CN101392977A - 一种无霜冰箱控制系统及其化霜控制方法 - Google Patents

Abstract

一种无霜冰箱控制系统，包括单片机处理器，与单片机处理器分别连接的冷藏室温度传感器、冷冻室温度传感器、蒸发器温度传感器和门开关信号；所述单片机处理器通过驱动电路分别与压缩机、风扇电机、除霜加热器和电动风门连接；还包括与单片机处理器连接的出风口温度传感器，所述出风口温度传感器设置于蒸发器风扇电机的出风口位置。本发明还包括该无霜冰箱控制系统的化霜控制方法，以蒸发器温度传感器及出风口温度传感器的温度差值作为判断依据，这样可以控制冰箱只在蒸发器结霜程度达到影响制冷效果时才进行加热化霜，不受环境湿度、使用条件的影响。实际使用情况下能降低冰箱能耗，减少箱内温度波动，达到提高冰箱整机性能的目的。

Description

一种无霜冰箱控制系统及其化霜控制方法

技术领域

本发明涉及冰箱制造领域，特别涉及一种无霜冰箱控制系统。本发明还涉及这种无霜冰箱控制系统的化霜控制方法。

技术背景

冰箱通过压缩机运行使得蒸发器吸收热量进行制冷，风扇电机的运行使蒸发器上的冷气循环流动到箱内各个部位。但蒸发器制冷一段时间后会在表面积霜，霜层过厚将导致热交换变差，使制冷性能变差，所以要将蒸发器表面的积霜清除以保证冰箱的性能。现有技术中，无霜冰箱的控制系统中包括有自动化霜过程，不需要用户清除蒸发器表面的积霜。在化霜过程中通过电加热器加热进行蒸发器化霜，化霜过程中冰箱停止制冷，压缩机及风扇电机停止。蒸发器积霜化完后即退出化霜过程，冰箱再开始制冷过程。

当前的冰箱控制系统都是以时间条件作为进入化霜过程的判断依据，以蒸发器温度作为化霜过程结束的判断依据。其中的不同仅在于机械温控冰箱通过定时器进行控制，电脑温控冰箱通过单片机进行控制，较为复杂的控制也仅是增加了对用户开门次数的记录判断以对时间参数作不同的调整。但在实际使用中，冰箱蒸发器的结霜与环境湿度、开门次数、食品种类、门封特性等都有关系。例如，以累计工作时间作为判断依据时，当在干燥环境、很少开门或箱内很少食物时，累计时间到的时候蒸发器上实际结霜很少，此时本没有必要化霜的，而加热化霜使得箱内的温度上升及温度波动，同时造成了电能的浪费。或当在高湿环境、门封不严、食物水分大等特定情况时，还不到累计时间时就已经蒸发器结霜严重，进而由于结霜过多导致冰箱制冷效率低下，使冰箱耗电量增加。

发明内容

本发明的目的就是针对上述不足，设计一种无霜冰箱控制系统及其化霜控制方法。该冰箱在普通无霜冰箱的温度控制系统基础上，采用蒸发器表面温度及蒸发器风扇电机出风口温度作为化霜控制的判断依据，实现化霜的准确控制及良好的环境、使用状态适应性。

为了解决上述技术问题，本发明包括如下技术方案：一种无霜冰箱控制系统，包括单片机处理器，与单片机处理器分别连接的冷藏室温度传感器、冷冻室温度传感器、蒸发器温度传感器和门开关信号；所述单片机处理器还通过驱动电路分别与压缩机、风扇电机、除霜加热器和电动风门连接；还包括与单片机处理器连接的出风口温度传感器，所述出风口温度传感器设置于蒸发器风扇电机的出风口位置。

所述出风口温度传感器为热敏电阻Rt4，所述蒸发器温度传感器为热敏电阻Rt3。

所述热敏电阻Rt4一端接地，另一端与单片机处理器连接，并通过分压电阻R4与电源连接；所述热敏电阻Rt3一端接地，另一端与单片机处理器连接，并通过分压电阻R3与电源连接。

所述冷藏室温度传感器为热敏电阻Rt1；冷冻室温度传感器为热敏电阻Rt2。

本发明包括对上述无霜冰箱控制系统的化霜控制方法，其步骤如下：

步骤一：冰箱开停机判断流程；当冰箱开机，并且蒸发器温度传感器温度TRt3<T1时，进入步骤二；

步骤二：化霜判断流程；当出风口温度传感器的温度TRt4与蒸发器温度传感器的温度TRt3差值>ΔT时，进行化霜并进入步骤三；否则进入步骤一；

步骤三：化霜退出流程；当蒸发器温度传感器的温度TRt3>T2，或加热时间>t2时，退出化霜，并进入步骤一。

所述步骤二中出风口温度传感器的温度TRt4与蒸发器温度传感器的温度TRt3差值>ΔT时，并且持续时间t1时，进行化霜并进入步骤三；否则进入步骤一；

所述t1的范围为3～10分钟。

所述ΔT的范围为5～15K；所述T1的范围为-15～25℃。

所述进行化霜包括压缩机7停、风扇电机8停、电动风门10关和除霜加热器9运行。

与现有技术相比，本发明有如下有益效果：因为当蒸发器表面结霜少时，热交换效果好，出风口与蒸发器表面的温差小；当蒸发器表面结霜多时，热交换效果变差，出风口与蒸发器表面的温差相应增加。即出风口与蒸发器表面的温差与蒸发器表面的结霜多少存在着对应关系，所以通过检测蒸发器表面温度和出风口温度可以智能判断蒸发器结霜多少，这样可以控制冰箱只在蒸发器结霜程度达到影响制冷效果时才进行加热化霜，不受环境湿度、使用条件的影响，这样在实际使用情况下能降低冰箱能耗，减少箱内温度波动，达到提高冰箱整机性能的目的。

附图说明

图1本发明的控制系统模块图；

图2为蒸发器温度传感器和出风口温度传感器的电路连接原理图；

图3为本发明化霜控制方法流程图。

具体实施方式

冰箱运行制冷时蒸发器吸收热量，蒸发器表面温度低温，风扇电机的运行使蒸发器上的冷气循环流动到箱内各个部位。由于霜层自身的导热系数较低，当结霜覆盖在蒸发管表面后会使蒸发器的热交换变差，所以必须进行化霜。当蒸发器表面结霜少时，热交换效果好，出风口与蒸发器表面的温差小；当蒸发器表面结霜多时，热交换效果变差，出风口与蒸发器表面的温差相应增加。即出风口与蒸发器表面的温差与蒸发器表面的结霜多少存在着对应关系，所以通过检测蒸发器表面温度和出风口温度可以智能判断蒸发器结霜多少，这样可以控制冰箱只在蒸发器结霜程度达到影响制冷效果时才进行加热化霜，不受环境湿度、使用条件的影响，这样在实际使用情况下能降低冰箱能耗，减少箱内温度波动，达到提高冰箱整机性能的目的。

如图1所示，本发明采用单片机处理器1为核心的控制系统，包括与单片机处理器1分别连接的冷藏室温度传感器2、冷冻室温度传感器3、蒸发器温度传感器4和门开关信号6；所述单片机处理器1还通过驱动电路分别与压缩机7、风扇电机8、除霜加热器9和电动风门10连接；还包括与单片机处理器1连接的出风口温度传感器5，所述出风口温度传感器5设置于蒸发器风扇电机的出风口位置。

控制系统的负载驱动的组成及功能与常规的风冷冰箱控制系统相同，冷藏室温度传感器2、冷冻室温度传感器3及门开关信号6的设置及功能也与常规风冷冰箱控制系统相同。其中单片机处理器1、冷藏室温度传感器2、冷冻室温度传感器3的温度值用于压缩机7的开停机判断条件，冷藏室温度传感器2温度值用于电动风门10的开关判断条件。与现有技术不同的是，作为化霜控制的传感元件，不仅设置有蒸发器温度传感器4，另外设置有出风口温度传感器5。蒸发器温度传感器4及出风口温度传感器5的温度值用于化霜过程的进入及退出判断依据，具体为：蒸发器温度传感器4用于化霜退出条件的判断；出风口温度传感器5用于进入化霜过程的条件判断。在化霜过程中，压缩机停机7、风扇电机8停止、电动风门10关和除霜加热器9运行。

图2为蒸发器温度传感器4及出风口温度传感器5的电路连接原理图。图中PA1和PA2为单片机处理器1的A/D输入口，蒸发器温度传感器4为热敏电阻Rt3，Rt3与R3电阻分压，其阻值变化导致PA1输入口的电压变化，在图3中，PA1的输入电压＝[Rt3/(Rt3+R3)]*5V，在单片机处理器1内部的PA1的A/D转换器将电压模拟信号转变为对应数字信号，通过软件中的查表程序转换为对应的蒸发器温度值用于程序判断。同理，出风口温度传感器5为热敏电阻Rt4，Rt4与R4电阻分压，其阻值变化导致PA2输入口的电压变化，PA2的输入电压＝[Rt4/(Rt4+R4)]*5V，在单片机处理器1内部的PA2的A/D转换器将电压模拟信号转变为对应数字信号，通过软件中的查表程序转换为对应的出风口温度值用于程序判断。

图3为本发明化霜控制方法流程图。步骤一：冰箱开停机判断流程；当冰箱开机，并且蒸发器温度传感器4温度TRt3<T1时，进入步骤二；步骤二：化霜判断流程；当出风口温度传感器5的温度TRt4与蒸发器温度传感器4的温度TRt3差值>ΔT时，进行化霜并进入步骤三；否则进入步骤一；步骤三：化霜退出流程；当蒸发器温度传感器4的温度TRt3>T2，或加热时间>t2时，退出化霜，并进入步骤一。

本实施例中，所述步骤二中出风口温度传感器5的温度TRt4与蒸发器温度传感器4的温度TRt3差值>ΔT时，并且持续时间t1时，进行化霜并进入步骤三；否则进入步骤一。

上述步骤的步骤一冰箱开停机判断流程和步骤三化霜退出流程均为当前的通用技术。本发明的关键在于进入化霜的判断流程即步骤二。现有技术中，冰箱进入化霜条件的判断条件主要为累计压缩机开机时间，压缩机累计开机达到一定时间后即进入化霜过程，本发明不再以压缩机开机时间作为进入化霜的判断依据，而是以蒸发器温度传感器4及出风口温度传感器5的温度差值作为判断依据，具体判断流程如下：在冰箱制冷压缩机开机条件下，当蒸发器温度传感器4的温度TRt3低于T1时(T1为温度参数，取值-15～-25℃)，判断出风口温度传感器5的温度TRt4与蒸发器温度传感器4的温度TRt3的差值是否大于ΔT(ΔT为温度参数，取值5～15K)，如果在连续t1(t1为时间参数，取值3～10分钟)的时间内条件成立，则进入化霜过程。化霜包括压缩机7停、风扇电机8停、电动风门10关和除霜加热器9运行。

Claims (9)

1.一种无霜冰箱控制系统，包括单片机处理器(1)，与单片机处理器(1)分别连接的冷藏室温度传感器(2)、冷冻室温度传感器(3)、蒸发器温度传感器(4)和门开关信号(6)；所述单片机处理器(1)还通过驱动电路分别与压缩机(7)、风扇电机(8)、除霜加热器(9)和电动风门(10)连接；其特征在于：还包括与单片机处理器(1)连接的出风口温度传感器(5)，所述出风口温度传感器(5)设置于蒸发器风扇电机的出风口位置。

2.根据权利要求1所述无霜冰箱控制系统，其特征在于：所述出风口温度传感器(5)为热敏电阻Rt4，所述蒸发器温度传感器(4)为热敏电阻Rt3。

3.根据权利要求2所述无霜冰箱控制系统，其特征在于：所述热敏电阻Rt4一端接地，另一端与单片机处理器(1)连接，并通过分压电阻R4与电源连接；所述热敏电阻Rt3一端接地，另一端与单片机处理器(1)连接，并通过分压电阻R3与电源连接。

4.根据权利要求1～3任一项所述无霜冰箱控制系统，其特征在于：所述冷藏室温度传感器(2)为热敏电阻Rt1；冷冻室温度传感器(3)为热敏电阻Rt2。

5.根据权利要求1所述无霜冰箱控制系统的化霜控制方法，包括如下步骤：

步骤一：冰箱开停机判断流程；当冰箱开机，并且蒸发器温度传感器(4)温度TRt3<T1时，进入步骤二；

步骤二：化霜判断流程；当出风口温度传感器(5)的温度TRt4与蒸发器温度传感器(4)的温度TRt3差值>ΔT时，进行化霜并进入步骤三；否则进入步骤一；

步骤三：化霜退出流程；当蒸发器温度传感器(4)的温度TRt3>T2，或加热时间>t2时，退出化霜，并进入步骤一。

6.根据权利要求5所述化霜控制方法，其特征在于：所述步骤二中出风口温度传感器(5)的温度TRt4与蒸发器温度传感器(4)的温度TRt3差值>ΔT时，并且持续时间t1时，进行化霜并进入步骤三；否则进入步骤一；

7.根据权利要求6所述化霜控制方法，其特征在于：所述t1的范围为3～10分钟。

8.根据权利要求5～7任一项所述化霜控制方法，其特征在于：所述ΔT的范围为5～15K；所述T1的范围为-15～-25℃。

9.根据权利要求8所述化霜控制方法，其特征在于：所述进行化霜包括压缩机(7)停、风扇电机(8)停、电动风门(10)关和除霜加热器(9)运行。

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