數字顯示溫控器的製作方法
2023-04-23 11:52:36 4
專利名稱：數字顯示溫控器的製作方法
技術領域：
本實用新型涉及一種利用傳感元件的電流或電壓或電阻值隨溫度改變而變化的溫度控制裝置，適用於電冰箱及製冷設備的溫度控制。
目前電冰箱上使用的溫控器大都為機械溫控器，其原理是利用氟利昂隨溫度變化而膨脹或收縮時推動膜片，再接通觸點，主要缺陷有生產工藝較複雜；由於受本身機理的限制，控溫範圍窄；控溫不精確，可靠性差，定性控溫浪費能源。
中國實用新型專利CN86201024公開了一種電冰箱電子控溫器，克服了上述機械溫控器存在的不足，但該溫控器溫度指示為線性機械刻度，通過滑動電位計，讀到指示燈發亮和熄滅的溫度T1及T2以後用公式T＝(T1＋T2)／2，求得箱內溫度。其缺點是只能測讀到一處溫度，還要通過計算，溫度顯示不夠直觀。該溫控器雖然具有半自動化霜及延時保護功能，但缺少其它保護功能。
另外，現有機械及電子溫控器都沒有解決許多串聯製冷電冰箱存在的冷藏室溫度低於零度的問題。
本實用新型的目的在於克服上述現技術的不足，提供一種利用數字顯示電路直觀地顯示出各種被測及予置溫度，具有多種功能以及控制電冰箱冷藏室在某一極限溫度範圍內的溫控器。
本實用新型的目的還在於提供一種電路結構簡單，性能可靠，控溫精確，節約電能的溫控器。
本實用新型的技術解決方案是一種數字顯示溫控器，主要包括由傳感電路和電壓比較電路構成的溫度控制電路，A／D模數轉換電路，數字顯示電路、壓縮機斷電、過壓欠壓保護電路，速凍定時電路、半自動化霜電路及電源、基準源電路等，其特殊之處在於該溫控器還包括冷藏室極限溫度控制電路。由溫度控制電路提供冷藏室溫度及設定溫度的電壓信號送至電壓比較電路的輸入端，其輸出連接有開關電路，控制加熱器的工作。所述的加熱器可採用加熱線圈或燈泡。
溫度控制電路中能夠提供被測及予置信號的各輸出端與A／D模數轉換電路之間串接有切換開關，使與模數轉換電路相連的數字顯示電路能夠分別顯示出各種不同的溫度值。
用於控制壓縮機開停的開關電路，其主控開關管BG1的基極分別與斷電延時、欠壓、過壓保護電路和化霜電路中的電壓比較電路的輸出端相連接，主控開關管的發射極則與溫度控制電路和速凍定時電路中的電壓比較電路的輸出端相連接，以其輸出電壓的變化來控制開關電路的導通和截止。
所述的速凍定時電路包括與基準源相連的開關K3、連接在開關線路上的延時電路和與其相連的電壓比較電路。電壓比較電路輸出端與主控開關管BG1的發射極相連。在開關K3與延時電路之間可接有一個接地開關K4，起到手動中止速凍的作用。
所述的過壓欠壓保護電路是由與變壓器一個次級線圈相連的取樣電路、兩個電壓比較器和設定過壓欠壓保護值的電阻鏈組成。其中一個電壓比較器的負輸入端和另一個電壓比較器的正輸入端與取樣電路相連，兩電壓比較器的另外二個輸入端分別與電阻鏈上的可調電阻相連接。兩電壓比較器的輸出端接在主控開關管BG1的基極上。
由電阻R66、R68和電容C12、C13構成取樣電路，且時間常數要大於1秒，以保證接近欠壓保護值時不出現多次啟動。取樣電路的結構類似於∏型濾波電路。
化霜電路中電壓比較器A7的負輸入端分別與延時電路和由溫度控制的化霜終止電壓比較器A8輸出端相連接，其正輸入端連接有分壓電阻R32、R33。延時電路與電源之間連有充電開關K3，電壓比較A7的輸出端分別與控制壓縮機工作的開關電路和控制加熱器工作的開關電路相連。
在充電開關K3與延時電路之間還可連接有一接地開關K6。此控制電路可以通過電容緩慢放電或冷凍室達到某一設定的溫度或按動手動開關K6來結束化霜。
本實用新型與現有技術相比具有如下特點1.通過切換開關及數字顯示電路能較直觀方便地顯示出各種被測溫度和予置溫度。
2.該控溫器設有極限溫度控制電路，用於串聯製冷式電冰箱時，不會因連續開機速凍或極冷而使冷藏室出現冰凍。
3.具有過壓、欠壓、斷電延時等保護功能，不會因此而使壓縮機損壞，可延長電冰箱的使用壽命。
4.具有半自動化霜，速動復位及超溫報警等功能，且功能齊備。
5.節能效果顯著，由於能精確的控制溫度，避免超量製冷，以及準確控制開停機的溫差，使電冰箱開停周期加長，與機械溫控器相比節能達到10～30％左右。
6.電路結構簡單，性能可靠。
7.能按存放食品的最佳溫度進行冷藏或冷凍，溫度調節範圍寬。
圖1為本實用新型的最佳實施例的電路原理圖。
以下結合附圖作進一步詳述如
圖1是為串聯製冷電冰箱提供一種溫控器，S1、S2為溫度敏感元件，可根據精度要求分別採用熱敏電阻，或PN結。或集成電路恆流源等，將S1、S2分別放置在冷凍室及冷藏室中進行空氣取樣，其輸出分別為溫度控制電路中電壓比較器A1A2極限溫度控制電路的電壓比較器A3、化霜電路的電壓比較器A8的負輸入端提供電壓模擬信號。
切換開關為兩個觸點式按鈕K1、K2，K1、K2的兩個常閉觸點串接後一端與提供冷凍室溫度信號的輸出端D點相連接，另一端則與A／D模數轉換電路相連。按鈕K1的常開觸點一端與提供冷藏室溫度信號的輸出端C點相連，按鈕K2的常開觸點一端則與提供予置溫度信號的輸出端E點相連，兩個按鈕的常開觸點的另一端則與A／D模數轉換電路相連接，A／D模數轉換電路與數字顯示電路相連，由此連接方式可得到在未按按鈕時，顯示電路顯示的是冷凍室溫度，按K1時顯示的將是冷藏室的溫度，按K2時顯示的是予置溫度。
電源變壓器T有三個次級線圈，分別為臭氧空氣淨化器，保護電路中取樣電路及穩壓電源7806和穩定度高的基準源提供電源。
由可調電阻W1、W2和電阻R1－－R8組成電阻鏈分別給出冷凍室予置溫度，冷藏室上限溫度和極限溫度、化霜終止溫度的電壓信號。
由電壓比較器A1，電阻R15～R17，二極體D2組成控制冷凍室溫度的電路。電阻R13、R16用來調整壓縮機的開停機溫度差。電壓比較器A1正輸入端接在電阻鏈的可調電阻W2上，負輸入端與設在冷凍室內的溫度敏感元件相連。輸出端則連接在控制壓縮機開停的開關電路主控開關管BG1的發射極上。
由電壓比較器A2、電阻R9～R12，三極體D1組成控制冷藏室上限溫度電路，根據國際標準設為10度。電壓比較器A2的正輸入端與電阻鏈上的Q點相連，負輸入端與設在冷藏室內的溫度敏感元件相連。輸出端則接在開關電路主控開關管BG1的發射極上。
為了克服串聯製冷電冰箱在速凍和極冷時，冷藏室溫度會降低到零度以下出現凍壞食物的缺點。設計了由電壓比較器A3，電阻R21～R24，三極體BG4、繼電器JB、二極體D4及加熱器組成的冷藏室極限溫度控制器電路，即控制冷藏室溫度不過零，電壓比較器的正輸入端連接在電阻鏈的b點，負輸入端則與設在冷藏室內的溫度敏感元件相連接。其輸出連接在開關管BG4的基極上，集電極則與繼電器JB相連接。
速凍定時電路是由電壓比較器A9，電阻R25～R27、R29～R30、電容C3、二極體D3、D5、發光管LED2和開關K3、K4組成，電壓比較器A9的輸入端連接有分壓電阻R26、R27，負輸入端上連接延時電路，在延時電路與基準源之間串接有開關K3，開關K3與延時電路之間還有一接地開關K4，用以手動結束速凍，電壓比較器A9的輸出端與主控開關管BG1的發射極連接。
斷電延時保護電路由電壓比較器A4電阻R44～R47、R49～R52，電容C6、二極體D10組成。電壓比較器A4的輸出端連接在主控開關BG1的基極上。
過壓、欠壓保護電路由電壓比較器A5、A6、電阻R55、R56、R60、R61、R66、R68可調電阻W5～W6、二極體D12、D3組成。其中A5為欠壓比較器，A6為過壓比較器。電阻R66R68，電容C12、C13組成取樣電路，其輸入端與變壓器次級繞組相連，輸出端串接在欠壓比較器A5的正輸入端和過壓比較器A6的負輸入端，電壓比較器A5的負輸入端與電阻鏈上的可調電阻W5相連，調節W5可以設定欠壓保護值。電壓比較器A6的正輸入端與電阻鏈上的可調電阻W5相連，調節W6可以設定過壓保護值。兩電壓比較器的輸出端則接在主控開關管BG1的基極上。取樣電路的時間常數應在1秒以上，保證電網電壓接近欠壓保護值時，不至於產生頻繁啟動現象。
化霜電路由電壓比較器A7、A8開關K5、K6，三極體BG6、BG7、電阻R31～R33、R35～R39，二極體D6～D9、電容C4、發光管LED4和繼電器Jc、加熱線圈組成。在化霜電壓比較器A7正輸入端上連接有分壓電阻R32、R33，用以調整延時的時間。負輸入端上連接有由充電開關K5控制的延時電路和由溫度控制電路提供冷凍室溫度及化霜終止溫度信號的化霜終止電壓比較電路的輸出端，在充電開關K5與延時電路之間連接有接地開關K6用以放樣電容C4的電荷來結束霜。電壓比較器A7的輸出端接在主控管的基極上。
控制壓縮機開停的開關電路是由繼電器JA、電阻R42、R53、R43、R54、電容C5、三極體BG1～BG3、發光管LED1組成，LED1為製冷指示燈，於製冷時發亮。
LED3為保溫指示燈，由R12提供三極體BG5的基極電流，使BG5導通而發亮，LED5為斷電、過壓、欠壓保護電路處於工作狀態時的指示燈，當斷電保護、過壓欠壓保護將BG1的基極鉗制在低電位時，三極體BG8導通，使指示燈LED5發亮。
下面將分別對該溫控器各部分電路的工作過程進行敘述開關電路中三極體BG1為主控管，BG1導通時，將由電阻R42給三極體BG2提供基極電流，使BG2導通，BG2導通則在電阻R54上形成一定的電壓，使BG3導通後繼電器JA吸合，壓縮機開機。反之則停機。
本實用新型是利用開關電路中主控三極體BG1的導通與截止來達到控制壓縮機開機製冷或停機保溫。
首先調節電位計W2確定冷凍室的予置溫度，即對應與此溫度的電壓值，將此予置信號輸入比較器A1的正輸入端，由冷凍室傳感電路中的溫度敏感元件S1提供信號給A1負輸入端，二個信號比較後，由輸出端發出製冷或保溫指令。當A1輸出為0時，即低電位，二極體D2導通，主控三極體BG1因有基極電流而導通，壓縮機開機製冷，當A1輸出為1時，即高電位(下面均用0或1表示低電位或高電位)二極體D2截止，不能為G1提供基極電流，BG1亦截止，壓縮機停機，冰箱進行保溫。
控制冷藏室上限溫度的方法為首先設定上限溫度為8度，並將對應於8度的電壓信號輸入比較器A2的正端，負端則由冷藏室傳感電路中溫度敏感元件S2提供，電阻R9R10使電壓比較器具有滯後特徵，滯後為±1.5℃。當冷藏室的溫度超過9.5℃時，A2的輸出為0，使三極體BG1導通，壓縮機開機製冷，反之則停機保溫。
控制冷藏室極限溫度的方法為首先設定極限溫度為1度，並將此信號輸入至電壓比較器A3的正端，負端則由溫度敏感元件S2提供，當冷藏室溫度降到0℃左右時，A3的輸出為1，使三極體BG4導通，繼電器JD吸合，接通冷藏室的加熱線圈，避免；冷藏室溫度過零。當冷藏室溫度高於1度時，則A3輸出變為0，BG4不導通，加熱器不工作。
如需速凍食品時，可按按鈕K3，電源對電容C3充電，鬆開K3，C3將通過電阻R30慢慢放電，此時電壓比較器A9輸入負端的電壓高於正端，A9的輸出為0，三極體BG1導通，壓縮機連續開機製冷，由於阻容電路的時間常數很大，故C3放電速度很慢，大約1.5～2小時，隨著C3放電電流減少，A9的負輸入端的電壓降低，並低於正端，電壓比較器翻轉，A9輸出為1，壓縮機停機，速凍結束。本實用新型也可人為控制速凍時間，如想結束速凍，則通過接鈕K4放樣電容C3上的電荷，使A9輸出端為1。
保護電路的工作過程主控三極體BG1的發射極施加低電位是製冷指令如將BG1基極鉗制於低電位時，BG1將截止，則切斷壓縮機驅動電路。當電網發生跳電時，電容C6的電荷延著BG3及D10迴路迅速放掉，如再接通電源，電源將對C6進行充電，起初的充電電流大，在R52上造成的壓降也較大，此時A4的輸出為0，將BG1的基極鉗制在低電位，切斷壓縮機驅動電路，隨著C6充電電流下降，當R52上的電壓低於R49與R50的分壓時，A4的輸出為1，斷電延時結束，壓縮機可以啟動製冷。此電路主要用在發生斷電後又馬上送電，保護壓縮機經過一定時間，縮小進、出口壓差後再工作。不易損壞壓縮機。
電網電壓過高或過低時，都會縮短壓縮機的使用壽命，本實用新型設定電網電壓在187～240伏範圍內，如電網電壓低於187伏時，比較器A5輸出為0，通過二極體D12將BG1的基極鉗制於低電位，使BG1截止，切斷了壓縮機的驅動電路，同理，當電網電壓高於242伏時，比較器A6輸出為0位。當斷電過欠壓保護將BG1的基極鉗制於低電位時，BG3導通，保護指示燈LED5亮，指示冰箱處於保護狀態。
當需要對冷凍室進行化霜時，可按按鈕K5，瞬間將電容C4充電接近電源電壓，鬆開按鈕，電容C4將通過R35放電，因比較器A7負端的電壓高於正端，故A7輸出為0，首先BG6截止，BG7導通，繼電器JC吸合，接通化霜線圈對冷凍室進行加熱化霜。同時化霜指示燈LED4發光指示冰箱處於化霜狀態，由於D8導通將BG7的基極鉗制於低電位而截止，切斷了壓縮機驅動電路，當冷凍室溫度達到8度時，電壓比較器A8翻轉，從高電位變為低電位，電容C4上的電荷通過D7及電阻R36迅速放樣，A7的負輸入端的電位低於正端，A7翻轉輸出變為1，化霜工作結束，當延時電路放電完畢時，A7的輸入負端的電位也低於正端，A7翻轉輸出為1，也結束化霜，另外還可通過按鈕K6放樣電容C4上的電荷來結束化霜。
為了消除冰箱內的異味及殺菌保鮮，本實用新型還裝有臭氧淨化器，利用臭氧的強烈氧化作用消除異味及殺菌。
權利要求1.一種數字顯示溫控器，主要包括由傳感電路和電壓比較電路構成的溫度控制電路、A/D模數轉換電路、數字顯示電路、壓縮機斷電、過壓欠壓保護電路、速凍定時電路、半自動化霜電路及電源、基準源電路等，其特徵在於A.該溫控器還包括冷藏室極限溫度控制電路，由溫度控制電路提供冷藏室溫度及設定溫度的電壓信號至電壓比較電路的輸入端，其輸出連接有開關電路，控制加熱器的工作，b.溫度控制電路中能夠提供被測及予置信號的各輸出端與A/D模數轉換電路之間串接有切換開關，使與模數轉換電路相連的數字顯示電路能夠分別顯示出各種不同的溫度值，C.用於控制壓縮機開停的開關電路，其主控開關管BG1的基極分別與斷電延時、欠壓、過壓保護電路和化霜電路中的電壓比較電路的輸出端相連接，主控開關管的發射極則與溫度控制電路和速凍定時電路中的電壓比較電路的輸出端相連接，以其輸出電壓的變化來控制開關電路的導通和截止。
2.根據權利要求1所述的數字顯示溫控器，其特徵在於速凍定時電路包括與基準源相連的開關K3，連接在開關線路上的充電延時電路和與其相連的電壓比較電路，電壓比較電路輸出端與主控開關管的發射極相連。
3.根據權利要求1、2所述的數字顯示溫控器，其特徵在於開關K3與延時電路之間可連有一個接地開關K4。
4.根據權利要求1所述的數字顯示溫控器，其特徵在於過壓欠壓保護電路由與變壓器一個次級線圈相連的取樣電路，兩個電壓比較器和設定過壓欠壓保護值的電阻鏈組成，其中一個電壓比較器的負輸入端和另一個電壓比較器的正輸入端與取樣電路相連，兩電壓比較器的另外二個輸入端分別與電阻鏈上的可調電阻相連接，兩電壓比較器的輸出端接在主控開關管BG1的基極上。
5.根據權利要求1、4所述的數字顯示溫控器，其特徵在於取樣電路是由電阻R66、R68和電容C12、C13構成時間常數大小1秒，且結構類似於
型濾波電路。
6.根據權利要求1所述的數字顯示溫控器，其特徵在於化霜電路中電壓比較器A7的負輸入端分別與延時電路和由溫度控制的化霜終止電壓比較器A8輸出端相連，其正輸入端連接有分壓電阻R32、R33；延時電路與電源之間連有開關K3；電壓比較器A7的輸出端分別與控制壓縮機工作的開關電路和控制化霜加熱器工作的開關電路相連。
7.根據權利要求1、6所述的數字顯示溫控器，其特徵在於在開關K5與充電延時電路之間可連有一個接地開關K6。
專利摘要本實用新型涉及一種適用於電冰箱及製冷設備的數字顯示溫控器，包括傳感電路和電壓比較電路構成的溫度控制電路，A/D模數轉換電路，數字顯示電路，壓縮機斷電、過壓欠壓保護電路，速凍定時電路、半自動化霜電路等。其特點是利用串接在溫度控制電路與數字顯示電路之間的切換開關實現直觀顯示被測溫度及預置溫度。同時還設有冷藏室極限溫度控制電路，保證串聯製冷電冰箱在速凍或極冷時，冷藏室溫度不會低於設定的極限溫度。本實用新型還具有斷電延時保護、過欠壓保護、半自動化霜，速動復位等多種功能，有助於提高電冰箱的使用壽命和節能效果。
文檔編號F25D29/00GK2054894SQ8921642
公開日1990年3月21日 申請日期1989年8月29日 優先權日1989年8月29日
發明者王敦強 申請人:中國人民解放軍第四三○九工廠