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1、引言

移動空調由于其“可移動、免安裝”一直深受國外用戶的喜愛，但國內市場很少看見，近一兩年由于國內消費需求的多樣化、應用場景的多元化，移動空調開始在中國家電市場上煥發出新的商業色彩。在移動空調產品的競爭中，使用的舒適性是搶占市場的設計重點。以掃風功能為例，移動空調出風口及導風葉片位置較低，導風葉片擺動時人手可以輕易觸碰到，用戶可以隨意調節導風板的位置，這樣會導致導風葉片位置不準確，影響掃風角度，進而影響出風方向，最后影響移動空調的溫度調節效果，用戶體驗較差。

2、現有導風板控制邏輯

目前移動空調導風板控制多為上電后復位，開機后若無掃風指令直接運行程序中默認的位置，收到掃風命令后按照程序中既定的位置范圍擺動掃風，但導風葉片的實時位置無反饋信號給到主控芯片，導風葉片的運動控制處于開環狀態，當有外界誤觸時，例如人手進行觸碰導風葉片，或其他異物卡住導風葉片運動機構時，就會使得導風葉片偏離原設定位置，進而影響掃風角度及出風的方向，嚴重時會造成掃風電機卡死，無法正常運轉，進而加速掃風電機的損壞，影響用戶的使用體驗。

3、具有自動校正控制的方法

針對上述客戶誤操作引起的移動空調送風角度改變，造成舒適性變差的問題，本文提供了一種導風葉片轉動的閉環控制系統，通過實時檢測導風葉片實際位置與設定導風葉片位置的誤差，進而校正導風葉片位置的方法。

圖1 掃風角度自動校正方塊圖

圖1給出了掃風角度自動校正方塊圖，掃風角度自動校正的基本原理為：上電后，導風葉片復位完成閉合過程；開機，主程序設定的掃風角度、導風葉片實際位置、電位器相應的阻值一一對應，按此設定關系來進行掃風；當外界施加干擾后，導風葉片實際位置偏離，電位器檢測導風葉片位置并給出反饋值，主程序將反饋值與設定導風葉片位置變量值比較后給出偏差值，主程序根據偏差量進行校正，驅動掃風電機調節導風葉片位置，完成校正過程。

圖2 控制流程圖

其控制流程圖見圖2，具體控制方法包括：

步驟S1：移動空調初始上電，導風葉片復位，接收到開機信號，開機運行；

步驟S2：主程序記錄用戶設定的掃風角度，導風葉片按照程序中設定的位置運行；

步驟 S3：檢測到導風葉片實時位置反饋信號；

步驟S4：判斷用戶設定的導風葉片位置與導風葉片實際位置的角度差異ΔA；

步驟S5：根據設定的導風葉片位置與檢測到的導風葉片實際位置的角度差ΔA，在導風葉片掃到最大或最小兩個邊界位置進行修正，補償兩者的角度差異。

舉例說明主程序如何進行校正：設定掃風電機為步進電機，AD值是檢測電路分壓后芯片探測到的對應電壓轉化的數字量，間接反映的是導風葉片的位置信息。主芯片模擬/數字轉換通道為8位二進制數，檢測電壓對應數字量范圍為0～255°；電位器旋轉一周阻值為0～10KΩ，檢測電路的電源VCC為+5V，分壓電阻R1阻值為1K，電位器阻值為Rx；當導風葉片旋轉時，導風葉片通過齒輪機構帶動電位器一同旋轉，電位器的阻值相應改變，主程序可以檢測到電位器在此位置的AD值，主程序根據檢測到的AD值可以計算出此位置電位器對應的電阻值。

AD=(Rx*255)/(Rx+1000) （1）

Rx=(1000*AD)/(255-AD) （2）

由前述可知，電位器旋轉一周阻值為0～10KΩ，且電位器的阻值與旋轉的角度值為線性關系，由此可以計算出導風葉片實際的旋轉位置A。

A=(Rx/10000)*360 （3）

經過以上公式（1）、（2）、（3），主程序便可以計算出導風葉片實際的角度位置為A，在掃風過程中主程序同步記錄預設角度A0，主程序經過計算可得出導風葉片角度偏差值為：

ΔA=A-A0 （4）

主程序根據ΔA來輸出驅動掃風電機的參數，使得掃風角度得以修正；例如導風葉片預設角度A0為70°，導風葉片實際角度A為90°，可得角度差值ΔA=20°，這樣可以得出掃風角度偏離20°，導風葉片在旋轉到移動空調掃風范圍的最大或最小位置時調整20°，最終使得掃風角度修正，實現了移動空調掃風角度自動校正。

4、檢測電路及控制電路

導風葉片位置檢測電路見圖3，關鍵器件為電位器R2，R2實際為滑動變阻器，不同阻值對應不同的位置，安裝在導風葉片轉軸處；R3為限流電阻，限制電路中異常的浪涌信號對芯片口的沖擊；C1、C2、C3均為濾波作用，分別濾出電路中不同頻段的干擾噪聲，保證主程序檢測的位置信號準確，MCU對應芯片模擬/數字轉換口，可以將電壓信號轉化為AD值，以便程序處理。

圖3 導風板位置檢測電路

檢測時，不同的位置對應電位器不同的阻值，經過分壓后轉換成主芯片不同的AD值，由主芯片判斷導風葉片實際位置與設定位置的差值后，輸出驅動掃風電機參數校正導風板位置。

圖4 掃風電機驅動電路

圖4為掃風電機驅動電路，使用四相八拍的驅動方式，四路驅動信號分別為SWING1、SWING2、SWING3、SWING4，分別代表驅動掃風電機的四個I/O口，表1中不同的時刻代表四個I/O是否給驅動信號。

也可以選擇使用集成驅動芯片的驅動掃風電機；由于該步進電機公共端為高電平端，則芯片I/O口輸出的高電平經2003芯片后輸出低電平，與步進電機公共端形成通電回路，驅動步進電機的轉動；由于輸出I/O口的差別，可在芯片輸出端到2003輸入端之間增加上拉電阻、下拉電阻或者限流電阻，具體視情況而定。如圖4所示。

5、實驗驗證及結果

以某一帶掃風功能的移動空調為例，驗證控制方法的有效性，分別在定格掃風以及自動掃風兩種模式下驗證控制方法的有效性；圖5為導風板運動的位置圖，表2為導風板位置對應的掃風角度。

5.1 定格掃風驗證

開機，遙控設定導風板的打開位置為圖5中的L2，待導風板位置到達預設L2位置后，人為施加干擾，將導風板的位置打到0-L1的位置中間，經過修正后發現導風板重新運動到L2的位置，成功消除干擾，驗證結果見表3。

圖5 導風板運動位置圖

5.2 自動掃風驗證

利用遙控器將導風板的掃風:設定為L1～L3之間的區域掃風，待導風板位置打到L1預設位置后，人為施加干擾，將導風板的掃風起始位置打到L1和L2之間，經過修正之后，導風板重新回到L3～L1之間定區域掃風，消除干擾，具體結果見表4。

6、結論

（1）本控制方法實現了當導風板因外界誤觸（人手觸碰等）導致掃風角度偏移時，可監測并校正導風板位置，提高產品掃風角度的穩定性，提高出風方向的準確性，提升用戶體驗。

（2）通過硬件檢測電路反饋導風板位置，通過程序軟件校正掃風角度，實現掃風角度閉環控制。

（3）該控制方法軟件設計方案模塊化獨立、可移植性強，可以廣泛應用于掛壁機、柜機等空調領域。

參考文獻

[1] 王雁平. 步進電機定位控制系統的設計[J]. 現代電子技術.

[2] 余錫存，曹國華. 單片機原理及接口技術[M]. 西安電子科技大學出版社.