CN209821307U - 一种电子膨胀阀模拟电路 - Google Patents

Abstract

本实用新型提供一种电子膨胀阀模拟电路。该电路包括：驱动电路、模拟电路和处理单元；所述驱动电路与所述处理单元连接，用于根据所述处理单元发送的控制指令驱动所述模拟电路，所述控制指令用于指示模拟电路的目标工作状态；所述模拟电路与所述驱动电路连接，用于模拟电子膨胀阀并输出反馈信息至所述处理单元；所述处理单元根据所述反馈信息得到模拟电路的实际工作状态，并根据所述实际工作状态生成控制指令；其中，所述工作状态包括转动方式和转动步数。本实用新型通过设计一种模拟电路能够替代各种型号的电子膨胀阀，开发设计人员做模拟电子膨胀阀负载用，大大节约调试时间，提高测试效率。

Description

一种电子膨胀阀模拟电路

技术领域

本实用新型涉及电子膨胀阀测试技术领域，尤其涉及一种电子膨胀阀模拟电路。

背景技术

电子膨胀阀作为一种重要的传统节流元件，即可控制蒸发器供液量，又可节流饱和液态制冷剂，已广泛应用于空调、制冷和低温冷冻系统。电子膨胀阀在不同的开度下的流量是其重要特性，直接关系着制冷系统的质量。以空调为例，冷水式空调机组以高效节能、环保、灵活组合、安装方便等优点在市场占有率正日趋增长，广泛应用于政府公建、城市综合体、工业生产、轨道交通、酒店行业、商业办公等场所。如图11所示，制冷系统由一个蒸发器、一个压缩机、一个冷凝器和一个膨胀阀组成。在空调系统中，电子膨胀阀一般是控制系统的冷媒流量。冷媒流量的调节控制是实现空调系统循环运行，内部系统换热的重要部件，因此其控制至关重要。在冷水式空调机组中电子膨胀阀起节流的作用，以控制系统冷媒流量大小。电子膨胀阀利用被调节参数产生的电信号，控制施加于膨胀阀上的电压或电流，进而达到调节供液量的目的。

电子膨胀阀的测试则显得十分重要。而电子膨胀阀的型号则多种多样，为了方便开发测试人员对各种型号的电子膨胀阀进行测试，亟需一种能够模拟各种电子膨胀阀的装置或电路。

实用新型内容

为解决现有技术中存在的上述问题，本实用新型提供一种电子膨胀阀模拟电路，通过设计一种模拟电路能够替代各种型号的电子膨胀阀，开发设计人员做模拟电子膨胀阀负载用，大大节约调试时间，提高测试效率。

本实用新型提供的电子膨胀阀模拟电路包括：驱动电路、模拟电路和处理单元；其中，

所述驱动电路与所述处理单元连接，用于根据所述处理单元发送的控制指令驱动所述模拟电路，所述控制指令用于指示模拟电路的目标工作状态；

所述模拟电路与所述驱动电路连接，用于模拟电子膨胀阀并输出反馈信息至所述处理单元；

所述处理单元根据所述反馈信息得到模拟电路的实际工作状态，并根据所述实际工作状态生成控制指令；

其中，所述工作状态包括转动方式和转动步数。

进一步地，还包括滤波电路，所述滤波电路连接所述模拟电路，所述滤波电路包括分压电阻。

进一步地，所述模拟电路包括至少4组相同结构的模拟子电路，所述模拟子电路包括发光二极管、三极管、第一电阻、第二电阻和第三电阻；所述发光二极管的阴极连接所述驱动电路、阳极连接所述第一电阻的一端，所述第一电阻的另一端经所述第二电阻接至第一电源；所述第一电阻和所述第二电阻的连接点连接所述三极管的基极，所述三极管的发射极连接所述第三电阻的一端、集电极连接第二电源，所述第三电阻的另一端连接所述滤波电路。

进一步地，所述处理单元和所述模拟电路之间连接有分压电路，所述分压电路包括限流电阻、滤波电容和钳位二极管，所述限流电阻的一端连接所述模拟电路、另一端与所述滤波电容连接后串联至钳位二极管的阳极和所述处理单元。

进一步地，所述处理单元将采样时间内多个所述反馈信息、与多个所述反馈信息一一对应的所述限流电阻另一端的电压、以及电压与工作状态之间预设的映射关系确定模拟电路的实际工作状态。

进一步地，所述处理单元包括上位机和下位机，所述上位机和所述下位机通信连接。

本实用新型的有益效果：

本实用新型提供的一种电子膨胀阀模拟电路，该模拟电路中的驱动电路可以实现电子膨胀阀的动作，模拟电路则是模拟电子膨胀阀负载和步数检测。处理单元向驱动电路发送携带有目标步数的控制指令，并通过模拟电路模拟电子膨胀阀的实际步数，并将实际步数传递给所述处理单元。处理单元通过将目标步数和实际步数对比显示，比较结果一目了然。本实用新型提供的模拟电路主要用于开发设计人员做模拟电子膨胀阀负载用，大大节约调试时间，提高测试效率。

附图说明

图1为本实用新型实施例提供的一种电子膨胀阀模拟电路的电路原理框图之一；

图2为本实用新型实施例提供的一种电子膨胀阀模拟电路的电路原理框图之二；

图3为本实用新型实施例提供的模拟电路的电路结构示意图；

图4为本实用新型实施例提供的一种电子膨胀阀模拟电路在两相励磁工作状态下的部分电路简化后的示意图；

图5为本实用新型实施例提供的一种电子膨胀阀模拟电路的电路原理框图之三；

图6为本实用新型实施例提供的一种电子膨胀阀模拟电路的电路原理框图之四；

图7为本实用新型实施例提供的一种电子膨胀阀模拟电路的电路原理框图之五。

图8为本实用新型实施例提供的一种电子膨胀阀模拟电路的电路结构示意图；

图9为本实用新型实施例提供的驱动电路的电路结构示意图；

图10为现有技术提供的驱动电子膨胀阀实物的工作原理图；

图11为现有技术提供的制冷系统的结构示意图。

具体实施方式

为使本实用新型的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本实用新型实施例中的附图，对本实用新型实施例中的技术方案进行清楚地描述，显然，所描述的实施例是本实用新型一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本实用新型中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本实用新型保护的范围。

图10为目前驱动电子膨胀阀驱动常见控制的工作原理图。图10中，驱动芯片ULN2003通过一连接器连接实际电子膨胀阀实物，该电子膨胀阀内部为四相八拍步进电机。当ULN2003输出端第16管脚为高阻态时，此时VCC1通过A相L1线圈负载到ULN2003的第16管脚，该回路处于不导通状态，即表示电子膨胀阀A相不工作；当ULN2003输出端第16管脚为低电平状态，此时VCC1通过A相L1线圈负载到ULN2003的第16管脚，该回路处于导通状态，即表示电子膨胀阀A相工作。同理可知电子膨胀阀的B、C、D相的工作原理，此处不再赘述。

本实用新型旨在提供一种电子膨胀阀模拟电路，该电路能够模拟出电子膨胀阀实际工作状态，并将驱动实际步数、开阀或关阀状态传输到处理单元，实现驱动和检测同步显示，便于开发设计人员进行调试、验证工作，且该电路可以模拟不同类型电子膨胀阀，省去了开发设计人员在市场上寻找各种电子膨胀阀实物的时间，提高工作效率。

图1为本实用新型实施例提供的一种电子膨胀阀模拟电路的电路原理框图之一。如图1所示，该电路包括：驱动电路101、模拟电路102和处理单元103；其中：

所述驱动电路101与所述处理单元103连接，用于根据所述处理单元103发送的控制指令驱动所述模拟电路102，所述控制指令用于指示模拟电路102的目标工作状态；所述模拟电路102与所述驱动电路101连接，用于模拟电子膨胀阀并输出反馈信息至所述处理单元103；所述处理单元103根据所述反馈信息得到模拟电路102的实际工作状态，并根据所述实际工作状态生成控制指令；其中，所述工作状态包括转动方式和转动步数。

图2为本实用新型实施例提供的一种电子膨胀阀模拟电路的电路原理框图之二。如图2所示，该电路包括：驱动电路101、模拟电路102、处理单元103和滤波电路104。结合图8所示，其中，所述滤波电路104的一端连接所述模拟电路102、另一端连接第三电源；所述滤波电路104包括分压电阻R14。在本实施例中，第三电源为电源地GND。

图3为本实用新型实施例提供的模拟电路的电路结构示意图。结合图3和图8所示，所述模拟电路102包括4组相同结构的模拟子电路，分别为A相模拟电路、B相模拟电路、C相模拟电路和D相模拟电路。以A相模拟电路为例，所述模拟子电路包括发光二极管LED1、三极管N1、第一电阻R1、第二电阻R2和第三电阻R3；所述发光二极管LED1的阴极连接所述驱动电路101、阳极连接所述第一电阻R1的一端，所述第一电阻R1的另一端经所述第二电阻R2接至第一电源VCC1；所述第一电阻R1和所述第二电阻R2的连接点连接所述三极管N1的基极，所述三极管N1的发射极连接所述第三电阻R3的一端、集电极连接第二电源VCC2，所述第三电阻R3的另一端连接所述滤波电路105。其中，第二电源VCC2取值范围为3-5V。

类似地，B相模拟电路包括发光二极管LED2、三极管N2、第一电阻R4、第二电阻R5和第三电阻R6；C相模拟电路包括发光二极管LED3、三极管N3、第一电阻R7、第二电阻R8和第三电阻R9；D相模拟电路包括发光二极管LED4、三极管N4、第一电阻R11、第二电阻R12和第三电阻R13。

本实用新型实施例中各电路元件的作用如下：LED1-LED4为二极管灯，用于指示每相模拟子电路的导通状态。LED灯亮表示其所在模拟子电路导通，即表示该相模拟子电路处于励磁状态。R1-R3为A相模拟子电路的分压电阻；R4-R6为B相模拟子电路的分压电阻；R7-R9为C相模拟子电路的分压电阻；R11-R13为D相模拟子电路的分压电阻；R14为模拟电路的共用分压电阻；R10为MCU侧限流电阻，防止电流超过单片机单路引脚允许的额定电流。C1为滤波电容，与前级等效电阻形成RC滤波电路，滤除电压信号存在的干扰信号。

结合图1至图4所示，该模拟电路可分为单相励磁和多相励磁两种工作情况。

以A相模拟子电路为例，模拟电路单相励磁时的工作原理为：

(1)A相模拟子电路检测到低电平信号时，第一电源VCC1通过R2电阻、R1电阻和LED1显示灯到CN2连接器第一引脚，形成导通回路。其中，R1电阻为分压电阻，R1电阻和R2电阻的连接点处存在电势差，该电势差作用到三极管N1的基极，使其导通。当三极管N1导通时，第二电源VCC2通过三极管的集电极和发射极到电阻R3，再串联电阻R14接GND，形成导通回路。其中，R14电阻为分压电阻，通过电阻R10能够检测到R14电阻和R10连接处的电压值，单片机2通过数据采集口1采集到该电压值，并将该电压值利用内部集成的模数转换器进行模数变换，然后单片机2再将该转换后的数值发送至上位机，即PC监控端。

(2)A相模拟子电路检测到高电平信号时，第一电源VCC1通过R2电阻、R1电阻和LED1显示灯到CN2连接器第一引脚，形成不了回路，即此时A相模拟子电路无法工作，R1电阻和R2电阻的连接点处也不存在电势差，因此该处无法达到三极管N1的导通电压，此时三极管N1无法导通。单片机2通过R10电阻检测R14电阻端为低电平状态，单片机2数据采集口1采集到R14电阻和R10连接处的电压值，并将该电压值利用内部集成的模数转换器进行模数变换，然后单片机2再将该转换后的数值发送至上位机，即PC监控端。

同理，B相模拟子电路、C相模拟子电路和D相相模拟子电路的工作原理类似，此处不再赘述。

以A相和B相两相模拟子电路同时励磁为例，模拟电路多相励磁时的工作原理为：

A相模拟子电路检测到低电平信号时，第一电源VCC1通过R2电阻、R1电阻和LED1显示灯到CN2连接器第一引脚，形成导通回路。其中，R1电阻为分压电阻，R1电阻和R2电阻的连接点处存在电势差，该电势差作用到三极管N1的基极，使其导通。当三极管N1导通时，第二电源VCC2通过三极管的集电极和发射极到电阻R3，再串联电阻R14接GND，形成导通回路。同时，B相模拟子电路检测到低电平信号时，第一电源VCC1通过R5电阻、R4电阻和LED2显示灯到CN2连接器第二引脚，形成导通回路。其中，R4电阻为分压电阻，R3电阻和R4电阻的连接点处存在电势差，该电势差作用到三极管N2的基极，使其导通。当三极管N2导通时，第二电源VCC2通过三极管的发射极到电阻R6，再串联电阻R14接GND，形成导通回路。也就是说，当A相模拟子电路和B相模拟子电路同时工作时，电路可简化为如图4所示：R3电阻和R6电阻并联再与R14串联形成回路。此时单片机2通过数据采集2采集到R10右端的电压值，并将该电压值利用内部集成的模数转换器进行模数变换，然后单片机2再将该转换后的数值发送至上位机，即PC监控端。该实施例中的VCC1取值范围为10-13V，VCC2取值范围为3-5V。作为一种电源供电方式，本实施例中的VCC1取值为+12V，VCC2取值为+5V。

其中，采集的电压值与模数转换后的AD值之间的映射关系如表1所示：

表1

本实用新型实施例中，定义4相八拍的驱动方式如下：

正转方式：A→AB→B→BC→C→CD→D→DA；

反转方式：DA→D→CD→C→BC→B→AB→A。

需要说明的是，U表示单片机供电电源电压，其取值范围1-5V。M的取值跟单片机内部的寄存器的位数N有关，M＝2^N。例如，若是8位寄存器，则M取值为256；若是10位寄存器，则M取值为1024。此外，该模拟电路还可以模拟类似电子膨胀阀的装置，例如四相八拍摆风电机。并且，本实施例仅是以4相模拟子电路作为示例，本领域技术人员可知，根据用户需求，该模拟电路可以扩展为更多相，比如扩展到E相、F相，每路工作原理相同。

本实用新型实施例中所设计的模拟电路采用了三极管，主要是利用三极管的开关作用，将驱动电子膨胀阀电流信号转换为单片机检测的电压信号，具体为：该模拟电路在模拟电子膨胀阀的不同工作状态时，三极管的发射极处会形成不同的电阻状态，进而对应不同的模拟电压，最后单片机通过采用一个AD采集口进行电压检测并在内部将不同的模拟电压信号转换为不同的模拟信号以实现模拟电子膨胀阀的工作状态的功能。

与传统方法中采用简单的电阻模拟方式相比，传统模拟电路由于没有三极管电路，过大的电流会对检测板侧的单片机造成电压和电流冲击。而本实用新型通过增加三极管，该三极管则起到开关作用，能够保护检测板侧的单片机避免受到电压和电流冲击，并且该模拟电路结构简单，稳定可靠，开发调试时操作方便。进一步地，在模拟电路中增加LED灯，用于显示各模拟子电路的工作状态，则使开发工作者更能一目了然地看到每相电子膨胀阀的工作状态。

图5为本实用新型实施例提供的一种电子膨胀阀模拟电路的电路原理框图之三。如图5所示，该电路包括：驱动电路101、模拟电路102、处理单元103和分压电路105。结合图8所示，其中，所述分压电路105包括限流电阻R10、滤波电容C1和钳位二极管D1，所述限流电阻R10的一端连接所述模拟电路102、另一端与所述滤波电容C1连接后串联至钳位二极管D1的阳极和所述处理单元103。

图6为本实用新型实施例提供的一种电子膨胀阀模拟电路的电路原理框图之四。如图6所示，与图5所示实施例不同之处在于，本实用新型实施例还包括滤波电路104。该滤波电路104能够起到低通滤波器的作用，滤除信号中高频干扰部分，防止高频干扰信号进入单片机检测端。

图7为本实用新型实施例提供的一种电子膨胀阀模拟电路的电路原理框图之五。如图7所示，与图6所示实施例不同之处在于，本实用新型实施例还包括显示单元106。目标步数和实际步数可以通过处理单元103传给显示单元106，使得开发调试效率提高。

图8为本实用新型实施例提供的一种电子膨胀阀模拟电路的电路结构示意图。图9为本实用新型实施例提供的驱动电路的电路结构示意图。结合图8和图9所示，驱动电路101中，驱动芯片(即IC4)可采用ULN2003驱动芯片。该驱动芯片的管脚1至4分别连接处理单元的4个输出管脚；该驱动芯片的管脚13至16通过连接器CN1和CN2分别连接模拟电路102(即D相模拟子电路、C相模拟子电路、B相模拟子电路和A相模拟子电路)的输入端；模拟电路102的输出连接滤波电路104，以及分压电路105(由R10、C1和D1组成)。本实用新型实施例中，处理单元103包括单片机1、单片机2和PC监控端。需要说明的是，本领域技术人员可知，在实际应用中，可以根据具体情况增加或减少单片机的数量，单片机和PC监控端之间可通过有线或无线进行通信连接。

作为一种可实施方式，该实施例中各电路元件的取值情况如下：VCC1＝+12V；VCC2＝+5V；C1＝100nF；R1＝R4＝R7＝R11＝10KΩ；R2＝R5＝R8＝R12＝20KΩ；R3＝2KΩ；R6＝4KΩ；R9＝8KΩ；R13＝16KΩ；R10＝1KΩ；R14＝10KΩ。

最后应说明的是：以上实施例仅用以说明本实用新型的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述实施例对本实用新型进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本实用新型各实施例技术方案的精神和范围。

Claims (6)

1.一种电子膨胀阀模拟电路，其特征在于，包括：驱动电路、模拟电路和处理单元；其中，

所述驱动电路与所述处理单元连接，用于根据所述处理单元发送的控制指令驱动所述模拟电路，所述控制指令用于指示模拟电路的目标工作状态；

所述模拟电路与所述驱动电路连接，用于模拟电子膨胀阀并输出反馈信息至所述处理单元；

所述处理单元根据所述反馈信息得到模拟电路的实际工作状态，并根据所述实际工作状态生成控制指令；

其中，所述工作状态包括转动方式和转动步数。

2.根据权利要求1所述的电路，其特征在于，还包括滤波电路，所述滤波电路连接所述模拟电路，所述滤波电路包括分压电阻。

3.根据权利要求2所述的电路，其特征在于，所述模拟电路包括至少4组相同结构的模拟子电路，所述模拟子电路包括发光二极管、三极管、第一电阻、第二电阻和第三电阻；所述发光二极管的阴极连接所述驱动电路、阳极连接所述第一电阻的一端，所述第一电阻的另一端经所述第二电阻接至第一电源；所述第一电阻和所述第二电阻的连接点连接所述三极管的基极，所述三极管的发射极连接所述第三电阻的一端、集电极连接第二电源，所述第三电阻的另一端连接所述滤波电路。

4.根据权利要求1或2所述的电路，其特征在于，所述处理单元和所述模拟电路之间连接有分压电路，所述分压电路包括限流电阻、滤波电容和钳位二极管，所述限流电阻的一端连接所述模拟电路、另一端与所述滤波电容连接后串联至钳位二极管的阳极和所述处理单元。

5.根据权利要求4所述的电路，其特征在于，所述处理单元将采样时间内多个所述反馈信息、与多个所述反馈信息一一对应的所述限流电阻另一端的电压、以及电压与工作状态之间预设的映射关系确定模拟电路的实际工作状态。

6.根据权利要求4所述的电路，其特征在于，所述处理单元包括上位机和下位机，所述上位机和所述下位机通信连接。