1、引言

移动空调由于其“可移动、免安装”一直深受国外用户的喜爱，但国内市场很少看见，近一两年由于国内消费需求的多样化、应用场景的多元化，移动空调开始在中国家电市场上焕发出新的商业色彩。在移动空调产品的竞争中，使用的舒适性是抢占市场的设计重点。以扫风功能为例，移动空调出风口及导风叶片位置较低，导风叶片摆动时人手可以轻易触碰到，用户可以随意调节导风板的位置，这样会导致导风叶片位置不准确，影响扫风角度，进而影响出风方向，最后影响移动空调的温度调节效果，用户体验较差。

2、现有导风板控制逻辑

目前移动空调导风板控制多为上电后复位，开机后若无扫风指令直接运行程序中默认的位置，收到扫风命令后按照程序中既定的位置范围摆动扫风，但导风叶片的实时位置无反馈信号给到主控芯片，导风叶片的运动控制处于开环状态，当有外界误触时，例如人手进行触碰导风叶片，或其他异物卡住导风叶片运动机构时，就会使得导风叶片偏离原设定位置，进而影响扫风角度及出风的方向，严重时会造成扫风电机卡死，无法正常运转，进而加速扫风电机的损坏，影响用户的使用体验。

3、具有自动校正控制的方法

针对上述客户误操作引起的移动空调送风角度改变，造成舒适性变差的问题，本文提供了一种导风叶片转动的闭环控制系统，通过实时检测导风叶片实际位置与设定导风叶片位置的误差，进而校正导风叶片位置的方法。

图1 扫风角度自动校正方块图

图1给出了扫风角度自动校正方块图，扫风角度自动校正的基本原理为：上电后，导风叶片复位完成闭合过程；开机，主程序设定的扫风角度、导风叶片实际位置、电位器相应的阻值一一对应，按此设定关系来进行扫风；当外界施加干扰后，导风叶片实际位置偏离，电位器检测导风叶片位置并给出反馈值，主程序将反馈值与设定导风叶片位置变量值比较后给出偏差值，主程序根据偏差量进行校正，驱动扫风电机调节导风叶片位置，完成校正过程。

图2 控制流程图

其控制流程图见图2，具体控制方法包括：

步骤S1：移动空调初始上电，导风叶片复位，接收到开机信号，开机运行；

步骤S2：主程序记录用户设定的扫风角度，导风叶片按照程序中设定的位置运行；

步骤 S3：检测到导风叶片实时位置反馈信号；

步骤S4：判断用户设定的导风叶片位置与导风叶片实际位置的角度差异ΔA；

步骤S5：根据设定的导风叶片位置与检测到的导风叶片实际位置的角度差ΔA，在导风叶片扫到最大或最小两个边界位置进行修正，补偿两者的角度差异。

举例说明主程序如何进行校正：设定扫风电机为步进电机，AD值是检测电路分压后芯片探测到的对应电压转化的数字量，间接反映的是导风叶片的位置信息。主芯片模拟/数字转换通道为8位二进制数，检测电压对应数字量范围为0～255°；电位器旋转一周阻值为0～10KΩ，检测电路的电源VCC为+5V，分压电阻R1阻值为1K，电位器阻值为Rx；当导风叶片旋转时，导风叶片通过齿轮机构带动电位器一同旋转，电位器的阻值相应改变，主程序可以检测到电位器在此位置的AD值，主程序根据检测到的AD值可以计算出此位置电位器对应的电阻值。

AD=(Rx*255)/(Rx+1000) （1）

Rx=(1000*AD)/(255-AD) （2）

由前述可知，电位器旋转一周阻值为0～10KΩ，且电位器的阻值与旋转的角度值为线性关系，由此可以计算出导风叶片实际的旋转位置A。

A=(Rx/10000)*360 （3）

经过以上公式（1）、（2）、（3），主程序便可以计算出导风叶片实际的角度位置为A，在扫风过程中主程序同步记录预设角度A0，主程序经过计算可得出导风叶片角度偏差值为：

ΔA=A-A0 （4）

主程序根据ΔA来输出驱动扫风电机的参数，使得扫风角度得以修正；例如导风叶片预设角度A0为70°，导风叶片实际角度A为90°，可得角度差值ΔA=20°，这样可以得出扫风角度偏离20°，导风叶片在旋转到移动空调扫风范围的最大或最小位置时调整20°，最终使得扫风角度修正，实现了移动空调扫风角度自动校正。

4、检测电路及控制电路

导风叶片位置检测电路见图3，关键器件为电位器R2，R2实际为滑动变阻器，不同阻值对应不同的位置，安装在导风叶片转轴处；R3为限流电阻，限制电路中异常的浪涌信号对芯片口的冲击；C1、C2、C3均为滤波作用，分别滤出电路中不同频段的干扰噪声，保证主程序检测的位置信号准确，MCU对应芯片模拟/数字转换口，可以将电压信号转化为AD值，以便程序处理。

图3 导风板位置检测电路

检测时，不同的位置对应电位器不同的阻值，经过分压后转换成主芯片不同的AD值，由主芯片判断导风叶片实际位置与设定位置的差值后，输出驱动扫风电机参数校正导风板位置。

图4 扫风电机驱动电路

图4为扫风电机驱动电路，使用四相八拍的驱动方式，四路驱动信号分别为SWING1、SWING2、SWING3、SWING4，分别代表驱动扫风电机的四个I/O口，表1中不同的时刻代表四个I/O是否给驱动信号。

也可以选择使用集成驱动芯片的驱动扫风电机；由于该步进电机公共端为高电平端，则芯片I/O口输出的高电平经2003芯片后输出低电平，与步进电机公共端形成通电回路，驱动步进电机的转动；由于输出I/O口的差别，可在芯片输出端到2003输入端之间增加上拉电阻、下拉电阻或者限流电阻，具体视情况而定。如图4所示。

5、实验验证及结果

以某一带扫风功能的移动空调为例，验证控制方法的有效性，分别在定格扫风以及自动扫风两种模式下验证控制方法的有效性；图5为导风板运动的位置图，表2为导风板位置对应的扫风角度。

5.1 定格扫风验证

开机，遥控设定导风板的打开位置为图5中的L2，待导风板位置到达预设L2位置后，人为施加干扰，将导风板的位置打到0-L1的位置中间，经过修正后发现导风板重新运动到L2的位置，成功消除干扰，验证结果见表3。

图5 导风板运动位置图

5.2 自动扫风验证

利用遥控器将导风板的扫风:设定为L1～L3之间的区域扫风，待导风板位置打到L1预设位置后，人为施加干扰，将导风板的扫风起始位置打到L1和L2之间，经过修正之后，导风板重新回到L3～L1之间定区域扫风，消除干扰，具体结果见表4。

6、结论

（1）本控制方法实现了当导风板因外界误触（人手触碰等）导致扫风角度偏移时，可监测并校正导风板位置，提高产品扫风角度的稳定性，提高出风方向的准确性，提升用户体验。

（2）通过硬件检测电路反馈导风板位置，通过程序软件校正扫风角度，实现扫风角度闭环控制。

（3）该控制方法软件设计方案模块化独立、可移植性强，可以广泛应用于挂壁机、柜机等空调领域。

参考文献

[1] 王雁平. 步进电机定位控制系统的设计[J]. 现代电子技术.

[2] 余锡存，曹国华. 单片机原理及接口技术[M]. 西安电子科技大学出版社.