CN104976858A - 一种间歇式冰箱控制器 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种间歇式冰箱控制器，包括控制器本体，所述的控制器本体包括电源转换电路、电源采样模块、间歇式定时模块、显示及按键模块、温度传感模块、蜂鸣器电路、压缩机控制模块、电磁阀控制模块、门灯控制电路、门开关采样电路和风机控制模块。本发明通过控制可控硅的导通和关闭，利用电容的储电和放电，使电源转换电路处于间歇式工作状态中，起到了智能省电的效果；通过电源自学习对电源参数的采集，由微控制器完成对电参数的自行调节，实现了电源自学习的功能，使该控制器能够适应不同电源的工作，且工作电压更加稳定安全。

Description

一种间歇式冰箱控制器
技术领域
本发明涉及冰箱控制器领域，尤其涉及一种间歇式冰箱控制器。
背景技术
冰箱，是保持恒定低温的一种制冷设备，也是一种使食物或其他物品保持恒定低温冷态的民用产品。箱体内有压缩机、制冰机用以结冰的柜或箱，带有制冷装置的储藏箱，人们购买冰箱，一般是用来冷藏和保鲜食物，有些人还会使用冰箱来制作冷饮。
冰箱在工作时，压缩机不断地抽吸蒸发器中的制冷剂蒸汽，并将制冷剂压缩成高压、高温蒸汽发至冷凝器。制冷剂蒸汽在冷凝器中放出热量，而被冷凝成液体。液体制冷剂通过干燥过滤器进行过滤干燥，清除制冷剂中的杂质和水分。冷凝后的液体制冷剂通过电磁阀，电磁阀控制制冷剂的流向和流量，制冷剂优先经过冷藏，当冷藏达到设定的温度后，就会通过传感器给电磁阀一个信号，电磁阀就会关闭冷藏，制冷剂此时只流向冷冻，直到冷冻达到设定温度。制冷剂经过电磁阀后进入节流元件毛细管，然后进入蒸发器。制冷剂在节流元件毛细管中从高压变为低压，并出现少量气化的液体。制冷剂离开节流元件毛细管时，变为液、气两相混合状态，继而进入蒸发器。制冷剂在蒸发器中沸腾蒸发，从被冷却物体中吸取所需的气化热。低压、高温制冷剂蒸汽再由压缩机抽吸、压缩、进入下一次循环。
家用电冰箱的用电部分主要是电动压缩机和照明灯泡，为了节约用电，冰箱内部往往设置有自动断电，当温度合适时，压缩机会停止工作，避免了压缩机一直工作造成的不必要用电浪费。
2012年12月12号公开的，公开号为CN102819277A的冰箱间歇式温度控制器，主要是解决压缩机不停机的技术问题，从而避免以下三个问题：一是冰箱压缩机长期运转不停机使其疲劳而彻底损坏；二是压缩机长期不停机会造成不必要的电力浪费；三是冰箱用电存在火灾隐患，然而该专利的出发点是立足于冰箱出现故障的情况下，而在大多数时候，冰箱压缩机和温度控制器均在正常工作状态下，即冰箱不出现故障情况下，这样的耗电还是依然存在的。
发明内容
本发明为解决上述问题提供了一种间歇式冰箱控制器，通过控制可控硅的导通和关闭，利用电容的储电和放电，使电源转换电路处于间歇式工作状态中，起到了智能省电的效果；通过电源自学习对电源参数的采集，由微控制器完成对电参数的自行调节，实现了电源自学习的功能，使该控制器能够适应不同电源的工作，同时能代替过零检测电路，使工作电压更加稳定安全。
为实现上述目的，达到上述效果，本发明通过以下技术方案实现：
一种间歇式冰箱控制器，包括控制器本体，所述的控制器本体包括将交流信号转换为直流信号的电源转换电路、采集电源参数的电源采样模块、自动通电，软件控制断电的间歇式定时模块、提供人们操作的显示及按键模块、采集温度信息的温度传感模块、起到提醒作用的蜂鸣器电路、控制压缩机运行的压缩机控制模块、选择冷冻冷藏管道的电磁阀控制模块、自动开关门灯的门灯控制电路、采集门开关信息的门开关采样电路和控制风机运行的风机控制模块，所述的微控制器与电源转换电路、电源采样模块、间歇式定时模块、 显示及按键模块、温度传感模块、蜂鸣器电路、压缩机控制模块、电磁阀控制模块、门灯控制电路、门开关采样电路、风机控制模块连接，所述的间歇式定时模块与电源转换电路连接，所述的间歇式定时模块通过控制可控硅的导通和关闭，利用电容的储电和放电，使电源转换电路处于间歇式工作状态中。
进一步的，所述的电源采样模块包括采样电路，所述的采样电路采集到接入电源的信息，通过A/D口传输到微控制器内置的A/D模块，由A/D模块定时转换为一系列数字信息，通过微控制器内的软件算法计算出接入电源的各项电参数，其电参数包括但不限于电压、周期、当前相位、电源过零时刻，这些电参数提供给后续的软件控制和运算使用。
进一步的，所述的采样电路上设置有整流电路，所述的整流电路由硅整流二极管组成，所述的整流电路为半波整流电路或全波整流电路或桥式整流电路。
进一步的，所述的显示及按键模块上的按键与二极管串联，通过导线与I/O口连接，用于输入用户指令到冰箱控制器；所述的显示及按键模块包括采用LED灯或数码管或液晶显示屏显示，用于显示冰箱的工作运行状态。
进一步的，所述的温度传感模块设置有1个或2个或2个以上。
进一步的，所述的微控制器内置有A/D转换模块和I/O电路，所述的电源采样模块、温度传感模块通过A/D口与微控制器连接，所述的间歇式定时模块、显示及按键模块、蜂鸣器电路、压缩机控制模块、电磁阀控制模块、门灯控制电路、门开关采样电路、风机控制模块通过I/O口与微控制器连接。
进一步的，所述的压缩机控制模块与冰箱内的压缩机连接，所述的电磁阀控制模块与冰箱内的电磁阀连接。
进一步的，所述的门开关采样电路与冰箱门上的开关连接，所述的门灯控制电路与冰箱内的门灯连接，当冰箱门打开时，开关闭合，电路导通，导通信号传输到微控制器，由微控制器发出控制信号，点亮门灯，当冰箱门关闭时，断开开关，熄灭门灯。
本发明的有益效果是：
一种间歇式冰箱控制器，通过控制可控硅的导通和关闭，从而控制电源转换电路的得电和失电，起到了智能断电上电的作用；利用电容的储电和放电，使系统在掉电之后能够继续工作，从而提高了用电效率，起到了智能省电的效果；通过电源采样模块和微控制器的配合，达到电源自学习的效果，从而兼容了不同电源指标的技术问题，使该吸尘器控制器能够在多个国家同时使用，同时能代替过零检测电路，完成自我调压效果，整体设计上，使该控制器功能更加强大，用电更加安全节约，适应范围更加广泛，使用更加智能化，符合现在社会的发展趋势。
上述说明仅是本发明技术方案的概述，为了能够更清楚了解本发明的技术手段，并可依照说明书的内容予以实施，以下以本发明的较佳实施例并配合附图详细说明如后，本发明的具体实施方式由以下实施例及其附图详细给出。
附图说明
此处所说明的附图用来提供对本发明的进一步理解，构成本申请的一部分，本发明的示意性实施例及其说明用于解释本发明，并不构成对本发明的不当限定。在附图中：
图1为本发明涉及的一种间歇式冰箱控制器的一种实施例结构示意图；
图2为本发明涉及的电源转换电路的一种实施例示意图；
图3为本发明涉及的电源转换电路的另一种实施例示意图；
图4为本发明涉及的电源采样模块的一种实施例示意图；
图5为本发明涉及的间歇式定时模块的一种实施例示意图；
图6为本发明涉及的显示及按键模块的一种实施例示意图；
图7为本发明涉及的温度传感电路的一种实施例示意图；
图8为本发明涉及的蜂鸣器电路的一种实施例示意图；
图9为本发明涉及的压缩机控制模块与冰箱内压缩机连接的一种实施例示意图；
图10为本发明涉及的电磁阀控制模块与冰箱内电磁阀连接的一种实施例示意图；
图11为本发明涉及的门灯控制电路与冰箱门灯连接的一种实施例示意图；
图12为本发明涉及的门开关采样电路与冰箱门开关连接的一种实施例示意图；
图13为本发明涉及的风机控制模块与冰箱内风机连接的一种实施例示意图；
图14为本发明涉及的交流电经过整流电路后的波形示意图。
在图1中，电源转换电路1、电源采样模块2、间歇式定时模块3、 显示及按键模块4、温度传感模块5、微控制器6、蜂鸣器电路7、压缩机控制模块8、电磁阀控制模块9、门灯控制电路10、门开关采样电路11和风机控制模块12。
在图2-图13的电路图中，L为火线，N为零线，T为变压器，D1-D7为二极管，其中D1与D4 为整流桥， VT1-VT9为NPN型的三极管，ZD为稳压二极管，LED1-LED7为发光二极管，其中LED7为冰箱门灯，C1-C9为电容，其中C1、C4为极性电容，R1-R21为电阻，SW1-SW4为开关，其中SW4为冰箱门开关，I/O1-I/O13为微控制器的I/O接口，A/D1-A/D2为微控制器的A/D接口，VDD为芯片的工作电压，VCC为电路的供电电源， GND为接地端，TR为双向可控硅，G、T1、T2为TR的三个引脚，IC1 为光控可控硅，BH为温度传感器，BUZ为蜂鸣器，M1为冰箱内的压缩机，C、S、M为压缩机的三个引脚，PTC为启动器， K1、K2、K3为继电器，YV为冰箱内的电磁阀，M2为冰箱内的风机。
具体实施方式
下面将参考附图并结合实施例，来详细说明本发明。
如图1-图14所示，一种间歇式冰箱控制器，包括控制器本体，所述的控制器本体包括将交流信号转换为直流信号的电源转换电路1、采集电源参数的电源采样模块2、自动通电，软件控制断电的间歇式定时模块3、提供人们操作的显示及按键模块4、采集温度信息的温度传感模块5、起到提醒作用的蜂鸣器电路7、控制压缩机运行的压缩机控制模块8、选择冷冻冷藏管道的电磁阀控制模块9、自动开关门灯的门灯控制电路10、采集门开关信息的门开关采样电路11和控制风机运行的风机控制模块12，所述的微控制器6与电源转换电路1、电源采样模块2、间歇式定时模块3、 显示及按键模块4、温度传感模块5、蜂鸣器电路7、压缩机控制模块8、电磁阀控制模块9、门灯控制电路10、门开关采样电路11、风机控制模块12连接，所述的间歇式定时模块3与电源转换电路1连接，所述的间歇式定时模块3通过控制可控硅的导通和关闭，利用电容的储电和放电，使电源转换电路处于间歇式工作状态中。
进一步的，所述的电源采样模块2包括采样电路，所述的采样电路采集到接入电源的信息，通过A/D口传输到微控制器6内置的A/D模块，由A/D模块定时转换为一系列数字信息，通过微控制器6内软件算法计算出接入电源的各项电参数，其电参数包括但不限于电压、周期、当前相位、电源过零时刻，这些电参数提供给后续的软件控制和运算使用。
进一步的，所述的采样电路上设置有整流电路，所述的整流电路由硅整流二极管组成，所述的整流电路为半波整流电路或全波整流电路或桥式整流电路。
进一步的，所述的显示及按键模块4上的按键与二极管串联，通过导线与I/O口连接，用于输入用户指令到冰箱控制器；所述的显示及按键模块4包括采用LED灯或数码管或液晶显示屏显示，用于显示冰箱的工作运行状态。
进一步的，所述的温度传感模块5设置有1个或2个或2个以上。
进一步的，所述的微控制器6内置有A/D转换模块和I/O电路，所述的电源采样模块2、温度传感模块5通过A/D口与微控制器6连接，所述的间歇式定时模块3、显示及按键模块4、蜂鸣器电路7、压缩机控制模块8、电磁阀控制模块9、门灯控制电路10、门开关采样电路11、风机控制模块12通过I/O口与微控制器6连接。
进一步的，所述的压缩机控制模块8与冰箱内的压缩机连接，所述的电磁阀控制模块9与冰箱内的电磁阀连接。
进一步的，所述的门开关采样电路11与冰箱门上的开关连接，所述的门灯控制电路10与冰箱内的门灯连接，当冰箱门打开时，开关闭合，电路导通，导通信号传输到微控制器6，由微控制器6发出控制信号，点亮门灯，当冰箱门关闭时，断开开关，熄灭门灯。
具体实施例
 在图1的整体电路结构图当中，电源转换电路进行电源转换后，提供稳定的输出电压供微控制器工作；同时电源采样模块采集接入电源的信息，通过微控制器内的A/D转换和软件算法计算出接入电源的各项电参数，电参数包括但不限于电压、周期、当前相位、电源过零时刻，这些电参数提供给后续的软件控制和运算使用；间歇式定时模块通过控制可控硅的导通和关闭，利用电容的储电和放电，使电源转换电路处于间歇式工作状态中；显示及按键模块上的按键进行设定，根据微控制器上烧录的软件代码进行对冰箱的控制，从而完成用户的操作要求；温度传感电路采集冰箱内温度信息，并将信号传输到微控制器内；蜂鸣器电路根据微控制器发出的信号进行工作，以达到提醒的作用；压缩机控制模块接收微控制器发出的控制信号，从而控制冰箱内的压缩机完成制冷循环，电磁阀控制模块接收微控制器发出的控制信号，从而控制冰箱内的电磁阀来转换制冷剂流向，从而控制冷冻室和冷藏室的制冷状态；门灯控制电路和门开关采样电路进行配合，由微控制器作为中枢，从而达到门开灯亮、门关灯灭的技术效果；风机控制模块受微控制器控制，从而控制冰箱内的风机促使冰箱内部空气流动。
图2为电源转换电路的一种优选实施例，从零线N和火线L上接收到220V交流电，通过变压器T进行对电压的升降，此时的电压极性为上正下负，然后利用二极管D的电流单向导通性，用四个二极管组成整流桥D1，使交流电变成单方向的脉动电压，利用电容隔直通交的特性，将电容C1与整流桥并联，从而滤除了脉动电压中的交流信号，使电压成为比较平滑的直流电压，即电路的供电电压VCC。
图3为电源转换电路的另一种可选实施例，利用电容的容抗限流，将电容C3与电阻R1并联后串联到火线上，通过D2和D3组成的单向半波整流电路，使交流电变成单方向的脉动电压，通过稳压二极管ZD进行稳压，通过C4 、C5进行滤波，使电压成为比较平滑的直流电压，即电路的供电电压VCC。
图4为电源采样模块的一种优选实施例，通过D4进行整流，电压流经R2 、R3进行数据采样，可选的在R10上并联一个电容C6，使R3上的电压波形比较消除高频干扰，采样数据通过A/D1口传输到A/D转换模块，由A/D转换模块将采集到的模拟信号转换成数字信号，数字信号经过微控制器内的软件算法计算出接入电源的各项电参数，从而根据电参数进行自我调节。
图5为间歇式定时模块的一种实施例，当未上电时，I/O1和VDD为低电平，所以光控可控硅IC1初级没有电源，次级光控可控硅IC1不导通，此时，G、T1之间通过R6、R7从L、N取电，可控硅TR被触发导通，此时电源转换电路1得电，控制器正常运行，电容C7储存电能；待控制器运行一段时间后，由内部软件算法判断可以停电，I/O1输入高电平，电容C7被充电到VDD，此时光控可控硅IC1初级导通，次级光控可控硅IC1导通，使G、T1短路，TR关闭，电源转换电路1失电，系统掉电，电容C7通过R5、 IC1进行放电，保持光控可控硅IC1导通，直到电容C7上的电压无法驱动IC1的初级，此时光控可控硅IC1断开，TR导通，从而使电源转换电路1处于间歇式工作当中，电容C7重复着储电放电，以保持微控制器的正常运行。
图6为显示及按键模块的一种优选实施例，采用LED显示（可选为数码管显示或液晶显示屏显示，R8-R13作为限流电阻，通过I/O2- I/O7口与微控制器连接，R11和VT2作为LED1 和LED2的驱动电路，通过SW1按键进行控制，同时SW1串联一个二极管D5，防止SW1按下时，I/O之间的互相影响，其LED3 -LED6、SW2、SW3的工作原理参照LED1 、LED2 、SW1。
图7为温度传感电路的一种优选实施例；通过串联电阻R15，降低温度传感器BH上的电流，保护温度传感器BH的正常工作，通过滤波电容C8和电阻R14降低干扰，并将温度信息通过A/D2传输到微控制器内进行处理分析。
图8为蜂鸣器电路的一种优选实施例，使用I/O8 口定时翻转电平驱动蜂鸣器，在与I/O7连接的中间增加一个三极管VT4驱动，以增加驱动能力使蜂鸣器响声更大，I/O8上连接有上拉电阻R16，起到保护隔离措施。
图9为压缩机控制模块与冰箱内压缩机连接的一种实施例，通过继电器KI与压缩机M1连接，起到自动调节的作用，S、M两端并联一个启动器PTC和启动电容C9，用于启动压缩机M1。
图10为电磁阀控制模块与冰箱内电磁阀连接的一种实施例；通过继电器K2与电磁阀YV连接，起到自动调节的作用，同时电磁阀YV上有两个通道，分别连接冷冻室和冷藏室，通过控制通道的关闭，使制冷剂流向冷冻室或冷藏室。
图11为门灯控制电路与冰箱门灯连接的一种实施例，微控制器控制冰箱门灯LED7 的亮灭，R19、VT8作为冰箱门灯LED7的驱动电路。
图12为门开关采样电路与冰箱门开关的一种实施例，当冰箱门关上的时候，冰箱门开关SW4处于断开，电路不导通，当冰箱门打开的时候，冰箱门开关SW4处于连接状态，电路导通，并将是否导通的信息传输到微控制器上。
图13为风机控制模块与冰箱内风机连接的一种实施例，通过继电器K3与风机M2连接，起到自动调节的作用。
图14为交流电经过整流电路后的波形示意图，即原本交流电的电压极性为上正下负，即图13中的上图所示，采用优选实施例中的单相桥式整流电路，从而得到一个单方向的脉动电压，即图13中的下图所示。
结合图11和图12所示，当冰箱门关上的时候，冰箱门开关SW4处于断开，电路不导通，通过I/O11传输到微控制器，微控制器进行处理，通过I/O10使冰箱门灯LED7熄灭；当冰箱门打开的时候，冰箱门开关SW4处于连接状态，电路导通，通过I/O11传输到微控制器，微控制器进行处理，通过I/O10使冰箱门灯LED7点亮。
结合图4和图14所示，交流电经过整流电路之后，变成单方向的脉动电压，我们以正弦交流电为对象，其正弦量U0 = Um sin( ωt+ψ) = Um sin( 2πf*t +ψ) = Um sin( 2π/T*t +ψ)（其中ω为角频率，ψ为初相位，Um为电压峰值，f为电源频率，T为周期），根据数据的重复出现规律可以得出周期T，从而根据f=1/T、ω= 2πf，得出电源频率f和角频率ω，通过对周期内的数据进行均方根计算可计算出U有，并求出电压峰值Um，当 t=0时的，U0 = Um sinψ，对比其他周期内电压为U0时的相位，从而得出初相位ψ，并根据大量的数据采集和进一步的分析，从而得出接入电源的各项电参数，以达到电源自学习的效果，从而适应不同的接入电源。
以上所述，仅为本发明的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，可轻易想到变化或替换，都应涵盖在本发明的保护范围之内。因此，本发明的保护范围应以权利要求的保护范围为准。

Claims (8)

1.一种间歇式冰箱控制器，包括控制器本体，其特征在于：所述的控制器本体包括将交流信号转换为直流信号的电源转换电路（1）、采集电源参数的电源采样模块（2）、自动通电，软件控制断电的间歇式定时模块（3）、提供人们操作的显示及按键模块（4）、采集温度信息的温度传感模块（5）、起到提醒作用的蜂鸣器电路（7）、控制压缩机运行的压缩机控制模块（8）、选择冷冻冷藏管道的电磁阀控制模块（9）、自动开关门灯的门灯控制电路（10）、采集门开关信息的门开关采样电路（11）和控制风机运行的风机控制模块（12），所述的微控制器（6）与电源转换电路（1）、电源采样模块（2）、间歇式定时模块（3）、 显示及按键模块（4）、温度传感模块（5）、蜂鸣器电路（7）、压缩机控制模块（8）、电磁阀控制模块（9）、门灯控制电路（10）、门开关采样电路（11）、风机控制模块（12）连接，所述的间歇式定时模块（3）与电源转换电路（1）连接，所述的间歇式定时模块（3）通过控制可控硅的导通和关闭，利用电容的储电和放电，使电源转换电路处于间歇式工作状态中。
2.根据权利要求1所述的一种间歇式冰箱控制器，其特征在于：所述的电源采样模块（2）包括采样电路，所述的采样电路采集到接入电源的信息，通过A/D口传输到微控制器（6）内置的A/D模块，由A/D模块定时转换为一系列数字信息，通过微控制器（6）内的软件算法计算出接入电源的各项电参数，其电参数包括但不限于电压、周期、当前相位、电源过零时刻，这些电参数提供给后续的软件控制和运算使用。
3.根据权利要求2所述的一种间歇式冰箱控制器，其特征在于：所述的采样电路上设置有整流电路，所述的整流电路由硅整流二极管组成，所述的整流电路为半波整流电路或全波整流电路或桥式整流电路。
4.根据权利要求1所述的一种间歇式冰箱控制器，其特征在于：所述的显示及按键模块（4）上的按键与二极管串联，通过导线与I/O口连接，用于输入用户指令到冰箱控制器；所述的显示及按键模块（4）包括采用LED灯或数码管或液晶显示屏显示，用于显示冰箱的工作运行状态。
5.根据权利要求1所述的一种间歇式冰箱控制器，其特征在于：所述的温度传感模块（5）设置有1个或2个或2个以上。
6.根据权利要求1所述的一种间歇式冰箱控制器，其特征在于：所述的微控制器（6）内置有A/D转换模块和I/O电路，所述的电源采样模块（2）、温度传感模块（5）通过A/D口与微控制器（6）连接，所述的间歇式定时模块（3）、显示及按键模块（4）、蜂鸣器电路（7）、压缩机控制模块（8）、电磁阀控制模块（9）、门灯控制电路（10）、门开关采样电路（11）、风机控制模块（12）通过I/O口与微控制器（6）连接。
7.根据权利要求1所述的一种间歇式冰箱控制器，其特征在于：所述的压缩机控制模块（8）与冰箱内的压缩机连接，所述的电磁阀控制模块（9）与冰箱内的电磁阀连接。
8.根据权利要求1所述的一种间歇式冰箱控制器，其特征在于：所述的门开关采样电路（11）与冰箱门上的开关连接，所述的门灯控制电路（10）与冰箱内的门灯连接，当冰箱门打开时，开关闭合，电路导通，导通信号传输到微控制器（6），由微控制器（6）发出控制信号，点亮门灯，当冰箱门关闭时，断开开关，熄灭门灯。
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