CN203421893U - 一种变频与定速压缩机的自动识别系统及冰箱 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种变频与定速压缩机的自动识别系统及冰箱，通过在主控板上设置测试电路，并对所述测试电路进行拆分，进而利用变频板上的线路对其进行接通控制，由此通过辨别所述测试电路的信号回路是否接通，即可判断出变频板是否插接到主控板上，进而自动识别出所选用的压缩机是否为变频压缩机，实现主控板对变频与定速压缩机的自动识别。根据识别出的压缩机类型，主控板可以对其上用于驱动不同类型压缩机运行的驱动电路进行选择性启动，进而实现了整机功耗的显著降低，达到了节能降耗的设计目的。与此同时，主控板还可以根据自动识别出来的压缩机类型，合适地配置压缩机控制程序中的制冷参数，进而达到压缩机制冷效率的最优化。

Description

一种变频与定速压缩机的自动识别系统及冰箱

技术领域

本实用新型属于制冷设备技术领域，具体地说，是涉及一种用于对制冷设备中所使用的压缩机类型进行自动识别的技术以及采用该压缩机自动识别技术设计的冰箱。

背景技术

随着冰箱技术的快速发展以及节能减排目标的日益深入，冰箱产品已经从过去的定频冰箱快速发展为今天的变频冰箱。变频冰箱在提高制冷效率的同时，实现了整机功耗的大幅降低以及温控效果的显著改善。定频冰箱与变频冰箱的制冷原理相同，区别仅在于所选用的压缩机类型不同：定频冰箱选用定速压缩机，冰箱启动后，定速压缩机全速运行，直到冰箱的室内温度到达设定温度时，定速压缩机才停止运行。而变频冰箱选用变频压缩机，冰箱启动后，变频压缩机首先全速运行，快速制冷；然后随着冰箱室内温度的不断降低，压缩机的工作频率逐渐降低，功率逐渐下降，直到冰箱的室内温度到达设定温度时，变频压缩机停止运行。

由于定速压缩机和变频压缩机的工作原理不同，使得变频冰箱在整机功耗上明显优于定频冰箱。但是，出于压缩机成本以及软件设计的难易度等因素，导致现有的变频冰箱在价格上远高于传统的定频冰箱，这就使得定频冰箱在现有的市场环境下仍占据着一定的市场份额，进而导致广大冰箱生产商仍需要设计和生产两种类型的冰箱产品。

对于目前从事两种类型冰箱产品研发设计的生产厂商来说，在设计冰箱的主控板时，一种设计方式是针对不同类型的压缩机设计专用的主控板，即驱动定速压缩机使用一种主控板，驱动变频压缩机使用另一种主控板。这种设计方式导致物料种类增加，管理难度大，主控板不能通用化。第二种设计方式是定速压缩机与变频压缩机通用一块主控板，虽然减少了物料种类，提高了主控板的通用性，但是现有的这种通用主控板不能自动识别所要驱动的压缩机是何种类型，在冰箱启动后，主控板上用于驱动定速压缩机运行的驱动电路和用于驱动变频压缩机运行的驱动电路同时运行，从而产生额外的功率损耗，导致能源的无谓浪费。此外，这种通用的主控板设计方式，控制冰箱开停点的制冷参数一致，不能根据所要驱动的压缩机类型自动进行调整，从而严重影响了冰箱产品的制冷效率。

发明内容

本实用新型的目的在于提供一种变频与定速压缩机的自动识别系统，以实现对系统所选用的压缩机类型的自动识别。

为解决上述技术问题，本实用新型采用以下技术方案予以实现：

一种变频与定速压缩机的自动识别系统，包括主控板和用于连接变频压缩机的变频板；在所述主控板上设置有用于产生变频压缩机和定速压缩机运行所需控制信号的主处理器、测试电路以及用于连接变频板的第一接口；所述测试电路拆分成两部分，两部分的连接点分开，分别与第一接口中的两个引脚一一对应连接；在变频板上设置有使变频板在连接到所述的第一接口上时，刚好将所述测试电路的两部分接通的线路；所述主处理器连接所述的测试电路，通过检测所述测试电路的信号回路是否接通生成压缩机类型的判定结果。

为了简化电路结构设计，降低系统硬件成本，优选采用主控板上既有的用于对主处理器输出的用于驱动变频压缩机运行的控制信号进行处理的驱动电路作为所述的测试电路，所述驱动电路仅在其分开的两部分接通后投入运行。

进一步的，所述驱动电路对主处理器输出的控制信号进行处理后，通过输出端传输至第一接口，并通过所述第一接口将驱动电路输出的处理后的控制信号传输至变频板。

优选的，所述驱动电路的输出端优选为驱动电路分开的两部分的连接点。

作为所述驱动电路的一种优选设计方案，在所述驱动电路中设置有一NPN型三极管和一直流电源，所述直流电源通过限流电阻连接第一接口的第一引脚；NPN型三极管的集电极连接第一接口的第三引脚，发射极接地，基极接收所述主处理器输出的用于驱动变频压缩机运行的控制信号；所述主处理器连接所述的第三引脚，通过检测第三引脚的电平状态，生成压缩机类型的判定结果。

为了在驱动电路的两部分接通之前，保证第三引脚的电位可靠为低，将所述第一接口的第三引脚通过下拉电阻接地。

为了在满足驱动电路接通要求的前提下，进一步起到保护变频板上电子线路的设计目的，优选采用光耦作为连接驱动电路两部分的接通元件，即在所述变频板上设置光耦，通过所述光耦接通驱动电路的两部分。

进一步的，在所述变频板上设置有用于连接主控板的第二接口，所述光耦连接在第二接口的第一引脚与第三引脚之间；在主控板与变频板连接时，第一接口的第一引脚和第三引脚分别与第二接口的第一引脚和第三引脚一一对应连接。 

再进一步的，所述光耦的发光二级管连接在第二接口的第一引脚与第三引脚之间，受光三极管的发射极接地，集电极连接上拉电路，并与变频板上的单片机相连接。

基于上述变频与定速压缩机的自动识别系统，本实用新型还提出了一种冰箱，包括主控板和用于连接变频压缩机的变频板；在所述主控板上设置有用于产生变频压缩机和定速压缩机运行所需控制信号的主处理器、测试电路以及用于连接变频板的第一接口；所述测试电路拆分成两部分，两部分的连接点分开，分别与第一接口中的两个引脚一一对应连接；在变频板上设置有使变频板在连接到所述的第一接口上时，刚好将所述测试电路的两部分接通的线路；所述主处理器连接所述的测试电路，通过检测所述测试电路的信号回路是否接通生成压缩机类型的判定结果。由此实现了同一块主控板对变频和定速压缩机的自动识别功能，完善了主控板的通用化设计。

与现有技术相比，本实用新型的优点和积极效果是：本实用新型通过对冰箱的主控板进行通用化设计，在减少物料种类的同时，通过辨别测试电路的信号回路是否接通来自动识别系统所选用的压缩机是变频压缩机还是定速压缩机。根据识别出的压缩机类型，主控板便可以对其上用于驱动不同类型压缩机运行的驱动电路进行选择性启动，进而实现了整机功耗的显著降低，达到了节能降耗的设计目的。与此同时，主控板还可以根据自动识别出来的压缩机类型，合适地配置压缩机控制程序中的制冷参数，进而达到冰箱制冷效率的最大利用。

结合附图阅读本实用新型实施方式的详细描述后，本实用新型的其他特点和优点将变得更加清楚。

附图说明

图1是本实用新型所提出的变频与定速压缩机自动识别系统的一种实施例的原理框图；

图2是图1所示自动识别系统的一种实施例的具体电路原理图；

图3是变频与定速压缩机自动识别方法的一种实施例的工作流程图。

具体实施方式

下面结合附图对本实用新型的具体实施方式作进一步详细地说明。

本实施例以冰箱产品为例，对变频与定速压缩机的自动识别系统进行详细的阐述。

本实施例的冰箱产品为了减少物料种类，方便管理，对冰箱中的主控板进行通用化设计，在主控板上同时设计用于驱动定速压缩机运行的驱动电路（例如对定速压缩机进行启停控制的继电器等）和用于驱动变频压缩机运行的驱动电路以及用于产生变频压缩机和定速压缩机运行所需控制信号的主处理器。为了进一步达到节能降耗的设计目的，使主控板上的不同驱动电路能够根据冰箱所选用的压缩机类型自动实现选择启动，需要主控板对所选用的压缩机类型实现自动识别。为了达到这一设计目的，本实施例在主控板上设置测试电路和第一接口XP101，参见图1所示。将测试电路拆分成两部分，并且将两部分的连接点分开，分别与第一接口XP101中的两个引脚1、3一一对应连接。在用于连接变频压缩机的变频板上设置线路，使变频板在连接到第一接口XP101上时，刚好将所述测试电路的两部分接通。具体可以在变频板上设置第二接口XP201，在第二接口XP201的引脚1和引脚3之间设计连通线路，这样，当主控板与变频板通过第一接口XP101和第二接口XP201连接在一起后，测试电路的两部分通过变频板上的连通线路接通。检测所述测试电路的信号回路是否接通，若接通，则认为变频板连接到主控板上，即冰箱所选用的压缩机为变频压缩机；若未接通，则认为变频板未连接，即冰箱所选用的压缩机为定速压缩机。由此，便实现了主控板对变频和定速压缩机的自动识别。

对于主控板上的测试电路以及变频板上的连通线路，可以采用多种设计方式。例如：可以采用电阻R和直流电源+5V构建所述的测试电路，参见图1所示，将直流电源+5V连接第一接口XP101的引脚1，将第一接口XP101的引脚3连接电阻R，并通过所述电阻R接地。采用一根导线作为所述的连通线路，设置在变频板上，并连接在第二接口XP201的引脚1与引脚3之间。对第一接口XP101的引脚3进行信号检测，若为低电平，则表示测试电路的两部分没有接通，即变频板没有连接到主控板上，此时可以判定冰箱所选用的是定速压缩机；若引脚3的电平为高，则表示直流电源+5V与电阻R接通，即变频板与主控板连接，此时可以判定冰箱选用了变频压缩机。由此，便实现了主控板对压缩机类型的准确识别。

采用这种测试电路设计方式，需要在主控板上增加额外的硬件电路，因此易导致系统硬件成本的升高。为了解决这一问题，本实施例优选采用主控板上既有的用于对主处理器输出的用于驱动变频压缩机运行的控制信号进行放大处理的驱动电路作为所述的测试电路。对所述的驱动电路进行拆分，例如分成两部分，并将两部分的连接点分开，分别与主控板上用于连接变频板的第一接口XP101中的两个不同引脚1、3一一对应连接。所述驱动电路拆分后，两部分不能独立工作，无法对主处理器输出的控制信号进行驱动处理，因此不能输出处理后的控制信号。利用这一特性，只要在变频板上稍做设计，使变频板在连接到主控板的第一接口XP101上时，利用变频板上的线路使所述驱动电路的两部分接通，使所述驱动电路得以投入运行，进而输出处理后的控制信号经由第一接口XP101的其中一个引脚3传输至变频板。由此，在满足对变频压缩机驱动控制的同时，只需检测通过所述驱动电路是否有处理后的控制信号输出，即是否检测到与主处理器输出的用于驱动变频压缩机运行的控制信号相同类型的信号，便可辨别出主控板是否与变频板连接；若主控板与变频板连接，则可认为选用的是变频压缩机；否则，便可认为选用的是定速压缩机，由此便实现了主控板对变频与定速压缩机的自动识别。

作为所述驱动电路的一种优选设计方式，本实施例采用一颗NPN型三极管V1和一直流电源+5V，配合简单的外围电路，构建所述的驱动电路，对主处理器输出的控制信号进行驱动处理，参见图2所示。将所述直流电源+5V通过限流电阻R1连接第一接口XP101的引脚1；将NPN型三极管V1的基极通过电阻R3连接主处理器的RA1端口，接收主处理器输出的用于驱动变频压缩机运行的控制信号，例如频率可调的脉冲信号或者占空比可调的PWM信号；将NPN型三极管V1的发射极接地，集电极连接第一接口XP101的引脚3，并将引脚3通过下拉电阻R5接地。这样，当冰箱选用定速压缩机时，由于主控板的第一接口XP101悬置，即没有连接变频板，因此第一接口XP101的引脚1、3未连通。此时，无论主处理器通过其RA1端口输出何种电平的控制信号，NPN型三极管均保持截止状态，引脚3通过下拉电阻R5接地，始终保持低电平状态。而当冰箱选用变频压缩机时，由于主控板的第一接口XP101连接变频板，通过变频板上的线路使第一接口XP101的引脚1与引脚3连通，从而使直流电源+5V传输至NPN型三极管V1的集电极，使驱动电路接通投入运行。此时，当主处理器通过其RA1端口输出的控制信号为高电平时，控制NPN型三极管V1饱和导通，拉低引脚3的电位，通过引脚3向变频板输出低电平信号；而当主处理器通过其RA1端口输出的控制信号为低电平时，则NPN型三极管V1截止，引脚3上的电位为电阻R1、R5对+5V直流电源的分压，因此通过引脚3向变频板输出的信号为高电平。由此可以看出：当冰箱选用变频压缩机时，通过第一接口XP101输出至变频板的控制信号与主处理器通过其RA1端口输出的控制信号是相同类型的信号，即均为脉冲信号或者PWM信号，只是相位相反。因此，主处理器可以通过调节其输出的脉冲信号的频率或者PWM信号的占空比，实现对变频压缩机工作频率的调节。

由于第一接口XP101的引脚3在主控板未连接变频板时始终保持低电位，而在主控板连接变频板后传输的则是脉冲信号，因此，可以将引脚3作为测试点A，只要对测试点A的电平状态进行检测，即可判断出主控板是否与变频板连接；若与变频板连接，则可认为选用的是变频压缩机；若未与变频板连接，则可认为选用的是定速压缩机。本实施例利用主处理器的另外一路端口RA0通过电阻R2连接第一接口XP101的引脚3，读取测试点A的电位状态，从而实现对冰箱所选用压缩机类型的自动识别。

当然，所述驱动电路也可以采用其他电路设计方式，比如利用PNP型三极管或者其他开关元件配合直流电源组建而成。将所述驱动电路从输出处理后的控制信号的节点处（即驱动电路的输出端）拆分成两部分，并确保驱动电路仅在两部分接通后才能启动运行，将两部分的连接点分开，分别与第一接口XP101中的两个不同引脚一一对应连接，由此便可满足本实施例的设计要求。因此，本实施例对驱动电路的具体设计方式并不仅限于以上举例。

在变频板一侧，为了使变频板在连接到主控板上时，一方面能够将第一接口XP101中的引脚1、3接通，使用于驱动变频压缩机运行的驱动电路投入运行；另一方面能够将控制板输出的控制信号传输至变频压缩机，实现对变频压缩机工作频率的有效调节，本实施例首先在变频板上设计用于连接主控板的第二接口XP201，参见图2所示，所述第二接口XP201中各引脚的配置形式与第一接口XP101中各引脚的配置形式相同，可以采用接口对接或者外接排线的方式实现主控板与变频板间的连接。然后，在变频板上设置光耦N201，将光耦N201中发光二极管的阳极连接第二接口XP201的引脚1，将发光二级管的阴极连接第二接口的引脚3，当第二接口XP201与第一接口XP101连接上后，主控板上的直流电源+5V通过光耦N201中的发光二极管与NPN型三极管V2的集电极连通，将主控板上用于驱动变频压缩机运行的驱动电路的两部分接通，使所述驱动电路投入运行，对主处理器输出的用于驱动变频压缩机运行的控制信号进行放大处理，然后传输至光耦N201中发光二级管的阴极，通过置发光二级管的阴极电位为低电平或者高电平，从而对发光二级管的通断时序进行控制。将光耦N201中受光三极管的发射极接地，集电极连接上拉电路（具体可以通过限流电阻R201连接+5V直流电源），并通过电阻R202连接变频板上的单片机。当光耦N201中发光二级管导通发光时，受光三极管导通，拉低单片机中端口RB0的电位；当光耦N201中发光二级管关断熄灭时，受光三极管截止，+5V直流电源通过电阻R201、R202作用于单片机的端口RB0，使端口RB0的电位为高。单片机根据其端口RB0接收到的脉冲信号，输出驱动信号至变频压缩机，驱动变频压缩机启动运行，并对压缩机的工作频率实现自动调节。

在本实施例中，采用光耦N201连通主控板上经拆分的驱动电路，在满足压缩机类型自动识别要求的同时，还可以对主控板输出的控制信号进行光电隔离处理，以避免变频板上的电子线路受到损坏，对变频板起到安全防护的作用。

下面结合图2所示的硬件电路，对变频和定速压缩机自动识别方法的软件设计流程进行详细的阐述。

结合图3所示，主处理器在冰箱启动运行后，首先通过其端口RA1输出脉冲信号（或者PWM信号），优选输出用于驱动变频压缩机全速运行的脉冲信号（或者PWM信号），然后检测其端口RA0的电平状态。

若端口RA0接收到脉冲信号（或者PWM信号），则判定冰箱所选用的压缩机为变频压缩机。此时，主处理器输出控制信号至主控板上用于驱动定速压缩机运行的驱动电路停止运行，例如控制定速压缩机驱动继电器断电，以达到降低功耗的设计目的。实验证明，可节约能耗1W左右。与此同时，还可以根据定速压缩机和变频压缩机的工作特性，向压缩机控制程序中的制冷参数写入不同的参数值，例如将冰箱的开停点参数设置为1，以达到冰箱制冷效率的最大利用。

在本实施例中，可以事先在主处理器中保存定速压缩机的制冷参数和变频压缩机的制冷参数。当主处理器识别出冰箱所选用的压缩机是变频压缩机时，可以直接调取事先保存的变频压缩机的制冷参数，对变频压缩机的开机点和停机点进行控制。而当主处理器识别出冰箱所选用的压缩机是定速压缩机时，可以直接调取事先保存的定速压缩机的制冷参数，对压缩机的开机点和停机点进行调整。通过为不同类型的压缩机配置不同的制冷控制参数，以实现压缩机效率的最优化。

此后，主处理器根据温度传感器反馈的冰箱室内温度情况，自动调节其端口RA0输出的脉冲信号的频率（或者PWM信号的占空比），以实现对变频压缩机工作频率的自动调节。

若主处理器检测到其端口RA0的电位始终为低，则判定冰箱所选用的压缩机为定速压缩机。此时，主处理器关断其端口RA1的信号输出，利用其单独的一路端口输出用于驱动定速压缩机运行的控制信号，并控制主控板上用于驱动定速压缩机运行的驱动电路启动运行，实现对定速压缩机的启停控制。与此同时，调取事先保存的定速压缩机的制冷参数，对压缩机控制程序中的制冷参数进行配置，例如将冰箱的开停点参数设置为2，以提高压缩机启停控制的准确性。

本实用新型的变频和定速压缩机自动识别技术，通过检测主控板上的信号回路是否接通，从而可以自动识别出所驱动的压缩机是定速压缩机还是变频压缩机，由此解决了变频与定速压缩机共用一块主控板时，由于未选用压缩机所对应的驱动电路持续运行所带来的额外功耗问题，在有效节约能源的同时，实现了变频与定速压缩机制冷控制参数的独立设置，实现了压缩机制冷效率的最优化。

需要指出的是，本实用新型所提出的变频和定速压缩机自动识别技术，不仅适用于冰箱产品，对于空调等需要配置变频或者定速压缩机的其他电子产品同样适用，本实用新型对此不进行具体限制。

当然，上述说明并非是对本实用新型的限制，本实用新型也并不仅限于上述举例，本技术领域的普通技术人员在本实用新型的实质范围内所做出的变化、改型、添加或替换，也应属于本实用新型的保护范围。

Claims (10)

1.一种变频与定速压缩机的自动识别系统，其特征在于：包括主控板和用于连接变频压缩机的变频板；在所述主控板上设置有用于产生变频压缩机和定速压缩机运行所需控制信号的主处理器、测试电路以及用于连接变频板的第一接口；所述测试电路拆分成两部分，两部分的连接点分开，分别与第一接口中的两个引脚一一对应连接；在变频板上设置有使变频板在连接到所述的第一接口上时，刚好将所述测试电路的两部分接通的线路；所述主处理器连接所述的测试电路，通过检测所述测试电路的信号回路是否接通生成压缩机类型的判定结果。

2.根据权利要求1所述的变频与定速压缩机的自动识别系统，其特征在于：所述测试电路为用于对主处理器输出的用于驱动变频压缩机运行的控制信号进行处理的驱动电路，所述驱动电路仅在其分开的两部分接通后投入运行。

3.根据权利要求2所述的变频与定速压缩机的自动识别系统，其特征在于：所述驱动电路对主处理器输出的控制信号进行处理后，通过输出端传输至第一接口，并通过所述第一接口将驱动电路输出的处理后的控制信号传输至变频板。

4.根据权利要求3所述的变频与定速压缩机的自动识别系统，其特征在于：所述驱动电路的输出端为驱动电路分开的两部分的连接点。

5.根据权利要求4所述的变频与定速压缩机的自动识别系统，其特征在于：在所述驱动电路中设置有一NPN型三极管和一直流电源，所述直流电源通过限流电阻连接第一接口的第一引脚；NPN型三极管的集电极连接第一接口的第三引脚，发射极接地，基极接收所述主处理器输出的用于驱动变频压缩机运行的控制信号；所述主处理器连接所述的第三引脚，通过检测第三引脚的电平状态，生成压缩机类型的判定结果。

6.根据权利要求5所述的变频与定速压缩机的自动识别系统，其特征在于：所述第一接口的第三引脚通过下拉电阻接地。

7.根据权利要求5或6所述的变频与定速压缩机的自动识别系统，其特征在于：在所述变频板上设置有光耦，通过所述光耦接通驱动电路的两部分。

8.根据权利要求7所述的变频与定速压缩机的自动识别系统，其特征在于：在所述变频板上设置有用于连接主控板的第二接口，所述光耦连接在第二接口的第一引脚与第三引脚之间；在主控板与变频板连接时，第一接口的第一引脚和第三引脚分别与第二接口的第一引脚和第三引脚一一对应连接。

9.根据权利要求8所述的变频与定速压缩机的自动识别系统，其特征在于：所述光耦的发光二级管连接在第二接口的第一引脚与第三引脚之间，受光三极管的发射极接地，集电极连接上拉电路，并与变频板上的单片机相连接。

10.一种冰箱，其特征在于：在所述冰箱中设置有如权利要求1至9中任一项权利要求所述的变频与定速压缩机的自动识别系统。

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