专利名称：电子膨胀阀驱动系统的制作方法
技术领域：
本实用新型涉及驱动器，尤其是指膨胀阀驱动系统。
背景技术：
随着空调和制冷行业对膨胀阀要求越来越高的能效比、精确的温度控制和宽广的 操作范围以及要求整合诸如远程控制、故障诊断等新功能，电子膨胀阀凭借其动作迅速灵 敏、调节精密、调节范围大和稳定可靠的优点成为了符合现代空调和制冷行业要求的新型 膨胀阀，电子膨胀阀作为一种新型节流装置，由微处理器进行控制，分为步进电机型和电磁 线圈型两种结构形式。通常所说的电子膨胀阀指的都是步进电机型的，它通常由阀体、阀 芯、波纹管、传动机构和脉冲步进电机等组成。其中脉冲步进电机是驱动器。 电子膨胀阀有一个重要的参量，就是开度，开度是指电子膨胀阀随着开启，关闭或 者改变其开启或关闭间隙的大小，开度可用于控制制冷剂的流量，开启间隙越小，制冷剂流 量越小，开启间隙越大，制冷剂流量越大。电子膨胀阀作为空调用于节流的重要原件，其开 度直接决定制冷剂流量大小，但是由于电子膨胀阀的阀芯是封闭体，使得电子膨胀阀驱动 器不具有手动控制功能，因此无法确认冷媒的流量的大小，给设计开发工作带来了诸多不 便。 且目前生产膨胀阀的多个生产厂家，由于各个厂家生产的膨胀阀驱动器使用的 参数不同，控制方式也不同，使得各个厂家生产的驱动器都只能用于厂家自己生产的匹配 的电子膨胀阀，因此使用不同型号的电子膨胀阀时，必须更改对应的驱动器，使用上极不方 便，不具有通用性。
发明内容本实用新型的目的在于提供一种可准确控制电子膨胀阀开度，且具有通用性的电 子膨胀驱动系统。 本实用新型提供的一种电子膨胀阀驱动系统，其特征在于，包括单片机、驱动模 块、通讯模块、电流/电压检测模块、及切换模块；所述通讯模块、所述切换模块及所述电流 /电压检测模块分别与所述单片机的输入端连接，所述驱动模块连接于所述单片机的输出 端与所述电子膨胀阀输入端之间； 所述切换模块用于接收第一用户指令，所述第一用户指令包括当前使用的电子膨 胀阀型号，将所述电子膨胀阀型号发送至所述单片机；接收第二用户指令，并将第二用户指 令发送至所述单片机，所述第二用户指令包括控制方式，所述控制方式包括电压控制、电流 控制和通讯控制； 所述单片机用于存储多种型号的电子膨胀阀参数；所述单片机接收到所述电子膨 胀阀型号时，根据所述电子膨胀阀型号确定相应的电子膨胀阀参数；接收到所述第二用户 指令，当所述控制方式为电压控制时，所述单片机从所述电流/电压检测模块获取电压值； 根据所确定的相应的电子膨胀阀参数将所述电压值转换成脉冲序列并发送至所述驱动模块；所述控制方式为电流控制时，所述单片机从所述电流/电压检测模块获取电流值；根据 所确定的相应的电子膨胀阀参数将所述电流值转换成脉冲序列并发送至所述驱动模块；当 所述控制方式为通讯控制时，所述单片机从所述通讯模块获取开度千分比值；根据所确定 的相应的电子膨胀阀参数将所述开度千分比值转换成脉冲序列并发送至所述驱动模块； 所述驱动模块用于根据所述脉冲序列控制所述电子膨胀阀。 本实用新型提供的电子膨胀阀驱动系统，由于在单片机中预先存入多种型号的电
子膨胀阀的参数，因此在使用这些预先存入的型号的电子膨胀阀时，不需再更换驱动器，而
只需通过切换模块将该电子膨胀阀的型号选定，单片机便能使用与该型号对应的电子膨胀
阀的参数，并将电流值或电压值或开度千分比值转换成可控制电子膨胀阀的脉冲序列。因
此本实用新型能适用于不同型号的电子膨胀阀，不需更换驱动器，而只需要通过使用切换
模块更改选定的型号。所述电流值或电压值以及开度千分比值可根据需求的开度而定，因
此只需要调整电流值或电压值或开度千分比值便能准确控制电子膨胀阀的开度。 综上所述，本实用新型提供的电子膨胀阀驱动系统不仅仅适用于多种型号的电子
膨胀阀，还可以准确控制电子膨胀阀的开度，极大的方便了用户的使用。
附图1是本实用新型电子膨胀阀驱动系统的逻辑框图。
具体实施方式
常用的电子膨胀阀驱动器由于不能准确控制开度，且修改不易，给实验带来极大 的不便，且各个厂家生产电子膨胀阀驱动器都只能与自家生产的电子膨胀阀匹配使用，使 得驱动器使用上不具有通用性，本实用新型的申请人通过细心研究后，找到了通过预先存 储多种型号的电子膨胀阀参数，再根据所使用的电子膨胀阀型号确定出对应的型号的参 数；同时再通过确定的驱动器的控制方式及控制参数，获得可准确控制的电子膨胀阀开度 的脉冲序列，使得本实用新型不仅能适用于多种型号的电子膨胀阀，同时还可以准确的控 制电子膨胀阀的开度。 请参见附图l，为本实用新型电子膨胀阀驱动系统的逻辑框图，本实用新型电子膨 胀阀驱动系统包括单片机、驱动模块、通讯模块、电流/电压检测模块、切换模块；其中所 述电源模块、所述通讯模块、所述切换模块及所述电流/电压检测模块分别与所述单片机 的输入端连接，所述驱动模块连接于所述单片机的输出端与所述电子膨胀阀输入端之间。 首先需要说明的是，本实用新型电子膨胀阀驱动系统可用于控制电子膨胀阀开 度，一般的控制电子膨胀阀开度都是用开度百分比表示，并通过控制开度步数实现，如将电 子膨账阀全关时的开度百分比定位0%，全开时的开度百分比为100%，该电子膨胀阀的最 大开度步数为100步，则对应的全关时与全开时的开度步数为0步和100步，当需要将开度 开到20%时，以全关时为基点，则说明需要开20步才能达到开度为20% ;其中开度百分比 为一个比值，可以是多种数值的比值，但均是可以用来表示开度的大小。 优选的，用户可在所述单片机中预先存储多种型号的电子膨胀阀的参数，因此当 使用其中的某一个型号的电子膨胀阀时，可直接使用对应的电子膨胀阀的参数，所述参数 包括最大步数、加关步数、运行频率、运行电流及保持电流等；其中最大步数对于不同厂家生产的电子膨胀阀可能都不同，而加关步数则由用户根据需要选择加关多少步，此加关步
数常用在关闭或复位电子膨胀阀时，用以确保电子膨胀阀已完全关闭或开度回归到零步；
运行频率与运行电流是保证驱动模块正常工作的基本条件，同样都随不同厂家生产的电子
膨胀阀驱动器的不同而不同，保持电流则可用来锁定电子膨胀阀的转子，当电子膨胀阀的
开度已经开到需要的位置后，为了防止因管路振动、冷媒冲击等造成膨胀阀转子移位，导致
电子膨胀阀的开度产生偏差，因此使用保持电流，将电子膨胀阀的转子锁定。 优选的，所述通讯模块与所述单片机输入端相连，可将用户端输入的信息传输至
所述单片机，同时还能将单片机返回的信息传回至用户端。 优选的，所述切换模块是可供用户手动操作的元件，比如可以是开关，或者是按钮 等。在本实用新型中，切换模块为四个开关组，第一开关组可用作选择地址，第二开关组可 用作选择膨胀阀型号，第三开关组可用作选择参数模式，第四开关组可用作选择控制方式； 具体的，第一开关组用作选择地址时，是根据单片机所接驱动模块的数量而定，当单片机所 接的驱动模块大于或等于两个以上时，需要通过使用第一开关组通知所述单片机，其中的 驱动模块分别与哪条线路对应 第二开关组需要在第三开关组的选定下才能有效的作用，具体的，第三开关组用 作选择参数模式时，主要根据第一用户指令进行选择，而用户则需要根据所使用的电子膨 胀阀进行选择，因为在单片机中存储了多种型号的电子膨胀阀参数，因此当所使用的电子 膨胀阀属于多种型号的电子膨胀阀中的一种时，用户可通过使用第三开关组选择使用已存 入的电子膨胀阀参数，再通过使用第二开关组确定出所使用的电子膨胀阀的型号，并将使 用的电子膨胀阀的型号发送至单片机。 第四开关组用作选择控制方式时，通过给用户提供三种选择控制驱动模块控制方 式，控制方式包括电压控制、电流控制和通讯控制三种方式，其中电压控制与电流控制方式 对应的控制参数的输入端口为为电流/电压检测模块、通讯方式对应的控制参数的输入端 口为通讯模块，控制参数是指对应的电压值、电流值以及开度千分比值；用户需要通过电压 控制驱动模块时，则可将第四开关组选择为电压控制，则所述电流/电压检测模块将把用 户设定的电压信号传输至所述单片机，由于电压信号可能出现意外情况而使得电压信号的 不稳定，因此优选的，电流/电压检测模块在此情况下将根据一般工业控制接口的要求，将 可能出现偏差的电压信号调整到符合工业控制接口的电压值要求范围内中，此要求范围根 据具体情况而定，本实用新型中将此要求范围定位0 IOV，因此当电压信号的值小于0V或 大于10V时，电压检测模块将先把该电压信号的值调整为0V或者IOV，再传输至单片机。 同样的，当用户需要通过电流控制驱动模块时，则可将第四开关组选择为电流控 制，则所述电流/电压检测模块将把用户设定的电流信号传输至所述单片机，由于电流信 号也可能出现意外情况而使得电流信号的不稳定，因此优选的，电流/电压检测模块在此 情况下也将根据一般工业控制接口的要求，将可能出现偏差的电流信号调整到符合工业控 制接口的电流值要求范围内中，此要求范围需根据具体情况而定，本实用新型中将此要求 范围定位4 16mA，因此当电流信号的值小于4mA或大于16mA时，电流/电压检测模块将 先把该电流信号的值调整为4mA或者16mA，再传输至单片机。 同样的，当用户需要通过通讯控制驱动模块时，则可将第四开关组选择为通讯控 制，则所述通讯模块将把用户设定的开度千分比值传输至所述单片机。[0023] 所述切换模块的各个开关组在系统启用之前就可以由用户先选择将开关选择至 对应的位置，而在系统启用之后，单片机就可以通过读取各个开关组来获取相应的信息。 为了便于理解本实用新型的技术方案，下面将具体介绍本实用新型电子膨胀阀驱 动系统的工作过程 单片机预先存储多种型号的电子膨胀阀参数，用户根据所使用的电子膨胀，通过 使用切换模块，在存储的多种型号的电子膨胀阀中选出所使用的电子膨胀阀的型号；同时 通过使用切换模块选择一种控制方式；电子膨胀阀驱动系统工作启动后，单片机将同时读 取切换模块的四个开关组，并根据当前使用的电子膨胀阀型号确定出相应的电子膨胀阀参 数。 同时单片机还将根据还将根据确定的控制方式，选择从不同的输入端口获取数 据； 当控制方式选择为电压控制时，单片机从电压检测模块输出端口采样电压值，并 根据以下公式计算出目标开度步数目标开度步数="o,()V)*最大步数(步)(精度1 % ) 若控制方式选择为电流控制时，单片机从电流检测模块输出端口采样电流值，根 据以下公式计算目标开度步数目标开度步数=电流气^,A):4 (mA) *最大步数(步)(精度1 % )
16 (mA) 当控制方式为通讯控制时，单片机从通讯模块获取开度千分比值，根据以下公式 计算目标开度步数目标开度步数=开度Toto比值*最大步数(步)(精度1%。)。 其中最大步数为所确定的相应的电子膨胀阀参数中其中一个参数，单片机计算出
目标开度步数后，由于电子膨胀阀的开度变化都将是在当前的实际开度的基础上发生相应
的变化，因此单片机还将根据目标开度步数与实际开度步数计算出开度步数变化量，若实
际开度步数难以确定时，则可以先将电子膨胀阀复位，为确保电子膨胀阀复位到O步，可先
将电子膨胀阀开到最大步数，然后再关最大步数+加关步数的步数，保证不会出现误差，复
位动作完成后，O步为电子膨胀阀的当前实际开度步数。而之后的需要用到实际开度步数
时，都可以参考前一次的目标开度步数，在没有人为修改的情况下，前一次的目标开度步数
应为下一次的实际开度步数。 所获得的开度步数变化量还将经过单片机转换成脉冲序列及相应的电流幅值，脉 冲序列需满足电子膨胀阀的相位及频率的要求，此转换过程可参考所使用的电子膨胀阀的 控制参数说明。转换后所获得的脉冲序列及电流幅值再传给驱动模块，用于控制电子膨胀 阀。 优选的，为了使本实用新型电子膨胀阀驱动系统能适应任何型号的电子膨胀阀， 而不限于存储在单片机中的几种型号，从而使本实用新型电子膨胀阀驱动系统更具有广泛 的适用性，因此本实用新型还提供了按键模块，所述按键模块需要通过切换模块接收到第 三用户指令并根据第三用户指令触发其工作，第三用户指令是指当所使用的电子膨胀阀不 属于单片机中存储的多种型号的电子膨胀阀中的一种时，用户通过使用切换模块的第三开关组，选择为手动输入参数的模式，则可触发所述按键模块工作。所述按键模块将接受用户 输入的电子膨胀阀参数，并发送至所述单片机，所述单片机再将用户所输入的电子膨胀阀 参数进行存储。 所述按键模块同样也可以是一组用户可操作的元件，如按钮。按键模块的操作也 可直接修改单片机中相应的程序或参数或其他一些设置。如，因此所使用的电子膨胀阀为 一种没有预先存入的电子膨胀阀型号时，则可以通过使用按键模块，将该电子膨胀阀的参 数存入单片机中；优选的，本实用新型中所述按键模块包括四个按键，第一按键可用于加操 作，第二个按键可用于减操作，第三个按键为目录按键，第四个按键则为退出按键。需要修 改或增加参数时，可同时使用目录按键及加或减按键便可完成操作。 在此需要指出的是，在上述的三个计算公式当中，其中((电流检测值-4)/16)及 (电压检测值/10)计算出的为开度百分比值，而若使用开度千分比值时，则可将开度千分 比值转换为百分比作为此时的开度百分比值。 优选的，本实用新型电子膨胀阀驱动系统还设有显示模块，显示模块连接于所述 单片机的输出端，显示模块可显示电子膨胀阀的相关参数，如显示开度百分比，或者作为故 障显示或者用于显示控制方式状态等，如使用的电压控制时，则可使用LED等显示此时的 控制方式为电压控制等。 优选的，本实用新型电子膨胀阀驱动系统还设有感温包检测模块，感温包检测模 块连接于所述单片机与所述驱动模块之间，通过在驱动模块的驱动板上预留两个感温包， 感温包检测模块检测两个感温包的温度变化，并将温度值传输至单片机，单片机再将温度 值传输至通讯模块，由通讯模块传回至用户端，用户端再接收到温度值后，可参考该温度值 对其他的一些参数进行调整，比如调整环境温度或者管路温度等等。 优选的，为达到更好的控制开度的效果，防止电子膨胀阀因管路振动、冷媒冲击等
造成电子膨胀阀转子移位，导致开度偏差，在驱动模块将电子膨胀阀调整到目标开度步数
后，驱动模块还将从单片机获取保持电流并输出，从而将电子膨胀阀的转子锁定。 优选的，按键模块除可提供手动输入参数的功能之外，还可以根据用户的第四指
令控制所述电子膨胀阀，所述用户指令包括开度百分比，此功能可提供一个手动控制的功
能，将用户所需要的开度百分比直接通过按键模块发送至单片机，单片机则可以根据开度
百分比及最大步数来确定目标开度步数，且设定根据用户第四指令控制所述电子膨胀阀优
先于根据所述电流值或电压值或开度千分比值转换成脉冲序列控制电子膨胀阀。如，假设
最大步数为IOO步的电子膨胀阀，用户之前所需求的开度为30%，而在操作过程中需要将
开度修改为50%，由于控制参数的电流值或电压值或开度千分比值都是根据需求的开度
百分比来设定成的预定值，因此根据此预定值计算出的值也将是之前所需要的开度变化，
否则需要修改电流值或电压值或开度千分比值才能获得新的开度变化；此时为了方便起
见，直接可以通过使用按键模块，选择在所述电子膨胀阀的参数已确定后，用户可通过手动
操作按键的方式，手动输入开度百分比。如，假设最大步数为ioo步的电子膨胀阀，用户之
前所需求的开度为30%，而在操作过程中需要将开度修改为50%，在电子膨胀阀参数确定
后，可使用加或减及目录按键，手动输入开度百分比50%至单片机，单片机则将根据50%
的开度百分比及最大步数计算目标开度步数，再进行后续的操作，当用户选择手动控制目
标开度步数时，单片机将执行根据手动设置的开度百分比计算目标开度步数；计算方式为目标开度步数=开度，^比值*最大步数(步)(精度1% ) 本实用新型电子膨胀阀驱动系统，通过在单片机中预先存储多种型号的电子膨胀 参数，在需要使用时，只需要直接选中其中对应型号的电子膨胀阀的参数，且通过预设电流 值或电压值或者开度千分比值，可准确的计算出目标开度步数，并准确控制电子膨胀阀的 开度。因此本实用新型电子膨胀阀可适用于多种型号的电子膨胀阀，具有通用性，还可以准 确控制电子膨胀阀的开度。除此之外，本实用新型电子膨胀阀驱动系统还提供手动输入电 子膨胀阀参数的功能，可以解决没有预先存储的电子膨胀阀参数，更好的加强了通用性。且 还提供了显示单元可现实出其开度变化或是否出现故障等等，极大的方便了用户的使用。 同时为了满足某些时刻对特定的开度的需求，还提供了手动控制电子膨胀阀的功能，只需 要将需求的开度百分比输入至单片机，便能实现，进一步使得本实用新型电子膨胀阀驱动 系统适用于多种需求。 以上所述的本实用新型的实施方式，并不构成对本实用新型保护范围的限定。任 何在本实用新型的精神和原则之内所作的修改、等同替换和改进等，均应包含在本实用新 型的权利要求保护范围之内。
权利要求一种电子膨胀阀驱动系统，其特征在于，包括单片机、驱动模块、通讯模块、电流/电压检测模块、及切换模块；所述通讯模块、所述切换模块及所述电流/电压检测模块分别与所述单片机的输入端连接，所述驱动模块连接于所述单片机的输出端与所述电子膨胀阀输入端之间；所述切换模块用于接收第一用户指令，所述第一用户指令包括当前使用的电子膨胀阀型号，将所述电子膨胀阀型号发送至所述单片机；接收第二用户指令，并将第二用户指令发送至所述单片机，所述第二用户指令包括控制方式，所述控制方式包括电压控制、电流控制和通讯控制；所述单片机用于存储多种型号的电子膨胀阀参数；所述单片机接收到所述电子膨胀阀型号时，根据所述电子膨胀阀型号确定相应的电子膨胀阀参数；接收到所述第二用户指令，当所述控制方式为电压控制时，所述单片机从所述电流/电压检测模块获取电压值；根据所确定的相应的电子膨胀阀参数将所述电压值转换成脉冲序列并发送至所述驱动模块；所述控制方式为电流控制时，所述单片机从所述电流/电压检测模块获取电流值；根据所确定的相应的电子膨胀阀参数将所述电流值转换成脉冲序列并发送至所述驱动模块；当所述控制方式为通讯控制时，所述单片机从所述通讯模块获取开度千分比值；根据所确定的相应的电子膨胀阀参数将所述开度千分比值转换成脉冲序列并发送至所述驱动模块；所述驱动模块用于根据所述脉冲序列控制所述电子膨胀阀。
2. 如权利要求l所述的电子膨胀阀驱动系统，其特征在于还包括按键模块，所述切换模块接收第三用户指令并根据第三用户指令触发所述按键模块，所述按键模块用于接收用户输入的电子膨胀阀参数，并发送至所述单片机，所述单片机将用户所输入的电子膨胀阀参数进行存储。
3. 如权利要求2所述的电子膨胀阀驱动系统，其特征在于所述按键模块还用于根据用户的第四指令控制所述电子膨胀阀，所述用户的第四指令包括预设的开度百分比，并发送所述预设的开度百分比至所述单片机，所述单片机根据所确定的相应的电子膨胀阀参数将所述开度百分比转换成脉冲序列并发送至所述驱动模块；所述驱动模块根据所述脉冲序列控制所述电子膨胀阀；且根据用户第四指令控制所述电子膨胀阀优先于根据所述电流值或所述电压值或所述开度千分比值转换成脉冲序列控制所述电子膨胀阀。
4. 如权利要求l所述的电子膨胀阀驱动系统，其特征在于还包括显示模块，所述显示模块连接于所述单片机的输出端，用于显示所述电子膨胀阀开度的相关参数及所述控制方式状态。
5. 如权利要求1所述的电子膨胀阀驱动系统，其特征在于，所述电子膨胀阀驱动系统还包括感温包检测模块，所述感温包检测模块连接于所述单片机及所述驱动模块之间，用于检测驱动模块自带的感温包温度值，并将所述温度值传输至所述单片机；所述通讯模块接收所述单片机传入的所述温度值，并将所述温度值传输至用户端。
专利摘要本实用新型提供的一种电子膨胀阀驱动系统，其特征在于，包括单片机、驱动模块、通讯模块、电流/电压检测模块、及切换模块；所述通讯模块、所述切换模块及所述电流/电压检测模块分别与所述单片机的输入端连接，所述驱动模块连接于所述单片机的输出端与所述电子膨胀阀输入端之间；所述切换模块用于将所述电子膨胀阀型号发送至所述单片机；将控制方式发送至所述单片机，所述控制方式包括电压控制、电流控制和通讯控制；所述单片机用于存储多种型号的电子膨胀阀参数；并根据切换模块所发送的所述电子膨胀阀型号及所述控制方式确定出脉冲序列发送至所述驱动模块；所述驱动模块用于根据所述脉冲序列控制所述电子膨胀阀。本实用新型具有通用性。
文档编号F16K31/02GK201535865SQ20092006169
公开日2010年7月28日 申请日期2009年7月31日 优先权日2009年7月31日
发明者冯宇杰, 吕向前, 庞维容, 谭建明, 金国华, 陈东亮 申请人:珠海格力电器股份有限公司