电冰箱保护电路设计
实验六 电冰箱控制系统
实验六电冰箱控制系统一、实验目的熟悉电冰箱的控制系统，能进行简单维护维修。
二、实验原理（一）控制电路中常用的元器件电冰箱电气控制系统的主要作用，是根据使用要求，自动控制电冰箱的起动、运行和停止，调节制冷剂的流量，并对电冰箱及其电气设备实行自动保护，以防止发生事故。
电冰箱的控制电路是根据电冰箱的性能指标来确定。
但其电气控制系统还是大同小异的，一般由动力、起动和保护装置、温度控制装置、化霜控制装置、加热与防冻装置，以及箱内风扇、照明等部分组成。
常用压力式温度控制器见下图。
1. 温度控制器：温度控制器简称温控器，是电冰箱、房间空调器等制冷设备调温、控温的装置。
它的主要作用是：（1）通过调节温度控制器旋钮，可以改变所需要的控制温度。
（2）可根据电冰箱内或空调房间内的温度要求，对制冷压缩机进行开、停的自动控制，使电冰箱内或房间内的温度保持在控制范围内。
温度控制器的种类很多，常用的温感压力式温度控制器。
温感压力式温度控制器主要用于人工化霜的普通“直冷式”单、双门电冰箱，或用于全自动化霜的“间冷式”双门电冰箱对冷冻室的温度进行控制。
温度控制器主要由感温元件、毛细管、感压腔和一组微动开关等机构组成。
感温元件也叫温压转换部件，是一个密闭的腔体，由感温管感温剂和感压腔三部分组成。
感压腔内充入的感温剂一般是氯甲烷或是R12。
它的作用是将蒸发器表面的温度变化转换为压力变化，从而引起快跳触点的动作。
2. 起动继电器：（1）重锤式起动继电器：重锤式起动继电器的结构主要包括电流线圈、重力衔铁、弹簧、动触点、T形架、绝缘壳体等；（2） PTC起动继电器：PTC是正温度系数的热敏电源电阻英文的缩写。
PTC起动继电器的工作原理：电冰箱在室温下起动时,PTC元件的电阻很小（约20Ω），而在较短的时间（0.1~0.2s）内通过基本恒定的电流，呈导通状态，之后随着其元件本身的发热温度升高，其阻值迅速增大，此时，PTC处于“断开”状态。
3. 过载保护器：过电流和过热保护器称为过载保护器，是压缩机电动机的安全保护装置。
第八讲电冰箱电气控制系统部件结构及工作原理
水银启动继电器：
2
1
电极
4 插棒式铁芯
线圈
氩气
3 水银
外壳
水银启动继电器由线圈、插棒式铁芯、水银和两个电极等组成 7
电压式启动继电器： 接点板
外壳
可动铁片 铁芯
可动触头 固定触头
端子
线圈 底座
电压式启动继电器由线圈、铁芯、触头、底座、外壳等组成 8
内埋式热保护器：
塑料套管
双金属片
引线
当电机过流或过热时,双金属片受热变形，触点断开,切断电机电源；温 度降低后,双金内属埋片式可热自保动护复器位是。通从过触直点接断插开入到压降缩温机复电位机需绕要组3m中in来左感右。
2.化霜完毕后，蒸发器温度升高，感温 器内的感温剂受热膨胀，感温管内压力 增大，在压力的作用下触点导通，化霜 状态结束
半自动化霜温控器的实物外形：
几种其他类型的温控器：
定温复位型温控 器： 它的停机温 度与调温旋钮的 位置有关，开机 温度固定不变， 一般为为 5℃±l.5℃。
感温风门温控器：双门间冷式无霜电冰箱一般冷冻室采用普通型温度控制器来控制 压缩机的启停。而冷藏室风门的自动开启和关闭则是靠风门温度控制器来控制的。 这两种温度控制器相互配合，使得冷冻室和冷藏室的温度可以分别进行控制。 这种温度控制器的工作原理：是靠安19装在冷藏室回风口附近的风道内感温管，感受 循环冷风温度的变化，自动调节风门或盖板开口的大小。
W
产品名称
产品
(温控器为W) 类型
温控
冷点
改进
范围 断开温度 设计序号
普通型：P 化霜复合型：S 定温复位型：D 间冷风门型：M 信号输出型：X
0℃以下：F 0℃以上：不标识
大写A、B、C标识
电冰箱自动控制系统的设计
目录1.引言 (2)2 设计要求及分析 (3)2.1电冰箱温度自动调节功能 (3)2.3电源过欠压保护功能 (3)2.4压缩机开启延时功能 (3)2.5故障报警功能 (3)3. 自动控制系统硬件结构设计 (4)3.1主要部件选择与功能实现 (4)3.1.1 单片机选型及功能介绍 (4)3.1.2 A/D转换器选型及功能介绍 (5)3.1.3 74LS373简介 (5)3.2检测及控制电路 (6)3.2.1 传感器的选择与温度自动调节功能的实现 (6)3.2.2 电冰箱的过欠压保护电路及功能实现 (8)3.2.3 电冰箱的开启延时电路及功能的实现 (9)3.2.4 自动除霜功能的实现 (10)3.2.5 报警器 (11)总结 (13)参考文献 (14)电冰箱自动控制系统的设计1.引言冰箱自动控制系统在正常工况下工作，当运行过程中需要进行自动调节时，系统能通过预设程序进行调节，要求控制系统应有一定的应变能力。
对于冰箱性能的主要调节指标是箱体温度由此实现的功能有自动温度调节，自动除霜等。
要求维持冰箱的冷藏冷冻室温度维持在预先设定的数值，当箱内温度高于或低于这一值时判断启动或关闭压缩机，使温度回归。
系统还要求累计压缩机运行时间和检测环境温度，来判断是否满足化霜条件，当满足化霜条件时，接通化霜加热丝，同时断开压缩机和风机，当完成化霜工作后恢复压缩机风机的工作。
另外当运行达到安全极限时，要求系统能采取一些相应的保护措施，促使运行离开安全极限，返回到正常情况，以防事故。
属于生产保护性措施的有两类：一类是硬保护措施；一类是软保护措施。
例如电源的过欠压保护，压缩机开启延时，故障自检报警等.本系统通过监控环境温度，冰箱的冷冻，冷藏室温度，电源电压等数据，通过处理判断调整冰箱的运行以达到预期的运行效果。
使冰箱在节能，储藏效果，安全方面都能进行自动有效的控制。
2 设计要求及分析2.1 电冰箱温度自动调节功能该功能是电冰箱应具备的主要功能。
电子课件-《小型制冷设备原理与维修(第三版)》-A02-3780 第三章 家用电冰箱的电控系统
变频冰箱电路原理示意图
1）温差复位型温控器。 2）定温复位型温控器控制压缩机开机时，箱温为固定值。
9 第三章 家用电冰箱的电控系统
2. 温控器的工作原理 (1)普通型压力式温控器
普通型压力式温控器的工作原理
10 第三章 家用电冰箱的电控系统
(2)半自动化霜型温度控制器
自动控温状态
半自动化霜状态
11 第三章 家用电冰箱的电控系统
双稳态电磁阀
17 第三章 家用电冰箱的电控系统
§3—2
家用电冰箱电控系统的控制电路分析
学目 习标
了解家用电冰箱典型电控电路的原理分析。
一、直冷式电冰箱典型控制电路
典型直冷式电冰箱的控制电路由温控器、启动继电器、热保护器、内部照明灯、门开关、温度 补偿开关等组成。
18 第三章 家用电冰箱的电控系统
化断器
化霜超热保护熔断器
15 第三章 家用电冰箱的电控系统
4. 化霜温控器
化霜温控器
16 第三章 家用电冰箱的电控系统
六、电磁阀
电冰箱多温区控制一般用电磁阀进行控制,有单稳态和双稳态两种。单稳态电磁阀体积，和耗电量较大,而双 稳态电磁阀体积较小,无电路板,切换驱动信号采用的是脉冲信号。
双金属碟形过载保护器结构
8 第三章 家用电冰箱的电控系统
四、温度控制器
1.电冰箱温控器的分类 （1）按工作原理类分 1）压力式温控器又称感温囊式温控器，其感温元件是感温管(毛细管)。 2）电子式温控器分为两种：利用热敏电阻作为感温元件的称热敏电阻式温控器，利用二极管的PN结作为感温 元件的称为半导体温控器。 （2）按温控器的感温方式分类 1）感应蒸发器表面温度，即感温管紧贴在蒸发器表面，控制蒸发器表面温度，也就间接地控制了箱温。定温 复位型温控器就是采用这种感温方式。 2）直接感应箱内空气温度，即感温管安装在箱内适当的空间位置。 （3）按温度控制方式分类
冰箱保护电路的设计
1 引言电冰箱作为应用较为广泛的家用电器，由于其受多种不确定因素的影响，将会发生很多故障。
电源电压过高或过低都会影响电冰箱的正常运行。
电源电压过高时，电冰箱压缩机的运行电流增大，压缩机温升过高，会影响寿命，甚至烧毁电机；电源电压过低时，电机启动力矩减小，电机启动不起来，这时，电机通过持续的大电流而被烧毁。
另外，目前使用的压缩机电动机普遍采用分相启动的单相异步交流电动机，这种电机的启动力矩小，若电冰箱在运行时，遇到瞬时断电，使压缩机停机后又立即送电，此时因电冰箱制冷循环系统的高、低压两侧的压力差很大，电机的负载力矩很大，电机不能启动，发生所谓的闷车现象而烧毁电机。
一般电机在停运3—5分钟后，制冷循环系统的高低压两侧压力才平衡，这时就可以重新启动了。
保护器就是针对上述情况而设计的，它主要是由集成电路为主要元件而构成的高可靠性保护器，它具有电源电压显示、过压保护、欠压保护、延时供电和漏电显示等功能，对那些居住在电网电压不稳、经常停电的区域的家庭使用的电冰箱，具有很好的保护作用。
并且部分电路已用Multisim2001软件仿真，验证了电路的正确性。
论文共分为五章，第一章即为前言部分，介绍了设计冰箱保护电路的目的和意义；第二章为论文的关键，主要介绍了电冰箱保护电路设计方案的选择。
实现冰箱保护器的原理有很多，但要选择一个最佳方案来设计；第三章即为核心部分，主要介绍了电源电压显示电路、过压欠压保护电路、延时供电电路和漏电显示电路的设计原理和参数的确定；第四章为仿真部分，仿真了电源电压显示电路和过压欠压保护电路，电源电压显示电路中仿真了压控振荡电路、时基电路和计数电路，过压欠压保护电路中仿真了超压电路及欠压电路，通过仿真与实际相符，验证了电路的正确性；第五章为结论。
2 电冰箱保护电路方案的选择经过查阅有关资料有以下几种实现冰箱保护器的方案：方案一：图2.1 方案一原理框图该电路的工作原理是：220V交流电由电源变压器降压后，经整流二极管D1～D4桥式整流和电容滤波及稳压后为整个电路提供12V直流电压，由电阻、电位器、与非们等组成过、欠压检测控制电路，延时保护电路由与非门元件组成。
电冰箱保护器电路设计
电冰箱保护器电路设计Ap0705122 吕礼锋一：设计原因及要求原因：电冰箱对电压的波动范围有一定的要求，但市电有时会不稳定，低于或者高于电冰箱的允许波动电压范围。
有时市电会突然断电又来电，这样易使电冰箱的压缩机损坏，因此接入电冰箱的保护电路是非常有必要的。
要求：用LM339和NE555设计一个电冰箱保护器。
（1）当市电过压(V802≥)或欠压(V801≤)时能自动切断冰箱交流供电电源（2）复电延时功能：从停电到来电时能延时3—5分钟再接通冰箱的交流电源。
二：电路设计1.电路原理本电路主要用LM339的两个比较器与电位器组成过电压、欠电压检测电路；VT1构成电子开关，当电压在180V~280V范围内时，指示灯D1会发亮，否则会熄灭。
NE555组成延时电路。
其工作原理：接通电源后，市电220v在变压器，整流桥，还有稳压器后，稳定在直流12V。
根据变压器的变压系数，调整电位器RP2与RP3，使市电电压保持在正常范围内，指示灯LED保持发亮。
因为C1两端初始电压为0V，555 时基电路的阈值端6 脚为高电平，555 时基电路复位，三极管VT2 截止，继电器K1的常闭触点保持吸合，电冰箱电源被切断。
然后电源向C1 充电，使2、6 两脚电位不断下降，约经过5min，可使电位降至12V电压的1/3，555 时基电路才置位，3 脚输出高电平，VT2 导通，继电器K1通电吸合，其常闭合触点K-1断开，电冰箱通电工作。
当交流电网意外断电时，C1 储存电荷通过R2、D5 迅速泄放，当电网恢复供电时，电路又要延迟5min 左右才向电冰箱供电，从而确保电冰箱压缩机不受损坏。
当市电电压升高到280V以上，上比较器输出低电平；市电电压下降到180V以下，下比较器输出低电平只要两者之一输出低电平，VT1截止，LED 熄灭。
此时6 脚为高电平，555 时基电路复复位，输出端3 脚为低电平，电冰箱电源被切断，从而使电冰箱在电压过高或过低的情况下自动停止工作，保证了电冰箱能安全工作于规定的电源范围内。
电冰箱保护器
第1章综述电冰箱自动保护器的意义：电冰箱自动保护器是随着电冰箱的普及和发展，其功能日益完善的新型器件，电冰箱自动保护器具有多种功能,可对288立升及其以下的压缩式电冰箱进行欠压、过载和再启动延时保护,可使电冰箱在160～240V 范围内正常工作,有些电网的电压稳定性较差，电压波动值可能超出冰箱的允许范围（我国规定供电电压稳定度应该在正负百分之十），避免因各种因素引起的电机绕组烧损事故。
另外如果冰箱正在运行中突然停电，然后又突然来电，对冰箱不利．目前有一种集成电路四功能电冰箱保护器，采用集成电路构成比较，电流—电压转换、锁定、延时、驱动电路，以完成对电网电压的欠压、过压和电冰箱工作时的过电流以及电网断电复电四种故障状态的自动保护，适合保护使用单相220V电压的电冰箱。
其电路简单，保护功能完善，电源电压从220V升至380V时，保护器本身不会损坏，并能对电冰箱进行可靠保护。
第2章方案设计与分析2.1 对BT33保护器的认识BT33单结型晶体管（双基极二极管）元件有三个管脚E发射极，B1第一基极，B2第二基极。
图2-1为其管脚示意图。
图 2-1BT33产品主要用途:用于电气设备的双稳态电路及触发、振荡电路.二、产品电参数:型号分压比ην基极间电阻RBB(KΩ)发射极与第一基极反向电流IEB10(uA)饱和压降VEB1(V)峰点电流Ip(uA)谷点电流IV(mA)谷点电压Vv(V)调制电流IB2(mA)总耗散功率Pt(mW)。
2.2 电冰箱自动保护器方案设计与分析2.2.1 设计方案图2-2电路如图2-2所示，BT33组成延时电路。
刚接通电源时，继电器J1不工作，接点J1-2断开，过五分钟后，由于电容C1充电电压升高，BT33导通，继电器J1吸合，J1-2接点闭合，电冰箱接通电源，并由J1-1常开接点自保。
在电压正常情况下，D2、BG2导通，D3、D4、BG3截止，因此继电器J2是不工作的。
出现过压时稳压管D4便击穿导通，BG3同时导通，继电器J2吸合，接点J2-1断开，继电器J1失电释放，电冰箱断电，起到了保护电冰箱的作用。
教你如何配置电冰箱压缩机的启动器和热保护器
教你如何配置电冰箱压缩机的启动器和热保护器55生活维修网（）整理发布在使用修理过的电冰箱压缩机时，会遇到热保护器和启动器与压缩机不匹配的问题，只有选用与压缩机相匹配的热保护器和启动器，才能保证压缩机能正常工作。
由于电冰箱压缩机的损坏大多是因电源电压变化超过规定允许范围(有的低于180V，有的超过240V)造成的。
为使压缩机不因电压变化而损坏，就必须对热保护器的断开电流及双金属片复位时间进行测试；对重锤启动器进行启动、释放电流测试，找出满足压缩机工况条件的配件。
热保护器的选择热保护器在电路中的作用是：当压缩机过载时，其过载电流很大，过载电流流经热保护器里的热阻丝，使热阻丝发热，引起碟形双金属片弯曲上翘，断开接触点，切断电流，起到了保护压缩机的作用。
挑选热保护器使之与压缩机匹配，就是要使热保护器的断开电流略小于压缩机的保护电流。
测量压缩机的保护电流方法是(见图l所示)：将压缩机运转绕组接在165V 电源上(启动绕组不通电，压缩机在热态下)，这时A表指示的电流即为压缩机的保护电流。
测热保护器的断开电流方法是(见图2)：在常温下，将调压器输出电压端接在一台功率为20W左右、电压为220V／6V左右的变压器上，将热保护器直接接在变压器6V输出端，用钳型电流表测量热保护器通过的电流并记录通电时间。
调节调压器电压改变通过热保护器上的电流。
如果热保护器的蝶形双金属片能在5~14秒内断开，则此时通过热保护器上的电流为热保护器的断开电流。
如果热保护器的断开电流略小于压缩机的吸合电流，则此热保护器正好与此压缩机匹配，同时还要看热保护器的复位时间。
蝶形双金属片复位时间应在2～5分钟，复位时间长对压缩机有好处。
如果蝶形双金属片复位时间短，此时压缩机的高压排气端与低压吸气端压差过大，压缩机不能启动，这时通过压缩机绕组的电流非常大，会造成绕组烧坏。
通常在常温下，热保护器的断开电流在4A左右时应与100W(1／8HP-1／7HP)左右的压缩机相匹配；热保护器断开电流在4.5A左右时可与120W(1／6HP)左右的压缩机相匹配；热保护器断开电流在5.0A左右时可与145W左右的压缩机相匹配；热保护器断开电流在5.5A左右时可与150W(1／5HP)左右的压缩机相匹配。
冰箱保护电路
2010年电子大赛培训项目（一）高可靠、多功能电冰箱保护器电冰箱对电源的波动范围有一定要求，而供电源其波动幅度常常超出电冰箱的允许波动范围。
为了保证电冰箱能安全工作于规定的电源范围，在其的供电源端接入保护电路非常必要。
本文要求利用比较器、定时器、继电器等元器件设计一个电冰箱保护器，使电冰箱具有过压、欠压保护，同时压缩机在运转时如遇电网意外断电又迅速恢复供电，能起到延时供电的作用，从而防止压缩机受损。
设计要求：1．过压保护：冰箱工作电压正常时绿灯亮，超过242V时切断电源，红灯亮；2．欠压保护：冰箱工作电压低于187V时切断电源，黄灯亮；3．延时保护：具有双延时保护，（1）在电冰箱正常断电以后，至少要延时一段时间（3-5分钟）才开始向电冰箱供电；（2）瞬间超压断电，延时供电保护，瞬间欠压断电，延时供电保护。
4．漏电显示：是用来指示电冰箱箱体是否带电，保护人身安全。
漏电用白灯指示。
5．冰箱开门提示：电冰箱开门后取出食品的时间一般为30~60秒，如何超过60秒未关门，冰箱发出报警提示（或语音提示）。
时间可以自由设定。
6．其他功能：自由发挥。
7．主要芯片：可选LM339、LM324、NE555、CD4069、CD4071、LM7809或LM7812、LM317；其他元件：三极管9014、9015，二极管IN4007、IN4148、红绿黄白发光管，继电器、发声器、电阻、电容、变压器等。
8．写出设计报告：（1）方案论证（或方案选择）（2）画出设计图（原理图）、标出元器件参数、说明工作原理（3）画出PCB板图（4）写出调试说明9．下个星期二3月9日下午交设计报告。
东芝冰箱电路
(4)除霜电路除霜采用半自动方式即手动开始、自动结束，依靠绕在冷冻室蒸发器 上的电加热器得电加热进行除霜，当发现冷冻室霜层厚度达10mm左右时，手动 按下除霜开关，Q802第11脚为低电平。同时冷冻室除霜传感器与R810对6. 8V电 压分压后加至Q802第8脚，由于冷冻室内温度很低，除霜传感器阻值很大，所以 第8脚电压很低，低于第9脚4. 4V.第9脚4. 4 V电压由电阻R808、R809分压取得， 为除霜电路中基准电压。第14脚输出为高电平至Q801第8脚，Q801第11脚输出高 电平，经电阻8814、8811至三极管。Q812的b, e极电压大于0. 7V, Q812导通，继 电器RY02吸合，常开接ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱRY02闭合接通除霜电加热器，得电发热进行除霜，冰 箱内霜层逐渐融化，温度逐渐升高。冷冻室除霜传感器阻值逐渐减小，Q802第8 脚电压升高与箱内温度达到8. 5 0C时，第8脚电压高于第9脚4. 4V基准电压，第14 脚输出低电平，而Q801第11脚由于除霜开关已断开变为高电平。Q801第11脚输 出低电平0V, Q812截止，继电器RY02失电，常开接点RY02断开切断除霜电路， 除霜自动停止，同时常闭接点RY02闭合接通流槽、管道电加热器。二极管D803 作用是当除霜后期冰箱内温度逐渐升高时，Q841第3脚有可能会输出高电平去启 动压缩机时，该启动信号经二极管D803,三极管Q812旁路到地，避免压缩机在除 霜期间启动运转，若除霜期间需中止除霜时，可按下停止，Q801第11脚输出低电 平，三极管Q812截止，使除霜提前结束。
（3）温度控制电路 冷藏室温度传感器（蒸发传感器）是一个具有负温度系数的热 敏电阻，其阻值随温度的升高而减小。传感器与电阻R806组成分压电路对6.8V电压 进行分压后送至 Q802第 4、7脚。电阻 R801、R802组成分压电路对 6.8V电压进行 分压后送至 Q802第5脚作为基准电压，正常为4V。当冰箱内温度慢慢上升，蒸发 传感器阻值减少时，Q802第4脚电压也在升高。当第4脚电压大于第5脚4V基准电压 时，其第2脚输出低电平送至Q801第1脚。此时Q802第7脚电压也大于其第6脚（正 常时最大为2.2V）， 其第1脚输出高电平送至 Q801第 8脚。Q801第 8脚输出高电 平经电阻 R805、R813至三极管 Q811的 b极，当b极电压升高到0.7V时，Q811导 通。继电器RY01得电吸合，常开接点RY01接通压缩机启动制冷。随着冰箱内温度 缓慢下降，蒸发传感器阻值增大，Q802第4脚电压降低。当第4脚电压小于第6脚的 4V基准电压但高于2.2V时，Q802第2、1脚均为高电平Q801第1、8脚也为高电平， 压缩机仍维持继续制冷。当第4脚电压小于第5脚4V基准电压且低于2.2V时，Q802 第1脚输出低电平，而第2脚仍为高电平，Q801第3脚则输出低电平，Q811的 b极电 压降低而使其截止。继电器 RY01失电，常开接点RY01断开，压缩机停止运转结束 制冷。电阻R121、R22、R23和电位器组成温度调节电路接至Q802第8脚，改变电 位器即改变了电冰箱工作设定温度。当电冰箱温度设定好后，Q802第8脚电压为另 一组基准电压，最大为2.2V。它与Q802第7脚信号电压相比较。当电冰箱温度高于 设定温度时，Q802第7脚电压高于第6脚，其第1脚输出高电平送至Q801第6脚， Q801第3脚输出的高电平经电阻R805、8815、二极管D801至三极管Q811的b极， Q811饱和导通，继电器RY01得电吸合，RY01闭合，压缩机启动制冷。
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设计报告（论文）题目：电冰箱保护电路设计- I -设计报告（论文）目录第1章绪论 (1)1.1 课题背景 (1)第2章方案论证 (2)2.1 数电法设计方案 (2)2.2数模结合法设计方案 (2)第3章单元电路设计 (3)3.1电源电路设计 (3)3.2采样比较电路设计 (4)3.3定时及开关电路设计 (5)3.4漏电报警电路设计 (6)第4章电路及原理分析 (7)4.1电冰箱保护电路总电路及其说明 (7)4.1.1电冰箱保护电路工作原理 (7)4.2元器件的参数设定 (8)第5章原理图的生成 (9)5.1 原理图的生成及其原理图 (9)第6章元件的安装和电路的测试 (10)5.1元件的安装 (10)5.2 电路的测试和调试 (10)5.2.1测试注意 (10)5.1.2测试结果 (10)结论 (11)致谢 (12)附录1 (13)附录2 (13)- II -设计报告（论文）第1章绪论1.1课题背景在日常生活中，在日常生活中，由于外部环境的变化、各个用户的用电情况的改变而起电压较大的波动或电力系统的突然中断与连接，但是对于电冰箱它要求工作在比较稳定的情况下，长时间的过压、欠压，突然断电、上电都会对电冰箱的性能造成不同程度的损害影响它的使用寿命，情况严重一点甚至导致电冰箱烧坏。
还有我们在使用电冰箱是会发现电冰箱用久了，当去开冰箱是手会麻一下，如果这样的话你就要注意了，可能用久了某些元件老化，出现了漏电情况，存在安全隐患。
鉴于这一系列问题，我们就要为其设计一个保护器、报警器来进行保护我们的电冰箱、保证我们的安全。
本次我们探讨的课题就是与之相关的电冰箱保护器、报警器设计通过本课题的设计，培养学生掌握电子技术的科学实验规律，熟悉实验技术，测量技术等实验研究方法，学会运用Protelse99、EWB、ptoteus等软件进行辅助设计，使其具有独立实验研究的能力，以便在未来的工作中开拓创新。
在设计产品时，为了使电器设备工作性能更加稳定，设计电器设备时须增加对产品的安全与稳定等指标的重视的理念。
加深对电路理论知识的理解和掌握，更主要的是学习和掌握科学实验研究方法。
学会运用理论和实验两种研究方法，解决实际问题。
- 1 -设计报告（论文）- 2 -第2章 方案论证2.1 数电法设计方案用纯数电法设计的框图如图1-1 所示 ，此电路是先对电源进行采样，然后经过A/D 转化为数字信号，当转化得到的信号经过比较电路处于最低门限电压与最高门限电压之间时（正常电压范围）输出高电平，定时一段时间，开关闭合，继电器通电吸合，电冰箱通电；当转化得到的信号经过比较电路低于最低门限电压时（欠压）输出低电平，开关断开，继电器不通电断开，电冰箱断电；当转化得到的信号经过比较电路高于最高门限电压时（过压）输出低电平，开关断开，继电器不通电断开，电冰箱断电。
实现断电、欠压、过压的保护。
此电路可靠性高、工作稳定，但使用芯片多电路相对复杂、且不经济，一般不用。
对于纯模电设计方案具有对元件要求高，不稳定、可靠性不高等缺点，所以也被舍弃。
图1-1 数电法设计的框图2.2 数模结合法设计方案数模结合法设计的电路框图如图1-3所示 此电路是对电源电压与参考电压进行比较，当电源电压处于最低门限电压与最高门限电压之间时（正常电压范围）输出高电平，定时一段时间，开关闭合，继电器通电吸合，电冰箱通电；当电源电压低于最低门限电压时（欠压）输出低电平，开关断开，继电器不通电断开，电冰箱断电；当电源电压高于最高门限电压时（过压）输出低电平，开关断开，继电器不通电断开，电冰箱断电。
实现断电、欠压、过压的保护。
此电路简单，相对稳定、经济，此设计采用此方案。
图1-3 数模结合法设计的电路框图设计报告（论文）第3章单元电路设计3.1电源电路设计为了给本电路设计中的的集成芯片提供电源，所以我们不得不在在电路设计中加入一个+12V直流稳压电源。
直流稳压电源的工作流程如图2—1—1所示：图2—1—1直流稳压电源的方框图我们得出直流稳压电源的工作原理：电路接入幅值为220V、频率为50Hz的市电u i，通过变压器TRIAD，将市电220V的电压幅值调整为合适的电路工作压值u2。
通过电源变压器TRIAD输送过来的交流电，再通过图2—1—1中的桥式整流电路BRIDGE，得到单方向全波脉动的直流电压。
整流电路BRIDGE将交流电压Ui变换成脉动的直流电压。
再经滤波电路滤除较大的纹波成分，输出纹波较小的直流电压U1。
常用的整流滤波电路有全波整流滤波、桥式整流滤波等。
本设计采用单相桥式整流电路，它的四臂是由四只二极管构成，当变压器B次级的1端为正、2端为负时，二极管D2和D4因承受正向电压而导通，D1和D3因承受反向电压而截止。
此时，电流由变压器1端通过D4，再经D2返回2端。
当1端为正时，二极管D1、D3导通，D2、D4截止，电流则由2端通过D3，再经D1返回1端。
因此，与全波整流一样，在一个周期内的正负半周都有电流流过负载，而且始终是同一方向。
由于单方向全波脉动的直流电压中含有丰富的交流成分，为了获得平滑的直流电压，在整流电路的后面加一个滤波电路，以滤去交流成分，滤波电容C的容量比较大，本身就存在着较大的等效电感，因此对于市电引入的各种高频干扰的抑制能力很差。
为了解决这个问题，在电容C旁并联一只小容量电容器C3、C5，就可有效地抑制高频干扰。
另外，稳压器在开环增益较高、负载较重的状态下时，由于分布参数的影响，有可能产生自激，C3、C5则兼有抑制高频振荡的作用。
输出端接入电容器C4、C6，是为了改善瞬态负载响应特性和减小高频输出阻抗。
图2—1—1中的电容C就起到这个作用；但是输出的电压仍旧有较大幅度的波动对于电路中的芯片直接供电可能对芯片有所损害，使芯片不能正常的工作。
为了避免这种不利的可能的发生。
我们在滤波电路的后面再接一个稳压电路，使输出的直流电压更加平滑，如图2—1—2中的集成稳压器78L12。
电源电路设计图如下图2－1—2所示。
- 3 -设计报告（论文）图2－1—2 电源电路设计图3.2采样比较电路设计3.2.1采样比较设计电路在我们设计中我们是对电冰箱的过压和欠压都要进行保护，则我们采用LM339运用简介中的图 2—2—5电网过电压检测电路和图2—2—6双限比较器组合电路。
构成一个对电网的欠压和过压的检测电路。
其原理图如下图2—2—7所示。
当检测到电网的电压在电冰箱正常工作的允许范围内，则该电路输出高电平，当检测到电网电压大于或小于电冰箱的正常工作允许电压范围，则该电路输出低电平。
- 4 -设计报告（论文）- 5 -3.3 定时及开关电路设计3.3.1 用555定时器单稳态触发器单稳态触发器具有下列特点：第一，它有一个稳定状态和一个暂稳状态；第二，在外来触发脉冲作用下，能够由稳定状态翻转到暂稳状态；第三，暂稳状态维持一段时间后，将自动返回到稳定状态。
暂稳态时间的长短，与触发脉冲无关，仅决定于电路本身的参数。
单稳态触发器在数字系统和装置中，一般用于定时（产生一定宽度的脉冲）、整形（把不规则的波形转换成等宽、等幅的脉冲）以及延时（将输入信号延迟一定的时间之后输出）等。
1. 电路组成及工作原理（1）无触发信号输入时电路工作在稳定状态当电路无触发信号时，v I 保持高电平，电路工作在稳定状态，即输出端v O 保持低电平，555内放电三极管T 饱和导通，管脚7“接地”，电容电压v C 为0V 。
（2）v I 下降沿触发当v I 下降沿到达时，555触发输入端（2脚）由高电平跳变为低电平，电路被触发，v O 由低电平跳变为高电平，电路由稳态转入暂稳态。
（3）暂稳态的维持时间在暂稳态期间，555内放电三极管T 截止，V CC 经R 向C 充电。
其充电回路为V CC →R →C →地，时间常数τ1=RC ，电容电压v C 由0V 开始增大，在电容电压v C 上升到阈值电压之前，电路将保持暂稳态不变。
图2-3-2用555定时器构成的单稳态触发器及工作波形（4）自动返回（暂稳态结束）时间当v C 上升至阈值电压 时，输出电压v O 由高电平跳变为低电平，555内放电三极管T 由截止转为饱和导通，管脚7“接地”，电容C 经放电三极管对地迅速放电，电压v C 由 迅速降至0V （放电三极管的饱和压降），电路由暂稳态重新转入稳态。
（5）恢复过程设计报告（论文）- 6 - 2CES式中R CES是T的饱和导通电阻，其阻值非常小，因此τ2之值亦非常小。
经过（3～5）τ2后，电容C放电完毕，恢复过程结束。
恢复过程结束后，电路返回到稳定状态，单稳态触发器又可以接收新的触发信号。
继电器工作原理3.4漏电报警电路设计3.4.1电器设备漏电的种类及原因分析在使用家电的过程中，有时用手触摸外壳会有一中麻电的感觉，用电笔测试氖灯会发光。
这就是人们经常遇到的漏电现象。
漏电通常是市电相线（也称火线）与家电外壳（包括某些外露的零部件）之间存在一条或数条泄露通路。
根据电流泄露路径不同，主要分为一下四种情况。
(1)静电性漏电：电器中不同材料的转动件之间的相互摩擦、气体流动以及某些射线的辐射，都可能产生静电。
在空气干燥的情况下，空气对静电荷的中和作用和带电体本身的泄漏放电能力较差，会使带电体静电荷越积月多。
当静电电压达到一定值时。
就会发生放电现象，产生火花和嘶嘶声，这时若人体接触到带电体，就会有刺痛触电感。
将电器接地后，静电就会消失。
(2) 电容性漏电：电器的带电体与金属外壳之间存在着分布电容。
由于电容在交流电压变化期间会进行充、放电，而起到导电的作用，因而产生电容性漏电。
但因分布电容的容量一般都很小，对工频交流电而言其容抗很大，漏电较弱，对人体没有危害。
不过，若在严重潮湿条件下，空气的介电常数增大，容抗减小，则电容性漏电将会增大，人体接触家用电器就会发生漏电事故。
(3)短路性漏电：电器的带电部分因绝缘老化或破损，式带电体直接与电器的金属外壳相通，在电器通电运行时，就会使外壳带电其电压值接近于电器设备的工作电压值。
这种漏电属于短路性漏电，危险性很大，会威胁或危及人的生命安全。
3.4.2漏报警电电路电冰箱的电源线插头采用三角插，其中间一脚连接家用电器的外壳，以策安全，但早年兴建的民用住宅没有设置专用地线，三孔插座的接低端悬空不用而存在安全隐患。
针对这种情况，设计了一种保安插座，只要家用电器外壳带电，即可声、光报警，提醒用户防范于未然。
该插座的电路如图2-4-1所示。
当外壳带电的家用电器接入三孔插座时，漏电电流便会通过火线孔、电器外壳、接地壳、报警电路和零线构成回路。
漏电电流通过稳压二极管LED发光；同时，漏电电流通过稳压二极管VD2，再经过C滤波后，输入3V直流电压，使微型直流音频器B 得电工作，发出报警声，提醒用户及时断电检查原因，以防止发生事故。