CN103727735A - 一种智能冰箱的节电模糊控制装置及方法 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种智能冰箱的节电模糊控制装置及方法，压缩机依次串接冷凝管、除露管、干燥过滤器至电磁阀Ⅰ，所述电磁阀Ⅰ分别接设电磁阀Ⅱ、第一间室毛细管和第一间室蒸发器，所述电磁阀Ⅱ分别接设第二间室毛细管、第二间室蒸发器和第三间室毛细管，所述第一间室蒸发器、第二间室蒸发器与第三间室毛细管并接后串接第三间室蒸发器。采用的方法是建立模糊系数，MCU通过模糊函数表达式控制系统，把三个独立间室联系再一起，使压缩机一次开停机实现三个间室制冷到关机温度，并随着开停周期，各间室温度逐步控制在设置温度的温差区间内。本发明优点是：具有实时判断快，考虑环温变化或开关冰箱门等外界不确定因数，以及控制处理简单等优点，通过此方法减少了压缩机的启动次数，由此减小功率消耗、噪声并增加压缩机和电控板的服务寿命。

Description

一种智能冰箱的节电模糊控制装置及方法
技术领域
本发明涉及冰箱控制领域，尤其是指一种智能冰箱的节电模糊控制装置及方法。
背景技术
由于资源紧缺，当今社会提倡节能环保，低碳经济发展的主流趋势使各种产品都更趋向于节能。冰箱作为一种食物保鲜设备，已走进千家万户，随着现代文明的发展，人们对冰箱的要求也越来越高，在提供保鲜的同时，也越来越关注冰箱自身的性能品质，尤其是能源的损耗与服务寿命等问题。
在现有技术中，多间室直冷智能冰箱，一般采用冷藏、变温、冷冻三个温度独立控制，造成压缩机频繁开停机，进而对控制器系统产生噪声冲击，影响了压缩机、电控板等部件的使用寿命。实践数据证明当压缩机由制动状态启动时，大部分功率被消耗。
专利CN.103115475A公开了冰箱多温区自适应模糊控制装置及方法，是通过判断变温开停机周期、冷藏开停机周期，来自逐步调整冷藏、变温基准和温差，使压缩机一次开机实现冷藏室、变温室及冷冻制冷。这种方法存在实时性差，环温变化或开关冰箱门易破坏平衡，处理过程繁琐且复杂而易出错等缺点。
发明内容
本发明的目的在于克服现有技术存在的不足，而提供一种智能冰箱的节电模糊控制装置及方法，提出一种综合比较冰箱各温区，根据不同地区，不同气候环境，随机开门，储藏食物的多少等因素，而导致冰箱回温时间不同，通过数学建模理论结合试验室实际模拟测试，引入模糊系数k，选取合理k值，MCU通过运算函数公式判断来控制开停压缩机，以减少压缩机频繁开停机。
本发明的目的是通过如下技术方案来完成的。这种智能冰箱的节电模糊控制装置，主要包括压缩机、第一间室蒸发器、第二间室蒸发器、第三间室蒸发器、电磁阀Ⅰ、电磁阀Ⅱ、冷凝管、除露管和毛细管，压缩机依次串接冷凝管、除露管、干燥过滤器至电磁阀Ⅰ，所述电磁阀Ⅰ分别接设电磁阀Ⅱ、第一间室毛细管和第一间室蒸发器，所述电磁阀Ⅱ分别接设第二间室毛细管、第二间室蒸发器和第三间室毛细管，所述第一间室蒸发器、第二间室蒸发器与第三间室毛细管并接后串接第三间室蒸发器；在第一间室、第二间室、第三间室分别安装有传感器，以及在电控板上安装有环境温度传感器。
所述的电磁阀Ⅰ和电磁阀Ⅱ是一进二出双稳态电磁阀。
更进一步的，第一间室需要制冷时，电磁阀Ⅰ通第一间室蒸发器，同时第三间室蒸发器温度也会稍微下降；第二间室需要制冷时，电磁阀Ⅱ通第二间室蒸发器，同时第三间室蒸发器温度也会稍微下降；所述的第三间室可以单独制冷。
本发明所述的这种智能冰箱的节电模糊控制方法，该方法的步骤如下：
（1）、初始上电，冰箱初始化；
（2）、MCU取样各间室温度；
（3）、根据即时温度，按照第一间室→第二间室→第三间室→第一间室…顺序依次制冷，制冷到各间室都到小于关机温度，然后进入步骤（4）；
（4）、压缩机停机，首次制冷结束；
（5）、MCU根据下面函数计算模糊系数k值，若k大于3，进入步骤（6）；否则，进入步骤（7）；
k=（R_on-R_now）+（B_on–B_now）+（F_on–F_now）；
其中：R_on、B_on、F_on对应为第一间室、第二间室、第三间室的开机温度，R_now、B_now、B_now对应为第一间室、第二间室、第三间室的即时温度；
（6）、k归零，开压缩机，各间室按照第一间室→第二间室→第三间室→第一间室…顺序依次制冷，制冷到各间室都到小于关机温度，进入步骤（5）；
（7）压缩机停机，返回步骤（5）。
所述步骤（5）中，第一间室±1℃，第二间室±1℃，第三间室±3℃，即所述开机温度为设置温度加1℃，第三间室为加3℃，所述关机温度为设置温度减1℃，第三间室为减3℃。
在上述智能冰箱的节电模糊控制方法中，由于不同地区，不同气候环境，随机开冰箱门，储藏食物的多少等因素导致冰箱某个间室回时间的不同，而不会立马开启压缩机为其单独制冷，而是通过模糊函数表达式控制系统，把三个独立间室联系在一起，使压缩机一次开停机实现三个间室制冷到关机温度，并随着开停周期，各间室温度逐步控制在设置温度的温差区间内。
本发明具有如下效果：与现有技术相比，具有实时判断快，考虑环温变化或开关冰箱门等因数，以及控制处理简单、明了、稳定等优点，通过此方法减少了压缩机的启动次数，由此减小功率消耗、噪声并增加压缩机和电控板的服务寿命，从而增强了产品的市场竞争力，具有潜在的开发拓展前景。
附图说明
图1本发明多温区智能冰箱制冷原理图；
图2本发明控制方法控制流程图；
图3根据本发明的实施例的电冰箱控制中冷藏室、变温室、冷冻室制冷曲线与压缩机开通时序图。
图中：除露管D101，冷凝管D102；压缩机D103，回气管D104，储液管D105，第三间室蒸发器D106，第三间室毛细管D107，第二间室毛细管D108，第二间室蒸发器D109，第一间室毛细管D110，第一间室藏蒸发器D111，电磁阀ⅠD112，电磁阀ⅡD113，干燥过滤器D114。
具体实施方式
下面将结合附图对本发明做详细的介绍：
如图1所示，为本发明的多温区智能冰箱制冷原理图，部件主要包括压缩机D103，第一间室蒸发器D111，第二间室蒸发器D109，第三间室蒸发器D106，电磁阀ⅠD112，电磁阀ⅡD113，及冷凝管D102，除露管D101，毛细管D107、D108、D110等。所述的电磁阀Ⅰ和电磁阀Ⅱ是一进二出双稳态电磁阀。第一间室、第二间室、第三间室分别安装有传感器，以及在电控板上安装有环境温度传感器。
所述的冰箱装置，压缩机依次串接冷凝管D102、除露管D101、干燥过滤器D114至电磁阀ⅠD112，所述电磁阀ⅠD112分别接设电磁阀ⅡD113、第一间室毛细管D110、第一间室蒸发器D111，所述电磁阀ⅡD112分别接设第二间室毛细管D108、第二间室蒸发器D109、第三间室毛细管D107，所述第一间室蒸发器D111、第二间室蒸发器109与第三间室毛细管D107并接后串接第三间室蒸发器D106。
所述的冰箱装置，第一间室需要制冷时，电磁阀Ⅰ通第一间室蒸发器，同时第三间室蒸发器温度也会稍微下降；第二间室需要制冷时，电磁阀Ⅱ通第二间室蒸发器，同时第三间室蒸发器温度也会稍微下降；所述的第三间室可以单独制冷。
如图2所示为本控制方案控制流程图，其控制过程如下：
（1）、初始上电，冰箱初始化；
（2）、MCU取样各间室温度；
（3）、根据即时温度，按照第一间室→第二间室→第三间室→第一间室…顺序依次制冷，制冷到各间室都到小于关机温度，然后进入步骤（4）；
（4）、压缩机停机，首次制冷结束；
（5）、MCU根据下面函数计算模糊系数k值，若k大于3（由于不同地区，不同气候环境，随机开冰箱门，储藏食物的多少等因素，会直接导致冰箱回时间的不同，引入模糊系数k，并通过数学建模理论结合试验室实际模拟测试确定k的值，一般的k的取值为3.0，根据不同工况k的取值范围为：3.0～4.0），进入步骤（6）；否则，进入步骤（7）；
k=（R_on-R_now）+（B_on–B_now）+（F_on–F_now）；
其中：R_on、B_on、F_on对应为第一间室、第二间室、第三间室的开机温度，R_now、B_now、B_now对应为第一间室、第二间室、第三间室的即时温度；
（6）、k归零，开压缩机，各间室按照第一间室→第二间室→第三间室→第一间室…顺序依次制冷，制冷到各间室都到小于关机温度，进入步骤（5）；
（7）压缩机停机，返回步骤（5）。
所述步骤（5）中，第一间室±1℃，第二间室±1℃，第三间室±3℃，即所述开机温度为设置温度加1℃，第三间室为加3℃，所述关机温度为设置温度减1℃，第三间室为减3℃。
如图3所示为根据本发明的实施例的电冰箱控制中冷藏室、变温室、冷冻室制冷曲线与压缩机开通时序图，A点为由于开门或环境变化或储藏食物变化导致的冷藏温度急剧上升，但此运行周期也是压缩机一次开机实现三个间室制冷到关机温度，并通过几个运行周期后冷藏温度控制在冷藏设置温度温差区间内。
本文中所描述的具体实施例仅仅是对本发明精神作举例说明，并非对本发明的范围限定，在不背离本发明的精神和实质的情况下，本领域普通技术人员对本发明的技术方案作出的各种变形和改进，均属于本发明的权利要求书确定的保护范围内。

Claims (4)

1.一种智能冰箱的节电模糊控制装置，其特征在于：主要包括压缩机、第一间室蒸发器、第二间室蒸发器、第三间室蒸发器、电磁阀Ⅰ、电磁阀Ⅱ、冷凝管、除露管和毛细管，压缩机依次串接冷凝管、除露管、干燥过滤器至电磁阀Ⅰ，所述电磁阀Ⅰ分别接设电磁阀Ⅱ、第一间室毛细管和第一间室蒸发器，所述电磁阀Ⅱ分别接设第二间室毛细管、第二间室蒸发器和第三间室毛细管，所述第一间室蒸发器、第二间室蒸发器与第三间室毛细管并接后串接第三间室蒸发器；在第一间室、第二间室、第三间室分别安装有传感器，以及在电控板上安装有环境温度传感器。
2.根据权利要求1所述的智能冰箱的节电模糊控制装置，其特征在于：所述的电磁阀Ⅰ和电磁阀Ⅱ是一进二出双稳态电磁阀。
3.一种采用如权利要求1所述的智能冰箱的节电模糊控制装置的控制方法，其特征在于：该方法包括如下步骤：
（1）、初始上电，冰箱初始化；
（2）、MCU取样各间室温度；
（3）、根据即时温度，按照第一间室→第二间室→第三间室→第一间室…顺序依次制冷，制冷到各间室都到小于关机温度，然后进入步骤（4）；
（4）、压缩机停机，首次制冷结束；
（5）、MCU根据下面函数计算模糊系数k值，若k大于3，进入步骤（6）；否则，进入步骤（7）；
k=（R_on-R_now）+（B_on–B_now）+（F_on–F_now）；
其中：R_on、B_on、F_on对应为第一间室、第二间室、第三间室的开机温度，R_now、B_now、B_now对应为第一间室、第二间室、第三间室的即时温度；
（6）、k归零，开压缩机，各间室按照第一间室→第二间室→第三间室→第一间室…顺序依次制冷，制冷到各间室都到小于关机温度，进入步骤（5）；
（7）压缩机停机，返回步骤（5）。
4.根据权利要求3所述的智能冰箱的节电模糊控制方法，其特征在于：所述步骤（5）中，第一间室±1℃，第二间室±1℃，第三间室±3℃，即所述开机温度为设置温度加1℃，第三间室为加3℃，所述关机温度为设置温度减1℃，第三间室为减3℃。
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