CN108362068A - 一种冰箱化霜系统及方法 - Google Patents

Abstract

本发明提供了一种冰箱化霜系统及方法，设置于冰箱中，其中，该系统包括：过零检测电路、单片机、可控硅控制电路和加热器；过零检测电路的第一端与单片机相连、第二端与外部市电相连；可控硅控制电路的第一端与单片机相连、第二端与加热器的第一端相连、第三端与加热器的第二端相连；过零检测电路，用于根据外部市电输入的电压，形成脉冲信号，并将脉冲信号发送给单片机；单片机，用于根据脉冲信号，生成触发信号；利用触发信号控制可控硅控制电路的导通或断开，以调节加热器两端的电压恒定；加热器，用于产生热量，以将结在冰箱的蒸发器表面的霜化除。本发明提供的方案能够提高加热器运行的稳定性。

Description

一种冰箱化霜系统及方法

技术领域

本发明涉及冰箱技术领域，特别涉及一种冰箱化霜系统及方法。

背景技术

随着冰箱的运行时间的延长，冰箱的蒸发器表面的结霜逐渐增多，为了保证蒸发器的正常工作，需要通过加热器产生的热量将蒸发器表面的霜化除。

目前，一般直接利用220V的市电为加热器进行供电。但是，市电提供的电压存在波动，可能造成加热器两端的电压过高或过低。例如，电压过高时，加热器发热量过大，容易导致加热器表面温度超过394℃(安全标准值)；电压过低时，化霜不充分。

综上所述，现有的冰箱化霜系统导致加热器运行的稳定性较低。

发明内容

本发明实施例提供了一种冰箱化霜系统及方法，能够提高加热器运行的稳定性。

第一方面，本发明实施例提供了一种冰箱化霜系统，设置于冰箱中，包括：过零检测电路、单片机、可控硅控制电路和加热器；

所述过零检测电路的第一端与所述单片机相连、第二端与外部市电相连；

所述可控硅控制电路的第一端与所述单片机相连、第二端与所述加热器的第一端相连、第三端与所述加热器的第二端相连；

所述过零检测电路，用于根据所述外部市电输入的电压，形成脉冲信号，并将所述脉冲信号发送给所述单片机；

所述单片机，用于根据所述脉冲信号，生成触发信号；利用所述触发信号控制所述可控硅控制电路的导通或断开，以调节所述加热器两端的电压恒定；

所述加热器，用于产生热量，以将结在所述冰箱的蒸发器表面的霜化除。

优选地，

进一步包括：熔断器；

所述熔断器的第一端与所述加热器的第一端相连，第二端与所述可控硅控制电路的第二端相连；

所述熔断器，用于当所在环境的温度高于预设的熔断阈值时，断开内部电路。

优选地，

进一步包括：温度传感器和继电器；

所述温度传感器与所述单片机相连；

所述继电器分别与所述单片机、所述可控硅控制电路的第二端、所述加热器的第一端相连；

所述温度传感器，用于当检测到温度高于预设的温度阈值时，向所述单片机发送控制指令；

所述单片机，用于根据所述控制指令断开所述继电器。

优选地，

进一步包括：比较器；

所述比较器分别与所述温度传感器、所述继电器相连；

所述温度传感器，进一步用于当检测到温度高于所述温度阈值时，向所述比较器发送断开指令；

所述比较器，用于根据所述断开指令断开所述继电器。

优选地，

所述单片机，用于根据所述脉冲信号，确定过零点、高电平时间和低电平时间；根据所述高电平时间和所述低电平时间，确定占空比；根据所述过零点和所述占空比，生成所述触发信号。

优选地，

所述过零检测电路，包括：第一二极管、第二二极管、光电耦合器、电容、第一电阻、第二电阻、第三电阻和第四电阻；

所述第一二极管的正极与所述市电的火线相连，负极与所述第一电阻的第一端相连；

所述第一电阻的第二端分别与所述第二二极管的负极、所述第二电阻的第一端相连；

所述第二二极管的正极分别与所述市电的零线、所述光电耦合器的阴极相连；

所述第二电阻的第二端与所述光电耦合器的阳极相连；

所述光电耦合器的发射极与所述电容的第一端相连并接地，集电极分别与所述电容的第二端、所述第三电阻的第一端、所述第四电阻的第一端相连；

所述第三电阻的第二端接具有第一电压值的电源；

所述第四电阻的第二端与所述单片机相连。

优选地，

所述可控硅控制电路，包括：第五电阻、第六电阻、第七电阻、三端双向可控硅驱动器芯片、双向晶闸管；

所述三端双向可控硅驱动器芯片包括：发光二极管和光敏硅双向开关；

所述发光二极管的阳极接具有第二电压值的电源，阴极分别与所述第五电阻的第一端、所述第六电阻的第一端相连；

所述第五电阻的第二端与所述第六电阻的第二端并联后与所述单片机相连；

所述光敏硅双向开关的第一主接线端分别与所述第七电阻的第一端、所述双向晶闸管的控制极相连，第二主接线端与所述双向晶闸管的T2电极并联后与所述加热器的第二端相连；

所述第七电阻的第二端与所述双向晶闸管的T1电极并联后与所述加热器的第一端相连。

第二方面，本发明实施例提供了一种基于上述任一实施例所述冰箱化霜系统的冰箱化霜方法，包括：

过零检测电路根据外部市电输入的电压，形成脉冲信号，并将所述脉冲信号发送给单片机；

所述单片机根据所述脉冲信号，生成触发信号；

所述单片机利用所述触发信号控制可控硅控制电路的导通或断开，以调节加热器两端的电压恒定；

所述加热器产生热量，以将结在冰箱的蒸发器表面的霜化除。

优选地，

进一步包括：当所在环境的温度高于预设的熔断阈值时，熔断器断开内部电路。

优选地，

所述单片机根据所述脉冲信号，生成触发信号，包括：

所述单片机根据所述脉冲信号，确定过零点、高电平时间和低电平时间；

根据所述高电平时间和所述低电平时间，确定占空比；

根据所述过零点和所述占空比，生成所述触发信号。

优选地，

进一步包括：

当检测到温度高于预设的温度阈值时，温度传感器向所述单片机发送控制指令；

所述单片机根据所述控制指令断开继电器。

优选地，

进一步包括：

当检测到温度高于所述温度阈值时，所述温度传感器向比较器发送断开指令；

所述比较器根据所述断开指令断开所述继电器。

本发明实施例提供了一种冰箱化霜系统及方法，其中，该系统利用过零检测电路根据外部市电输入的电压形成脉冲信号，单片机根据脉冲信号生成触发信号，并利用触发信号控制可控硅控制电路的导通或断开，以控制加热器两端的电压保持稳定，加热器利用加在两端的电压产生热量，以将冰箱的蒸发器表面结的霜化除。该系统能够对加在加热器两端的电压进行调节，降低或消除市电波动的影响，提高加热器运行的稳定性。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1是本发明一个实施例提供的一种冰箱化霜系统的结构示意图；

图2是本发明另一个实施例提供的一种冰箱化霜系统的结构示意图；

图3是本发明又一个实施例提供的一种冰箱化霜系统的结构示意图；

图4是本发明再一个实施例提供的一种冰箱化霜系统的结构示意图；

图5是本发明一个实施例提供的一种过零检测电路的电路图；

图6是本发明一个实施例提供的一种可控硅控制电路的电路图；

图7是本发明一个实施例提供的一种冰箱化霜方法的流程图；

图8是本发明另一个实施例提供的一种冰箱化霜方法的流程图；

图9是本发明一个实施例提供的另一种冰箱化霜系统的结构示意图。

具体实施方式

为使本发明实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例，基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动的前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

如图1所示，本发明实施例提供了一种冰箱化霜系统，设置于冰箱中，包括：过零检测电路101、单片机102、可控硅控制电路103和加热器104；

过零检测电路101的第一端与单片机102相连、第二端与外部市电相连；

可控硅控制电路103的第一端与单片机102相连、第二端与加热器104的第一端相连、第三端与加热器104的第二端相连；

过零检测电路101，用于根据外部市电输入的电压，形成脉冲信号，并将脉冲信号发送给单片机102；

单片机102，用于根据脉冲信号，生成触发信号；利用触发信号控制可控硅控制电路103的导通或断开，以调节加热器104两端的电压恒定；

加热器104，用于产生热量，以将结在冰箱的蒸发器表面的霜化除。

该系统利用过零检测电路根据外部市电输入的电压形成脉冲信号，单片机根据脉冲信号生成触发信号，并利用触发信号控制可控硅控制电路的导通或断开，以控制加热器两端的电压保持稳定，加热器利用加在两端的电压产生热量，以将冰箱的蒸发器表面结的霜化除。该系统能够对加在加热器两端的电压进行调节，降低或消除市电波动的影响，提高加热器运行的稳定性。

在加热器加热的过程中，为了防止加热器过热影响冰箱的安全稳定运行，提供了以下至少三种保护方式：

方式1：如图2所示，在本发明的一个实施例中，该系统还包括：熔断器105；

熔断器105的第一端与加热器104的第一端相连，第二端与可控硅控制电路103的第二端相连；

熔断器105，用于当所在环境的温度高于预设的熔断阈值时，断开内部电路。

根据实际场景下测试发现，当熔断器所在的温度高于一定值时(通过熔断器的电流尚未达到熔断值)，熔断器会断开内部电路，根据图2所示，当熔断器断开时，加热器停止加热。

在实际应用场景中，为了进一步增强加热器运行的安全性，还可以在加热器的第二端设置另外一个熔断器，参考图9。

方式2：如图3所示，在本发明的一个实施例中，该系统还包括：温度传感器106和继电器107；

温度传感器106与单片机102相连；

继电器107分别与单片机102、可控硅控制电路103的第二端、加热器104的第一端相连；

温度传感器106，用于当检测到温度高于预设的温度阈值时，向单片机102发送控制指令；

单片机102，用于根据控制指令断开继电器107。

方式3：如图4所示，在本发明的一个实施例中，在方式2的基础上还包括：比较器108；

比较器108分别与温度传感器106、继电器107相连；

温度传感器106，进一步用于当检测到温度高于温度阈值时，向比较器108发送断开指令；

比较器108，用于根据断开指令断开继电器107。

在本实施例中，比较器的作用与单片机的作用类似，设置比较器的作用是保证在单片机发生故障时，保证加热器的稳定运行。

在本发明的一个实施例中，为了根据市电的电压形成对应的控制策略，单片机102，用于根据脉冲信号，确定过零点、高电平时间和低电平时间；根据高电平时间和低电平时间，确定占空比；根据过零点和占空比，生成触发信号。

单片机通过I/O口检测高电平和低电平，根据高电平和低电平所占的时间比来检测电压高低，如果检测到电压较高时，则增加斩波时间，检测到电压较低时，则减少相应的斩波时间。通过上述规则，确定占空比，并通过过零点确定延时基准，生成触发信号。

以过零点为基准能够准确控制加热器两端的电压，具体的斩波时间可以根据实际应用场景进行计算。

在本发明的一个实施例中，如图5所示，过零检测电路101，包括：第一二极管D1、第二二极管D2、光电耦合器OC、电容C、第一电阻R1、第二电阻R2、第三电阻R3和第四电阻R4；

第一二极管D1的正极与市电的火线相连，负极与第一电阻R1的第一端相连；

第一电阻R1的第二端分别与第二二极管D2的负极、第二电阻R2的第一端相连；

第二二极管D2的正极分别与市电的零线、光电耦合器OC的阴极相连；

第二电阻R2的第二端与光电耦合器OC的阳极相连；

光电耦合器OC的发射极与电容C的第一端相连并接地，集电极分别与电容C的第二端、第三电阻R3的第一端、第四电阻R4的第一端相连；

第三电阻R3的第二端接具有第一电压值的电源；

第四电阻R4的第二端与单片机102相连。

其中，在本发明实施例中，第一电压值为+5V。

在本发明的一个实施例中，如图6所示，可控硅控制电路103，包括：第五电阻R5、第六电阻R6、第七电阻R7、三端双向可控硅驱动器芯片U、双向晶闸管P1；

三端双向可控硅驱动器芯片U包括：发光二极管D3和光敏硅双向开关P2；

发光二极管D3的阳极接具有第二电压值的电源，阴极分别与第五电阻R5的第一端、第六电阻R6的第一端相连；

第五电阻R5的第二端与第六电阻R6的第二端并联后与单片机102相连；

光敏硅双向开关P2的第一主接线端分别与第七电阻R7的第一端、双向晶闸管P1的控制极相连，第二主接线端与双向晶闸管P1的T2电极并联后与加热器104的第二端相连；

第七电阻R7的第二端与双向晶闸管P1的T1电极并联后与加热器104的第一端相连。

如图7所示，本发明实施例提供了一种基于上述任一实施例中冰箱化霜系统的冰箱化霜方法，包括：

步骤701：过零检测电路根据外部市电输入的电压，形成脉冲信号，并将脉冲信号发送给单片机；

步骤702：单片机根据脉冲信号，生成触发信号；

步骤703：单片机利用触发信号控制可控硅控制电路的导通或断开，以调节加热器两端的电压恒定；

步骤704：加热器产生热量，以将结在冰箱的蒸发器表面的霜化除。

在本发明的一个实施例中，该方法还包括：当所在环境的温度高于预设的熔断阈值时，熔断器断开内部电路。

在本发明的一个实施例中，单片机根据脉冲信号，生成触发信号，包括：

单片机根据脉冲信号，确定过零点、高电平时间和低电平时间；

根据高电平时间和低电平时间，确定占空比；

根据过零点和占空比，生成触发信号。

在本发明的一个实施例中，该方法还包括：

当检测到温度高于预设的温度阈值时，温度传感器向单片机发送控制指令；

单片机根据控制指令断开继电器。

在本发明的一个实施例中，该方法还包括：

当检测到温度高于温度阈值时，温度传感器向比较器发送断开指令；

比较器根据断开指令断开继电器。

如图8所示，本发明实施例以图9所示的冰箱化霜系统为例，对冰箱化霜方法进行详细地说明，该方法可以包括以下步骤：

步骤801：过零检测电路101根据外部市电输入的电压，形成脉冲信号，并将脉冲信号发送给单片机102。

过零检测电路101的组成参考图5所示，采用的是光耦隔离，最终产生脉冲波形输出给单片机102。

步骤802：单片机102根据脉冲信号，确定过零点、高电平时间和低电平时间。

步骤803：单片机102根据高电平时间和低电平时间，确定占空比。

单片机102根据高电平时间和低电平时间的比可以确定当前市电输入电压的高低，进而确定电压调整策略，例如，如果电压较高，则增加斩波时间，如果电压较低，则减少斩波时间，通过斩波时间确定可控硅控制电路103的占空比。

步骤804：单片机102根据过零点和占空比，生成触发信号。

步骤805：单片机102利用触发信号控制可控硅控制电路103的导通或断开，以调节加热器104两端的电压恒定。

单片机102通过触发信号控制可控硅控制电路103的导通或断开，以对加在加热器104两端的电压进行斩波，以控制加热器104两端的电压保持恒定，即加热器104保持恒功率发热。

步骤806：加热器104产生热量，以将结在冰箱的蒸发器表面的霜化除。

步骤807：当所在环境的温度高于预设的熔断阈值时，熔断器105断开内部电路。

例如，在加热器运行的过程中，当熔断器105所在的环境的温度高于70℃时，熔断器105熔断，加热器停止工作。

步骤808：当检测到温度高于预设的温度阈值时，温度传感器106向单片机102发送控制指令。

在实际应用场景中，该温度阈值可以根据实际需求进行设定，并不局限于一个固定值。

步骤809：单片机102根据控制指令断开继电器107。

步骤810：当检测到温度高于温度阈值时，温度传感器106向比较器108发送断开指令。

步骤811：比较器108根据断开指令断开继电器107。

需要说明的是，当单片机102发生故障时，为了保证加热器104安全运行，将执行步骤810、步骤811。

上述方法中各步骤之间的信息交互、执行过程等内容，由于与本发明系统实施例基于同一构思，具体内容可参见本发明系统实施例中的叙述，此处不再赘述。

综上，本发明各个实施例至少具有如下效果：

1、在本发明实施例中，该系统利用过零检测电路根据外部市电输入的电压形成脉冲信号，单片机根据脉冲信号生成触发信号，并利用触发信号控制可控硅控制电路的导通或断开，以控制加热器两端的电压保持稳定，加热器利用加在两端的电压产生热量，以将冰箱的蒸发器表面结的霜化除。该系统能够对加在加热器两端的电压进行调节，降低或消除市电波动的影响，提高加热器运行的稳定性。

2、在本发明实施例中，为了防止加热器温度过高影响冰箱的运行安全，提供了三种保护方案，一是利用熔断器，二是利用温度传感器和继电器的组合，三是利用温度传感器、继电器和比较器的组合，可以根据实际需求选择不同的保护方案，也可以将不同的保护方案进行组合，以提高冰箱化霜系统运行的安全性及可靠性。

3、在本发明实施例中，本方案能够避免电压过高导致的加热表面温度过高，或者电压过低导致的化霜效果差的情况，并且能够节省化霜期间能耗，同时保证冰箱化霜系统的运行安全。

需要说明的是，在本文中，诸如第一和第二之类的关系术语仅仅用来将一个实体或者操作与另一个实体或操作区分开来，而不一定要求或者暗示这些实体或操作之间存在任何这种实际的关系或者顺序。而且，术语“包括”、“包含”或者其任何其他变体意在涵盖非排他性的包含，从而使得包括一系列要素的过程、方法、物品或者设备不仅包括那些要素，而且还包括没有明确列出的其他要素，或者是还包括为这种过程、方法、物品或者设备所固有的要素。在没有更多限制的情况下，由语句“包括一个〃····〃”限定的要素，并不排除在包括所述要素的过程、方法、物品或者设备中还存在另外的相同因素。

本领域普通技术人员可以理解：实现上述方法实施例的全部或部分步骤可以通过程序指令相关的硬件来完成，前述的程序可以存储在计算机可读取的存储介质中，该程序在执行时，执行包括上述方法实施例的步骤；而前述的存储介质包括：ROM、RAM、磁碟或者光盘等各种可以存储程序代码的介质中。

最后需要说明的是：以上所述仅为本发明的较佳实施例，仅用于说明本发明的技术方案，并非用于限定本发明的保护范围。凡在本发明的精神和原则之内所做的任何修改、等同替换、改进等，均包含在本发明的保护范围内。

Claims (10)

1.一种冰箱化霜系统，其特征在于，设置于冰箱中，包括：过零检测电路、单片机、可控硅控制电路和加热器；

所述过零检测电路的第一端与所述单片机相连、第二端与外部市电相连；

所述可控硅控制电路的第一端与所述单片机相连、第二端与所述加热器的第一端相连、第三端与所述加热器的第二端相连；

所述过零检测电路，用于根据所述外部市电输入的电压，形成脉冲信号，并将所述脉冲信号发送给所述单片机；

所述单片机，用于根据所述脉冲信号，生成触发信号；利用所述触发信号控制所述可控硅控制电路的导通或断开，以调节所述加热器两端的电压恒定；

所述加热器，用于产生热量，以将结在所述冰箱的蒸发器表面的霜化除。

2.根据权利要求1所述的冰箱化霜系统，其特征在于，进一步包括：熔断器；

所述熔断器的第一端与所述加热器的第一端相连，第二端与所述可控硅控制电路的第二端相连；

所述熔断器，用于当所在环境的温度高于预设的熔断阈值时，断开内部电路。

3.根据权利要求1所述的冰箱化霜系统，其特征在于，进一步包括：温度传感器和继电器；

所述温度传感器与所述单片机相连；

所述继电器分别与所述单片机、所述可控硅控制电路的第二端、所述加热器的第一端相连；

所述温度传感器，用于当检测到温度高于预设的温度阈值时，向所述单片机发送控制指令；

所述单片机，用于根据所述控制指令断开所述继电器。

4.根据权利要求3所述的冰箱化霜系统，其特征在于，进一步包括：比较器；

所述比较器分别与所述温度传感器、所述继电器相连；

所述温度传感器，进一步用于当检测到温度高于所述温度阈值时，向所述比较器发送断开指令；

所述比较器，用于根据所述断开指令断开所述继电器。

5.根据权利要求1所述的冰箱化霜系统，其特征在于，

所述单片机，用于根据所述脉冲信号，确定过零点、高电平时间和低电平时间；根据所述高电平时间和所述低电平时间，确定占空比；根据所述过零点和所述占空比，生成所述触发信号。

6.根据权利要求1-5中任一所述的冰箱化霜系统，其特征在于，

所述过零检测电路，包括：第一二极管、第二二极管、光电耦合器、电容、第一电阻、第二电阻、第三电阻和第四电阻；

所述第一二极管的正极与所述市电的火线相连，负极与所述第一电阻的第一端相连；

所述第一电阻的第二端分别与所述第二二极管的负极、所述第二电阻的第一端相连；

所述第二二极管的正极分别与所述市电的零线、所述光电耦合器的阴极相连；

所述第二电阻的第二端与所述光电耦合器的阳极相连；

所述光电耦合器的发射极与所述电容的第一端相连并接地，集电极分别与所述电容的第二端、所述第三电阻的第一端、所述第四电阻的第一端相连；

所述第三电阻的第二端接具有第一电压值的电源；

所述第四电阻的第二端与所述单片机相连；

和/或，

所述可控硅控制电路，包括：第五电阻、第六电阻、第七电阻、三端双向可控硅驱动器芯片、双向晶闸管；

所述三端双向可控硅驱动器芯片包括：发光二极管和光敏硅双向开关；

所述发光二极管的阳极接具有第二电压值的电源，阴极分别与所述第五电阻的第一端、所述第六电阻的第一端相连；

所述第五电阻的第二端与所述第六电阻的第二端并联后与所述单片机相连；

所述光敏硅双向开关的第一主接线端分别与所述第七电阻的第一端、所述双向晶闸管的控制极相连，第二主接线端与所述双向晶闸管的T2电极并联后与所述加热器的第二端相连；

所述第七电阻的第二端与所述双向晶闸管的T1电极并联后与所述加热器的第一端相连。

7.一种基于权利要求1-6中任一所述冰箱化霜系统的冰箱化霜方法，其特征在于，包括：

过零检测电路根据外部市电输入的电压，形成脉冲信号，并将所述脉冲信号发送给单片机；

所述单片机根据所述脉冲信号，生成触发信号；

所述单片机利用所述触发信号控制可控硅控制电路的导通或断开，以调节加热器两端的电压恒定；

所述加热器产生热量，以将结在冰箱的蒸发器表面的霜化除。

8.根据权利要求7所述的冰箱化霜系统，其特征在于，

进一步包括：当所在环境的温度高于预设的熔断阈值时，熔断器断开内部电路；

和/或，

所述单片机根据所述脉冲信号，生成触发信号，包括：

所述单片机根据所述脉冲信号，确定过零点、高电平时间和低电平时间；

根据所述高电平时间和所述低电平时间，确定占空比；

根据所述过零点和所述占空比，生成所述触发信号。

9.根据权利要求7所述的冰箱化霜系统，其特征在于，进一步包括：

当检测到温度高于预设的温度阈值时，温度传感器向所述单片机发送控制指令；

所述单片机根据所述控制指令断开继电器。

10.根据权利要求9所述的冰箱化霜系统，其特征在于，进一步包括：

当检测到温度高于所述温度阈值时，所述温度传感器向比较器发送断开指令；

所述比较器根据所述断开指令断开所述继电器。