岳元龍 龐偉

（珠海格力電器股份有限公司 廣東珠海 519070）

內(nèi)外機(jī)連接線對(duì)分體空調(diào)通訊的影響分析

岳元龍 龐偉

（珠海格力電器股份有限公司 廣東珠海 519070）

本文主要介紹了共零線通訊原理，分析了分體空調(diào)內(nèi)外機(jī)連接線對(duì)通訊的影響，對(duì)比說明了不同屬性的連接線對(duì)通訊的影響效果。關(guān)鍵詞：共零線通訊；內(nèi)外機(jī)連接線；分體空調(diào)

1 引言

隨著電力電子技術(shù)、控制科學(xué)、電機(jī)技術(shù)、微電子技術(shù)的迅速發(fā)展，人們追求的低成本、高性能家電產(chǎn)品逐漸進(jìn)入普通家庭用戶。變頻空調(diào)器就是其中一例，相對(duì)于傳統(tǒng)定頻空調(diào)器，其壓縮機(jī)、風(fēng)機(jī)等能夠隨著設(shè)定溫度和周圍環(huán)境溫度的變化而變化，這就避免了反復(fù)“啟/?！笨照{(diào)帶來的設(shè)備損壞和電能損耗。而且，變頻空調(diào)器的控制器能夠智能的修正空調(diào)運(yùn)行狀態(tài)，以避免過載、過流、過壓、溫度過高等現(xiàn)象的發(fā)生。變頻空調(diào)器的合理配置保證了它能以最高的效率、最低的能耗達(dá)到控制室溫的目的，并且溫度波動(dòng)小，大大提高了舒適度。

變頻空調(diào)器優(yōu)良性能的獲得離不開正常的內(nèi)外機(jī)通訊?？照{(diào)控制系統(tǒng)是一個(gè)閉環(huán)的結(jié)構(gòu)，所有的狀態(tài)信息都要反饋到控制器才能完成決策的制定、執(zhí)行。這些狀態(tài)信息既包括外機(jī)傳感器信息、檢測(cè)電路檢測(cè)到的信息，也包括內(nèi)機(jī)接收到的遙控指令、傳感器信息等。目前，空調(diào)器多采用共零線電流環(huán)通訊實(shí)現(xiàn)變頻空調(diào)室內(nèi)外機(jī)遠(yuǎn)距離信息傳輸，室內(nèi)外機(jī)通訊電路參數(shù)以及內(nèi)外機(jī)連接線都會(huì)影響室內(nèi)外機(jī)的通訊質(zhì)量。

2 共零線通訊原理

共零線通訊采用串行通訊標(biāo)準(zhǔn)，串行口直接發(fā)送、接收的數(shù)據(jù)所能傳輸?shù)淖畲缶嚯x取決于傳輸速率和傳輸?shù)碾姎庑阅?。根?jù)RS232C標(biāo)準(zhǔn)，在碼元畸變≤4%的情況下，最大傳輸距離為50英尺（15.24米）。接口標(biāo)準(zhǔn)的電氣特性中規(guī)定，接口驅(qū)動(dòng)器的負(fù)載電容（傳輸介質(zhì)電容與接

收器輸入電容之和）應(yīng)小于2500pf，如果按普通非屏蔽多芯電纜每英尺的電容值40～50pf來計(jì)算，傳輸電纜長(zhǎng)度應(yīng)為：

圖1 室內(nèi)外機(jī)共零線通訊電路簡(jiǎn)圖

圖2 室內(nèi)外機(jī)共零線通訊電路等效模型

圖3 線間寄生電容模型

圖4 不同空間排布的室內(nèi)外機(jī)連接線

但在實(shí)際中，傳輸距離遠(yuǎn)大于此。圖1為室內(nèi)外機(jī)共零線通訊電路簡(jiǎn)圖，當(dāng)通訊處于室外機(jī)發(fā)送、室內(nèi)機(jī)接收時(shí)，室內(nèi)機(jī)IN-TXD置高電平，室內(nèi)發(fā)送光耦U4始終導(dǎo)通，若室外OUT-TXD發(fā)送高電平“1”，室外發(fā)送光耦U2導(dǎo)通，電流環(huán)閉合，室外接收光耦U1、室內(nèi)接收光耦U3導(dǎo)通，室內(nèi)IN-RXD接收高電平“1”；若室外OUT-TXD發(fā)送低電平“0”，室外發(fā)送光耦U2截止，電流環(huán)斷開，接收光耦U1、U3截止，室內(nèi)IN-RXD接收低電平“0”。同理可分析室內(nèi)機(jī)發(fā)送、室外機(jī)接收信號(hào)的信號(hào)傳輸過程。根據(jù)以上信號(hào)傳輸過程分析可知，共零線通訊電路采用光耦進(jìn)行光信號(hào)—電信號(hào)、電信號(hào)—光信號(hào)轉(zhuǎn)換，隔離電壓在5000Vrms以上。由于線路本身的分布電容和電磁干擾主要影響電平信號(hào)，而對(duì)線路的電流信號(hào)影響較小，所以電流環(huán)具有較高的抗干擾性，使得通訊距離能夠延長(zhǎng)。

3 內(nèi)外機(jī)連接線對(duì)通訊的影響分析

進(jìn)一步分析室內(nèi)外機(jī)通訊電路，其等效電路如圖2所示，則通訊線COM相對(duì)于零線N的耦合電壓為：

其中，UR為COM-N間的耦合電壓；C為L(zhǎng)-COM間的寄生電容；R為通訊電路的R1和R2電阻。

由上式可知，COM-N間的耦合電壓UR與L-COM間的寄生電容成正比關(guān)系。

室內(nèi)外機(jī)連接線一般選擇四芯電纜（火線、零線、通訊線、地線），其線間寄生電容模型如圖3所示。于是存在以下關(guān)系式：

其中，C為連接線間的寄生電容；S為單根連接線的極板面積；d為兩根連接線的距離。

由公式（3）可知，L-COM間的寄生電容C與極板面積S成正比，與連接線間距離d成反比。所以，線的長(zhǎng)度越長(zhǎng)，極板面積越大，兩根線間的空間排布距離越近，線間寄生電容就越大，線間的耦合電壓也就越大。

結(jié)合公式（1）（2）（3）分析可知，室內(nèi)外機(jī)連接線的通訊質(zhì)量與接口驅(qū)動(dòng)器的負(fù)載電容相關(guān)，單位長(zhǎng)度連接線的寄生電容越大，則通訊質(zhì)量越差；而連接線間的寄生電容正比于連接線的極板面積和線間距離，并且線間的耦合電壓與寄生電容成正比，故單位長(zhǎng)度連接線的寄生電容不僅受連接線本身線徑、空間排布的影響，同時(shí)受到輸入電壓的影響。綜上所述，室內(nèi)外機(jī)連接線

的通訊質(zhì)量與連接線的長(zhǎng)度和線徑成反比，與連接線空間距離成正比，與輸入電壓成反比。

圖5 不同空間排布的室內(nèi)外機(jī)連接線的通訊波形

圖6 采用B型式空間排布且增大寄生電容時(shí)的通訊波形

4 實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證

以上分析從理論上說明了連接線對(duì)通訊的影響，接下來用實(shí)驗(yàn)的方法證明所述理論分析的正確性與合理性。通過理論分析知，連接線的長(zhǎng)度、空間排布和輸入電壓都會(huì)影響通訊質(zhì)量，下面將設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)依次驗(yàn)證。

4.1 連接線長(zhǎng)度對(duì)通訊的影響

選取參數(shù)為表1所示的內(nèi)外機(jī)連接線，固定其空間排布和輸入電壓，改變連接線的長(zhǎng)度，測(cè)試不同長(zhǎng)度時(shí)室內(nèi)外機(jī)通訊狀況。

通過觀察室外機(jī)通訊燈的閃爍狀態(tài)和示波器顯示的通訊波形，總結(jié)得到結(jié)果，如表2所示。由實(shí)驗(yàn)結(jié)果可知，當(dāng)連接線的長(zhǎng)度小于13m時(shí)，通訊正常；當(dāng)連接線長(zhǎng)度大于14.5m時(shí)，通訊開始出現(xiàn)異常，通訊燈閃爍出現(xiàn)異常，通訊波形中干擾尖峰逐漸變大，但是不會(huì)出現(xiàn)通訊故障（與軟件設(shè)置有關(guān)）。

4.2 空間排布對(duì)通訊的影響

選取長(zhǎng)度為30m，空間排布如圖4所示的連接線，在輸入電壓為220Vac的情況下，測(cè)試室內(nèi)外機(jī)通訊狀況。

圖5為采用A、B兩種空間排布型式的室內(nèi)外機(jī)連接線測(cè)試得到的通訊波形。A型式空間排布的連接線，其通訊波形時(shí)正常的；而B型式空間排布的連接線，其通訊波形中出現(xiàn)了較大的畸變，影響通訊質(zhì)量。對(duì)于B型式空間排布的連接線，若繼續(xù)增大L-COM線間的寄生電容，則會(huì)出現(xiàn)丟包的情況，電平有效寬度變窄，甚至出現(xiàn)通訊故障，如圖6所示。

4.3 輸入電壓對(duì)通訊的影響

選取B型式空間排布的室內(nèi)外機(jī)連接線，長(zhǎng)度分別為14m和20m，分別測(cè)試這兩種長(zhǎng)度的連接線在110V、220V、280V電壓下的通訊情況，測(cè)試結(jié)果如表3所示。對(duì)于兩種長(zhǎng)度的連接線，其在電壓110V時(shí)，通訊均是正常的；當(dāng)電壓大于220V時(shí)，開始出現(xiàn)通訊異常，通訊波形會(huì)有畸變，影響通訊質(zhì)量。

表1 內(nèi)外機(jī)連接線參數(shù)

表2 連接線長(zhǎng)度不同時(shí)的通訊情況

表3 輸入電壓不同時(shí)的通訊情況

5 總結(jié)

本文分別從理論分析和實(shí)驗(yàn)結(jié)果兩個(gè)層次說明了內(nèi)外機(jī)連接線對(duì)變頻分體空調(diào)通訊的影響，從連接線的長(zhǎng)度、空間排布以及輸入電壓三個(gè)方面進(jìn)行了實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證。實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明連接線長(zhǎng)度越長(zhǎng)、空間排布距離越近、輸入電壓越高，通訊效果就越差。這一結(jié)果對(duì)變頻分體空調(diào)的研發(fā)、調(diào)試、安裝及故障排查具有較高的實(shí)際使用價(jià)值。

[1] 江虹，王冬梅，崔麗娜，黃艷秋，曲磊. 20mA電流環(huán)通訊的分析與應(yīng)用.《氣象水文海洋儀器》,2003,2:35-39.

[2] 劉學(xué)鵬，趙冬梅，歐陽波. 變頻空調(diào)室內(nèi)外機(jī)的通訊設(shè)計(jì)，《工業(yè)控制計(jì)算機(jī)》,2009,22(6):73-75.

[3] 張松春，竺子芳，趙秀芬，蔣寶春. 電子控制設(shè)備抗干擾技術(shù)及應(yīng)用. 北京:機(jī)械工業(yè)出版社,1995.

Analysis of the influence of internal and external connection line on split type air conditioning communication

YUE Yuanlong PANG Wei
（Gree Electric Appliances inc. Zhuhai 519070）

In this paper, we mainly introduced the communication principle based on the common naught wire. Further, the influence of internal and external connection line on split type air conditioning communication was analyzed. At last, we did some experiments to show the different impacts on communication by using different connection line.

Communication principle based on common naught wire; Internal and external connection line; Split type air conditioning