浅谈电冰箱微电脑及变频控制技术

浅谈电冰箱微电脑及变频控制技术
作者：汤泽容
来源：《商情》2015年第52期
【摘要】随着电子技术领域的发展，一些新型电冰箱不断出现，本文就电冰箱微电脑及变频控制技术进行分析。

【关键词】电冰箱，微电脑，变频
一、微电脑电冰箱
1.微电脑电冰箱的特点
微电脑控制电冰箱，其电路使用单片机控制。

使用单片机控制比用电子控制更稳定可靠，并能实现电子控制无法实现的功能。

使电冰箱的运转更安全、更合理、更节能。

与其它冰箱相比，微电脑龟。

冰箱所具有的独特功能是：①可分别显示冷藏室和冷冻室温度；②快速冷冻，使压缩机连续运转2h后，自动恢复正常运转，并能中途停止速冻，同时有指示灯作相应的指示；③自动融霜，采用检测霜层厚度的融霜方法，实现全自动融霜；④开门超时报警，电冰箱任一门的开门时间超过2～3min时，则发出蜂鸣报警；⑤过欠压保护，当电源电压过高或过低时，指示灯亮，压缩机停转；⑥延时保护，无论压缩机在什么情况下停机，须经3min后才能再次启动运转。

2.温度的检测、控制、调节和显示原理
某单片机控制系统如图所示。

温度的检测是通过冷藏室和冷冻室中多个温度传感器，采用多点检测取平均值的方法，分别得到两室温度对应的模拟电压，经放大后送入比较器的。

温度传感器由半导体PN结制成，灵敏度高，性能好。

温度的控制是通过比较器上、下给定温度调节网络，调节给定温度值完成的。

其中冷冻室上限温度固定为﹣18℃，下限温度可调；冷藏室的上限温度为4～10℃可调，下限温度固定为O℃。

这四个温度信号送入单片机的27、28、29、30脚（单片机多采用应用最广的英特尔：MCS-48的8748芯片），单片机即根据程序的安排，分别控制压缩机风机及风门的动作（对于间冷电冰箱），实现对电冰箱的温度控制。

温度的显示由温度显示器12只发光二极管组成，可分别显示冷藏室和冷冻室温度。

箱内温度划分为6个温度段每隔3℃为一段。

经放大器放大修正后的温度模拟电压信号，送到显示器中，作出相应的显示。

温度的调节是通过比较器电路温度调节网络的滑动电位器，来改变给定电压，即改变压缩机和风机、风门动作点，达到调节给定温度值的目的。

3.全自动融霜原理
通过检测霜层厚度的传感器获得融霜信号，这个信号输入到与单片机的31脚，单片机首先判断是否正在速冻，如果不是则发出控制信号，使压缩机停转，风机和风门关闭（如间冷式冰箱），并使融霜加热器接通电源，融霜即开始。

融霜完毕，检测电路发出融霜结束信号，传到单片机的第32脚，此时单片机再发出控制信号，关闭融霜加热器并使压缩机运转，3～4min 后又启动风机，至此自动融霜过程完毕。

4.快速冷冻原理。

按下快速冷冻操作键，压缩机运转，指示灯亮，速冻开始，同时单片机进行计时。

在压缩机连续运转2h后，停止速冻，恢复正常运行。

当中途要求停止速冻时，则可再次按下快速冷冻操作键，速冻当即中断。

5.保护与报警原理
当电源发生过压或欠压时，电压检测电路即产生过压、欠压故障信号，送入单片机的39脚，单片机即进行停止压缩机运转的控制，起到保护作用。

当电源断电时，单片机根据检测电路送来的断电信号，判断是瞬时停电还是超过5min的长时间停电，再做出复电时电冰箱开机是否需延时的决定。

更重要的是，无论在什么情况下，压缩机停转，单片机均进行计时，在5min内压缩机不得启动，这就有效地保护了压缩机。

报警功能指的是开门时限报警。

通过任一门的开关按键，检测出开门信号，控制风机停止运行，并进行计时。

当开门时间超过3min，则蜂鸣器发出报警声响，以提示用户关闭箱门。

该功能可在用户开门取食品后忘记关门或者门没有关好时给出警告信号。

二、变频电冰箱
目前，世界上功率电子技术已从基础工业的各个领域扩大到家电领域。

而这一技术的核心就是变频技术。

变频技术在1997年率先在日本冰箱市场应用，现在日本市场的中高档冰箱变频化已达到100%。

变频冰箱在保鲜、节能、降噪、温控精确性、智能、延长寿命等方面都有突出表现，成为世界高端冰箱发展的主流方向。

比较常用的变频装置是电压式脉宽调制式变频器。

由于电子技术的日新月异，在变频器性能，缩小体积，降低成本方面都有了显著的进步。

因而变频技术与家用电器的关系越来越密切。

变频器的功能是把220V、50Hz的市电变成直流，再变成矩形波，矩形波的幅度又被斩波，分割成许多小脉冲，目的是为了得到所需的频率和所需等效振幅的等效正弦波，从而可以随心所欲地去控制电机的转速和转矩。

可变频率从20～180Hz，对应的电机转速为600～10000r/min。

变频技术在电冰箱上应用有如下优点：
①当夜间或白天上班无人开门时，可将转速降为2500r/min，进入超静和节能状态；
②当放入大量食品或制冰需要速冻时，可迅速将转速提高到3600r/min以上，提高冰箱的制冷效果；
③变频冰箱可根据冷冻室设定的温度与冷冻室实际温度之差确定压缩机的运转频率。

即当冷冻室实际温度越接近设定温度时压缩机的转速越低，越偏离时压缩机的转速越高，当实际温度低于设定温度时才停机。

采用该方法可将冷冻室温度控制在设定温度左右，温度变化小。

可长期安全地保存食品；
④与传统的冰箱相比，因为压缩机不需要经常启停，故寿命长、耗能低。

且可实现快速冷冻，保持食品新鲜。

变频冰箱的制冷原理是：冰箱压缩机驱动电机采用改变频率间接改变压缩机的转速的方式，调节压缩机的制冷能力和压缩机工作效率。

最大的优点是节能，压缩机高速运转（高频）时，制冷能力强；低速（低频）运转时，效率高，噪声小。

“变频”通俗地讲就是改变输入交流电的频率。

我国民用电的频率都是50Hz，通过变频输入电频率来改变压缩机的转速。

当变频冰箱达到设定温度后，它不会像普通冰箱那样停止运行，而会以较低的频率运转，以维持设定温度。

这样既避免了温度忽高忽低对食品的伤害，又避免了压缩机多次启动造成的用电量和机件的损耗。

随着社会的不断进步和人们生活水平的日益提高，人们的消费观念也在不断的变化，对家用电冰箱的要求也越来越高，高效节能、低噪声、食品保鲜效果好的变频电冰箱的市场潜力将逐渐被开发，得到大力发展。