电冰箱控制系统汇总

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。

前言众所周知，电冰箱是现代家庭中必不可少的家用电器。

而目前我国市场销售的冰箱大多采用传统的机械式温控，其控制精度差，功能单一，控制方式简单难以满足冰箱发展的要求。

随着经济的发展和人民生活水平的进一步提高，人们对多功能的发展要求越来越高。

由于单片机性能好，控制功能强，工作可靠，成本低等优点，现在已经在家电产品中得到了广泛的应用。

面临国内电冰箱发展的现状，在技术上还与其他发达国家有一定的差距，我们在原有的基础上对电冰箱进行了一定的改进，使其适应当代个性时尚、节能环保、智能高端、精确温控的发展方式，使人们体验闻所未闻的个性化感受，快捷与原汁原味不再是梦想。

新一代产品在控制上还增加了人工智能，使家电性能更优异，使用更方便可靠。

本次设计基于大量的市场调查和理论研究。

首先，我对传统电冰箱控制系统进行了分析。

调查了10多个品牌的电冰箱的控制系统，研究了他们制冷的优缺点，吸收了一些比较好的设计思想。

其后，我又查阅了大量的资料文献，其中最多的是国内外最新发表的关于制冷方面的论文，丰富了我们的理论依据。

然后，根据我拥有的材料用单片机实现电冰箱控制系统的硬件设计，最后在硬件设计的基础上实现了其软件设计。

第1章电冰箱系统概述1.1 单片机概述自从1971年微型计算机问世以来，随着大规模集成电路技术的进一步发展，导致微型计算机正向两个方向发展：一是高速度、高性能、大容量的高档微型计算机及其系列化，向大、中型计算机挑战；另一个是稳定可靠、小而廉、能适应各种领域需要的单片机。

单片机是指把中央处理器、随机存储器、只读存储器、定时器/计数器以及I/O 接口电路等主要部件集成在一块半导体芯片上的微型计算机。

虽然单片机只是一个芯片，但从组成和功能上看，它已经具有了微型计算机系统的含义，从某种意义上来说，一块单片机就是一台微型计算机。

自从1975年美国德可萨斯公司推出世界上第一个4位单片机TMS-1000型以来，单片机技术不断发展，目前已成为微型计算机技术的一个独特分支，广泛应用于工业控制、仪器仪表智能化、家用电子产品等各个控制领域。

电冰箱的结构及工作原理引言概述：电冰箱是现代家庭必备的家电之一，它能够将食物和饮料冷藏或冷冻，以延长其保鲜期。

本文将详细介绍电冰箱的结构和工作原理，帮助读者更好地了解这一家电的工作原理和使用方法。

一、冷藏室结构及工作原理1.1 冷藏室结构：冷藏室通常位于电冰箱的顶部或中部，其内部由一个隔离区域和一个冷却系统组成。

1.2 隔离区域：隔离区域由一个保温层和一个密封门组成，保温层能够防止外界热量进入冷藏室，密封门可以有效地保持冷藏室的温度稳定。

1.3 冷却系统：冷却系统包括一个压缩机、一个冷凝器、一个蒸发器和一个膨胀阀。

压缩机将制冷剂压缩成高压气体，冷凝器将高压气体冷却成高压液体，蒸发器将高压液体蒸发成低压气体，膨胀阀控制制冷剂的流量和压力，使其循环流动。

二、冷冻室结构及工作原理2.1 冷冻室结构：冷冻室通常位于电冰箱的底部，其内部与冷藏室类似，也由一个隔离区域和一个冷却系统组成。

2.2 隔离区域：冷冻室的隔离区域与冷藏室类似，同样由保温层和密封门组成，以防止外界热量进入冷冻室。

2.3 冷却系统：冷冻室的冷却系统与冷藏室相似，同样包括一个压缩机、一个冷凝器、一个蒸发器和一个膨胀阀。

这些组件的工作原理也相同，通过制冷剂的循环流动实现冷冻室的制冷效果。

三、控制系统结构及工作原理3.1 控制系统结构：电冰箱的控制系统通常位于冷藏室或冷冻室的顶部，由一个控制面板和一组传感器组成。

3.2 控制面板：控制面板上有各种按钮和旋钮，用于设置和调节冷藏室和冷冻室的温度，以及其他功能的控制。

3.3 传感器：传感器用于监测冷藏室和冷冻室的温度，并将温度信息传输给控制面板，以便根据需要调节制冷系统的工作。

四、节能技术及环保措施4.1 节能技术：现代电冰箱通常采用节能技术，如高效压缩机、优化的隔热材料和智能温控系统，以降低能耗并提高制冷效果。

4.2 环保措施：为了保护环境，电冰箱制造商还采取了一系列环保措施，如使用环保制冷剂、回收利用废热和废水，并推动电冰箱的可持续发展。

以冰箱为例,分析一个机电系统的总体设计方案
冰箱是一个典型的机电系统，主要由以下几个组成部分构成：
1. 机械传动部分：主要包括压缩机、风扇、电机、传动带等元件。

机械传动部分的设计需要考虑这些元件的动力和功率需求以及与其他系统组件的协调。

2. 传感与控制系统：传感与控制系统主要包括温控器、压力开关、电路板等控制元件和传感器。

其设计需要考虑整个系统的稳定性和可靠性，并按照实际温度变化对冷却量进行调节。

3. 冷却部分：冷却部分包括蒸发器、冷凝器、以及铜管等元件。

冷却部分的设计需要考虑冷却量以及导热性能等因素。

4. 保温材料：保温材料主要用于隔离冷却部分和外界环境，以减少冷却能量损失。

其设计需要考虑保温材料的导热性能和耐久性。

5. 外壳与设计：外壳的设计需要考虑美观度以及与其他部件的匹配度，同时必须满足防震、防潮、防腐蚀等性能要求。

综上所述，设计一个机电系统的总体设计方案需要考虑各个组成部分之间的协调性和集成性，以确保整个系统能够稳定可靠地运行。

并且还需要考虑材料品质、制造工艺、成本控制等因素。

生活中的人工控制和自动控制的例子，并分析被控对象和
被控量
人工控制：
1、电风扇转速调节：被控对象是电风扇，被控量是电风扇的挡位，通过调节挡位旋钮来调节电风扇的挡位。

2、开灯或者关灯：被控对象是灯光控制回路，被控量是灯的状态，当按下灯光开关时，回路闭合，灯亮；当打开灯光开关时，回路断开，灯灭。

自动控制：
1、电冰箱温度控制系统：被控对象是电冰箱，被控量是电冰箱的实际温度，当冰箱的实际温度被检测到偏离设定的温度时，控制器会控制制冷装置，从而调节电冰箱内的温度，使其接近给定温度。

2、水箱的水位控制系统：被控对象是水箱，被控量是水箱水位，当检测装置检测到水箱的水位和给定水位存在偏差时，控制器会控制阀来控制水箱的进水量，从而调节水箱的实际水位，使其接近给定水位。

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，以保持电冰箱的温度在确定的围。

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。

电冰箱的控制系统电冰箱是靠压缩机压缩成液态的工作物质汽化时吸热来达到致冷目的的。

电冰箱有一套电路控制系统，用来控制和保护压缩机正常工作，以维持电冰箱恒温。

电路控制系统一般由温度控制器（简称温控器）、起动继电器、热保护器等构成。

图5－14为普通单门电冰箱的控制系统电路。

从图上可以看出，温控器、热保护器、起动继电器等均跟压缩机电路串联，只有照明灯和压缩机并联。

箱内的照明灯用按钮式开关来控制。

关门时，冰箱门把开关上的按钮推开，使照明灯电路断开；开门时，开关上的按钮自动弹出，接通电路，箱内灯亮，便于人们取、放食品。

冰箱的工作温度是通过温控器控制压缩机的开、停来维持的。

图5－15是温度控制器工作原理图。

感温包内充有感温剂气体，一般采用氯甲烷Cl）。

当压缩机停止工作后，蒸发器表面温度逐渐上升，感温包和膜盒（CH3中的感温剂气体的温度也随着上升，压强增大，膜片向外伸胀，推动活动触点“3”与固定触点“4”闭合，于是电路接通，压缩机开始工作，继续制冷，冰箱内温室下降。

当冰箱内温度降低到一定程度，感温包和膜盒内气体压强降低到某个值时，由于弹簧的弹力，使活动触点3和固定触点4断开，切断电源，压缩机停止工作，制冷停止。

如此反复，使箱内温度保持在调定的范围内。

热保护器主要由双金属片和电热丝组成。

图5－16为热保护器工作原理图。

热保护器装在压缩机外壳表面。

当电视超载不能运转时，电流增大，电热丝温度升高，使附近的双金属片受热变形，触点跳开，切断电路。

当压缩机机壳温度过高时，也将使双金属片受热变形，切断电路，从而保护压缩机不致烧毁。

冰箱的工作原理紧缩式电冰箱是电机紧缩式电冰箱的简称，它是一种常见的冷凝器。

它主要有以下三个组成部份：箱体、制冷系统与控制系统。

而其中最关键的是制冷系统。

制冷系统主要由四大件组成：紧缩机、冷凝器、膨胀阀和蒸发器，按照控制或是利用需要中间可以选择安装压力控制器、温度控制器、干燥过滤器等辅助器件，但四大件是必不可少的。