# 新风空气质量控制器 · AQCTRL-A01

## 应用场景与系统配置

### 办公室与会议室

人员进出会改变室内 CO₂ 通风需求。以有代表性的人员活动区测点调节 EC 风机控制指令，同时保留最低通风设定，由楼宇控制器管理运行时段。需求曲线结合房间用途、室外空气要求与实际风量确定。

### 教室与培训空间

上课与课间形成明显的人员变化。输出斜坡减少风机指令突变，带有效期的手动覆盖适合短时调整通风。按房间实测风量及噪声确定最低、最高设置，避免把控制百分比直接当作通风量。

### 酒店、公寓与住宅新风机

送风和排风可共享同一个通风需求，两路分别设置电压映射和校准系数。与新风机自身防冻、旁通及热回收控制协调。温湿度提供监测数据；本控制器的自动通风需求由 CO₂ 决定。

### 新风设备厂与配套 OEM

面向 EC 风机、热回收新风机和通风控制箱配套。接口表明确输入阻抗、模拟公共端、使能触点电气限制及健康反馈逻辑。端子位置、显示位置与传感器接触空气的路径共同匹配整机结构。

### 楼宇集成与既有设备改造

PLC 或 BMS 作为 Modbus RTU 主站，读取测量值、运行状态与故障。既有设备需具备匹配的电压调速和干接点接口；PWM、专用总线或带电故障输出需另行设计接口转换。

### 多区域建筑与测点布局

每个控制器分配独立总线地址，并按通风分区规划有代表性的测点。单一 CO₂ 测点不能代表整层所有房间；时段计划与跨区域协同由上位楼宇系统负责。

## CO₂、温度与湿度采集

### 传感器与采样架构

SCD41 通过 I²C 提供 CO₂，SHT41 提供温湿度，STM32G0B1CBT6 负责驱动、数据有效性与状态管理。最近一次读数与数据新鲜度分别呈现，避免旧数值被持续当作有效控制输入。

### 代表性空气与热源隔离

采样空气与人员活动区充分交换，避开电源热源、直吹送风、阳光及直接呼气。房间测量与回风测量观察的空气混合状态不同，安装时应明确选择。外壳气流及板上温升共同影响整机测量。

### 测量用途与功能边界

CO₂ 用于与人员活动相关的通风需求输入，不测量颗粒物、VOC 或一氧化碳。温湿度用于显示和上位系统读取，在此控制档案中不独立启停风机。

### 压力补偿与基线管理

环境压力可配置为 700–1200hPa；按现场条件设置，默认 1013hPa 不等于气压实测值。ASC 默认关闭，传感器启动后读回核验。是否启用自动校准取决于现场是否定期达到合适的参考空气基线。

## 通风需求、映射与控制优先级

### 可配置 CO₂ 需求曲线

示例下限为 800ppm、上限为 1400ppm。低于下限保持最低通风，高于上限请求最高通风，中间基于滤波后的 CO₂ 线性插值。这些是可调整的控制参数示例，并非所有场景通用的空气质量限值。

### 共同需求与双路独立映射

两路风机跟随同一个需求百分比，各自保存最低／最高电压及增益／偏移系数，可匹配不同风机响应范围。此架构没有压差传感器、风量反馈或送排风独立闭环。

### 预热、斜坡与临时覆盖

启动后至少等待 180 秒及连续 3 个有效 CO₂ 样本再进入自动控制。需求变化按约每秒 2 个百分点限制斜坡。手动指令有效期为 1–900 秒，默认 60 秒，到期恢复自动控制。

### 优先级与传感器过期处理

维护模式、安装调试确认、RUN 许可及已启用的风机健康故障优先于手动需求。CO₂ 超过 30 秒没有新有效样本时使用配置的故障风量并标记过期。DAC 通信或寄存器读回异常会关闭继电器输出。

## EC 风机调速与接点接口

### 双路模拟电压输出

DAC80502 提供双路模拟设定值，经 OPA2197 放大用于 0–10V 控制。每路连接风机电压控制输入和模拟公共端，输入阻抗至少 10kΩ。风机电机由自身电源供电，这两路输出承载调速信号。

### 使能干接点与停机状态

每路 DPDT 继电器同时形成使能干接点和模拟输出换向。继电器未吸合时使能开路，模拟输出连接逻辑地。设备匹配按项目使能接口范围 30VDC／50mA，并核对风机的实际开关要求。

### 运行许可与维护模式

RUN 无源接点闭合时允许继电器驱动，打开后由硬件门电路禁用驱动。维护跳线允许配置写入，同时禁止输出。安装人员先核验设备档案并在本地确认，再允许正常运行。

### 健康反馈与设备兼容

可选反馈要求健康状态闭合的接点。启用反馈后故障锁存，须先恢复健康接点，再本地确认解除。健康接点、仅故障动作接点与转速脉冲应分别识别，带电信号不可直接接入逻辑干接点输入。

## 隔离 RS485 与楼宇系统接入

### 总线电气架构

ISO1410 与隔离电源 R05CT05S 将 RS485 公共端同控制器逻辑地分开。J4 提供 D1+、D0− 与 GNDS。采用主干加短支线、匹配公共端及明确屏蔽策略，避免把 GNDS 再短接至控制器电源负极。

### 地址、速率与串口格式

控制器作为 Modbus RTU 从站，默认地址 1、19200 波特、8E1。可配置地址 1–247，9600／19200／38400 波特及 8E1／8N2。根据适配器说明书核对 D1／D0 极性，不假定 A／B 标记在各厂家间完全一致。

### 寄存器与参数提交流程

输入寄存器提供读数、需求、状态与健康信息。保持寄存器先把参数暂存于 RAM，经独立提交指令校验整组配置并写入非易失存储。PDU 地址从零开始。地址或格式变化后使用新通信参数连接，再读回生效配置。

### 终端匹配与系统访问

板载 120Ω 终端仅在总线物理末端启用，并核对主站或转换器是否已有终端。Modbus RTU 不提供用户认证或加密；现场总线保持在受控系统内，远程访问权限由 BMS 网关管理。

## 供电、PCBA 与本地操作

### 18–30V 直流输入

输入路径由保险丝、TVS 与 TPS26600 组成，处理反接、过流及电压异常。5V、12V、3.3V 支路分别供给板上功能，隔离 3.3V 供给总线侧。选用匹配直流电源，风机动力线路与控制器信号电源分别布置。

### 四层混合信号布局

140×178mm 四层 PCB 对输入保护、电源转换、传感器、模拟输出和隔离通信分区。局部去耦及短参考回路服务传感器和 DAC；隔离禁布区、回流路径、端子布局与维修空间共同构成板壳接口。

### 显示与按键操作

EA DOGM128W-6 图形 LCD 与本地按键显示测量值、运行状态并提供维护交互。独立 LCD 电源及信号电平缓冲匹配屏幕与 MCU 的电气要求，按复位、初始化、清屏顺序进入正常显示。

### 参数存储与恢复逻辑

参数采用双 Flash 页、提交标记及版本化记录保存，看门狗监督固件运行。CO₂ 校准事务保存待完成记录，使中断后进入明确的不确定维护状态，避免自动重复发送校准命令。

## 安装、接线与联调流程

### 勘察设备与安装位置

记录风机型号、信号接线图、输入阻抗、使能逻辑、送排风方式及室外空气需求。选择有代表性的采样位置，传感器开口避开电子热源。外壳选型前规划线缆分离、维修空间及 RS485 主干。

### 输出禁止状态下接线

接线时保持 RUN 打开。按焊盘 1 标识核对 J1 直流极性、J4 隔离公共端及每路 AO／使能。RUN／HEALTH 只接无源触点；风机 10V 辅助电源端不可误当作调速输入端。

### 配置与双路风机特性确认

设置总线地址、需求阈值、最低通风、故障需求及双路电压范围。分别测量启动电压、最低连续运行点、0V 行为与输入开路行为；在多个指令点比较送排风量，再本地确认设备档案。

### 检查运行切换并交接

检查自动需求、临时覆盖到期、RUN 打开、传感器新鲜度及健康接点故障。重新上电读回配置，并同参考仪器比对。交接线缆标识、生效参数及测量记录，便于后续维护复现安装条件。

## 校准与维护记录

### CO₂ 强制重校准 FRC

使用可溯源 CO₂ 参考仪或标准气体，确保环境均匀稳定。遵循 SCD4x 装配后等待及运行条件：装配后至少五天，在参考环境周期测量至少三分钟。维护流程接受 400–2000ppm 参考浓度，并要求本地确认。

### 单次校准与明确恢复

每次请求使用新 nonce 并保存回执。固件先记录事务，再停止测量、遵循传感器时序并检查结果与 CRC。超时或结果不确定时通过状态读回核查，避免自动重试写命令。

### 双路模拟增益与偏移校准

使用合适的高阻电压表，在斜坡稳定后测至少三个点、跨度至少 5V，例如约 2／6／10V。分别拟合两路增益与偏移，计入当前系数及 DAC 量化。维护模式提交后复测零点、中间点及端点。

### 面向维护的测量记录

macOS／Linux 串口工具支持状态查询、配置暂存／提交、限时覆盖与 CSV 记录。保留设备与固件标识、仪器校准、实际气压、CO₂ 参考、电压实测及最终配置。DAC 读回描述命令，电压表描述端子电压，风量仪描述通风量。

## 技术参考

- [STM32G0B1](https://www.st.com/resource/en/datasheet/stm32g0b1cb.pdf)
- [Sensirion SCD4x](https://sensirion.com/media/documents/48C4B7FB/67FE0194/CD_DS_SCD4x_Datasheet_D1.pdf)
- [DAC80502](https://www.ti.com/lit/ds/symlink/dac80502.pdf)
- [ISO1410](https://www.ti.com/lit/ds/symlink/iso1410.pdf)
- [DOGM128](https://www.lcd-module.com/eng/pdf/grafik/dogm128e.pdf)
- [Modbus Serial Line](https://www.modbus.org/file/secure/modbusoverserial.pdf)