于：第一通讯电路与第二通讯电路之间的通讯信号与电源共用一根连接线；直流电源通过二极管整流经电容滤波并串联电感后为第一通讯电路供电，并接入通讯接口；通讯接口将第一通讯电路来的电源和通讯信号通过极性转换开关后串联二级管并通过电容滤波，并经过电阻降压后为第二通讯电路供电。
2.根据权利要求1所述空调控制器两线供电通讯电路，其特征在于所述第一通讯电路的具体构成如下：包括第一三极管(Q1)和第二三极管(Q2)；所述第一三极管(Q1)的基极串联第六电阻(R6)后接入主板控制器单片机(IC1)的TXD引脚，第一三极管(Q1)的发射极接地，第一三极管(Q1)的集电极串联第一电阻(R1)后接入通讯接口(CN1)的1脚；所述第二三极管(Q2)的集电极接入主板控制器单片机(IC1)的IRQ引脚，同时串联第五电阻(R5)后接+5V电源，第二三极管(Q2)的发射极接地，第二三极管(Q2)的基极串连连接第四电阻(R4)和第二电阻(R2)后接入通讯接口(CN1)的1脚；第四电阻(R4)和第二电阻(R2)的中间点分别与第三电阻(R3)和第二电容(C2)的一端连接，第三电阻(R3)和第二电容(C2)的另一端接地；通讯接口(CN1)的1脚串联电感(L1)后接+12V电源，第一电容(C1)连接在+12V电源和地之间，通讯接口(CN1)的2脚接地。
3.根据权利要求1所述空调控制器两线供电通讯电路，其特征在于所述第二通讯电路的具体构成如下：包括第三三极管(Q3)和第四三极管(Q4)；所述第三三极管(Q3)的基极串联第十电阻(R10)后接入线控器单片机(IC2)的TXD引脚，第三三极管(Q3)的发射极接地，第三三极管(Q3)的集电极串联第九电阻(R9)后接入极性转换开关(D1)的2脚；所述第四三极管(Q4)的集电极接入线控器单片机(IC2)的IRQ引脚，同时串联第十一电阻(R11)后接+5V电源，第四三极管(Q4)的发射极接地，第四三极管(Q4)的基极顺序连接第十二电阻(R12)和第七电阻(R7)后接入极性转换开关(D1)的2脚；第十二电阻(R12)和第七电阻(R7)的中间点分别与第八电阻(R8)和第四电容(C4)的一端连接，第八电阻(R8)和第四电容(C4)的另一端接地；通讯接口(CN1)的1脚接入极性转换开关(D1)的1脚，通讯接口(CN1)的2脚接入极性转换开关(D1)的3脚；极性转换开关(D1)的4脚接地，极性转换开关(D1)的2脚串联二极管(D2)后接+12V电源，第三电容(C3)连接在+12V电源和地之间。
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