市場上的空調有許多種,主要是形態不一樣,包括掛式空調、櫃式空調、中央空調等。除了形態不一樣,空調工作原理都是一樣的,只是針對於空間、場合不同,控制方式以及形態不一樣而已。
(圖片來源於網絡)
空調的四大組成部件:壓縮機,冷凝器,膨脹閥,蒸發器。
空調的工作原理主要是通過製冷劑的循環來實現室內溫度的調節:製冷劑如之前的氟利昂,現在部分用的 R25 ,這些物質都是可以在氣體和液體之間轉換。製冷劑在經過壓縮機變成高壓高溫的氣體,再通過冷凝管繼續降溫成液體,溫度下降,而後經過膨脹閥降壓,變成低溫低壓液體,再通過蒸發器蒸發成氣體,往復循環。在以上過程中,由於蒸發器的溫度低於製冷劑的沸點,製冷劑開始蒸發,從液態變為氣態。這個蒸發過程需要吸收熱量,從而實現冷卻效果。製冷劑從低壓液態變為低壓氣態時,吸收熱量,從而實現降溫。
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除了以上關鍵的四大部件,空調內機和空調外機還有其它的功能部件。
空調內機主要有蒸發器,風扇,導風板,排水,無線模塊,通信模塊,紅外接收模塊,其中風扇和導風板都需要用到電機。
空調外機主要是壓縮機,冷凝器,膨脹閥,還有一個風扇,變頻的空調還有一個變頻器,其中壓縮機是用來壓縮氣體,需要電機控制,以前老式空調都是定頻,當溫度高於設定溫度時,開啟壓縮機製冷,當溫度低於設定溫度時,關閉壓縮機停止製冷,因此會感覺溫度忽冷忽熱,且不斷的開關壓縮機功耗較大,所以目前市面上基本是變頻空調了,變頻空調是有一個變頻器,可以調節壓縮機的頻率,從而達到控制溫度,保持溫度恆定在設定的溫度。
而變頻器是怎麼工作的呢,其實變頻器里主要是包括整流電路和逆變電路,市電是不可調的交流電,通過整流電路,變成高壓直流電,再通過逆變電路變成可調的交流電,通過調節交流電來進行控制壓縮機的工作頻率,達到維持恆定溫度的效果。
外機上還有個風扇,主要用來實現空氣回流散熱,也是需要一個電機進行驅動,冷凝器和膨脹閥是製冷系統中重要的部件,但不是電子元器件。
以上是空調架構的一些簡單介紹,那麼在空調上主要是有哪些電子產品呢。
空調內機:
交互部分 1)無線模組,一般有 Wi-Fi/BLE
2)顯示屏,顯示溫度、風度
3)紅外接收器,用於紅外遙控器
傳感部分 1)溫濕度傳感器
導風板部分:分為上下調節,左右調節,都需要一個電機,一般成本要求高 24V 步進電機即可。
風扇部分:PMSM 永磁同步電機,IPM 模塊驅動,FOC 控制方式
電源部分暫時不展開來講。
空調外機:
壓縮機部分包括了變頻器:需要單獨的 MCU 或者 DSP 來做控制,主要看具體參數性能要求,另外還有 PFC 部分以及整流濾波電路等。
風扇部分:PMSM 永磁同步電機,IPM 模塊驅動,FOC 控制方式
傳感部分:也會需要溫濕度傳感器來監測環境的溫濕度來進行風扇風速的調節。
在產品部分,NXP KV10/KV30 均可以應用在 PMSM 電機 FOC 控制,在性能和成本上都能做到比較中和。
KV10 屬於入門級產品,以下是 NXP KV10 的參數:
![](https://edit.wpgdadawant.com/uploads/news_file/blog/2024/14113/tinymce/02.jpg)
而 KV30 會更高端一些,性能更好
M4 內核,主頻到 100M/120M
2 x 16bit ADC
外設也更為豐富
另外 NXP 新的產品 MXC A 系列中,也有針對於電機應用的一些特性,根據實際產品案例可以再進行具體選型。
- MCX A 系列採用 Arm Cortex-M33 內核,其中 MCX A14x 運行頻率高達 48MHz,MCX A15x 運行頻率高達 96MHz。
- A14X 和 A15X 的儲存容量目前最大為 128KB Flash,32KB RAM,後續還會有 1MB Flash 的產品拓展發布,敬請期待
- 32/48/64pin 封裝可選,支持更多 GPIO 引腳,可增加外部連接數量,使設計人員能夠使用更小巧的封裝、簡化電路板設計並降低系統 BOM 成本。
- 支持 BLDC / PMSM 電機控制和集成傳感器接口(MIPI-I3C、I2C、SPI)
- 支持模擬輸出接口(AOI),可用於控制和調節模擬輸出設備的電壓、電流或頻率等參數。
- 支持 Quadrature Encoder/Decoder(ENC),可以接收編碼器的輸出信號,並將其傳輸給 MCX A 系列產品進行處理和分析。
- 智能外設包括帶有內置緩衝器、可編程數據收集範圍和 DMA 的串行通信、混合信號 ADC、DAC、智能化運算放大器(支持均值和峰值檢測),以及帶死區時間控制和編碼器的 FlexPWM,可用於電機應用。
因為是新發布的產品,在性價比上是非常不錯,適用於家電產品。
目前已經有開發板可以申請,有需求的朋友們可以馬上評估投入研發啦~~
以上是一些簡單的介紹,如果有具體實際的案例需求選型,歡迎來撩刺客江小流~
注1: 參考文獻 NXP 客棧 公眾號 《恩智浦MCX A微控制器發布:功能全面升級,開發平台完善,助你創造更多可能!》
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