电冰箱控制器设计电冰箱的系统组成
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。
电冰箱的控制系统
第四章电冰箱的机械控制系统电冰箱以电为能源,靠电动机来驱动压缩机,一般还要配上启动继电器才能工作。
为了避免由于种种原因引起的超负荷现象造成电机烧毁,都装有过载保护器。
此外,为了控制箱内温度,还要用机械式温度控制器,有时它还兼有控制化霜功能。
电冰箱的控制系统依据系统中所采用温控器的不同分为“机械温控系统”和“电子温控系统”。
本章主要介绍机械温控原理及机械式温度控制器。
第一节常见机械温控系统一．机械温控系统组成常见机械式冰箱温控系统：图4-1 冰箱电气原理图表4-1 机械式电冰箱温控系统部件二．机械式温控器1．温控器的类型与作用温度控制器（简称温控器），是一种能自动控制器具的温度，使其保持在两个特定值之间，并且可以由使用者设定的装置。
广泛应用于各种家用电器中，以下为列表：表4-2 常用温控器类型本教材中温控器均为冰箱用温控器的技术参数、要求等，主要介绍温感压力式温度控制器，以下简称“温控器”。
温控器属于温度控制系统中的一个主要的部件，其主要作用是控制压缩机压缩机开、停时间，以保持电冰箱内的温度在确定的范围内。
常见的温度控制器有温感压力式、热敏电阻式和风门温度调节器等。
2．温感压力式温度控制器由感温组件、温度设定主体组件、执行开闭的微动开关或自动风门等三部分组成。
是通过密闭的内充感温工质的温包和毛细管，把被控温度的变化转变为密闭空间压力或容积的变化，以达到温度设定值时，通过弹性元件和快速瞬动机构，自动开闭触点或风门，以达到自动控制温度。
表4-3 温感压力式温度控制器分类及用途常用术语：●接通点（ON）温控器触点闭路时的温度；●断开点（OFF）温控器触点开路时的温度；●调节范围温控器的调节机构给定的最大和最小接通点或断开点之间的温差；●差动值（DIFF）调节机构整定于某一温度位置时的接通点和断开点之间的温度差；●感温部件把控制对象的温度变换为充入工质（气体或液体）压力的部分；●毛细管把感温部分的压力变化传递到波纹管或膜盒的细管。
冰箱的主要结构(绝对很实用)
箱体—调平脚、压缩机安装板
箱体—箱顶盖
西门子的顶盖新结构，使拼装箱体不再 有塑料顶盖，结构简化，成本降低，且 接缝处理较好.
日本要求箱顶盖的能承受140℃ 以上的高温。
箱体——接水盘
冷藏室内的水汽遇冷藏室蒸发器后， 在箱胆壁上凝结而形成薄霜，压缩机 停机时，箱胆表面的薄霜融化后沿排 水管流入接水盘，压缩机开机时，利 用压机自身的热量将盘中的冷凝水蒸 发。接水盘应有足够的容积，并离压 缩机体足够近，且保持空气对流畅通
易堵塞，易导致散热不 畅，影响压缩机寿命。
内藏式 可靠美观 (箱体两侧) 散热面积大 成本高，工艺复杂
制冷效果好
制冷系统——冷凝器
冷凝器的作用是将高 温高压的制冷剂蒸气， 通过向周围空气散热， 变成中温高压的制冷
剂液体。 冷凝器所用材料已 由最初的铜管到邦迪 管再到目前大量使用 镀锌钢管，价格低， 但焊接难度较大。
铰链
底铰链
中铰链
顶铰链
2.制冷系统——压缩机
1.吸气管 2.排气管 3.工艺管 4.油冷却管
几个问题: 压缩机的倒置 压缩机的搬运 压缩机和制冷剂 压缩机管的区分
制冷系统——冷凝器
形式 外挂式
冷凝器
内藏式 (背板)
优点
缺点
工艺简单 外观不美
散热效果较 好
容易损坏，
可靠美观 工艺较复杂
成本低廉 散热面积小，效果差
• VIP板：
• 是近年出现的一种新型高效隔热材料，导热系数在0.005W/mK以下；它 采用聚苯乙烯（PS）、聚氨酯泡沫、玻璃纤维等为芯材，内置气体吸附 剂和干燥剂，在抽真空状态下双面用气体隔绝材料密封成板材；
• 采用VIP板，可有效减小冰箱发泡层厚度，增大有效容积，降低能耗， 但价格昂贵，成本增加较多。
冰箱结构图
冰箱结构图•令狐采学•冰箱结构图包括了家用冰箱的构造与组成。
一．电冰箱的构造家用电冰箱由箱体、制冷系统、温度控制装置三部分组成。
1.箱体的组成：外壳内衬绝热层台面箱体的基本作用是绝热，绝热性能的优劣直接关系到箱体的保温性能。
箱体的隔热功能主要是从以下几个方面来实现的：⑴外壳与内衬之间填充绝热材料。
⑵箱门装有磁性密封条防止冷气外漏和热空气侵入。
⑶箱顶的顶板下面垫有高密度聚苯乙烯泡沫板，起隔热作用。
2．制冷系统：电冰箱制冷系统中，主要组成有压缩机、冷凝器、蒸发器和毛细管四部分，自成一个封闭的循环系统。
其中蒸发器安装在电冰箱内部的上方，其他部件安装在电冰箱的背面。
系统里充灌了一种叫“氟里昂12(CF2Cl2，国际符号R12)”的物质作为制冷剂。
氟里昂12在蒸发器里由低压液体汽化为气体，吸收冰箱内的热量，使箱内温度降低。
变成气态的氟里昂12被压缩机吸入，靠压缩机把它压缩成高温高压的气体，再排入冷凝器。
在冷凝器中气态的氟里昂12不断向周围空间放热，逐步液化成液体。
这些高压液体必须流经毛细管，节流降压才能缓慢流入蒸发器，维持在蒸发器里继续不断地汽化，吸热降温。
就这样，冰箱利用电能做功，借助制冷剂的物态变化，把箱内蒸发器周围的热量搬送到箱后冷凝器里去放出，如此周而复始不断地循环，以达到制冷目的。
内部汽化吸热→外部液化放热→箱内温度降低3．温度控制装置：冰箱的温度控制装置叫温度控制器。
它的主要作用是当箱内温度过高时接通压缩机，使制冷系统工作，从而使箱温降下来；当箱温降至要求的温度时，使压缩机断电。
（三）实践操作通过学习电冰箱的结构和原理，了解了利用物质的物态变化（汽化吸热）可以降低温度。
根据这个原理自制简易冰箱。
活动的主要思路根据冰箱原理设计准备器材实践操作交流合作第一小组活动A：花盆冰箱用花盆和水做一个冰箱，在热天里保存冷饮。
.1.将饮料放在盘子里。
2.用花盆盖住饮料，在花盆上面浇水。
要注意盘中应有足够的水。
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。
基于单片机的智能冰箱温度控制器的设计
基于单片机的智能冰箱温度控制器的设计智能冰箱温度控制器是一种基于单片机的温度控制系统，通过对温度传感器数据的采集和处理，可以实现对冰箱内部温度的精确控制。
本文将介绍该智能冰箱温度控制器的设计原理、硬件组成和软件实现。
设计原理：智能冰箱温度控制器的设计原理是通过感知冰箱内部温度并根据设定的温度值自动控制制冷或加热设备的工作，以维持冰箱内部温度在设定范围内。
其主要实现步骤如下：1.温度传感器采集：使用温度传感器（如DS18B20）对冰箱内部温度进行采集，将温度值转换为数字量。
2.温度数据处理：通过单片机对温度传感器采集的数据进行处理，可以实现多种功能，如温度变化的实时监测、故障检测及报警等。
3.温度控制算法：根据采集到的温度值和设定的温度范围，决定是否打开制冷或加热装置。
在制冷过程中，当温度低于设定范围时，打开制冷装置，使温度升高；当温度高于设定范围时，关闭制冷装置。
加热过程与此类似。
4.控制输出：通过单片机的IO口控制制冷或加热装置的开关，实现对温度的控制。
硬件组成：智能冰箱温度控制器的硬件组成主要包括单片机、温度传感器、继电器、显示屏和按键等。
1.单片机：选择适合的单片机（如STC89C52）作为主控芯片，负责采集并处理温度数据，控制制冷或加热装置的开关。
2.温度传感器：选择精度高、性能稳定的温度传感器（如DS18B20），能够准确地采集冰箱内部温度。
3.继电器：通过继电器，单片机可以控制制冷或加热装置的开关。
继电器的选型要考虑到其负载电流和电压的要求。
4.显示屏和按键：为了方便用户操作和监控系统状态，可以添加液晶显示屏和按键。
显示屏用于显示当前温度和设置的目标温度，按键用于设定目标温度。
软件实现：智能冰箱温度控制器的软件实现主要包括温度数据采集和处理、温度控制算法的实现以及用户界面的设计。
1.温度数据采集和处理：通过单片机的ADC接口读取温度传感器采集到的模拟量，并转换为数字量。
然后，通过算法将数字量转换为实际温度值，并保存在变量中供后续使用。
电冰箱的主要组成和功能
电冰箱的主要组成和功能电冰箱主要由箱体、门体、制冷系统、电气系统及附件五部分组成。
一．箱体和门体箱体、门体根据不同的温度要求组成若干间室，与外界空气隔绝并分别保持一定低温。
箱体、门体由箱壳、箱胆、门壳、门胆等结构件和绝热材料组成。
1．箱壳、门壳一般由0.4-0.8mm的冷轧钢板作成，表面经磷化与喷塑（或喷漆）处理。
为了美观，门壳多用彩板，有的冰箱已经使用拉丝板。
2．箱胆、门胆一般用厚1.2-5mm的ABS板或HIPS板经真空成型作成。
箱胆也有用铝板作成的，这种箱胆强度比塑料好，但耐腐蚀性不如塑料。
3．隔热层过去冰箱的隔热层都用玻璃棉充填，现在冰箱隔热层都用聚氨酯发泡塑料。
聚氨酯发泡塑料是在异氰酸酯、聚醚的聚合反应中，加入发泡剂发泡而成。
发泡剂过去都采用R11，这种发泡剂对大气层的臭氧层有较大的破坏作用。
现在的发泡剂逐渐改为R141b或环戊烷，这两种发泡剂都是环保发泡剂。
4．门铰链箱体和门体由门铰链联接在一起。
单门电冰箱有上、下两个铰链，双门电冰箱有上、中、下三个铰链。
门铰链上一般都加一个限位机构和一个自锁机构。
5．门封条为防止冰箱内冷气外泄和外界热气侵入，在门体的内壁四周装有磁性门封条，依靠磁条的磁力，将门封与箱体铁皮紧紧吸住。
门封条是用软质聚氯乙烯挤塑成条，将磁性胶条穿入塑料门封条的空心管里，四角热粘合而成。
康佳冰箱的门封条基本都可以进行拆卸，方便清洗。
二．制冷系统电冰箱的制冷系统由压缩机、冷凝器、干燥过滤器、毛细管、和蒸发器组成，制冷系统利用制冷剂的循环进行热交换，将冰箱内的热量转移到冰箱外的空气中去，达到使冰箱内降温的目的。
1．压缩机家用电冰箱用压缩机一般为全封闭压缩机。
它的全称为“电冰箱用全封闭型电动机-压缩机”，它实际是将压缩机与电动机全部密封在机壳内。
（1）压缩机的作用压缩机是制冷循环系统的“心脏”，它的作用是在电动机的带动下，输送和压缩制冷剂蒸气，使制冷剂在系统中进行制冷循环。
当压缩机电动机带动曲轴作旋转运动时，连杆将旋转运动转化为活塞的往复式运动。
电子综合设计--电冰箱控制器的设计与实现
单片机原理及应用课程设计题目电冰箱控制器的设计与实现学院计算机科学与信息工程学院专业班级学生姓名指导教师2012 年12 月25 日电冰箱控制器的设计与实现一、设计目的单片机即单片微型计算机（Single-Chip Microcomputer），是集CPU,RAM,ROM,定时，计数和多种接口于一体的微控制器。
其中51单片机是各种单片机中最为典型和最有代表性的一种,广泛应用于各个领域。
本次综合设计的电冰箱控制系统主要应用A T89C51单片机作为核心控制元件进行分析和设计，对各部分的软件编程、硬件电路设计、及调试进行了介绍。
本系统分温度测量和信号产生输出两大部分。
温度测量部分以模拟电路为主，配合电压比较模块、A/D转化模块，在误差允许范围内测量温度值，并进行比较,产生电压信号。
信号经A/DC0809进行A/D转换，进入AT89C51单片机。
信号经单片机的控制运算处理，产生控制信号并输出控制压缩机、加热器的启动与停止。
此外，该系统可通过专用键盘接口芯片8279进行温度的设定及显示。
系统扩展LED显示器，显示动态的冷冻室温度和冷藏室温度；系统扩展了多个功能键，通过功能键可人为改变控制设定值从而满足不同用户的不同需要。
近年来，随着微电子技术、传感器技术以及计算机控制技术的发展，人们对电冰箱的控制功能要求越来越高，这对电冰箱控制器提出了更高的要求，多功能、人性化和节能是其发展方向。
传统的机械式、简单的电子控制已经难以满足发展要求。
为此，本文介绍了采用A T89C51单片机作为控制器核心，对电冰箱的工作过程进行控制，并用声音将电冰箱的一些工作过程进行提示，使控制过程更人性化。
通过AD590温度传感器对冷藏室温度,冷冻室温度进行检测，并将产生的模拟信号，通过ADC0809进行A/D转换送入单片机；对霜厚度则通过热敏电阻进行温度检测后产生中断信号送入单片机。
温度检测信号经单片机处理后用语调节压缩机和加热器的工作，满足消费者对温度的设置要求，实现自动除霜功能。
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止启动压缩机并用指示灯显示。
若是冷冻室的温度过高，则应打开V2关闭V1,、V3 。 电磁阀门V3主要用于冷冻室的化霜。需要化箱时打 开V3,从压缩机流出的高温高压气体流经冷冻室可匀 速将冷冻室霜层汽化，达到化霜的效果。
控制器主要功能
• 1、测量范围：－26C～＋ 26C ,精度±0.5C； • 2、通过按键分别控制冷藏室及冷冻室的温度设定
电冰箱的系统组成
• 目前，家用电冰箱按箱内冷却方式来分，可分为 间冷式和直冷式两种。间冷式电冰箱俗称无霜电 冰箱，直冷式电冰箱俗称有霜电冰箱。
• 冰箱由箱体、制冷系统和控制系统组成。箱体其 功能是维护隔热，使箱内外空气隔绝，以保持箱 内的低温；制冷系统一个封闭的循环系统运转时 不断吸收箱内被冷却物品的热量，并将其转移、 传递给箱外的空气或水，以实现制冷；控制系统 用于控制箱内唯独，保证安全运转及自动除霜等。 此外电机压缩式电冰箱除上述3部分，组成中还有 电气控制系统。电气控制系统主要由温度控制装 置、化霜控制装置、防露装置、防冻加热装置、 箱内风扇电动机和照明控制装置以及压缩机电动 机的启动和保护装置等组成。
单门电冰箱典型组成框图
电冰箱的工作原理
• 体由液态变为气态时，会吸收很多热量，简称为 “液体汽化吸热”，电冰箱就是利用此原理来制 冷的。
• 直冷式电冰箱的控制原理是根据蒸发器的温度控 制制冷，制冷压缩机的启、停使冰箱内的温度保 持在设定温度范围内。冷冻室用于冷冻食品通常 用于冷冻的温度为－3C～－15C，冷藏室用于 相对于冷冻室一般为较高的温度下存放食品，要 求有一定的保鲜作用，不能冻伤食品，温度 0C～10C，但测得冷冻室温度高度－3C ~0C 时或者是冷冻室温度高至10C～13C是启动压缩 机制冷，当冷冻室温度低于－15C～－18C或者 冷藏室温度低于0C～－3C时停止制冷，关断压 缩机。源自蒸汽压缩式电冰箱制冷系统原理图
干燥过滤器用来过滤赃物和干燥水分，毛细管用来节 流降压，热交换器为冷凝器和蒸发器。 若冷藏室的温度过高，则打开电磁冷门V1,关闭阀门 V2、V3，同时打开压缩机，产生高温高压，过热蒸 汽经过冷凝器冷凝，经过滤器干燥，毛细节流管降压 后，在蒸发器汽化制冷，产生低温低压的干燥气体， 经过电磁阀门V1 流入冷藏室，使冷藏的温度迅速降 低，当温度达到要求时关闭压缩机，同时关闭电磁阀 门V1 。