CN2150502Y - 霜厚监控器 - Google Patents

Abstract

一种霜厚监控器，属于监测制冷装置结霜厚度并 可按霜厚自控除霜操作的仪器。传感器(IC₁，IC₂)可 以是一种受温度可控的集成恒流源，信号经电阻R₃、 R₁转换成电压信号后，经过由(IC₃)、(IC₄)、(IC₅)和 电阻组成的高阻抗差动放大器放大，由R₅控制其增 益，其输出端与IC₇驱动电路相连，后者与发光二极管 (LED₁-LED₅)和选定部(X₁-X₅)相连，其公开端通过 D₁，R₁₁与电压跟随器(IC₆)相连，IC₆与执行器SSR 相连。

本监控器的特征是实时适霜厚控制除霜，本机既 适用于制冷控制的改造，也适用于生产厂家设备配 套。可改善设备经济运行指标，节省能源。

Description

本实用新型属于监测制冷装置结霜厚度，并可按霜厚自控除霜操作的仪器。

在各种冷藏库、冻结库的制冷装置中，当蒸发器表面温度低于0℃时就会结霜。由于霜层的热阻很大，致使蒸发器的传热系数下降，制冷量减少，尤其是冷风机翅片间的霜层堵塞使空气阻力增大，要想保证蒸发器的效能必须适时将其表面的霜层除掉。目前制冷装置通常采用电加热等热源在压缩机停止供液后，将霜层融化。控制方式有：1、手动除霜；2、定时自动除霜；3、按开停周期除霜；4、按开门次数除霜；5、按累计运行时间除霜。

由于影响结霜的关键因素是库中空气的相对湿度，而湿度又与多种因素有关，因此采用上述控制方式除霜，带来的问题是：1、设定的时间未到，但蒸发器上的霜已较厚，致使制冷效率变低，浪费能源；2、定时指令恰在霜层尚未形成时加热除霜，致使库温升高，延长了压缩机运转时间；3、使设备损耗加大；4、由于控制不利，库温波动大，影响了保藏物品的品质。

为了解决化霜问题，中国专利最近公开了一些发明和实用新型，91207354.3（CN2091437U）揭示了一种冷库电脑自动化霜温控器，采用库温，霜温传感器将温度信号转换成电信号输入温控和霜控电路控制冷库电控柜，单片机操作显示库内和化霜温度，使其具有定时化霜，库温自控数显等功能。

本实用新型的目的是采用新型传感器，用简单得多的线路制成霜厚监控器，可随机地对霜厚进行监测，并适霜厚来控制除霜。

如所周知，当制冷蒸发器结霜时，结霜处的霜温与库温形成温差，其值与结霜厚度成正比；如将霜作为介质，一个极板与蒸发器翅片间的电容量与其间霜厚也成正比；当光信号穿越霜层时，光阻与霜厚同样成正比。上述的各种参数的大小，均反映了霜厚的程度，通过巧妙设计的电路，将传感器得到的信号，通过变换器经高阻抗差动放大器放大，即可得到随霜厚变化的电压信号，此信号再经具有函数关系的运算放大器放大处理，即可使显示器显示出随霜厚增加而出现的结果。而当霜的实时厚度与选定的除霜点同步时，运算放大器驱动固态继电器发出执行除霜的信号或报警信号。

本实用新型霜厚监控器可采用受温度可控的集成恒流传感器（AD590），它具有很高的输出阻抗（10MΩ），温度系数为1μA／℃把传感器固定在蒸发器入、出风口的两端，当蒸发器上结霜形成后，传感器感知变化的温差而输出不同的电流，这个电流信号在电阻上转换为电压信号（mv），然后通过三个运算放大器组成的高阻抗差动放大器，进行减法正值放大，其增益可由一个电阻控制，这个被放大的信号再通过驱动放大器可使一组发光二极管模拟霜厚1～5mm递增显示发光，其递增的函数关系由驱动放大器中的一组运算放大器进行线性化处理。可采用适霜厚选定除霜点，当信号达到选定值时，信号通过一个电压跟随器，驱动一个固态继电器SSR发出除霜执行信号。

下面配合附图描述本设计的电路，整机结构和与冷库的控制系统有关的控制原理与实施例：

图1 是运算放大驱动执行电路图，

图2 是整机结构示意图

图3 是附加电路图

图1中：IC₁－IC₂是集成恒流温度传感器，

IC₃－IC₆是运算放大器

IC₇是发光二极管驱动电路

X₁－X₅是除霜选定插孔（选定部）

KSA 是数字拨盘开关

SSR 是固态继电器

LED₁－LED₅是霜厚显发光管（构成显示部）

LED₆是除霜控制指示

图2中：1 是整机端子后板

2 是电源板

3 是运算放大驱动板

4 是选择插头

5 是除霜执行输出端

6 是电源插头

图3附加电路中：

K₁是压缩机接触器

K₂是电加热接触器

K₃是除霜终止继电器

K₄是库温控制继电器

WK₁是蒸发器温度传感器

WK₂是库温度感温器

当传感器IC₁、IC₂选用AD590时，它的V_＋端连接机内电源Vcc的正极，V_－端分别经电阻R₃、R₁变换成毫伏信号，并与IC₃、IC₄、IC₅和若干电阻R₂、R₄、R₆、R₇、R₈、R₉组成的高阻抗差动放大器的同相输入端相连，进行减法正值运算放大，其增益由R₅控制，差动放大器的输出端与IC₇驱动电路的输入端相连，IC₇输出端分别与发光二极管LED₁－LED₅和选定部X₁－X₅相连，后者的公共端通过D₁、R₁₁与电压跟随器IC₆同相输入端相连，IC₆输出端与固态继电器SSR输入端相连，SSR输出执行端间接或直接控制电加热除霜装置。

当传感器换成电容式传感器，即以霜厚为介质时，或采用电感式传感器，或选用光电光纤传感器时，电路无大变化也可达到监控除霜的目的，此外，X₁－X₅采用插孔式，可用选择插头（4）选择，也可改用数字拨盘开关KSA代替X₁－X₅。

将霜厚监控器与冷库控制系统相接（见附加电路图3）如监控冰箱，附加电路可简化，由监控器端子后极（1）引出的传感器导线，因本机采用高阻抗输出的集成恒流传感器IC₁、IC₂故导线的长度对信号影响甚微可不计，将传感器IC₁、IC₂置于蒸发器的入、出风口的两端，由于结霜而导致的温度变化，IC₁、IC₂输出大小不同的电流，此电流在运算放大电路板（3）上，经图1的电路中的R₁、R₃分别转换为电压mv信号，然后通过由运算放大器IC₃、IC₄、IC₅及若干个电阻组成的高阻抗差动放大器进行差动放大，其增益可由R₅控制，前述被放大的信号通过IC₇发光，二极管驱动电路放大可使LED₁－LED₅发光二极管模拟1－5mm的霜厚递增显示发光并可使此函数关系线性化。图1中和图2中的X₁－X₅是除霜选定插孔，也可由图1中的KSA数字拨盘开关代替。当达到选定除霜霜厚点后，通过IC₆电压跟随器驱动固态继电器SSR发出除霜执行信号，间接控制电加热接触器K₂，或直接控制加热除霜，即可达到适霜厚自动控制除霜之目的。

本霜厚监控器，既适用于原有制冷控制的改造，也适用于生产厂家设备配套。

本监控器的应用定会改善设备经济运行指标，节约能源，将产生一定社会效益。

Claims (4)

1、一种由端子后板(1)、电源板(2)、运算放大驱动板(3)、选择插头(4)、除霜执行输出端(5)、传感器(IC₁、IC₂)、霜厚显示部(LED₁-LED₅)、除霜选定部(X₁-X₅)等组成的霜厚监控器，其特征是传感器(IC₁、IC₂)采用二个AD590受温度可控的集成恒流源，(IC₁、IC₂)的V₊端连接机内电源(Vcc)的正极，V_-端分别经电阻R₃、R₁与由(IC₃)、(IC₄)、(IC₅)和电阻R₂、R₄、R₆、R₇、R₈、R₉组成的高输入阻抗差动放大器的两同相输入端相连，其增益由(R₅)控制，差动放大器的输出端与IC₇驱动电路输入端相连，(IC₇)的输出端分别与发光二极管(LED₁-LED₅)以及选定部(X₁-X₅)相连，后者的公共端通过D₁、R₁1与电压跟随器(IC₆)同相输入端相连，(IC₆)的输出端与固态继电器(SSR)输入端相连，(SSR)输出执行端可间接或直接控制电加热除霜装置。

2、根据权利要求1所述的霜厚监控器，其特征在于传感器（IC₁、IC₂）可以是电容式传感器。

3、根据权利要求1所述的霜厚监控器，其特征在于传感器（IC₁、IC₂）还可以是光电光纤传感器。

4、根据权利要求1所述的霜厚监控器，其特征在于所述的选定部（X₁－X₅），也可以由数字拨盘开关（KSA）代替。

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