電冰箱溫控器原理及應(yīng)用

電子溫控器,不僅在溫度特性上與壓力式溫控器相同,而且根據(jù)冰箱廠家的要求可以很容易地改變溫度特性,省去了壓力式溫控器因改變溫度特性而需要組織生產(chǎn)新零件的程序,加快了新產(chǎn)品配套過(guò)程,并降低了生產(chǎn)成本.該電子溫控器同時(shí)具有半自動(dòng)除霜功能,根據(jù)需要,可手動(dòng)啟動(dòng)除霜加熱器,到達(dá)設(shè)定溫度時(shí),自動(dòng)停止除霜。

工作原理
1.1　電　源
如圖1所示,交流220V經(jīng)變壓器TR1降壓后,再經(jīng)整流、濾波輸出約12V直流電壓,供給壓縮機(jī)繼電器RC和除霜加熱絲繼電器RH.同時(shí)經(jīng)R20,D8,C7穩(wěn)壓后輸出約6.8V直流電壓供給其余邏輯控制電路.

1.2　溫度控制
本電子溫控器采用負(fù)溫度系數(shù)(NTC)熱敏電阻Rt1,Rt2作為感溫元件,其在常溫(25℃)時(shí)的電阻值約為3k8,正常工作溫區(qū)大致在-60～+100℃之間,并用環(huán)氧樹(shù)脂及金屬外殼封裝,以適當(dāng)減少溫度感應(yīng)靈敏度.具有靈敏度高、熱慣性小、低溫阻值大,在一定溫度范圍內(nèi)阻值基本呈線性變化、價(jià)格便宜等優(yōu)點(diǎn),可廣泛用于溫度控制及檢測(cè).

電子溫控器邏輯控制原理如圖2所示,電冰箱壓縮機(jī)的開(kāi)停由冷藏室的溫度控制,Rt1(冷藏室熱敏電阻)為冷藏室溫度傳感器,Rt1和R19組成分壓器,隨著冷藏室溫度的變化,IC1(四電壓比較器LM339)的5,6腳電壓V(6)隨之改變.IC1的4腳電壓恒定不變.
V(4)=30/（30+20）×6.8=4.1V
IC1的7腳電壓由溫度調(diào)節(jié)電位器R4決定,當(dāng)電位器R4調(diào)至低檔(溫控器暖點(diǎn))時(shí),R3,R4的等效電阻R34=0.49k8,此時(shí),
V(7)=（1.1+0.49）/（1.1+0.49+2.4）×6.8=2.71V　　
當(dāng)電位器R4調(diào)至高檔(溫控器冷點(diǎn)),此時(shí),
V′(7)=1.1/（1.1+0.52+2.4）×6.8=1.86V　　
當(dāng)電位器R4調(diào)至中間位置(溫控器中點(diǎn)),選擇R4電位器阻值呈線性變化,此時(shí)可計(jì)算出V″(7)=2.3V

由IC1的7腳電壓變化值可以看出:V″(7)=0.5(V(7)+V′(7))　　
這樣,通過(guò)合理選擇熱敏電阻Rt1,可使溫控器停機(jī)溫度隨電位器位置的不同而基本呈線性變化.當(dāng)電冰箱通電后,由于溫度較高,Rt1阻值較小,此時(shí)因　　　V(6)>V(7),V(6)>V(4)
故　　　IC1輸出V(1)=“0”,V(2)=“1”.
此時(shí)IC2(四或非門(mén)電路CD4001)的4腳輸出V02=“1”,壓縮機(jī)繼電器RC吸合,電冰箱開(kāi)始制冷.隨著溫度的降低,Rt1阻值增加,V(6)隨之減小,當(dāng)溫度降至約4℃時(shí),
Rt1=6.7k8,此時(shí)V(6)=4.1V
因V(4)=4.1V不變,故V(6)V(7)
此時(shí)V(1)=“0”,V(2)=“0”.
因此IC2的輸出V02=“1”保持不變,電冰箱繼續(xù)制冷.
隨著溫度的進(jìn)一步降低,Rt1阻值繼續(xù)增加,假設(shè)調(diào)溫電位器置于中點(diǎn),則當(dāng)溫度降低至約-20℃時(shí),Rt1=19.6k8,此時(shí)V(6)=2.3V。
故V(6) IC1的輸出V(1)=“1”,V(2)=“0”.
此時(shí)IC2的輸出V02=“0”,壓縮機(jī)繼電器RC釋放,電冰箱停止制冷.
停止制冷后,冰箱內(nèi)溫度升高,Rt1阻值減小,V(6)增大,此時(shí)V(6)>V(7)=2.3V(中點(diǎn)位置),但V(6) 因此IC2的輸出V02=“0”,保持不變,壓縮機(jī)不工作.隨著溫度的進(jìn)一步升高,當(dāng)達(dá)到約+4℃時(shí),Rt1=6.7k8,V(6)=4.1V.
故當(dāng)V(6)>V(7),V(6)>V(4)時(shí),IC1輸出V(1)=“0”,V(2)=“1”.IC2輸出V02再次反轉(zhuǎn)為高電壓,壓縮機(jī)繼電器RC吸合,電冰箱重新制冷.如此反復(fù),冷藏室探頭處的溫度被控制在+4～-20℃之間波動(dòng)。

由以上分析可以看出,溫控器開(kāi)機(jī)溫度(C/ON,W/ON)維持在+4℃保持不變,而停機(jī)溫度可隨調(diào)溫電位器位置不同而改變,其溫度特性與調(diào)溫電位器位置的關(guān)系如圖3所示.此例中:
C/OFF=-24℃,W/OFF=-16℃
N/OFF=-20℃,C/ON=W/ON=+4℃
從而達(dá)到了WDF系列溫控器定溫復(fù)位的要求.改變電阻參數(shù),即可改變開(kāi)、停機(jī)溫度特性,滿足不同用戶的要求.

1.3　半自動(dòng)除霜
半自動(dòng)除霜的控制電路由IC1(四電壓比較器LM339)的另外一半及其外圍電路組成.對(duì)IC1進(jìn)行分析：

正常時(shí),即按鈕AN101,AN102都未按下時(shí):IC1的8腳電壓V(8)=V(11)=5.65.6+3×6.8=4.43V.
IC1的10腳電壓V(10)=6.8V.
IC1的9腳電壓V(9)隨除霜熱敏電阻Rt2的阻值變化而變化,溫度升高,Rt2阻值降低,V(9)增高;溫度降低,V(9)減小.
當(dāng)冷凍室溫度較高,則V(9)>V(8).這時(shí)即使按下除霜按鈕AN101,因?yàn)镮C1的輸出端V(14)=“1”,則IC2的輸出V(01)′=“0”,除霜繼電器RH不導(dǎo)通,故此時(shí)不進(jìn)行除霜加熱.
當(dāng)冷凍室溫度較低,使V(9)V(11),則IC1的輸出端V(13)=“0”,則IC2的輸出端V01′=“0”,保持不變,也不會(huì)進(jìn)行除霜加熱.
此時(shí)若按下AN101按鈕,則V(10)=0 若在除霜加熱過(guò)程中按下除霜停止按鈕AN102,則此時(shí),V(8)=V(11)=0.7V 松開(kāi)按鈕AN102后,IC2輸出V01′=“0”保持不變,維持制冷狀態(tài)不變.
由以上分析可知,該電子溫控器實(shí)現(xiàn)了半自動(dòng)除霜功能。

由上述分析可知,該電子溫控器開(kāi)機(jī)溫度C/ON(W/ON)=4℃保持不變,停機(jī)溫度在-16～-24℃之間變化,除霜復(fù)位溫度約為6.5℃.實(shí)現(xiàn)了定溫復(fù)位溫度特性要求,并具備半自動(dòng)除霜功能.其具有控溫精度高,易于組織生產(chǎn)、配套設(shè)計(jì)快捷等特點(diǎn),改變相應(yīng)的電阻組合,即可很容易地改變開(kāi)機(jī)、停機(jī)、除霜溫度特性.該電子溫控器經(jīng)批量試生產(chǎn)并經(jīng)有關(guān)廠家試用,市場(chǎng)反映良好.