专利名称：一种交流变频多联空调机集成控制系统教学仪的制作方法
一种交流变频多联空调机集成控制系统教学仪本发明涉及教学仪器领域，更具体地说，涉及一种交流变频多联空调机集成控制系统教学仪。
背景技术：
交流变频多联空调机使用变频调节技术，其制冷制热速度快，室内温差小，舒适性好，又节能，且压缩机不会频繁启动，也延长了使用寿命，噪音小，冬季制热时，可在不停机的情况下实现自动除霜，因而被得到广泛的使用。但是变频技术的电气控制系统及配合变频能力调节的制冷管道控制系统相对复杂，而且随着使用年限的增加，整机性能也跟着下降，其隐蔽的故障也大大上升。目前，交流变频多联空调机的维修技术掌握还不是很成熟、 大部分的技术服务人员缺乏核心技能的掌握，使其隐蔽的故障无法排除，导致制冷/热效果变差。而企业对性能下降也缺乏系统研究技术。另一方面，由于电气控制系统复杂，使得交流变频多联空调机技术的教学存在一定难度，运行机理学习、电气装配操作、故障诊断与维修等知识难于掌握，缺乏直观易懂的教学工具。申请号为200310116011.8的中国发明专利公开了便携式超薄无源模拟电子线路实验箱，结构包括其内衬有屏蔽金属层的箱体、面包板、测试插孔；箱底侧后面板装有示波器接线卡口、函数信号发生器接线卡口、电源接线卡口和交流毫伏表接线卡口，分别与箱底正面板的示波器接线插孔、函数信号发生器接线插孔、电源接线插孔和交流毫伏表接线插孔电连接；箱体的上盖与箱底的正面和底面用相同的自锁装置分别连接；箱底侧后面板有箱体内装有电位器和-5V +5V直流信号源。该发明采用超薄便携式设计并具有卡锁装置， 方便学生课后预习或设计实验和存储运输且电磁兼容性好。但该技术方案只适用于一些小型、结构比较简单的设计实验上，而交流变频多联空调机的控制系统综合了变频技术、制冷技术、防雷击技术，工作原理、排障维修技能都比较复杂，掌握起来也比较困难。一些如上述的小型的、简单的教学实验工具不能解决大型复杂系统的教学，我们需要以非常直观的方式展示系统的电路结构，能够让学生、维修技术服务员更容易掌握交流变频多联空调机的工作原理，提高维修技能水平。
发明内容
本发明针对现有技术的不足，提供一种用于交流变频多联空调机集成控制原理教学及维修技能综合训练的电控系统教学仪，可实现直观式运行机理学习、装配操作、运行状态指示、实时演示、性能跟踪研究等系列训练和实验设计功能，以解决上述现有技术存在的问题。本发明采用的技术方案是一种交流变频多联空调机集成控制系统教学仪包括空调机主机、电控系统及教学仪看板，所述电控系统包括、传感器、室外机集成电路板、室内机集成电路板、由所述室外机集成电路板和室内机集成电路板驱动的执行机构，所述电控系统还包括防雷击模块和变频模块，所述教学仪看板包括电路原理看板和电控机理看板，在所述电路原理看板上印刷有空调机主机的电路原理图，在电控机理看板的正面印刷有电控系统接线图并对应安装有电控元器件、防雷击模块、变频模块、室外机集成电路板和室内集成电路板，在电控机理看板的背面按电控系统接线图连接导线以使得电控机理看板上的室外机集成电路板和室内集成电路板与执行机构电连接。上述的交流变频多联空调机集成控制系统教学仪，在电控机理看板的正面装有转换板，所述转换板与集成电路板的输出口电连接，所述转换板与执行机构电连接。上述的交流变频多联空调机集成控制系统教学仪，在电路原理看板和电控机理看板的正面上设有多个用于检测所在电路的电信号参数的检测点。上述的交流变频多联空调机集成控制系统教学仪，在电控机理看板上设有执行机构状态显示区，所述执行机构状态显示区内设置多个分别与不同的执行机构并联的显示灯。上述的交流变频多联空调机集成控制系统教学仪，还包括设障模块，所述设障模块由多个设障的电控元器件以及与所述实验设障的电控元器件串联的设障开关，所述设障开关在常态包括闭合、断开、置0、置1四种状态。上述的交流变频多联空调机集成控制系统教学仪，在电控机理看板上还设有用于实时采集变频模块频率信号的示波器。与现有技术相比，本发明具有以下优点1)本发明的交流变频多联空调机集成控制系统教学仪，将复杂的集成控制电路原理图及电控部件连线方式进行改造设计后，更直观、清晰地描会在看板上，同时在看板上增加了电控系统部件的工作状态显示、实时信号采集与显示，PCB板弱电信号测量和电控系统部件强电信号测量，更有效地提高交流变频多联空调机集成控制系统教学效果。2)该教学仪还在看板上设置了故障设置功能模块，可以人为地设置故障，更有利于故障检测和排除的实训练习。3)本教学仪结构简单、原理直观，特别适用于针对一般理工科学生而进行的实验教学。
图1是本发明的交流变频多联空调机集成控制系统教学仪的连接示意图
图2是电控机理· 板的电控系统接线示意图3是电路原理·! 板的室外机集成电路板工作原理电路图之一；
图4是电路原理·! 板的室外机集成电路板工作原理电路图之二 ；
图5是电路原理·! 板的室外机集成电路板工作原理电路图之三；
图6是电路原理· 板的防雷击模块工作原理电路图7是交流变频多联空调机集成控制系统教学仪看板结构示意图。
具体实施例方式下面结合附图和实施例对本发明作进一步说明。本发明的交流变频多联空调机的制冷工作流程如下在制冷循环中，定频压缩机和变频压缩机分别吸入蒸发器内产生的低温低压制冷剂蒸气，并保持蒸发器的低压状态， 从而创造了蒸发器内制冷剂液体不断在低温下沸腾的条件。制冷剂经过压缩机工作，其温度、压力升高，创造了制冷剂能在常温下被液化的条件。高温高压的蒸气集中排到油分离器汇合，通过主四通阀和辅助四通阀，排入冷凝器，在压力保持不变的情况下，由于风扇的冷却散热作用，放出热量，温度降低，并进一步凝结成液体，从冷凝器排出，进入储液罐，到每台室内机电子膨胀阀，冷凝后的制冷剂液体进入电子膨胀阀中进行节流降压，由于阻碍制冷剂液体流动，故其压力下降，因此就为在蒸发器中的汽化创造了条件，制冷剂液体在压力保持不变的情况下，吸收被冷却介质的所冷却的热量(即制取冷量)而汽化，伴随着热量的转移，即由外界供给制冷剂汽化潜热，结果是蒸发器外表面及周围的空气被冷却。制冷剂从蒸发器出来后，形成低温低压的蒸汽回到气液分离器，又被压缩机吸走，如此不断循环，达到制冷效果。交流变频多联空调机制热工作流程制热时，空调的冷、热功能在系统中的改变是依靠系统中的电磁四通阀来进行的，制冷剂走向是制冷时的逆过程。在制热状态时，室内机电子膨胀阀处于全开状态，不做节流，制热系统中的节流降压以及调节系统的过热度，由室外机两个电子膨胀阀共同来完成。交流变频空调机制冷系统各部件如压缩机、四通阀以及各个控制制冷剂流向的阀体、变频模块的驱动控制均由集成控制系统完成，对于交流变频多联空调机制冷系统原理的教学可以通过绘制系统结构及管路走向的流程图，使学生直观认识其工作原理，以及各制冷元件的连接关系。但是，交流变频多联空调机的驱动控制方法、集成控制系统的电路原理、系统故障的排查与诊断的教学就需要设计专门的电控系统的教学仪来完成，从而让学生自行通过学习实践进行读取和判断，培养学生的动手能力，提升技能，熟悉了设备结构， 对交流变频多联空调机的工作原理和电控原理进行更深入的研究。如图1所示，交流变频多联空调机分为制冷控制系统和电气控制系统两个部分， 分别制作成两个教学仪看板(3，2)，两看板与空调机主机1连接。一个看板针对电气控制系统进行改造设计，将空调机主机1的电气接线图、电路原理图、电控元器件的接线图、以及增加的各种实验设计装置分别印制在如上所述的教学仪看板2的立面和横面。再将交流变频多联空调机主机制冷系统结构绘制成仿真图印刷在制冷管道系统看板3上，两看板之间通过控制线路连接。本发明的交流变频多联空调机集成控制系统教学仪对电控系统结构特点、运行原理与流程、电气控制系统、电路板原理图进行仿真设计绘制，并分别印制在教学仪的电路原理看板20和电控机理看板10两个看板上。交流变频多联空调机集成控制系统教学仪包括空调机主机1、电控系统及教学仪看板2 (包括电路原理看板20和电控机理看板 10)，其中电控系统包括电控元器件、传感器、室外机集成电路板11、室内机集成电路板17、 由所述室外机集成电路板11和室内机集成电路板17驱动的执行机构，而且电控系统还包括防雷击模块8和变频模块9。为了让学生直观地学习电控系统，在电路原理看板上印刷有空调机的电路原理图，在电控机理看板的正面印刷有电控元器件的接线图并对应安装有电控元器件、变频模块9、防雷击模块8及室外机集成电路板11、室内机集成电路板17，而看板上各部件的电路连接以及板上各部件(包括室外机集成电路板11、室内机集成电路板 17)与空调机主机1的压缩机、四通阀、控制制冷剂和制热系统的各阀体的连接均在看板的背面上进行，配合反映空调机主机关键部件工作状态的显示灯以及反映交流变频多联空调机的频率实时参数的示波器，使学生更容易掌握交流变频多联空调机集成控制系统的结构和工作原理，达到便于教学的目的。
见图2和图7，在电控机理看板10的正面上印刷室外集成电路板11、室内机集成电路板17和变压器、风机电容、继电器、交流接触器等电控元器件的连接接线图，包括与室外机集成电路板11输入口连接的温度检测电路的接线示意图、室外机集成电路板11与压缩机、风机连接接线图等；并在相应的位置上安装室外机集成电路板11和室内机集成电路板17，在电控元器件安装区12内相应安装对应的电控元器件，在看板正面右侧上方装有示波器15，在示波器旁是执行机构状态显示区14 (执行机构状态显示区14也可以设在示波器的下方)，在该区域内装有变频压缩机、定额压缩机、主四通阀、辅助四通阀、多个电磁阀、 抽水泵电机等关键部件的工作状态显示灯，使各部件的实时运行状态非常清晰。在电路原理看板20正面上印刷交流变频多联空调机的电路原理图，电路原理图与电控机理看板10 正面上的接线图是一致的，在讲授交流变频多联空调机的电控系统时，可同时结合电控机理看板10和电路原理看板20上所标示的电控元器件外围接线以及内部电路原理来进行讲解，可大大提高了讲学的效果，使教学更加生动形象、直观易懂。而在电控机理看板10的背面和电路原理看板20的底面是电控系统的接线区域，完成看板上各元件的连接，而看板上元件与主机上的部件的连接导线可插入在教学仪看板2与空调机主机1间的线束槽内。 同时，为了使教学仪看板2上的集成电路板与空调机主机上的压缩机等执行机构的驱动连接更方便，在电控机理看板10上装有转换板13，转换板分别与集成电路板的输出口、压缩机、风机、四通阀等执行机构连接。而在电控机理看板10的背面和电路原理看板20的印刷图示上还设置了多个电信号参数的检测点18，电路原理看板20上的检测点与电控机理看板10的电路导线连接，通过对检测点进行电压、电阻等参数的测量，可以检查、判断检测点所在电路的实时工作状态，有助于学习交流变频多联空调机电控系统的工作机理。本发明还在教学仪看板2上设置了故障设置的功能模块，设障模块放置在教学仪看板2的抽屉30 内，连接导线从抽屉的背部引出并与电控机理看板10的电路连接，设障模块由多个实验设障的电控元器件以及与电控元器件连接的设障开关所组成，设障开关在常态下是闭合的， 在设障状态下人工打开，使连接该设障电控元器件的电路断开，人为设置故障的现象。设障模块分为强电系统的设障和弱电系统的设障，弱电部分实验设障如反相马驱动器到SV16 断路、反相驱动器到RY9继电器断路、电磁阀的SVl继电器损坏、A相检测电阻损坏、定压机排温传感器断路、变压机排温传感器断路、变频模块损坏、室内温度传感器损坏、蒸发器出口温度传感器损坏等故障设置。本发明根据仿真电气控制接线系统、仿真电路原理系统两个部分对交流变频多联空调机技术进行了控制机理展示，并且可以实时采集变频信号及演示其波形图。置入了关键弱电信号和典型强电电量测量点，对弱电和强电的典型常见故障设计集成故障设置装置。采用虚实结合设计，将整个电气控制系统所包含的电路板、电气元器件等实物在仿真电气控制接线系统图上进行真实接线连接，实现了电气控制系统真实运行和仿真机理演示的完美结合。实现了所有电气执行机构的模拟运行指示。图3至图6是交流变频多联空调机的细分电路原理图，其中，图3是室外机集成电路板工作原理电路图之一，图4是室外机集成电路板工作原理电路图之二，图5是室外机集成电路板工作原理电路图之三，图6是防雷击模块工作原理电路图。在制冷管道系统看板3上，设置了空调机主机的多个关键部位运行热力参数采集显示和电量参数显示，仿真流程控制上置入了各类控制阀指示及信号测量点。电子膨胀阀可以逼真的显示开度。并设计了联机运行和仿真运行转换装置。对系统系统的控制部分设置了故障装置。使本发明的教学仪可以在看板上进行仿真操作、远程控制真实运行两种模式。并实现运行状态指示、信号测量、故障设置、信号采集并实时演示、性能指示等系统综合学习、训练和实验设计功能。
权利要求
1.一种交流变频多联空调机集成控制系统教学仪，包括空调机主机(1)、电控系统及教学仪看板O)，所述电控系统包括电控元器件、传感器、室外机集成电路板(11)、室内机集成电路板(17)、由所述室外机集成电路板(11)和室内机集成电路板(17)驱动的执行机构，所述电控系统还包括防雷击模块(8)和变频模块(9)，其特征在于所述教学仪看板(2) 包括电路原理看板00)和电控机理看板(10)，在所述电路原理看板00)上印刷有空调机主机(1)的电路原理图，在电控机理看板(10)的正面印刷有电控系统接线图并对应安装有电控元器件、防雷击模块(8)、变频模块(9)、室外机集成电路板(11)和室内集成电路板 (17)，在电控机理看板(10)的背面按电控系统接线图连接导线以使得电控机理看板(10) 上的室外机集成电路板(11)和室内集成电路板(17)与执行机构电连接。
2.根据权利要求1所述的交流变频多联空调机集成控制系统教学仪，其特征在于在电控机理看板的正面装有转换板(13)，所述转换板(1 与室外机集成电路板(11)的输出口电连接，所述转换板(1 与执行机构电连接。
3.根据权利要求1所述的交流变频多联空调机集成控制系统教学仪，其特征在于在电控机理看板(10)和电路原理看板00)的正面上设有多个用于检测所在电路的电信号参数的检测点(18)。
4.根据权利要求2或3所述的交流变频多联空调机集成控制系统教学仪，其特征在于 在电控机理看板上设有执行机构状态显示区(14)，所述执行机构状态显示区(14)内设置多个分别与不同的执行机构并联的显示灯。
5.根据权利要求4所述的交流变频多联空调机集成控制系统教学仪，其特征在于还包括设障模块，所述设障模块由多个设障的电控节点及与所述实验设障的电控节点联接的设障开关，所述设障开关包括闭合、断开、置0、置1四种状态。
6.根据权利要求5所述的交流变频多联空调机集成控制系统教学仪，其特征在于在电控机理看板(10)上还设有用于实时采集变频模块频率信号的示波器(15)。
全文摘要
本发明公开了一种交流变频多联空调机集成控制系统教学仪，包括空调机主机、电控系统及教学仪看板。所述电控系统包括电控元器件、传感器、室外机集成电路板、室内机集成电路板、由所述室外机集成电路板和室内机集成电路板驱动的执行机构；所述电控系统还包括防雷击模块和变频模块；所述教学仪看板包括电路原理看板和电控机理看板，在所述电路原理看板上印刷有空调机主机的电路原理图，在电控机理看板的正面印刷有电控系统接线图并对应安装有电控元器件、防雷击模块、变频模块、室外机集成电路板和室内集成电路板，在电控机理看板的背面按电控系统接线图连接导线以使得电控机理看板上的室外机集成电路板和室内集成电路板与执行机构电连接。本发明的实验方法原理直观、内容丰富，特别适用于制冷、电气及家电等专业学生进行交流变频多联空调机集成控制系统的实验教学。
文档编号G09B25/02GK102194363SQ20111014116
公开日2011年9月21日 申请日期2011年5月27日 优先权日2011年5月27日
发明者吴卓, 李东洺, 殷少有, 郑兆志, 陈粟宋 申请人:顺德职业技术学院