CN115507499A - 制冷设备和制冷剂状态检测装置 - Google Patents

Abstract

制冷设备包括：制冷剂回路，其中制冷剂按照顺序依次经由压缩机、冷凝器、节流元件和蒸发器进行循环；处理芯片，其具备经由外部转换电路连接外部制冷剂状态检测装置的模数转换器；其配置为在制冷设备的运转状态或非运转状态下，每个设定周期读取模数转换器的状态寄存器的状态值，并基于状态值判定制冷设备的制冷剂状态。还提供制冷剂状态检测装置。本申请获取外部制冷剂状态检测装置的检测结果依赖于对模数转换器状态寄存器状态值的读取而不是异步串行通信端口之间的通信，故不受处理芯片异步串行通信端口数量的制约，也无需对外部制冷剂状态检测装置进行定制，避免增加开发难度，延长开发周期，降低非标准外部制冷剂状态检测装置引入的安全风险。

Description

制冷设备和制冷剂状态检测装置

技术领域

本申请涉及制冷设备技术领域，尤其涉及一种制冷设备和制冷剂状态检测装置。

背景技术

R410A制冷剂和R32制冷剂是以往空调产品中主要使用的冷媒介质，但R32制冷剂具有可燃特性，在一定的情况下（缺乏安全意识或者操作不规范等）可能会引发安全问题，这种风险常见于制冷设备的安装和维修过程中。因此，及时检测制冷剂泄露并发出警报是空调产品的新需求，为确保空调产品的使用安全，杜绝制冷剂泄露导致空调用户、空调房间内的动物窒息、爆燃等意外发生，需要使用制冷剂泄露检测装置，检测制冷剂泄露量，及时输出停机指令、发出报警信息、提前排除险情。

以往用于检测制冷剂泄露情况的装置通常连接于空调产品控制芯片的异步串行通信端口（Universal Asynchronous Receiver/Transmitter, UART）以向空调产品输出经过脉冲宽度调制（Pulse-width modulation, PWM）检测结果。异步串行通讯端口是一种简单的***之间的通讯接口，通常需要两路串行通信线以实现两个***之间的全双工通信。随着空调产品在工业现场组网要求的不断增加，工业传感器、执行器的数量不断扩展，空调产品的异步串行通信端口更为紧缺，只能对用于检测制冷剂泄露情况的装置的通信方式进行定制，不仅增加生产方的开发难度和周期，而且由于生产方众多，二次开发的检测装置为非标准品，检测精度难以保证，使用风险较大。

发明内容

本申请是鉴于上述状况所做出的改进，目的在于得到通信配置不受制约的制冷剂泄露检测装置的具体应用，从而能够提高制冷剂泄露检测的可靠性。

为了解决上述的技术问题，本发明的第一个方面提供一种制冷设备。制冷设备包括制冷剂回路。在制冷剂回路中，制冷剂按照顺序依次经由压缩机、冷凝器、节流元件和蒸发器进行循环。

在本申请一些可选的实施方式中，制冷剂包括R32制冷剂。

在本申请一些可选的实施方式中，制冷设备包括处理芯片。处理芯片具备经由外部转换电路连接外部制冷剂状态检测装置的模数转换器。处理芯片配置为在制冷设备的运转状态或非运转状态下，每个设定周期读取模数转换器的状态寄存器的状态值，并基于状态值判定制冷设备的制冷剂状态。

为剔除无效值和电路延时带来的影响，提高精度，在本申请一些可选的实施方式中，处理芯片配置为在制冷设备的运转状态或非运转状态下，每个预设规定时段读取模数转换器的状态寄存器的状态值并判断所读取的状态值是否满足无效状态值过滤条件，其中设定周期包括若干个连续的预设规定时段。

在本申请一些可选的实施方式中，在所读取的状态值不满足无效状态值过滤条件的情况下，处理芯片配置为判断当前状态值读取次数是否满足连续采样次数条件。

在本申请一些可选的实施方式中，在当前状态值读取次数满足连续采样次数条件的情况下，处理芯片配置为去除连续读取的状态值中的最大状态值和最小状态值，并计算剩余状态值的均值。

在本申请一些可选的实施方式中，在计算出剩余状态值的均值后，处理芯片配置为判断剩余状态值的均值是否满足无效状态值过滤条件。

在本申请一些可选的实施方式中，在剩余状态值的均值不满足无效状态值过滤条件的情况下，处理芯片配置为保留均值并根据保留的均值判定当前设定周期中制冷设备的制冷剂状态。

在本申请的一些可选的实施方式中，在所读取的状态值满足无效状态值过滤条件的情况下，处理芯片配置为不保存所读取的状态值。

在本申请的一些可选的实施方式中，处理芯片中存储有与多个优先级不同的制冷剂状态对应的标准检测状态值。

在本申请的一些可选的实施方式中，在满足所读取的状态值高于上限标准检测状态值的情况下，处理芯片判定所读取的状态值满足无效状态值过滤条件。

在本申请的一些可选的实施方式中，在满足所读取的状态值低于下限标准检测状态值的情况下，处理芯片判定所读取的状态值满足无效状态值过滤条件。

在本申请的一些可选的实施方式中，处理芯片中存储有与电源状态对应的标准电源状态值；处理芯片配置为在制冷设备的运转状态或非运转状态下，每个设定周期读取模数转换器的状态寄存器状态值，并基于状态值和标准电源状态值的对比结果判定外部制冷剂状态检测装置的电源状态。

在本申请的一些可选的实施方式中，处理芯片中存储有与外部制冷剂状态检测装置硬件状态对应的标准硬件状态值；处理芯片配置为在制冷设备的运转状态或非运转状态下，每个设定周期读取模数转换器的状态寄存器状态值，并基于状态值和标准硬件状态值的对比结果判定外部制冷剂状态检测装置的硬件状态。

在本申请的一些可选的实施方式中，外部转换电路配置为接收外部制冷剂状态检测装置生成并输出的状态参数并将状态参数转换为实测电压输出至处理芯片的模数转换器。

在本申请的一些可选的实施方式中，状态参数为脉冲宽度调制信号，具有不同设定占空比的状态参数对应不同的制冷设备的制冷剂状态、外部制冷剂状态检测装置的电源状态、和/或外部制冷剂状态检测装置的硬件状态。

在本申请的一些可选的实施方式中，外部转换电路具有：

输入端，其配置为连接外部制冷剂状态检测装置；

光耦合器，光耦合器初级侧的第一引脚经由第一电阻器连接输入端，初级侧的第二引脚接地；次级侧第一引脚经由第二电阻器连接供电电源；

第一电容，第一电容的正极连接光耦合器次级侧第二引脚，负极接地；

第三电阻器，第三电阻器一端连接光耦合器次级侧第二引脚，负极接地；

输出端，输出端一端连接光耦合器次级侧第二引脚，另一端连接处理芯片的模数转换器。

在本申请的一些可选的实施方式中，输出端配置为输出实测电压，实测电压与设定占空比正相关。

在本申请的一些可选的实施方式中，还提供一种制冷剂状态检测装置。制冷剂状态检测装置应用于检测制冷设备的制冷剂状态，制冷设备具有制冷剂回路，在制冷剂回路中，制冷剂按照顺序依次经由压缩机、冷凝器、节流元件和蒸发器进行循环；

其具备：

控制芯片，控制芯片配置为生成并输出状态参数至外部转换电路；

其中，状态参数为脉冲宽度调制信号，具有不同设定占空比的状态参数对应不同的制冷设备的制冷剂状态、电源状态、和/或硬件状态；外部转换电路将接收到的状态参数转换为实测电压并输出至制冷设备的处理芯片的模数转换器。

在本申请中，对于外部制冷剂状态检测装置的检测结果的获取依赖于对模数转换器状态寄存器状态值的读取，不依赖于异步串行通信端口之间的通信，不受到处理芯片异步串行通信端口数量的制约，也无需对外部制冷剂状态检测装置进行定制，避免增加开发难度，延长开发周期，降低非标准外部制冷剂状态检测装置引入的安全风险。

附图说明

图1示出了根据一些实施例的制冷设备的结构示意框图；

图2示出了根据一些实施例的制冷设备与外部制冷剂状态检测装置的通信结构示意框图；

图3示出了根据一些实施例的处理芯片的流程图；

图4示出了根据一些实施例的处理芯片的流程图；

图5示出了根据一些实施例的处理芯片的流程图；

图6示出了根据一些实施例的处理芯片的流程图；

图7为根据一些实施例的状态参数（PWM）与实测电压（A/D）的对应关系表示；

图8为根据一些实施例的状态参数（PWM）与实测电压（A/D）的对应关系表示；

图9为根据一些实施例的外部转换电路向模数转换器输出的实测电压（A/D）的实测曲线；

图10示出了根据一些实施例的外部转换电路的电路图；

图11中的表格给出处理芯片中存储的制冷剂状态、优先级、设定占空比、实测电压、标准检测状态值的一种可选示例；

图12中的表格给出处理芯片中存储的电源状态、优先级、设定占空比、实测电压、标准电源状态值的一种可选示例；

图13中的表格给出处理芯片中存储的硬件状态、优先级、设定占空比、实测电压、标准硬件状态值的一种可选示例；

图14中的表格给出处理芯片中存储的制冷剂状态、电源状态、硬件状态、优先级、设定占空比、实测电压、以及对应的标准值的一种可选示例；

图15示出了根据一些实施例提供的外部制冷剂状态检测装置与制冷设备的通信结构示意框图。

具体实施方式

为使本申请的目的和实施方式更加清楚，下面将结合本申请示例性实施例中的附图，对本申请示例性实施方式进行清楚、完整地描述，显然，描述的示例性实施例仅是本申请一部分实施例，而不是全部的实施例。

需要说明的是，本申请中对于术语的简要说明，仅是为了方便理解接下来描述的实施方式，而不是意图限定本申请的实施方式。除非另有说明，这些术语应当按照其普通和通常的含义理解。

本申请中说明书和权利要求书及上述附图中的术语“第一”、“第二”、“第三”等是用于区别类似或同类的对象或实体，而不必然意味着限定特定的顺序或先后次序，除非另外注明。应该理解这样使用的用语在适当情况下可以互换。

术语“包括”和“具有”以及他们的任何变形，意图在于覆盖但不排他的包含，例如，包含了一系列组件的产品或设备不必限于清楚地列出的所有组件，而是可包括没有清楚地列出的或对于这些产品或设备固有的其它组件。

本申请的目的在于得到通信配置不受制约的制冷剂泄露检测装置的具体应用，从而能够提高制冷剂泄露检测的可靠性。以下参照附图，对本申请具体实施例的制冷设备进行说明。图1是本实施例的制冷设备的制冷剂回路的示意图。制冷设备采用压缩式制冷循环，具备压缩机101、冷凝器102（高温热源）、节流元件103和蒸发器104（低温热源）四大主要部件组成制冷剂回路，在制冷剂回路中制冷剂按照顺序依次经由压缩机101、冷凝器102、节流元件103和蒸发器104进行循环。

在本实施例的以下部分，将以空调设备100为例对制冷设备进行介绍。但本领域普通技术人员能够毫无疑义地理解，其它未具体描述的热泵***、冷藏柜、冷冻柜、商业成列柜、商业制冰装置、家用冷冻冷藏设备、冷藏运输设备等采用压缩机作为能量调节设备并适用于上述制冷剂回路的制冷设备也将包括在本发明的保护范围内。

在本实施例中，空调设备100的制冷制热循环包括一系列过程，涉及压缩、冷凝、膨胀和蒸发，对室内空间进行制冷或制热。

低温低压制冷剂进入压缩机101，压缩机101压缩成高温高压状态的冷媒气体并排出压缩后的冷媒气体。所排出的冷媒气体流入冷凝器102。冷凝器102将压缩后的冷媒冷凝成液相，并且热量通过冷凝过程释放到周围环境。

以膨胀阀为例的节流元件103使在冷凝器102中冷凝形成的高温高压状态的液相冷媒膨胀为低压的液相冷媒。蒸发器104蒸发在膨胀阀中膨胀的冷媒，并使处于低温低压状态的冷媒气体返回到压缩机101。蒸发器104可以通过利用冷媒的蒸发的潜热与待冷却的材料进行热交换来实现制冷效果。在整个循环中，空调设备100可以调节室内空间的温度。

空调设备100的室外机是指制冷循环的包括压缩机101、室外换热器和室外风机的部分，空调设备100的室内机是指包括室内换热器和室内风机的部分，并且节流装置（如毛细管或电子膨胀阀）可以提供在室内机或室外机中。

室内换热器和室外换热器用作冷凝器102或蒸发器104。当室内换热器用作冷凝器102时，空调设备100执行制热模式，当室内换热器用作蒸发器104时，空调设备100执行制冷模式。

其中，室内换热器和室外换热器转换作为冷凝器102或蒸发器104的方式，一般采用四通阀，具体参考常规空调设备100的设置，在此不做赘述。

空调设备100的制冷工作原理是：压缩机101工作使室内换热器（在室内机中，此时为蒸发器104）内处于超低压状态，室内换热器内的液态冷媒迅速蒸发吸收热量，室内风机吹出的风流经室内换热器盘管降温后变为冷风吹到室内，蒸发汽化后的冷媒经压缩机101加压后，在室外换热器（在室外机中，此时为冷凝器102）中的高压环境下凝结为液态，释放出热量，通过室外风机，将热量散发到大气中，如此循环就达到了制冷效果。

空调设备100的制热工作原理是：气态冷媒被压缩机101加压，成为高温高压气体，进入室内换热器（此时为冷凝器102），冷凝液化放热，成为液体，同时将室内空气加热，从而达到提高室内温度的目的。液体冷媒经节流装置减压，进入室外换热器（此时为蒸发器104），蒸发气化吸热，成为气体，同时吸取室外空气的热量（室外空气变得更冷)，成为气态冷媒，再次进入压缩机101开始下一个循环。

在本申请的一些可选的实施方式中，空调设备100可以包括多个室内机，多个室内机与室外机匹配工作，例如“一拖多”空调机组。

在本申请的一些可选的实施方式中，空调设备100可以包括多台室外机。室外机可以构造成按组工作的形式，例如两两为一组，配套设置与其对应的室内机。每一台室外机可以设置一台压缩机101或多台压缩机101，通过变频装置向压缩机101供给交流电。当变频装置的输出频率发生变化时，压缩机101的转速发生变化，实现不同的空调能力。

在本申请的一些可选的实施方式中，室内机可以采用独立的送风结构，例如采用壁挂式送风结构、落地式送风结构、风管式送风结构、或者内嵌于天花板中的送风结构等等。

在本申请的一些可选的实施方式中，室内机对应设置有线控器，线控器上设置有供输入设定温度、运转模式的操作界面以及显示空调房间实时温度或者运行状态的显示界面。

在本申请的一些可选的实施方式中，室内机对应设置有遥控器，遥控器上设置有供输入设定温度、运转模式的按键。

在本申请的一些可选的实施方式中，室内机对应与移动终端通信连接，移动终端具有应用界面，可以通过应用界面输入设定温度、运转模式并显示空调房间实时温度或者运行状态。

在本申请的一些可选的实施方式中，每一个室外机中均设置一台室外换热器，室外换热器中的制冷剂可以与外部介质热交换，外部介质可以是水，也可以是空气。

在本申请的一些可选的实施方式中，作为节流元件103的电子膨胀阀和四通阀的数量可以根据功能需要进行设计。

室外机中设置有室外机主板，室外机主板优选设置有室外控制器。室外控制器构造为驱动变频装置工作，接收、处理各种传感器的采样信号以及实现必要的通信功能。

在本申请的一些可选的实施方式中，室外控制器包括存储单元、处理器、输入/输出接口、通信接口等元器件。

存储单元可以包括易失性存储器和/或非易失性存储器。存储单元配置为存储与室外机至少一个元器件相关联的指令或数据，例如存储应用程序。示例性的，应用程序可以为通过控制节流元件103、压缩机101和四通阀等部件使得空调设备100制热运行或者制冷运行。

处理器可以是专用处理器、中央处理单元（CPU）等。处理器可以访问存储单元以执行在存储单元中所储存的指令以实现相关功能。

输入/输出接口可以是串行通信接口。

通信接口可以是支持不同的无线通信协议的软件接口，例如4G、5G、NB-IoT、WiFi、蓝牙、近场通信等。

室外机主板上通常还集成有滤波电路和开关电源电路。

在本申请的一些可选的实施方式中，室外控制器可以与云控制平台（服务器）通信连接。

室内机中设置有室内机主板105，室内机主板105优选设置有处理芯片106。处理芯片106构造为驱动室内风机工作，接收、处理各种传感器的采样信号以及实现必要的通信功能。处理芯片106中集成有模数转换器。

室内机主板105上通常也设置有电源电路，以提供直流12V和5V电压。

在本申请的一些可选的实施方式中，外部制冷剂状态检测装置200为使用半导体型气体传感器作为检测手段的仪器，可以检测R32、R407C、R410A、R290、R600等制冷剂。气体传感器具有相对于气体浓度变化的传感器阻值，传感器电阻值随着制冷剂气体浓度的增加而减少。外部制冷剂状态检测装置200具有异步串行通信端口（Universal AsynchronousReceiver/Transmitter, UART）以输出检测结果。外部制冷剂状态检测装置200可以安装在室外机、室内机、室外机和室内机之间的配管、或者空调房间中。

参照图2，对制冷设备中处理芯片106中的信息处理进行介绍。如上文，处理芯片106为集成在室内机主板105上的芯片，处理芯片106中集成有模数转换器（A/DConverter），例如市售的MCU芯片。

参照图2和图3，处理芯片106经由外部转换电路107连接外部制冷剂状态检测装置200的模数转换器。即当空调设备100连接供电电源时，如图3中步骤S101所示无论空调设备100处于运转状态（例如运行在制冷模式、制热模式、除湿模式等），或者即使处于非运转状态（例如待机状态），处理芯片106每个设定周期读取模数转换器的状态寄存器的状态值（如图3中步骤S102所示），并基于状态值判定制冷设备的制冷剂状态（如图3中步骤S103所示）。在这个过程中，对于外部制冷剂状态检测装置的检测结果的获取依赖于对模数转换器状态寄存器状态值的读取，不依赖于异步串行通信端口之间的通信，不受到处理芯片异步串行通信端口数量的制约，也无需对外部制冷剂状态检测装置进行定制，避免增加开发难度，延长开发周期，降低非标准外部制冷剂状态检测装置引入的安全风险。

在本申请的一些可选的实施方式中，外部制冷剂状态检测装置200通过异步串行通信端口输出状态参数，状态参数为具有不同设定占空比的脉冲宽度调制信号（PWM信号）。

在本申请的一些可选的实施方式中，外部制冷剂状态检测装置200可以输出具有不同设定占空比的状态参数以表征不同的制冷设备的制冷剂状态。示例性的，具有不同设定占空比的状态参数分别对应制冷设备中的制冷剂浓度，例如某一设定占空比的状态参数对应远低于设定浓度阈值（例如燃烧极限浓度的1/4）的制冷剂浓度状态，即安全状态；另一设定占空比的状态参数对应低于设定浓度阈值的制冷剂浓度状态，即需要进一步监控的状态；再一设定占空比的状态参数对应邻近设定浓度阈值的制冷剂浓度状态，即邻近阈值的危险状态；还有一组设定占空比的状态参数对应超过检测量程的制冷剂浓度状态，即高风险状态。

在本申请的一些可选的实施方式中，外部制冷剂状态检测装置200也可以输出具有不同设定占空比的状态参数以表征外部制冷剂状态检测装置200的硬件状态。示例性的，例如某一设定占空比的状态参数对应传感器寿命到期的硬件状态，另一设定占空比的状态参数对应传感器异常的硬件状态。

在本申请的一些可选的实施方式中，外部制冷剂状态检测装置200也可以输出具有不同设定占空比的状态参数以表征外部制冷剂状态检测装置200的电源状态。示例性的，例如某一设定占空比的状态参数对应传感器供电异常的电源状态。

在本申请的一些可选的实施方式中，外部制冷剂状态检测装置200也可以任意输出具有不同设定占空比的状态参数以表征不同的制冷设备的制冷剂状态、外部制冷剂状态检测装置200的电源状态和外部制冷剂状态检测装置200的硬件状态的其中一者。

外部转换电路107配置为接收外部制冷剂状态检测装置200生成并输出的状态参数并将状态参数转换为实测电压，并向处理芯片106的模数转换器输出处理芯片106。

以下对外部转换电路107的结构进行介绍，在本申请的一些可选的实施方式中，如图10所示，外部转换电路107具有输入端、光耦合器IC1、第一电容C1、第一电阻器R1、第二电阻器R2、第三电阻器R3和输出端等组成部分。

其中，外部转换电路107的输入端配置为连接外部制冷剂状态检测装置200，具体的，连接外部制冷剂状态检测装置200的异步串行通信端口（UART）。光耦合器IC1起到隔离作用，初级侧的第一引脚，即发光二极管的正极经由第一电阻器R1连接输入端，初级侧的第二引脚，即发光二极管的负极接地，次级侧，即光电三极管的集电极经由第二电阻器R2连接供电电源VCC。供电电源VCC可以是室内机主板105上的5V电源。

光耦合器IC1次级侧的第二引脚，即光电三极管的发射极连接第一电容C1的正极，第一电容C1的负极接地。第三电阻器R3的一端连接光耦合器IC1次级侧的第二引脚，负极接地。

外部转换电路107的输出端连接光耦合器IC1次级侧第二引脚，即自第三电阻器R3的一端引出，另一端连接处理芯片106的模数转换器。

由于第一电容C1和第三电阻器R3的滤波作用，PWM信号的正周期会对第一电容C1充电，负周期第一电容C1对外放电。这样，第一电容C1随着PWM信号而充电、放电、从而使第一电容C1的电压在PWM信号的等效直流信号附近并保持相对稳定。输出端配置为输出实测电压，实测电压与设定占空比正相关。这样，通过外部转换电路107即将外部制冷剂状态检测装置200输出的脉冲宽度调制信号（PWM信号）转换为模数传感器可采样的电压值。由于状态参数具有不同的设定占空比，实测电压也具有与设定占空比一一对应的电压值。

图7为状态参数（PWM）、实测电压（A/D）的一组对应关系表示。

当供电电源电压VCC为5V时，电压满量程为5V。假设某一状态参数的设定占空比为50%，则实测电压的理论值为2.5V（5V*50%），也即外部转换电路107输出端输出的实测电压为2.5V（允许存在一定误差）。示例性的，模数转换器的状态寄存器为8位寄存器（也可以是16位），则对应满量程的供电电源电压VCC，模数转换器的最大状态值（以十进制计）为255。与设定占空比为50%的状态参数对应的状态值即为0x7F（以十六进制计）。状态值=（电压实测值/满量程电压）*255=（2.5V/5V）*255，取整127并转换为十六进制计，即为7F，表示为0x7F，0x为十六进制的标识符。状态值即可以写入状态寄存器中以供读取。

图8为状态参数（PWM）、实测电压（A/D）和状态值的另一组对应关系表示。

当供电电源电压VCC为5V时，电压满量程为5V。假设某一状态参数的设定占空比为90%，则实测电压的理论值为4.5V（5V*90%），也即外部转换电路107输出端输出的实测电压为3.9V（在允许的误差范围内）。示例性的，模数转换器的状态寄存器为8位寄存器（也可以是16位），则对应满量程的供电电源电压VCC，模数转换器的最大状态值（以十进制计）为255。与设定占空比为90%的状态参数对应的状态值即为0xC6（以十六进制计）。状态值=（电压实测值/满量程电压）*255=（3.9V/5V）*255，取整198并转换为十六进制计，即为7F，表示为0x7F，0x为十六进制的标识符。

图9为外部转换电路107向模数转换器输出的实测电压（A/D）的实测曲线，由于第一电容C1和第三电阻器R3的延时，实测电压在开始阶段（如图中A线到B线之间的部分）是呈非线性上升且明显偏离实测电压理论值的，如果处理芯片106采样到此阶段的状态值，则会出现明显的误判。为避免出现这一问题，在本申请的一些可选的实施方式中，制冷设备中的处理芯片106配置为执行如图3所示的多个步骤。

处理芯片106配置为在制冷设备的运转状态或非运转状态下，每个预设规定时段读取模数转换器的状态寄存器的状态值（如图4中步骤S201所示），并判断所读取的状态值是否满足无效状态值过滤条件（如图4中步骤S202所示）。预设规定时段设定为是设定周期的一部分，例如设定周期包括若干连续的预设规定时段。设定周期可以是70ms或80ms，预设规定时段则可以是10ms。设定周期和预设规定时段可以根据处理芯片106的硬件参数（如时钟频率等）设定。

在所读取的状态值不满足无效状态值过滤条件的情况下，处理芯片106配置为判断当前状态值读取次数是否满足连续采样次数条件，如图4中步骤S203所示。

在当前状态值读取次数满足连续采样次数条件的情况下，处理芯片106配置为去除连续读取的状态值中的最大状态值和最小状态值，如图4中步骤S204所示。

在去除连续读取的状态值中的最大状态值和最小状态值后，计算剩余状态值的均值，如图4中步骤S205所示。

在计算出剩余状态值的均值后，处理芯片106配置为判断剩余状态值的均值是否满足无效状态值过滤条件，如图4中步骤S206所示。

在剩余状态值的均值不满足无效状态值过滤条件的情况下，处理芯片106配置为保留均值并根据均值判定当前设定周期中制冷设备的制冷剂状态，如图4中步骤S207所示。

由于实测电压的开始阶段（如图中A线到B线之间的部分）持续时间大约为12.6ms，这种情况在以70ms为示例的设定周期内仅会出现一次。通过上述步骤，即使读取的状态值为开始阶段生成的，也仅会读取到一次，通过多次采集的方式，同时去除最大值和最小值并求均值的方式，可以避免采用开始阶段线性改变的状态值判断制冷设备中制冷剂状态，有效提高检测精度。

由于外部设备和处理芯片106均可以对模数转换器的状态寄存器进行写操作，在处理芯片106的运行过程中，模数转换器的状态寄存器可能会由于不同的中断程序写入无效值，因此特别设计无效状态值过滤条件。如图5中步骤S303所示，在所读取的状态值满足无效状态值过滤条件的情况下，处理芯片106配置为不保存所读取的状态值，即在采集到无效状态值时，处理芯片106立即将其丢弃不进行存储。处理芯片106进一步配置为仅在均值也不满足无效状态值过滤条件时才根据保留的均值判定当前设定周期中制冷设备中的制冷状态，即如图5中步骤S308所示，在均值满足无效值过滤条件的情况下，处理芯片106配置为不保留所计算的均值，从而完全杜绝无效状态值的干扰。

在本申请的一些可选实施方式中，在所读取的状态值满足无效状态值过滤条件的情况下，处理芯片106配置为不保存所读取的状态值，同时不累加连续采样次数，仅在连续采样到满足设定数量的有效状态值时才执行去除最大值和最小值并计算均值的步骤。采用此种方式，可以省略对均值是否满足无效状态值过滤条件的判断步骤。

在本申请的一些可选实施方式中，通过以下方式判定所读取的状态值是否满足无效状态值过滤条件。

处理芯片106中存储有与多个优先级不同的制冷剂状态对应的标准检测状态值。

处理芯片106每10ms读取模数转换器的状态寄存器的状态值（如图6中步骤S401所示），并与标准检测状态值中的下限标准检测状态值进行比较。

在满足所读取的状态值低于下限标准检测状态值的情况下，处理芯片106判定所读取的状态值满足无效状态值过滤条件。例如如图6中步骤S402和S403所示，所读取的状态值低于下限标准检测状态值（例如0x19）时，处理芯片106判定所读取的状态值满足无效状态值过滤条件，配置为不保存所读取的状态值，即在采集到无效状态值时，处理芯片106立即将其丢弃不进行存储。

在在满足所读取的状态值高于下限标准检测状态值的情况下，处理芯片106将其与标准检测状态值中的上限标准检测状态值进行比较。

在满足所读取的状态值高于上限标准检测状态值的情况下，判定所读取的状态值满足无效状态值过滤条件。例如如图6中步骤S404和S405所示，高于上限标准检测状态值（例如0xAD）时，处理芯片106判定所读取的状态值满足无效状态值过滤条件，配置为不保存所读取的状态值，即在采集到无效状态值时，处理芯片106立即将其丢弃不进行存储。

处理芯片106在判断连续读取8次状态值后执行去除连续读取的状态值中的最大值和最小值的操作。

下限标准检测状态值和上限标准检测状态值均可以根据状态参数的设定占空比进行计算和设定。在本申请的一些其它可选的实施方式中，下限标准检测状态值和上限标准检测状态值也可以为其它值。

图11中的表格给出处理芯片106中存储的制冷剂状态、优先级、设定占空比、实测电压、标准检测状态值的一种可选示例，即：当保留的均值为0xC6（也可以是允许误差范围内的另一值，允许误差范围可以是-1%~+1%、-5%~+5%等，以下相同）时，处理芯片106即可以基于标准状态值判定当前制冷设备的制冷剂状态为制冷剂浓度超量程；当保留的均值为0x7F时，处理芯片106即可以基于标准状态值判定当前制冷设备的制冷剂状态为制冷剂浓度高，例如邻近燃烧极限浓度的1/4，处理芯片106通过外部设备（例如蜂鸣器、显示面板、移动终端、线控器、遥控器等）发出警报，提示用户进行干预，防止制冷剂气体泄露引发事故；当保留的均值为0x99时，处理芯片106即可以基于标准状态值判定当前制冷设备的制冷剂状态为制冷剂浓度中，处理芯片106可以自动提高状态值的读取频率，自动实现更为密集的检测；当保留的均值为0xAD时，处理芯片106即可以基于标准状态值判定当前制冷设备的制冷剂状态为制冷剂浓度低，处理芯片106判定空调设备100中的制冷剂状态正常，不做干预。

在本申请的一些可选的实施方式中，处理芯片106中存储有与电源状态对应的标准电源状态值。处理芯片106配置为在制冷设备的运转状态或非运转状态下，每个设定周期读取模数转换器的状态寄存器状态值，并基于状态值和标准电源状态值的对比结果判定外部制冷剂状态检测装置200的电源状态。

图12中的表格给出处理芯片106中存储的电源状态、优先级、设定占空比、实测电压、标准电源状态值的一种可选示例，即当读取的状态值为0时，处理芯片106即可以基于标准电源状态值判定当前外部制冷剂状态检测装置200的供电异常，处理芯片106通过外部设备（例如蜂鸣器、显示面板、移动终端、线控器、遥控器等）发出提示，避免检测设备失效导致无法检测出制冷剂气体泄露事故。

在本申请的一些可选的实施方式中，处理芯片106中存储有与外部制冷剂状态检测装置200硬件状态对应的标准硬件状态值；处理芯片106配置为在制冷设备的运转状态或非运转状态下，每个设定周期读取模数转换器的状态寄存器状态值，并基于状态值和标准硬件状态值的对比结果判定外部制冷剂状态检测装置200的硬件状态。

图13中的表格给出处理芯片106中存储的硬件状态、优先级、设定占空比、实测电压、标准硬件状态值的一种可选示例，即当读取的状态值为0x19时，处理芯片106即可以基于标准硬件状态值判定当前外部制冷剂状态检测装置200的寿命到期，处理芯片106通过外部设备（例如蜂鸣器、显示面板、移动终端、线控器、遥控器等）发出提示，提醒用户联系工作人员及时进行更换避免检测设备失效导致无法检测出制冷剂气体泄露事故。当读取的状态值为0x51时，处理芯片106即可以基于标准硬件状态值判定当前外部制冷剂状态检测装置200处于异常工作状态，处理芯片106通过外部设备（例如蜂鸣器、显示面板、移动终端、线控器、遥控器等）发出提示。

在本申请的一些可选的实施方式中，处理芯片106中同时存储有标准检测状态值、标准电源状态值和标准硬件状态值并统一赋予优先级顺序。图14中的表格给出处理芯片106中存储的制冷剂状态、电源状态、硬件状态、优先级、设定占空比、实测电压、标准值的一种可选示例。处理芯片106基于标准值的判定过程与上述实施方式相同，在此不再重复介绍。

在本申请的一些可选的实施方式中，还提供一种制冷剂状态检测装置。制冷剂状态检测装置应用于检测制冷设备的制冷剂状态。制冷设备具有制冷剂回路，在制冷剂回路中，制冷剂按照顺序依次经由压缩机101、冷凝器102、节流元件103和蒸发器104进行循环。制冷设备的具体工作方式参见上述实施方式的详细描述，在此不再重复介绍。

如图15所示，制冷剂状态检测装置具备控制芯片201。控制芯片201配置为生成并输出状态参数至外部转换电路107，示例性的，控制芯片201通过异步串行通信端口（Universal Asynchronous Receiver/Transmitter, UART）输出状态参数至外部转换电路107。

其中状态参数为脉冲宽度调制信号，具有不同设定占空比的状态参数对应不同的制冷设备的制冷剂状态、电源状态、和/或硬件状态；外部转换电路107将接收到的状态参数转换为实测电压并输出至制冷设备的处理芯片106的模数转换器。

外部转换电路107可以实现制冷剂状态检测装置的UART接口与处理芯片106模数转换器之间的通信交互，避免制冷剂状态检测装置占用处理芯片106的UART接口。

在本申请的一些可选的实施方式中，如图10所示，外部转换电路107具有输入端、光耦合器IC1、第一电容C1、第一电阻器R1、第二电阻器R2、第三电阻器R3和输出端等组成部分。

其中，外部转换电路107的输入端配置为连接制冷剂状态检测装置，具体的，连接制冷剂状态检测装置的异步串行通信端口（UART）。光耦合器IC1起到隔离作用，初级侧的第一引脚，即发光二极管的正极经由第一电阻器R1连接输入端，初级侧的第二引脚，即发光二极管的负极接地，次级侧，即光电三极管的集电极经由第二电阻器R2连接供电电源。供电电源可以是室内机主板105上的5V电源。

光耦合器IC1次级侧的第二引脚，即光电三极管的发射极连接第一电容C1的正极，第一电容C1的负极接地。第三电阻器R3的一端连接光耦合器IC1次级侧的第二引脚，负极接地。

外部转换电路107的输出端连接光耦合器IC1次级侧第二引脚，即自第三电阻器R3的一端引出，另一端连接处理芯片106的模数转换器。

由于第一电容C1和第三电阻器R3的滤波作用，PWM信号的正周期会对第一电容C1充电，负周期第一电容C1对外放电。这样，第一电容C1随着PWM信号而充电、放电、从而使第一电容C1的电压在PWM信号的等效直流信号附近并保持相对稳定。输出端配置为输出实测电压，实测电压与设定占空比正相关。这样，通过外部转换电路107即将外部制冷剂状态检测装置200输出的脉冲宽度调制信号（PWM信号）转换为模数传感器可采样的电压值。由于状态参数具有不同的设定占空比，实测电压也具有与设定占空比一一对应的电压值。

为了方便解释，已经结合具体的实施方式进行了上述说明。但是，上述示例性的讨论不是意图穷尽或者将实施方式限定到上述公开的具体形式。根据上述的教导，可以得到多种修改和变形。上述实施方式的选择和描述是为了更好的解释原理及实际的应用，从而使得本领域技术人员更好的使用实施方式以及适于具体使用考虑的各种不同的变形的实施方式。

最后应说明的是：以上各实施例仅用以说明本申请的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述各实施例对本申请进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分或者全部技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本申请各实施例技术方案的范围。

Claims (10)

1.一种制冷设备，包括：

制冷剂回路，在制冷剂回路中，制冷剂按照顺序依次经由压缩机、冷凝器、节流元件和蒸发器进行循环；

其特征在于，还包括：

处理芯片，其具备经由外部转换电路连接外部制冷剂状态检测装置的模数转换器；所述处理芯片配置为在制冷设备的运转状态或非运转状态下，每个设定周期读取所述模数转换器的状态寄存器的状态值，并基于所述状态值判定所述制冷设备的制冷剂状态。

2.根据权利要求1所述的制冷设备，其特征在于：

所述处理芯片配置为在制冷设备的运转状态或非运转状态下，每个预设规定时段读取所述模数转换器的状态寄存器的状态值并判断所读取的状态值是否满足无效状态值过滤条件，其中所述设定周期包括若干个连续的所述预设规定时段；

在所读取的状态值不满足无效状态值过滤条件的情况下，所述处理芯片配置为判断当前状态值读取次数是否满足连续采样次数条件；

在当前状态值读取次数满足连续采样次数条件的情况下，所述处理芯片配置为去除连续读取的状态值中的最大状态值和最小状态值，并计算剩余状态值的均值；

在计算出剩余状态值的均值后，所述处理芯片配置为判断剩余状态值的均值是否满足无效状态值过滤条件；

在剩余状态值的均值不满足无效状态值过滤条件的情况下，所述处理芯片配置为保留所述均值并根据保留的均值判定当前设定周期中所述制冷设备的制冷剂状态。

3.根据权利要求2所述的制冷设备，其特征在于：

在所读取的状态值满足无效状态值过滤条件的情况下，所述处理芯片配置为不保存所读取的状态值。

4.根据权利要求3所述的制冷设备，其特征在于：

所述处理芯片中存储有与多个优先级不同的制冷剂状态对应的标准检测状态值；

在满足所读取的状态值高于上限标准检测状态值，或者满足所读取的状态值低于下限标准检测状态值的情况下，所述处理芯片判定所读取的状态值满足无效状态值过滤条件。

5.根据权利要求4所述的制冷设备，其特征在于：

所述处理芯片中存储有与电源状态对应的标准电源状态值；

所述处理芯片配置为在制冷设备的运转状态或非运转状态下，每个设定周期读取所述模数转换器的状态寄存器状态值，并基于所述状态值和标准电源状态值的对比结果判定外部制冷剂状态检测装置的电源状态。

6.根据权利要求4所述的制冷设备，其特征在于：

所述处理芯片中存储有与外部制冷剂状态检测装置硬件状态对应的标准硬件状态值；所述处理芯片配置为在制冷设备的运转状态或非运转状态下，每个设定周期读取所述模数转换器的状态寄存器状态值，并基于所述状态值和标准硬件状态值的对比结果判定外部制冷剂状态检测装置的硬件状态。

7.根据权利要求1至6任一项所述的制冷设备，其特征在于：

所述外部转换电路配置为接收外部制冷剂状态检测装置生成并输出的状态参数并将所述状态参数转换为实测电压输出至所述处理芯片的模数转换器；

其中，所述状态参数为脉冲宽度调制信号，具有不同设定占空比的状态参数对应不同的制冷设备的制冷剂状态，外部制冷剂状态检测装置的电源状态，和/或外部制冷剂状态检测装置的硬件状态。

8.根据权利要求7所述的制冷设备，其特征在于：

所述外部转换电路具有：

输入端，其配置为连接所述外部制冷剂状态检测装置；

光耦合器，所述光耦合器初级侧的第一引脚经由第一电阻器连接所述输入端，初级侧的第二引脚接地；次级侧第一引脚经由第二电阻器连接供电电源；

第一电容，所述第一电容的正极连接光耦合器次级侧第二引脚，负极接地；

第三电阻器，所述第三电阻器一端连接光耦合器次级侧第二引脚，负极接地；

输出端，所述输出端一端连接光耦合器次级侧第二引脚，另一端连接处理芯片的模数转换器。

9.根据权利要求8所述的制冷设备，其特征在于：

所述输出端配置为输出实测电压，所述实测电压与所述设定占空比正相关。

10.一种制冷剂状态检测装置，应用于检测制冷设备的制冷剂状态，制冷设备具有制冷剂回路，在所述制冷剂回路中，制冷剂按照顺序依次经由压缩机、冷凝器、节流元件和蒸发器进行循环；

其特征在于，其具备：

控制芯片，所述控制芯片配置为生成并输出状态参数至外部转换电路；

其中，所述状态参数为脉冲宽度调制信号，具有不同设定占空比的状态参数对应不同的所述制冷设备的制冷剂状态，电源状态，和/或硬件状态；所述外部转换电路将接收到的状态参数转换为实测电压并输出至制冷设备的处理芯片的模数转换器。

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