CN201514223U - 冰霜检测装置及热泵型空调器 - Google Patents
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Abstract
本实用新型公开了一种冰霜检测装置及热泵型空调器，可提高对结霜的判断的准确性，对霜、冰处理进行有效的控制。所述冰霜检测装置，包括有第一电极和第二电极，之间相互隔离形成结霜空间；冰霜检测装置还包括信号处理器，第一电极接地，所述第二电极的电信号通过与所述信号处理器连接的导线传输；信号处理器包括有与第二电极连接的具有一个以上通道的电容检测管脚模块、通道选择口、电容测试模块、输出电压信号模块以及电源控制模块；通过通道选择口选择连接电容检测管脚模块的一个或多个通道，电容测试模块对第一电极和第二电极之间的电容值进行测试，输出电压信号模块向外输出与电容值相对应的电压信号，电源控制模块可提供电源并进行稳压处理。
Description
技术领域
本实用新型属于制冷技术领域，尤其涉及一种冰霜检测装置及热泵型空调器。
背景技术
现有技术空调器的除霜控制采用温度、压力、风速、转速等传感器检测是否结霜。属于间接检测，在应用过程中，由于形成冰霜的系统和环境等因素的影响，实际与理论相差较大，会出现误判的现象，导致应用控制出错。
例如，在传统的热泵型空调器中，采用室外热交换器上的温度传感器来判断室外热交换器上的结霜情况，用设置在室外热交换器上温度传感器启动除霜操作，同时，除霜时间也是通过检测室外管道温度或通过检测预定时间结束来自动确定。在这种除霜方法中，经常会出现误除霜的现象，即实际上室外热交换器上并没有霜形成或者有霜除尽后还继续除霜。为了解决上述问题，很多公司都提出了一些除霜模式，但是都没有很好的解决这个问题，如中国专利公报上公开的实用新型专利申请CN1164006A，公开日1997年11月5日，申请人是韩国LG电子株式会社，该专利申请公开了一种热泵型空调器的除霜方法，包括：用于测量室内管道温度TE1与自加热操作启动时刻经过m1分钟后的室温度TR1之间的温度差值TD1的第一温度测量步骤，用于测量室内管道温度TE2与经过m2分钟后的室温度TR2之间的温度差值TD2的第二温度测量步骤，和用于把第一和第二温度测量步骤中测量的各个温度与参考值比较和检测结霜的除霜步骤。该实用新型专利申请通过在加热操作模式下，依靠室内管道温度传感器和室内温度传感器来启动除霜操作，除霜时间是通过在两个不同的时间测量得到的两组室内管道温度和室内温度之间分别进行差值之后，再次差值，然后与某一设定值比较，来确定除霜时间该实用新型通过设定不同的比较值就会得到不同的设定除霜时间段，这样就改变了传统除霜方法中的时间一定的问题，使除霜的精确度有所提高，但仍然没有解决热泵型空调器除霜时间随着室外热交换器上的结霜情况，自动的调配的问题。
发明内容
本实用新型的目的在于提供一种冰霜检测装置及热泵型空调器，可进一步提高对结霜的判断的准确性，对霜、冰处理进行有效的控制。
本实用新型是通过以下技术方案来实现的：
冰霜检测装置，其中，包括有第一电极和第二电极，所述第一电极和第二电极之间相互隔离形成结霜空间；所述冰霜检测装置还包括信号处理器，所述第一电极接地，所述第二电极的电信号通过与所述信号处理器连接的导线传输；所述信号处理器根据检测到的第一电极和第二电极之间的电容值向外输出与电容值相对应的电压信号。
所述信号处理器包括有与所述第二电极连接的具有一个以上通道的电容检测管脚模块、通道选择口、电容测试模块、输出电压信号模块以及电源控制模块；通过通道选择口选择连接电容检测管脚模块的一个或多个通道，电容测试模块对第一电极和第二电极之间的电容值进行测试，输出电压信号模块向外输出与电容值相对应的电压信号，电源控制模块可提供电源并进行稳压处理。
所述冰霜检测装置包括有：屏蔽盖、电极上支架和电极下支架，所述屏蔽盖位于所述第二电极外部；所述电极上支架和电极下支架分别位于第二电极的上方和下方。
所述屏蔽盖和第二电极上均设有通风的百叶窗；所述屏蔽盖和第一电极在电路上接在一起作为接地极。
热泵型空调器，包括有控制部件MCU、室外换热器、室外风机、压缩机、四通阀、室内换热器、室内风机以及节流装置；所述室外换热器、压缩机、四通阀、节流装置、以及室内换热器通过冷媒管道连接形成封闭的循环系统，冷媒在所述循环系统内循环流动；其中，所述热泵型空调器还包括有安装在循环系统上的上述冰霜检测装置，所述冰霜检测装置与控制部件电路连接，并将检测到的电容信号转换为电压信号传输到控制部件；所述控制部件MCU包括有AD采样电路模块、冰霜判断模块以及除霜控制模块；所述冰霜判断模块根据AD采样电路模块采样到的电压信号，对所述第一电极和第二电极之间的结霜空间中的冰霜凝结程度进行判断，除霜控制模块控制模控制所述热泵型空调器是否进行除霜运行。
本实用新型的有益效果如下：
本实用新型的冰霜检测装置，由于信号处理器包括有与第二电极连接的具有一个以上通道的电容检测管脚模块、通道选择口、电容测试模块、输出电压信号模块以及电源控制模块；电容测试模块对第一电极和第二电极之间的电容值进行测试，输出电压信号模块向外输出与电容值相对应的电压信号。该装置的工作原理是：两相互绝缘的电极间形成电容，经信号处理器采样处理后可输出与容值对应的电压信号，当电极表面结霜，再到霜层增厚，两电极间的介质发生了变化，介电常数随之发生改变，进而影响两电极间电容量的变化，该变化经过信号处理器采样处理后转换为可被单片机识别的电压的变化。单片机经过对该电压变化的检测判断是否需要进行除霜处理。
因此，本实用新型的冰霜检测装置，对冰霜检测的准确性提高，更有效地对冰霜处理的控制，提高了冰霜处理的效率。
该装置可应用在制冷器具的除霜控制、冰霜容积控制等方面。应用时装在需要检测冰霜的位置。本实用新型的热泵型空调器，由于包括有安装在循环系统上的冰霜检测装置，可有效控制本实用新型的热泵型空调器的除霜，可使用冰霜检测装置对循环系统进行检测，有效的设定热泵型空调器进入和退出除霜模式的条件。能准确判断结霜与否，进行有效除霜，提高了空调器热泵制热效率。同时，使热泵型空调器除霜时间随着室外热交换器上的结霜情况，自动的调配，防止误除霜现象的发生。
附图说明
图1是本实用新型冰霜检测装置的信号处理器的电路图；
图2是本实用新型冰霜检测装置的俯视方向剖视结构示意图；
图3是本实用新型冰霜检测装置的主视方向剖视结构示意图；
图4是本实用新型冰霜检测装置的爆炸结构示意图；
图5是本实用新型冰霜检测装置的整体结构示意图；
图6是本实用新型冰霜检测装置的应用实例结构示意图。
附图标记说明：
1、第一电极，2、第二电极，3、屏蔽盖，4、结霜空间，5、电极上支架，6、电极下支架，7、导线，8、检测芯片，9、控制部件MCU，21、第二电极百叶窗，31、屏蔽盖百叶窗，32、连接板，321、卡孔。
具体实施方式
请见图1至图5，本实用新型公开了冰霜检测装置，其中，包括有第一电极1和第二电极2，所述第一电极1和第二电极2之间相互隔离形成结霜空间4；所述冰霜检测装置还包括信号处理器，所述第一电极1接地，所述第二电极2的电信号通过与所述信号处理器连接的导线7传输；所述信号处理器根据检测到的第一电极和第二电极之间的电容值向外输出与电容值相对应的电压信号。
所述信号处理器包括有与所述第二电极2连接的具有一个以上通道的电容检测管脚模块、通道选择口、电容测试模块、输出电压信号模块以及电源控制模块；通过通道选择口选择连接电容检测管脚模块的一个或多个通道，电容测试模块对第一电极和第二电极之间的电容值进行测试，输出电压信号模块向外输出与电容值相对应的电压信号，电源控制模块可提供电源并进行稳压处理。
所述冰霜检测装置包括有：屏蔽盖3、电极上支架5和电极下支架6，所述屏蔽盖3位于所述第二电极2外部；所述电极上支架5和电极下支架6分别位于第二电极2的上方和下方。所述第二电极2、电极上支架5和电极下支架6被屏蔽盖3所包容。
所述屏蔽盖3和第二电极2上均设有通风的百叶窗：屏蔽盖百叶窗31和第二电极百叶窗21；所述屏蔽盖3和第一电极1在电路上接在一起作为接地极。
所述第二电极2为平面或曲面片状结构，垂直于水平面方向设置；屏蔽盖3半封闭地覆盖在第二电极2的外侧部；电极上支架5设置有开口向下的第一卡槽，所述第二电极2的顶部卡紧在所述卡槽中，电极下支架6设置有开口向上的第二卡槽，所述第二电极2的底部插在在所述卡槽中，所述屏蔽盖底部设有插孔，电极下支架6底部设置有插脚，所述插脚插入插孔中。
所述屏蔽盖3的顶部，设置有水平板状的连接板32，所述连接板32上设置有一个以上的卡孔321。
请见图1，所述信号处理器包括有检测芯片8，所述检测芯片8可采用型号：IC MC33941；所述检测芯片8的VCCCAP脚输出5v电源，最大可以输出75MA电流，VDDCAP脚内部模拟电路控制模块电源，两个47uf电容分别接入VCCCAP脚和VDDCAP脚起电源稳压作用；LEVEL脚为IC MC33941输出电压信号，其值的大小反映电极接入电容的大小，接入电容越大则输出电压越低；SHIELDEN脚为屏蔽使能脚，SHIELD脚为屏蔽管脚；VPWR脚接入12V电源，该12V电源在IC内部转化为各操作模块的电源。
所述检测芯片8的ROSC脚接入阻值为20K或39K或82K的电阻，对应振荡频率240Khz、120Khz、60Khz，频率越低可测试的电容范围越大；LPCAP脚，接入的电容值决定芯片的响应时间，电容的典型值为10nf，对应的响应时间为1.5ms，如果将电容调到1nf，则响应时间将小于200us。
所述检测芯片8的E1-E7脚为7路电容检测管脚，当只需检测一处的结霜状态时，可以任选一路接在检测端的电极上；A，B，C为通道选择口，其输入值决定E1-E7哪一路工作，具体如Table 5。例如：当我们想要采集通道E1的信息时，则CBA＝001。
下表为CBA值与电容检测管脚的对应关系列表：
| 电容检测管脚 | C | B | A |
| 无 | 0 | 0 | 0 |
| E1 | 0 | 0 | 1 |
| E2 | 0 | 1 | 0 |
| E3 | 0 | 1 | 1 |
| E4 | 1 | 0 | 0 |
| E5 | 1 | 0 | 1 |
| E6 | 1 | 1 | 0 |
| E7 | 1 | 1 | 1 |
请见图6，热泵型空调器，包括有控制部件MCU 9、室外换热器、室外风机、压缩机、四通阀、室内换热器、室内风机以及节流装置；所述室外换热器、压缩机、四通阀、节流装置、以及室内换热器通过冷媒管道连接形成封闭的循环系统，冷媒在所述循环系统内循环流动；其中，所述热泵型空调器还包括有安装在循环系统上的上述冰霜检测装置，所述冰霜检测装置与控制部件电路连接，并将检测到的电容信号转换为电压信号传输到控制部件；所述控制部件MCU 9包括有AD采样电路模块、冰霜判断模块以及除霜控制模块；所述AD采样电路模块与信号处理器电连接，接受信号处理器输出的电压信号，冰霜判断模块根据AD采样电路模块采样到的电压信号，对所述第一电极和第二电极之间的结霜空间中的冰霜凝结程度进行判断，除霜控制模块控制模控制所述热泵型空调器是否进行除霜运行。
所述第一电极为室外换热器。
所述屏蔽盖3的连接板32固定在所述室外换热器的顶部，所述热泵型空调器还包括一卡板10，所述卡板10卡进卡孔321中固定所述冰霜检测装置。
电容检测的原理：上图中第二电极(Electrodes)和被检测物体(Object)各构成一个面可以储存一定量的电荷，二者之间存在电容，IC MC33941内部可以产生一直流电压信号，通过LEVEL脚输出，电压的大小反比于电容值。控制部件MCU通过AD采样该电压信号，获得电容(等效电容)大小的判断。
为了除霜增强控制的准确度可以考虑多开通记录通道多选择几个检测点。
用冰霜检测装置在空调器自动除霜的控制，将其装在制冷系统换热器的迎风面上，利用换热器的金属表面作为第一电极与屏蔽盖连接在一起再接到信号处理器的地端，第二电极通过上、下支架固定在屏蔽盖上，第二电极与换热器之间留有一结霜空间。当该空间从无霜到有霜再到霜厚度增加时，信号处理器检测到电容量由小变大，经过处理并输出对应的电压信号，空调控制器检测该电压信号，控制是否进行除霜运行。进入除霜运行后，当该空间霜层从厚到薄再到无霜时，信号处理器检测到电容量由大变小，经过处理输出对应的电压信号，空调控制器控制退出除霜运行。
上述所列具体实现方式为非限制性的，对本领域的技术人员来说，在不偏离本实用新型范围内，进行的各种改进和变化，均属于本实用新型的保护范围。
Claims (10)
1.冰霜检测装置，其特征在于：包括有第一电极(1)和第二电极(2)，所述第一电极(1)和第二电极(2)之间相互隔离形成结霜空间(4)；所述冰霜检测装置还包括信号处理器，所述第一电极(1)接地，所述第二电极(2)的电信号通过与所述信号处理器连接的导线(7)传输；所述信号处理器根据检测到的第一电极和第二电极之间的电容值向外输出与电容值相对应的电压信号。
2.根据权利要求1所述的冰霜检测装置，其特征在于：所述信号处理器包括有与所述第二电极(2)连接的具有一个以上通道的电容检测管脚模块、通道选择口、电容测试模块、输出电压信号模块以及电源控制模块；通过通道选择口选择连接电容检测管脚模块的一个或多个通道，电容测试模块对第一电极和第二电极之间的电容值进行测试，输出电压信号模块向外输出与电容值相对应的电压信号，电源控制模块可提供电源并进行稳压处理。
3.如权利要求1所述的冰霜检测装置，其特征在于：所述冰霜检测装置包括有：屏蔽盖(3)、电极上支架(5)和电极下支架(6)，所述屏蔽盖(3)位于所述第二电极(2)外部；所述电极上支架(5)和电极下支架(6)分别位于第二电极(2)的上方和下方，所述第二电极(2)、电极上支架(5)和电极下支架(6)被屏蔽盖(3)所包容。
4.如权利要求3所述的冰霜检测装置，其特征在于：所述屏蔽盖(3)和第二电极(2)上均设有通风的百叶窗：屏蔽盖百叶窗(31)和第二电极百叶窗(21)；所述屏蔽盖(3)和第一电极(1)在电路上接在一起作为接地极。
5.如权利要求3所述的冰霜检测装置，其特征在于：所述第二电极(2)为平面或曲面片状结构，垂直于水平面方向设置；屏蔽盖(3)半封闭地覆盖在第二电极(2)的外侧部；电极上支架(5)设置有开口向下的第一卡槽，所述第二电极(2)的顶部卡紧在所述卡槽中，电极下支架(6)设置有开口向上的第二卡槽，所述第二电极(2)的底部插在在所述卡槽中，所述屏蔽盖底部设有插孔，电极下支架(6)底部设置有插脚，所述插脚插入插孔中。
6.如权利要求4所述的冰霜检测装置，其特征在于：所述屏蔽盖(3)的顶部，设置有水平板状的连接板(32)，所述连接板(32)上设置有一个以上的卡孔(321)。
7.如权利要求1所述的冰霜检测装置，其特征在于：所述信号处理器包括有检测芯片(8)，所述检测芯片(8)可采用型号：IC MC33941。
8.热泵型空调器，包括有控制部件MCU(9)、室外换热器、室外风机、压缩机、四通阀、室内换热器、室内风机以及节流装置；所述室外换热器、压缩机、四通阀、节流装置、以及室内换热器通过冷媒管道连接形成封闭的循环系统，冷媒在所述循环系统内循环流动；其中，所述热泵型空调器还包括有安装在循环系统上的如权利要求1至7中任何一项所述的冰霜检测装置，所述冰霜检测装置与控制部件电路连接，并将检测到的电容信号转换为电压信号传输到控制部件；所述控制部件MCU(9)包括有AD采样电路模块、冰霜判断模块以及除霜控制模块；所述AD采样电路模块与信号处理器电连接，接受信号处理器输出的电压信号，冰霜判断模块根据AD采样电路模块采样到的电压信号，对所述第一电极和第二电极之间的结霜空间中的冰霜凝结程度进行判断，除霜控制模块控制模控制所述热泵型空调器是否进行除霜运行。
9.如权利要求8所述的热泵型空调器，其特征在于：所述第一电极为室外换热器。
10.如权利要求9所述的热泵型空调器，其特征在于：所述屏蔽盖(3)的连接板(32)固定在所述室外换热器的顶部，所述热泵型空调器还包括一卡板(10)，所述卡板(10)卡进卡孔(321)中固定所述冰霜检测装置。
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