控制电路、控制器及空调器的制作方法

1.本技术涉及电子技术领域，尤其涉及一种控制电路、控制器及空调器。


背景技术：

2.随着电子技术的发展以及自动化控制的普及，通信技术各控制设备间的数据交互、网络组建以及远程控制等方面均起着不可替代的作用。特别地，rs485通信作为较早出现且应用较成熟的通信，基于其具有的成本低、易维护等优点逐步广泛应用于空调、工业控制、楼宇自控等各个领域。
3.由此，如何通过设计一种控制电路以提高rs485等通信过程中的通用性、抗干扰性以及可靠性，已经成为了亟待解决的问题。


技术实现要素：

4.本技术旨在至少在一定程度上解决相关技术中的技术问题之一。
5.为此，本技术的第一个目的在于提出一种控制电路，以通过设计一种控制电路以提高通信过程中的通用性、抗干扰性以及可靠性。
6.本技术的第二个目的在于提出一种控制器。
7.本技术的第三个目的在于提出一种空调器。
8.为达上述目的，本技术第一方面实施例提出了一种控制电路，包括：第一电阻，所述第一电阻的第一端与vcc电源连接，所述第一电阻的第二端与开关模块的第一端连接；第二电阻，所述第二电阻的第一端与所述开关模块的第二端连接，所述第二电阻的第二端接地；第三电阻，所述第三电阻的第一端与所述开关模块的第一端连接，所述第三电阻的第二端与所述开关模块的第二端连接；所述开关模块的第三端与第一总线连接，所述开关模块的第四端与第二总线连接，所述开关模块用于切换接通所述第一电阻的第二端与所述第一总线之间的连接以及所述第二电阻的第一端与所述第二总线之间的连接。
9.本技术实施例提出的控制电路，采用三个串联在vcc和gnd(电线接地端)之间的电阻，即第一电阻r1、第二电阻r2和第三电阻r3，使得三个电阻均不与总线(第一总线)直接连接。进一步地，第三电阻r3的两端均与开关模块10的第一端连接，开关模块10的第二端连接到第一总线上。这样一来，可以使得第一电阻r1通过开关模块10可以与第一总线的第一端连接，并使得第二电阻r2通过开关模块10可以与第一总线的第二端连接，能够尽可能地减少信号失真、提升抗干扰性并增强控制电路的可靠性。同时，控制电路中采用数量较少的拨码开关或者继电器等元器件能够实现低成本、易维护等效果。
10.根据本技术的一个实施例，所述开关模块，包括：拨码开关，所述拨码开关的第一端分别与所述第一电阻的第二端和所述第三电阻的第二端连接，所述拨码开关的第二端分别与所述第二电阻的第一端和所述第三电阻的第二端连接，所述拨码开关的第三端与所述第一总线连接，所述拨码开关的第四端与所述第二总线连接。
11.根据本技术的一个实施例，所述开关模块，包括：第一固态继电器，所述第一固态
继电器的第一端与控制信号输入端连接，所述第一固态继电器的第二端接地，所述第一固态继电器的第三端分别与所述第一电阻的第二端和所述第三电阻的第一端连接，所述第一固态继电器的第四端与所述第一总线连接；第二固态继电器，所述第二固态继电器的第一端与所述控制信号输入端连接，所述第二固态继电器的第二端接地，所述第二固态继电器的第三端与所述第二总线连接，所述第二固态继电器的第四端分别与所述第二电阻的第一端和所述第三电阻的第二端连接。
12.根据本技术的一个实施例，所述第一固态继电器的第一端和所述第二固态继电器的第一端均通过第六电阻与所述控制信号输入端连接。
13.根据本技术的一个实施例，还包括：第四电阻，所述第四电阻的第一端与所述第一电阻的第一端连接，所述第四电阻的第二端与所述第一总线连接。
14.根据本技术的一个实施例，还包括：第五电阻，所述第五电阻的第一端与所述第二总线连接，所述第五电阻的第二端接地。
15.根据本技术的一个实施例，还包括：第一保护模块，所述保护模块包括第一瞬态电压抑制二极管和第二瞬态电压抑制二极管；其中，所述第一瞬态电压抑制二极管的第一端与所述第一总线连接，所述第一瞬态电压抑制二极管第二端接地；所述第二瞬态电压抑制二极管的第一端与所述第二总线连接，所述第二瞬态电压抑制二极管的第二端接地。
16.根据本技术的一个实施例，所述保护模块，还包括：第二保护模块，所述第二保护模块包括第三瞬态电压抑制二极管；其中，所述第三瞬态电压抑制二极管的第一端与所述第一总线连接，所述第三瞬态电压抑制二极管的第二端与所述第二总线连接。
17.为达上述目的，本技术第二方面实施例提出了一种控制器，包括：如本技术第一方面实施例所述的控制电路。
18.为达上述目的，本技术第三方面实施例提出了一种空调器，包括如本技术第二方面实施例所述的控制器。
附图说明
19.图1是根据本技术一个实施例的控制电路的示意图；
20.图2是根据本技术另一个实施例的控制电路的示意图；
21.图3是根据本技术另一个实施例的控制电路的示意图；
22.图4是一种控制电路的示意图；
23.图5是另一种控制电路的示意图；
24.图6是又一种控制电路的示意图；
25.图7是再一种控制电路的示意图；
26.图8是根据本技术一个实施例的控制器的示意图。
27.图9是根据本技术一个实施例的空调器的示意图。
具体实施方式
28.下面详细描述本技术的实施例，实施例的示例在附图中示出，其中自始至终相同或类似的标号表示相同或类似的元件或具有相同或类似功能的元件。下面通过参考附图描述的实施例是示例性的，旨在用于解释本技术，而不能理解为对本技术的限制。
29.下面结合附图来描述本技术实施例的控制电路、控制器及空调器。
30.图1为根据本技术一个实施例的控制电路的结构示意图。
31.如图1所示，本技术实施例的控制电路100具体可包括：第一电阻r1、第二电阻r2、第三电阻r3和开关模块10。
32.其中，第一电阻r1，第一端与vcc电源(circuit表示电路，即接入电路的电压)连接，第二端与开关模块10的第一端连接；第二电阻r2，第一端与开关模块10的第二端连接，第二端接地(接gnd)；第三电阻r3，两端均与开关模块10连接，即第三电阻r3的第一端与开关模块10的第一端连接，且第二端与开关模块10的第二端连接；第三电阻r3与第一电阻r1和第二电阻r2串联。
33.其中，开关模块10，第三端与第一总线(485a)连接，第四端与第二总线(485b)连接。可选地，开关模块10，用于切换接通第一电阻的第二端与第一总线之间的连接以及第二电阻的第一端与第二总线之间的连接。需要说明的是，本技术中，开关模块10可以为信号继电器、固态继电器等软件开关，也可以为拨码开关、跳线等硬件开关。
34.本技术实施例中，第一总线，可以为任一总线，例如，第一总线可以为rs485a总线(简称485a)；第二总线，可以为另外的任一总线，例如，第二总线可以为rs485b总线(简称485b)。
35.需要说明的是，本技术中，将第一电阻r1、第二电阻r2和第三电阻r3与第一总线和第二总线布设于开关模块10的两侧，使得通过控制开关模块10(例如2位拨码开关或者两个固态继电器)，能够实现第一电阻r1、第二电阻r2和第三电阻r3的配置，也就是说，通过两个开关能够实现三个电阻的配置。
36.综上所述，本技术提出的控制电路，采用三个串联在vcc和gnd(电线接地端)之间的电阻，即第一电阻r1、第二电阻r2和第三电阻r3，使得三个电阻均不与总线(第一总线)直接连接。进一步地，第三电阻r3的两端均与开关模块10连接。这样一来，可以使得第一电阻r1通过开关模块10与第一总线连接，并使得第二电阻r2通过开关模块10与第二总线连接，能够尽可能地减少信号失真、提升抗干扰性并增强控制电路的可靠性。同时，控制电路中采用数量较少的拨码开关或者继电器等元器件能够实现低成本、易维护等效果。
37.进一步地，作为一种可能的实现方式，本技术中，第一电阻r1为上拉电阻、第二电阻r2为下拉电阻、第三电阻r3为终端电阻。
38.其中，第一电阻r1和第二电阻r2，可以同为偏置电阻，这样一来，第一电阻r1为上拉偏置电阻且第二电阻r2为下拉偏置电阻。
39.需要说明的是，上拉电阻，指的是通过一个连接在io(input output进出)接口和电源之间、能够将不确定的或者高电平驱动能力不足的电位控制在高电平上的电阻。上拉电阻的阻值越大，其驱动能力则越强，抗干扰能力也越强，但随之而来，功耗也越大。在高速电路中，对信号上升沿有一定的抑制作用。下拉电阻反之。
40.需要说明的是，本技术中的第一电阻r1和第二电阻r2是相等的。在实际应用中，由于电阻的阻值越小抗干扰能力越强，但阻值过小，为总线提供的偏置电流则越大，特别地，当偏置电流超过芯片的驱动能力时会影响正常通信。因此，第一电阻r1和第二电阻r2的取值范围应处于一个合理的范围内。例如，第一电阻r1和第二电阻r2的取值范围为200～1k，或者10～40k。取值范围的设定可以以保证正常通信为原则，根据实际情况进行设定。
41.其中，第三电阻r3，可以为终端(匹配)电阻。
42.需要说明的是，本技术中对于第三电阻r3的具体阻值不作限定，可以根据实际情况进行设定。作为一种可能的实现方式，可以根据使用的线缆阻抗进行设定。可选地，可以设定第三电阻r3的阻值范围为100～120ω，例如，120ω。
43.需要说明的是，针对485通信应用场景，如果传输距离较长或者通信速率过高，则可能出现通信质量变差等情况。其中，主要原因为信号在总线上会发生信号反射，并且和原信号叠加，造成了信号的失真。由此，本技术中的控制电路增加了阻值为120ω的终端电阻，以吸收反射信号。
44.需要说明的是，针对485通信应用场景，由于485通信的特点之一为一条总线对应多个485通信节点，且通信节点的数量不固定。这样一来，往往无法准确地确定偏置电阻的选型、总数量以及阻值大小，从而无法有效地实现抗干扰，进而无法保证正常的通信。由此，本技术中的控制电路在增设了阻值为120ω的终端电阻的基础上，增设了为上拉偏置电阻的第一电阻r1和为下拉偏置电阻的第二电阻r2，能够避免由较大的现场环境干扰导致干扰信号从总线进入485芯片的rx(接收，receive)端的情况，从而避免了软件判断错误以及无法正常通信等问题。
45.需要说明的是，本技术对于开关模块10的具体选型不作限定，可以根据实际情况进行设定。可选地，开关模块10可以包括拨码开关，也可以包括固态继电器。
46.下面分别针对开关模块10所包括的不同类型的开关单元，对本技术提出的控制电路100中的开关模块10进行解释说明。
47.针对开关模块10包括拨码开关，作为一种可能的实现方式，如图2所示，开关模块10包括拨码开关。其中，拨码开关的第一端为开关模块10的第一端，拨码开关的第二端为开关模块10的第二端，拨码开关的第三端为开关模块10的第三端，拨码开关的第四端为开关模块10的第四端。
48.此种情况下，当拨码开关闭合，即拨到on位置时，偏置电阻(第一电阻和第二点租)可以与总线连接，从而实现控制电路的高抗干扰性。
49.需要说明的是，本技术中，拨码开关可以用跳线进行替换。
50.需要说明的是，本技术中，若开关模块10包括拨码开关，本技术提出的控制电路中还包括通信模块与电容c1。可选地，通信模块的第一端(接收，receive，简称rx)用于信号接收、第四端(发送，transmit，简称tx)用于信号发送，第五端接地、第六端与第一总线连接、第七端与第二总线连接、第八端与vcc连接；电容c1的一端与vcc连接，另一端接地。
51.需要说明的是，若开关模块10包括拨码开关，可选地，可以选取2位拨码开关；若开关模块10包括跳线，可选地，可以选取2针跳线。
52.需要说明的是，本技术中，若开关模块10包括拨码开关，在配置网络时设置好位于末端的控制器之后，控制器通过检测通信无法通信，可自动打开位于总线两端的拨码开关。
53.针对开关模块10包括固态继电器，作为一种可能的实现方式，如图3所示，开关模块10，还包括：第一固态继电器ic2和第二固态继电器ic3。
54.其中，第一固态继电器ic2的第三端k2a为开关模块的第一端，第四端k2b为开关模块的第三端；第一固态继电器ic2，第一端与控制信号输入端连接，第二端接地，第三端分别与第一电阻r1的第二端和第三电阻r3的第一端连接，第四端与第一总线连接。
55.其中，第二固态继电器ic3的第三端k3b为开关模块10的第四端，第四端k3a为开关模块10的第二端；第二固态继电器ic3，第一端与控制信号输入端连接，第二端接地，第三端与第二总线连接，第四端分别与第二电阻r2的第一端和第三电阻r3的第二端连接。
56.需要说明的是，本技术中，第一固态继电器和第二固态继电器可以用电磁继电器、三极管、mos管等器件进行替换。
57.需要说明的是，本技术中，若开关模块10采用固态继电器，则可以通过软件配置，实现远程配置及智能化配置。
58.进一步地，第一固态继电器的第一端和第二固态继电器的第一端均通过第六电阻与控制信号输入端连接。
59.进一步地，控制电路100，还包括：第四电阻r4。
60.其中，第四电阻r4，第一端与第一电阻r1的第一端连接，第二端与第一总线连接。
61.进一步地，控制电路100，还包括：第五电阻r5。
62.其中，第五电阻r5，第一端与第二总线连接，第二端接地。
63.需要说明的是，若继电器打开，即处于on位置时，偏置电阻(第一电阻r1和第二电阻r2)可以与总线连接，从而实现控制电路的高抗干扰性。
64.进一步地，当开关模块10包括固态继电器时，可以进一步优化第一电阻r1和第二电阻r2的选型。
65.可选地，第一电阻r1和第二电阻r2可同为强偏置电阻，即第一电阻r1为强上拉偏置电阻且第二电阻r2为强下拉偏置电阻，或者同为弱偏置电阻，即第二电阻r2为弱上拉偏置电阻且第二电阻r2为弱下拉偏置电阻。
66.作为一种可能的实现方式，可以选取小于第一电阻阈值的第一电阻r1以及小于第一电阻阈值的第二电阻r2，也就是说，可以选取第一电阻r1为强上拉偏置电阻且第二电阻r2为强下拉偏置电阻。
67.作为另一种可能的实现方式，可以选取大于第一电阻阈值的第一电阻r1以及大于第一电阻阈值的第二电阻r2，也就是说，可以选取第一电阻r1为弱上拉偏置电阻且第二电阻r2为弱下拉偏置电阻。
68.进一步地，当开关模块10包括固态继电器时，可以进一步优化第五电阻r5和第六电阻r6的选型。
69.作为一种可能的实现方式，当第一电阻r1和第二电阻r2分别为强上、下拉偏置电阻时，可以设置第五电阻r5和第六电阻r6分别为弱上、下拉偏置电阻。
70.其中，第五电阻r5和第六电阻r6(弱上、下拉偏置电阻)的取值为10k～100k。进一步地，基于总线节点数量越多阻值要越大的原则，优选地，可以设定第五电阻r5和第六电阻r6的阻值为47k，以保证为总线在强上下拉偏置电阻配置之前提供弱偏置电阻，用于改善由于保护器件tvs结电容对信号延迟造成的影响。
71.此种情况下，在开关模块10包括固态继电器时，可选地，强上拉偏置第一电阻r1上拉，连接在vcc及第一固态继电器ic2输出k2a，ic2的输出k2b连接到485总线的同相端a(即第一总线485a)。同理，强下拉偏置第二电阻r2电阻下拉，连接在gnd及第二固态继电器ic3输出k3a，ic3的输出k3b连接到485总线的反相端b(即第二总线485b)。这样一来，电阻通过继电器的mos输出控制，进一步提高了控制电路的抗干扰能力。
72.进一步地，阻值为120ω的第三电阻r3连接在ic2的输出k2a和ic3的输出k3a之间，当强上、下拉偏置电阻使能后，同时生效120欧姆终端匹配电阻。且，开关单元通过软件控制单片机管脚来控制两个继电器是输入，强上、下拉偏置电阻及终端电阻连接在两个继电器的输出，从而实现偏置电阻的打开或关闭。
73.需要说明的是，本技术中，可以配置强上、下拉偏置电阻结合固定上、下拉偏置电阻，进一步地，为了便于批量生产，可以设定强上、下拉偏置电阻一般设置在485总线的两端才打开开关。
74.进一步地，本技术提出的控制电路100，还包括：第一保护模块20。
75.其中，第一保护模块20，至少包括：第一瞬态电压抑制二极管tvs(transient voltage suppressor，瞬态二极管)1和第二瞬态电压抑制二极管tvs2。
76.其中，第一瞬态电压抑制二极管tvs1，第一端与第一总线连接，第二端接地。
77.其中，第二瞬态电压抑制二极管tvs2，第一端与第二总线连接，第二端接地。
78.进一步地，本技术提出的控制电路100，还包括：第二保护模块30。
79.其中，第二保护模块30，包括：第三瞬态电压抑制二极管tvs3。
80.其中，第三瞬态电压抑制二极管tvs3，第一端与第一总线连接，第二端与第二总线连接。
81.综上所述，本技术提出的控制电路，通过增设至少由两个保护二极管(瞬态电压抑制二极管)构成的保护模块，能够快速、有效地保护电路中的精密元器件，使元器件免受多种浪涌脉冲的损坏。
82.需要说明的是，相关技术中，通常采用以下方式提高485通信过程中的抗干扰性。
83.第一种，如图4所示，电路仅采用阻值为120ω的终端匹配电阻。然而，仅使用阻值为120ω的终端匹配电阻往往会增大总线负载，消耗更多驱动电流，进而降低485芯片的驱动能力。进一步地，由于未设置上下拉偏置电阻，极易造成软件判断错误及无法正常通信。
84.第二种，如图5和6所示，电路仅采用上拉偏置第一电阻r1和下拉偏置第二电阻r2。然而，此种情况下，电阻选型等难点往往会造成偏置电阻阻值的选取可靠性低，进而导致无法正常通信。
85.第三种，如图7所示，电路同时采用了阻值为120ω的终端匹配电阻以及上、下拉偏置电阻。然而，此种情况下，往往会采用多个偏置电阻，例如3个偏置电阻。这样一来，需要三个开关单元同时设置，如果遗漏了任意一个，可能无法达到抗干扰的功能，且设置多个开关单元势必会增加硬件物料成本、且布设方式复杂。
86.第四种，电路采用双绞屏蔽线。然而，此种情况下，由于485通信信号为差分信号，采用双绞线可以降低总线耦合分布电容，总线的信号环路更小，抗干扰能力会更强，采用屏蔽线并接地，可屏蔽或降低外部干扰噪声，提高通信可靠性，但采用屏蔽线只是能改善外部空间电磁干扰，对应通过线缆连接引入的干扰起不到作用。
87.由此，本技术提出的控制电路，即使针对复杂的485通信系统，仍能够统一配置通信设备数量和所在网络的位置。除了采用双绞屏蔽线提高抗干扰以外，485通信总线使用终端匹配电阻时必须配合偏置电阻使用，才能保证在消除信号反射同时不会降低驱动能力，并且在总线空闲时，总线的差分信号a-b的差值大于0，提高抗噪声能力。其中，网络，指的是带有485通信功能的设备组成的网络。
88.可选地，控制电路100仅使用2个开关器件即可实现三个电阻的配置(上拉偏置电阻，下拉偏置电阻和120ω终端匹配电阻)。开关单元，如2位拨码开关，同时由off拨到on状态，可以实现同时打开或关闭某一个通信节点的偏置电阻和终端匹配电阻功能，不会出现只打开偏置电阻或只打开终端匹配电阻。同时降低设置复杂度及成本，并可以满足多个通信节点在不同的组网情况下匹配电阻的正确性。
89.进一步地，选用继电器等可软件控制开关器件代替拨码开关和跳线作为开关单元时，可以实现软件智能化、远程化配置偏置电阻及终端匹配电阻，省去了拆开控制器、手工设定拨码开关等操作。
90.需要说明的是，针对开关单元非继电器时，开关单元(拨码开关或者跳线)默认为off状态，当该设备在一个网络的非终端(两端)位置时，拨码不用打开；当该设备在网络的终端时，至少有一台设备的2位开关单元拨到on位置，优选地，处于末端的两台设备的开关单元均拨到on位置，能够实现在保证其中一台设备未工作时，仍可以保证总线仍存在偏置电阻实现抗干扰的效果。
91.需要说明的是，针对开关单元为继电器时，开关单元(第一固态继电器和第二固态继电器)默认为off状态，当该设备在一个网络的非终端位置时，开关单元不用打开；当该设备在网络的终端时，至少有一台设备的开关单元的两个继电器同时打开，优选地，处于末端两台设备的两个继电器均处于导通状态，能够实现在保证其中一台设备未工作时，仍可以保证总线仍存在偏置电阻实现抗干扰的效果。
92.进一步地，针对开关单元为继电器时，可选地，可以在设置有强上、下拉偏置电阻(第一电阻和第二电阻)的基础上，可以设置弱上、下拉偏置电阻(第五电阻和第六电阻)。
93.综上所述，本技术提出的控制电路，可以保证总线使用120欧姆终端电阻时，把总线末端的控制器的强偏置电阻打开，保证偏置电阻提供足够的电流补偿终端匹配电阻的电流消耗，提高了485总线的抗干扰性能。进一步地，采用结合强上、下拉偏置电阻和弱上、下拉偏置电阻的方式，提供了更灵活、可靠的配置方式。可选地，强上、下拉偏置电阻用于总线两端通信节点，弱上、下拉偏置电阻用于总线所有通信节点，保证总线在强上下拉偏置电阻配置之前提供弱偏置电阻，用于改善由于保护器件tvs结电容对信号延迟造成的影响。进一步地，使用继电器可以实现智能化、远程配置终端电阻及上、下拉电阻，现场更加灵活方便，且可以节省至少一个开关单元，例如1位拨码开关，降低了产品所需的物料清单的物料成本。
94.为了实现上述实施例，本技术实施例还提出一种控制器。如图8所示，本技术实施例提出的控制器200具体可包括：上述任一实施例所示的控制电路100。
95.为了实现上述实施例，本技术实施例还提出一种空调器300，如图9所示，本技术实施例提出的空调器300具体可包括：图9所示的控制器200。
96.在本说明书的描述中，参考术语“一个实施例”、“一些实施例”、“示例”、“具体示例”、或“一些示例”等的描述意指结合该实施例或示例描述的具体特征、结构、材料或者特点包含于本技术的至少一个实施例或示例中。在本说明书中，对上述术语的示意性表述不必针对的是相同的实施例或示例。而且，描述的具体特征、结构、材料或者特点可以在任一个或多个实施例或示例中以合适的方式结合。此外，在不相互矛盾的情况下，本领域的技术人员可以将本说明书中描述的不同实施例或示例以及不同实施例或示例的特征进行结合
和组合。
97.尽管上面已经示出和描述了本技术的实施例，可以理解的是，上述实施例是示例性的，不能理解为对本技术的限制，本领域的普通技术人员在本技术的范围内可以对上述实施例进行变化、修改、替换和变型。