电冰箱保护电路的设计

实验六电冰箱控制系统一、实验目的熟悉电冰箱的控制系统，能进行简单维护维修。

二、实验原理（一）控制电路中常用的元器件电冰箱电气控制系统的主要作用，是根据使用要求，自动控制电冰箱的起动、运行和停止，调节制冷剂的流量，并对电冰箱及其电气设备实行自动保护，以防止发生事故。

电冰箱的控制电路是根据电冰箱的性能指标来确定。

但其电气控制系统还是大同小异的，一般由动力、起动和保护装置、温度控制装置、化霜控制装置、加热与防冻装置，以及箱内风扇、照明等部分组成。

常用压力式温度控制器见下图。

1. 温度控制器：温度控制器简称温控器，是电冰箱、房间空调器等制冷设备调温、控温的装置。

它的主要作用是：（1）通过调节温度控制器旋钮，可以改变所需要的控制温度。

（2）可根据电冰箱内或空调房间内的温度要求，对制冷压缩机进行开、停的自动控制，使电冰箱内或房间内的温度保持在控制范围内。

温度控制器的种类很多，常用的温感压力式温度控制器。

温感压力式温度控制器主要用于人工化霜的普通“直冷式”单、双门电冰箱，或用于全自动化霜的“间冷式”双门电冰箱对冷冻室的温度进行控制。

温度控制器主要由感温元件、毛细管、感压腔和一组微动开关等机构组成。

感温元件也叫温压转换部件，是一个密闭的腔体，由感温管感温剂和感压腔三部分组成。

感压腔内充入的感温剂一般是氯甲烷或是R12。

它的作用是将蒸发器表面的温度变化转换为压力变化，从而引起快跳触点的动作。

2. 起动继电器：（1）重锤式起动继电器：重锤式起动继电器的结构主要包括电流线圈、重力衔铁、弹簧、动触点、T形架、绝缘壳体等；（2） PTC起动继电器：PTC是正温度系数的热敏电源电阻英文的缩写。

PTC起动继电器的工作原理：电冰箱在室温下起动时,PTC元件的电阻很小（约20Ω），而在较短的时间（0.1~0.2s）内通过基本恒定的电流，呈导通状态，之后随着其元件本身的发热温度升高，其阻值迅速增大，此时，PTC处于“断开”状态。

3. 过载保护器：过电流和过热保护器称为过载保护器，是压缩机电动机的安全保护装置。

电冰箱保护器电路设计Ap0705122 吕礼锋一：设计原因及要求原因：电冰箱对电压的波动范围有一定的要求，但市电有时会不稳定，低于或者高于电冰箱的允许波动电压范围。

有时市电会突然断电又来电，这样易使电冰箱的压缩机损坏，因此接入电冰箱的保护电路是非常有必要的。

要求：用LM339和NE555设计一个电冰箱保护器。

（1）当市电过压(V802≥)或欠压(V801≤)时能自动切断冰箱交流供电电源（2）复电延时功能：从停电到来电时能延时3—5分钟再接通冰箱的交流电源。

二：电路设计1.电路原理本电路主要用LM339的两个比较器与电位器组成过电压、欠电压检测电路；VT1构成电子开关，当电压在180V~280V范围内时，指示灯D1会发亮，否则会熄灭。

NE555组成延时电路。

其工作原理：接通电源后，市电220v在变压器，整流桥，还有稳压器后，稳定在直流12V。

根据变压器的变压系数，调整电位器RP2与RP3，使市电电压保持在正常范围内，指示灯LED保持发亮。

因为C1两端初始电压为0V，555 时基电路的阈值端6 脚为高电平，555 时基电路复位，三极管VT2 截止，继电器K1的常闭触点保持吸合，电冰箱电源被切断。

然后电源向C1 充电，使2、6 两脚电位不断下降，约经过5min，可使电位降至12V电压的1/3，555 时基电路才置位，3 脚输出高电平，VT2 导通，继电器K1通电吸合，其常闭合触点K-1断开，电冰箱通电工作。

当交流电网意外断电时，C1 储存电荷通过R2、D5 迅速泄放，当电网恢复供电时，电路又要延迟5min 左右才向电冰箱供电，从而确保电冰箱压缩机不受损坏。

当市电电压升高到280V以上，上比较器输出低电平；市电电压下降到180V以下，下比较器输出低电平只要两者之一输出低电平，VT1截止，LED 熄灭。

此时6 脚为高电平，555 时基电路复复位，输出端3 脚为低电平，电冰箱电源被切断，从而使电冰箱在电压过高或过低的情况下自动停止工作，保证了电冰箱能安全工作于规定的电源范围内。

第1章综述电冰箱自动保护器的意义：电冰箱自动保护器是随着电冰箱的普及和发展，其功能日益完善的新型器件，电冰箱自动保护器具有多种功能,可对288立升及其以下的压缩式电冰箱进行欠压、过载和再启动延时保护,可使电冰箱在160～240V 范围内正常工作,有些电网的电压稳定性较差，电压波动值可能超出冰箱的允许范围（我国规定供电电压稳定度应该在正负百分之十），避免因各种因素引起的电机绕组烧损事故。

另外如果冰箱正在运行中突然停电，然后又突然来电，对冰箱不利．目前有一种集成电路四功能电冰箱保护器，采用集成电路构成比较，电流—电压转换、锁定、延时、驱动电路，以完成对电网电压的欠压、过压和电冰箱工作时的过电流以及电网断电复电四种故障状态的自动保护，适合保护使用单相220V电压的电冰箱。

其电路简单，保护功能完善，电源电压从220V升至380V时，保护器本身不会损坏，并能对电冰箱进行可靠保护。

第2章方案设计与分析2.1 对BT33保护器的认识BT33单结型晶体管（双基极二极管）元件有三个管脚E发射极，B1第一基极，B2第二基极。

图2-1为其管脚示意图。

图 2-1BT33产品主要用途:用于电气设备的双稳态电路及触发、振荡电路.二、产品电参数:型号分压比ην基极间电阻RBB(KΩ)发射极与第一基极反向电流IEB10(uA)饱和压降VEB1(V)峰点电流Ip(uA)谷点电流IV(mA)谷点电压Vv(V)调制电流IB2(mA)总耗散功率Pt(mW)。

2.2 电冰箱自动保护器方案设计与分析2.2.1 设计方案图2-2电路如图2-2所示，BT33组成延时电路。

刚接通电源时，继电器J1不工作，接点J1-2断开，过五分钟后，由于电容C1充电电压升高，BT33导通，继电器J1吸合，J1-2接点闭合，电冰箱接通电源，并由J1-1常开接点自保。

在电压正常情况下，D2、BG2导通，D3、D4、BG3截止，因此继电器J2是不工作的。

出现过压时稳压管D4便击穿导通，BG3同时导通，继电器J2吸合，接点J2-1断开，继电器J1失电释放，电冰箱断电，起到了保护电冰箱的作用。

教你如何配置电冰箱压缩机的启动器和热保护器55生活维修网（）整理发布在使用修理过的电冰箱压缩机时，会遇到热保护器和启动器与压缩机不匹配的问题，只有选用与压缩机相匹配的热保护器和启动器，才能保证压缩机能正常工作。

由于电冰箱压缩机的损坏大多是因电源电压变化超过规定允许范围(有的低于180V，有的超过240V)造成的。

为使压缩机不因电压变化而损坏，就必须对热保护器的断开电流及双金属片复位时间进行测试；对重锤启动器进行启动、释放电流测试，找出满足压缩机工况条件的配件。

热保护器的选择热保护器在电路中的作用是：当压缩机过载时，其过载电流很大，过载电流流经热保护器里的热阻丝，使热阻丝发热，引起碟形双金属片弯曲上翘，断开接触点，切断电流，起到了保护压缩机的作用。

挑选热保护器使之与压缩机匹配，就是要使热保护器的断开电流略小于压缩机的保护电流。

测量压缩机的保护电流方法是(见图l所示)：将压缩机运转绕组接在165V 电源上(启动绕组不通电，压缩机在热态下)，这时A表指示的电流即为压缩机的保护电流。

测热保护器的断开电流方法是(见图2)：在常温下，将调压器输出电压端接在一台功率为20W左右、电压为220V／6V左右的变压器上，将热保护器直接接在变压器6V输出端，用钳型电流表测量热保护器通过的电流并记录通电时间。

调节调压器电压改变通过热保护器上的电流。

如果热保护器的蝶形双金属片能在5~14秒内断开，则此时通过热保护器上的电流为热保护器的断开电流。

如果热保护器的断开电流略小于压缩机的吸合电流，则此热保护器正好与此压缩机匹配，同时还要看热保护器的复位时间。

蝶形双金属片复位时间应在2～5分钟，复位时间长对压缩机有好处。

如果蝶形双金属片复位时间短，此时压缩机的高压排气端与低压吸气端压差过大，压缩机不能启动，这时通过压缩机绕组的电流非常大，会造成绕组烧坏。

通常在常温下，热保护器的断开电流在4A左右时应与100W(1／8HP-1／7HP)左右的压缩机相匹配；热保护器断开电流在4.5A左右时可与120W(1／6HP)左右的压缩机相匹配；热保护器断开电流在5.0A左右时可与145W左右的压缩机相匹配；热保护器断开电流在5.5A左右时可与150W(1／5HP)左右的压缩机相匹配。

哈尔滨工业大学华德应用技术学院毕业设计（论文）摘要本文是在分析了目前国内外电冰箱保护器的研究进展与现状的基础上，设计了一种集过压、欠压、双延时保护及漏电提醒于一体的多功能电冰箱保护器。

文中首先探讨了冰箱保护器的价值和发展状况，并提出了设计的主要任务和要求。

然后分析了电网过、欠压或突然断电时，压缩机受到的影响，并根据其工作原理，绘制电路原理图，并且进行元器件的选择和计算以及电路的调试。

最后进行分析总结，并写出该设计的参考文献。

关键词: 电冰箱保护器；过压；欠压；延时-I-哈尔滨工业大学华德应用技术学院毕业设计（论文）AbstractThis article is the analysis of the refrigerator at home and abroad protector of progress and status, based on the design of a set of over voltage, under voltage and delay protection in one integrated intelligent refrigerator protector. In the first part of the refrigerator to protect the value and development of devices and put forward the main tasks of design and content. Then analyzes the power-off, under voltage, and a sudden power failure, the compressor will be affected by their work in accordance with the principle of drawing circuit schematics, for the choice of components and calculation of the corresponding PCB design. Finally, analyzed and summarized, and write the reference design.Keywords: Refrigerator；Protector；power-off voltage; under voltage；Simulati-II-哈尔滨工业大学华德应用技术学院毕业设计（论文）目录摘要 (I)Abstract (II)第1章绪论 (1)1.1课题背景 (1)1.2国内外保护器的发展状况 (2)1.3设计任务与要求 (2)1.3.1 设计任务 (2)1.3.2 本课题研究的技术要求 (3)本章小结 (3)第2章方案论证 (4)2.1系统基本方案选择和论证 (4)2.1.1 整流电路的选择方案和论证 (4)2.1.2 滤波电路的选择方案和论证 (4)2.1.3 取样电路的选择方案和论证 (5)2.1.4 延时电路的选择方案和论证 (5)2.2电路设计最终方案确定 (5)2.2.1 方框原理图 (5)本章小结 (7)第3章系统单元电路的设计与分析 (8)3.1整流电路 (8)3.1.1 单相桥式整流电路 (8)3.1.2 主要性能指标 (9)3.2滤波电路 (9)3.3稳压电路 (10)3.3.1 稳压二极管 (10)3.3.2 7809稳压器 (11)3.4电压取样鉴别电路 (11)3.5驱动电路 (12)3.6延时电路 (13)本章小结 (14)-III-哈尔滨工业大学华德应用技术学院毕业设计（论文）第4章整机工作原理 (15)4.1过压、欠压、断电运行状态分析 (15)4.2整机工作原理分析 (16)4.3电路各元器件的作用 (17)4.4各元器件的选择与计算 (18)本章小结 (21)第5章系统的安装与调试 (22)5.1系统的安装 (22)5.1.1 辨认与测量元器件 (22)5.1.2 焊接体会 (22)5.2电路的调试 (22)5.3调试中的问题 (23)5.4使用CMOS芯片注意事项 (23)本章小结 (24)结论 (25)致谢 (26)参考文献 (27)附录1 中文参考资料 (28)附录2 英文参考资料 (30)附录3 整机原理图 (33)附录4 元器件表 (34)-IV-哈尔滨工业大学华德应用技术学院毕业设计（论文）第1章绪论1.1 课题背景家用电器保护器是发电、供电、用电系统的重要器件。

2010年电子大赛培训项目（一）高可靠、多功能电冰箱保护器电冰箱对电源的波动范围有一定要求，而供电源其波动幅度常常超出电冰箱的允许波动范围。

为了保证电冰箱能安全工作于规定的电源范围，在其的供电源端接入保护电路非常必要。

本文要求利用比较器、定时器、继电器等元器件设计一个电冰箱保护器，使电冰箱具有过压、欠压保护，同时压缩机在运转时如遇电网意外断电又迅速恢复供电，能起到延时供电的作用，从而防止压缩机受损。

设计要求：1．过压保护：冰箱工作电压正常时绿灯亮，超过242V时切断电源，红灯亮；2．欠压保护：冰箱工作电压低于187V时切断电源，黄灯亮；3．延时保护：具有双延时保护，（1）在电冰箱正常断电以后，至少要延时一段时间（3-5分钟）才开始向电冰箱供电；（2）瞬间超压断电，延时供电保护，瞬间欠压断电，延时供电保护。

4．漏电显示：是用来指示电冰箱箱体是否带电，保护人身安全。

漏电用白灯指示。

5．冰箱开门提示：电冰箱开门后取出食品的时间一般为30~60秒，如何超过60秒未关门，冰箱发出报警提示（或语音提示）。

时间可以自由设定。

6．其他功能：自由发挥。

7．主要芯片：可选LM339、LM324、NE555、CD4069、CD4071、LM7809或LM7812、LM317；其他元件：三极管9014、9015，二极管IN4007、IN4148、红绿黄白发光管，继电器、发声器、电阻、电容、变压器等。

8．写出设计报告：（1）方案论证（或方案选择）（2）画出设计图（原理图）、标出元器件参数、说明工作原理（3）画出PCB板图（4）写出调试说明9．下个星期二3月9日下午交设计报告。

第一章设计任务与要求根据蒸发器的温度控制制冷压缩机的启、停，使电冰箱内的温度保持在设定温度范围内。

当蒸发器温度升至3~5℃时启动压缩机制冷；当温度低于-10~-20℃时停止制冷，关断压缩机。

电冰箱采用单片机控制的主要功能及要求：①设定3个测温点，测温范围 -26～+26℃，精度±2 ℃②利用功能键分别控制冷冻室温度设定、冷藏室温度设定、速冻温度设定等；③利用数码管显示冷冻室温、冷藏室温，压缩机起、停和速冻、报警状态；④制冷压缩机停机后自动延时3min后方能再次启动；⑤具有自动除霜功能，当霜厚达到3mm时自动除霜；⑥冷藏室稳定超过18 ℃时声光报警，提醒用户采取应急措施；⑦开门超过2min将声光报警，提醒用户关门；⑧连续速冻时间设定范围1～8小时。

⑨工作电压180～240V，当欠压或过压时，禁止启动压缩机并用指示灯显示。

第二章硬件设计直冷式电冰箱的控制原理是根据蒸发器的温度控制制冷压缩机的启动与停止，使冰箱内的温度保持在设定的温度范围内。

当蒸发器温度高至3~5℃时，启动压缩机制冷，当温度低于-10~-20℃时，停止制冷。

本电冰箱控制系统要完成冷冻室及冷藏室的温度检测和动态显示的功能，霜厚检测及除霜的功能，开门报警功能，温度设置功能，以及电源过欠压保护功能。

控制系统硬件结构如图所示，主要由电源电路，温度传感器，功能按键，MCS8051单片机，ADC0809转换器，时钟电路，键盘电路，显示电路，复位电路，测霜、除霜装置和故障报警装置等。

系统总体设计硬件方框图4.1 M CS-51单片机简介单片微型计算机简称单片机，是典型的嵌入式微处理器，最早被用于工业领域。

单片机由芯片内仅有CPU 的专门处理器发展而来。

早期的单片机都是8位或4位的。

其中最成功的是INTEL 的8031，因为简单可靠而性能不错获得了很大的好评。

此后在8031上发展出了MCS51系列单片机系统。

基于这一系统的单片机系统直到现在还在广泛使用。

第四章电冰箱的机械控制系统电冰箱以电为能源,靠电动机来驱动压缩机,一般还要配上启动继电器才能工作。

为了避免由于种种原因引起的超负荷现象造成电机烧毁,都装有过载保护器。

此外,为了控制箱内温度,还要用机械式温度控制器,有时它还兼有控制化霜功能。

电冰箱的控制系统依据系统中所采用温控器的不同分为“机械温控系统”和“电子温控系统”。

本章主要介绍机械温控原理及机械式温度控制器。

第一节常见机械温控系统一．机械温控系统组成常见机械式冰箱温控系统：图4-1 冰箱电气原理图表4-1 机械式电冰箱温控系统部件二．机械式温控器1．温控器的类型与作用温度控制器（简称温控器），是一种能自动控制器具的温度，使其保持在两个特定值之间，并且可以由使用者设定的装置。

广泛应用于各种家用电器中，以下为列表：表4-2 常用温控器类型本教材中温控器均为冰箱用温控器的技术参数、要求等，主要介绍温感压力式温度控制器，以下简称“温控器”。

温控器属于温度控制系统中的一个主要的部件，其主要作用是控制压缩机压缩机开、停时间，以保持电冰箱内的温度在确定的范围内。

常见的温度控制器有温感压力式、热敏电阻式和风门温度调节器等。

2．温感压力式温度控制器由感温组件、温度设定主体组件、执行开闭的微动开关或自动风门等三部分组成。

是通过密闭的内充感温工质的温包和毛细管，把被控温度的变化转变为密闭空间压力或容积的变化，以达到温度设定值时，通过弹性元件和快速瞬动机构，自动开闭触点或风门，以达到自动控制温度。

表4-3 温感压力式温度控制器分类及用途常用术语：接通点（ON）温控器触点闭路时的温度；断开点（OFF）温控器触点开路时的温度；调节范围温控器的调节机构给定的最大和最小接通点或断开点之间的温差；差动值（DIFF）调节机构整定于某一温度位置时的接通点和断开点之间的温度差；感温部件把控制对象的温度变换为充入工质（气体或液体）压力的部分；毛细管把感温部分的压力变化传递到波纹管或膜盒的细管。

文献综述电冰箱控制系统设计摘要：伴随家用电冰箱旳普及，人们对电冰箱旳控制功能规定越来越高，对电冰箱控制系统提出了更高旳规定，多功能、智能化是其发展方向之一，老式旳机械式、简朴旳电子控制已经难以满足发展旳规定。

本文采用MCS一51系列中旳8051单片机作为控制系统旳关键对电冰箱旳工作过程进行控制。

电路运用温度传感器对冷冻室及冷藏室旳温度进行检测，再送入单片机进行分析判断，当蒸发器旳温度高于一定温度时就启动压缩机，当温度低于一定温度时就停止启动压缩机，从而到达使冰箱内旳温度保持在设定温度范围内旳目旳。

此外，通过键盘对冷冻室及冷藏室温度进行设定并显示、对持续速冷时间进行设定并显示、开门超时警、工作电压超限报警以及自动除霜等功能。

关键词：单片机，电冰箱，控制系统引言伴随超大规模集成电路技术旳发展，单片机也随之有了很大旳发展，多种新奇旳单片机层出不穷，并以广泛旳应用深入到人类生活旳各个领域，成为当今科技不可缺乏旳重要工具。

单片机自问世以来，性能不停提高和完善，其资源又能满足诸多应用场所旳需要，加之单片机具有集成度高、功能强、速度快、体积小、功耗低、使用以便、性能可靠、价格低廉等特点，因此，在工业控制、智能仪器仪表、数据采集和处理、通信系统、高级计算器、家用电器等领域旳应用日益广泛，并且正在逐渐取代既有旳多片微机应用系统。

采用单片机对电冰箱进行控制，可以使电冰箱旳控制更精确灵活直观。

现实状况分析1单片机控制系统1.1对电冰箱旳控制规定电冰箱旳控制原理是根据蒸发器旳温度控制制冷压缩机旳启、停, 使冰箱内旳温度保持在设定温度范围内。

一般当蒸发器温度高至 3 ~ 5时启动压缩机制冷,当温度低于 - 10 ~ - 20 时停止制冷,关断压缩机。

采用单片机控制, 可以使控制更精确、灵活。

电冰箱采用单片机控制重要功能及规定是:a)人工智能, 自动调温: 在人工智能状态下, 电冰箱可以随环境温度变化而自动调整温度设置, 无需人为调整, 便能到达最佳制冷效果。

冰箱保护器原理
冰箱保护器是一种电气装置，主要用于保护冰箱电机和压缩机免受过电流、过热和电压波动等损坏。

其原理是通过监测电流、温度和电压等参数，以及通过相应的电路控制，实现对冰箱电机和压缩机的保护。

在正常的运行状态下，冰箱保护器会通过传感器对电流、温度和电压进行监测。

当电流超过设定的上限或下限、温度超过安全范围或电压波动过大时，保护器会发出信号，切断电路，停止电机和压缩机的工作，以避免电机过载、过热和电压波动对其造成的损害。

冰箱保护器通常包含一个电控模块，该模块拥有电流传感器、温度传感器和电压传感器。

这些传感器将检测到的电流、温度和电压信号转换为电信号，然后传输给电控模块。

电控模块根据预设的参数和保护策略，对接收到的信号进行分析和处理。

当出现异常情况时，电控模块会通过控制器发出切断电路的信号。

控制器可能采用电子控制开关、继电器或其他电气元件，实现对电路的断开和闭合，切断或恢复电机和压缩机的供电。

通过这种方式，冰箱保护器能够及时识别电机和压缩机的问题，并在必要时采取保护措施，以延长它们的使用寿命。