專利名稱：電冰箱節(jié)電保護型溫控器的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實用新型屬于家用電器的一種控制器，主要適用于電冰箱使用。
隨著人民生活水平的不斷提高，電冰箱大量涌入家庭，其中雙門及有專門冷凍室的冰箱尤其受到人們的歡迎。對用戶來講，當(dāng)食品貨源充足，供電穩(wěn)定，那是感到十分方便的。但是由于冰箱固有特性，不管冰箱中食品多寡，只要接通電源，均使冷凍室、冷藏室分別達到各自的溫度，尤其在沒有或不需要冷凍食品時，使冷凍室達到冷凍溫度是沒有必要的，這不但白白消耗掉寶貴的電能，而且還給用戶增加了負(fù)擔(dān)，在無冷凍食品、或冷凍食品較少、或氣溫較低的季節(jié)(如冬季前后)用戶寧可停機。這是由于我國還不富裕造成他們買得起冰箱，用不起冰箱的緣故，如果此時，使冰箱的冷凍室作為冷藏室，冷藏室作為貯藏室使用，當(dāng)冰箱冷凍室達到冷藏溫度時自動停機；當(dāng)需要冷凍食品時，能迅速恢復(fù)冷凍功能，這無疑給用戶帶來方使，也具有明顯的節(jié)能效果，這種功能靠目前冰箱電路自己轉(zhuǎn)換，顯然是不行的。
由于我國地大人多，能源緊張，供電電壓在許多地方不穩(wěn)，尤其是離變電站較遠或市郊地區(qū)，供電質(zhì)量不高是常見的；電壓高于或低于冰箱電壓使用范圍、或斷電后立即送電，這對冰箱壓縮機電機的安全無疑造成巨大威脅，為此，冰箱保護型穩(wěn)壓電源不斷面世，但是，能將保護電路與溫控器結(jié)合起來，使冷凍室可以成為冷藏室，需要時又恢復(fù)原冰箱的功能，目前市面上的冰箱保護器做不到這一點。
本實用新型正是為了彌補冰箱及其保護器之不足，達到冰箱冷凍室可以作冷藏室使用，其相互間轉(zhuǎn)換方便，且具有超欠壓保護，延時啟動功能。在不需冷凍時將大量節(jié)約電能，減輕用戶負(fù)擔(dān)。
本實用新型的邏輯框圖是
本實用新型是由冰箱溫度設(shè)定電路、超欠壓檢測電路和延時觸發(fā)驅(qū)動電路所組成，具體電路見附


圖1，附
圖1中有三個虛線框，分別標(biāo)有Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ；Ⅰ－溫度檢測、設(shè)定與控制電路，Ⅱ－電壓檢測比較保護電路，Ⅲ－延時啟動電路。附
圖1中使用了兩塊集成電路；一塊是電壓比較器IC1為LM339，一塊是IC2為NE555時基電路，為今后敘述方便起見，凡是LM339的各腳電壓用VLX表示，如其第1腳電壓為VL1，NE555的各腳電壓用VNX表示，如第1腳電壓為VN1。電源電壓正極標(biāo)為V＋，負(fù)極(接地端)標(biāo)注為V0，穩(wěn)壓管上端電壓為VW，用邏輯狀態(tài)說明時，1表示高電位，0表示低電位；附圖2是本實用新型的又一實施例，附圖3、附圖4是NE555的邏輯結(jié)構(gòu)圖和引出端接線圖；附圖5是LM339內(nèi)部原理圖；附圖6是本實用新型在冰箱中的安裝位置示意圖；發(fā)光二極管LED1、LED2為欠、超壓指示，LED3為壓縮機工作狀態(tài)指示；LED4為冷凍室作為冷藏室使用指示；開關(guān)K1是將冷凍室作為冷藏室及恢復(fù)冰箱冷凍室的轉(zhuǎn)換開關(guān)；端子1、2接電源，端子3、4接冰箱插頭。
下面先分析NE555組成的延時啟動電路<
>從附
圖1以及IC2的功能表可看出，繼電器J釋放其常開觸點，冰箱斷電，而當(dāng)VN2＞1／3V＋及VN6＞2／3V＋時IC2翻轉(zhuǎn)吸合，冰箱通電。二極管LED3發(fā)光，指示壓縮機工作。
從附
圖1中還可以看繼電器J與R12是交替通電的，即J通電，R12斷電，而J釋放，R12則有電流流過，在設(shè)計中J吸合電流基本上等于R12通電時流過的電流，相當(dāng)于IC2時基電路具有恒功率輸出，這是為了讓直流電源總電流基本上維持不變，將電源內(nèi)阻因繼電器J吸合、釋放時電流的變化對直流供電電源端電壓的影響減少到最小限度，提高了超欠電壓保護電路的檢測精度；如果直流供電電壓的內(nèi)阻很小，J的吸合電流不大，在J吸合時對直流供電電源的端電壓無什么影響，則可將R12省去，D5為續(xù)流二極管。
先敘述將冷凍室變?yōu)槔洳厥业墓ぷ髑闆r，開關(guān)K1如附
圖1所示位置，RT為熱敏電阻，作為溫度傳感器(探頭)置于冰箱冷凍室中，LM339的下部第3、第4電壓比較器作為溫度控制部份，溫度設(shè)定由二極管D1兩端引出到LM339的第11、第8腳，作為冰箱內(nèi)溫度的上、下限值，熱敏電阻RT與電阻R3的接點T引到LM339的第9、第10腳、冰箱溫度的變化引起熱敏電阻RT的變化，即引起T點電位的變化，并與二極管D1兩端設(shè)定的電壓相比較，從而達到溫控的目的。
假設(shè)由D1的正負(fù)極電壓——即VL8、VL11之間的電壓設(shè)定了冰箱內(nèi)的某溫度值，RT為一負(fù)溫度系數(shù)的熱敏電阻，即當(dāng)溫度上升時其阻值下降，則T點電位上升；溫度降低時其阻值上升，T點電位下降；在開始時冰箱溫度較高，RT值較小，T點電位較高，VL9＞VL8，IC1的14腳內(nèi)部所接三極管截止，V＋通過R8加到NE555的第2腳，又因為VL9＞VL11，IC1的13腳內(nèi)部所接三極管，呈低電位，經(jīng)R9，使三極管BG飽合導(dǎo)通，V＋通過R10給C1充電，其充電時間常數(shù)為RC，適當(dāng)選擇R與C的數(shù)值則可達到選定的時間，經(jīng)一段時間后，VN6逐步上升，直到＞2／3V＋，則J吸合，給冰箱供電，隨著時間的推移，溫度逐步下降，T點電位將小于VL11，此時，IC2并不翻轉(zhuǎn)而維持原態(tài)，J繼續(xù)吸合，冰箱繼續(xù)制冷，直到V9＜V8時，IC1的14腳所接內(nèi)部三極管導(dǎo)通，V＋經(jīng)R8、R7接地，只要恰當(dāng)選擇R8、R7(R7實際上可以省去，將R7接上也行)，使IC2第2腳電位低于1／3V＋，則IC2翻轉(zhuǎn)，繼電器J斷電，同時IC2第6腳經(jīng)二極管D3迅速放電，為下次延時作好準(zhǔn)備，與IC114腳相連的D2為隔離二極管，即使VL14＝0伏，也不會影響上面的電壓保護電路；J斷電后，冰箱溫度將逐步回升，一直升到T點電位＞IC1第11腳電位時，又重復(fù)上述過程。D1選用AK型或AP型，其飽和壓降約為0.2V～0.3V，不管冰箱溫度從哪點開始，其間溫差與D1兩端電壓相對應(yīng)，基本可認(rèn)為溫差為一恒定值，即所謂的等溫差控制，這是利用了二極管正向?qū)〞r的穩(wěn)壓特性，也是本實用新型的一大特點。
例如現(xiàn)有一負(fù)溫度系數(shù)的熱敏電阻，其阻值與溫度的關(guān)系如下表
<p>如附
圖1所示，R3取20K，DW為5V穩(wěn)壓管，則冰箱從10℃～6℃時，T點對地電壓(即VL9)為4伏～3.29伏，R4取5.1K，R5取10K，R6取10K，當(dāng)W3從上端變到下端時，二極管D1的電壓(即VL8)為4.01～3.23伏，只要將W3調(diào)到一定位置，即可將冰箱內(nèi)的溫度控制在10℃～6℃之間，其中包括了1℃～3℃的新式保鮮法所用的溫度，因這種溫度溫度始終沒有達到冷凍溫度，冰箱自身的溫控器是不會使冰箱停電的，只能由本溫控器來控制，D2的正向壓降若選為0.2伏，則冰箱內(nèi)高低溫差為4℃左右。
由于采用了這種溫控方式，有明顯的節(jié)電效果，如TOSHIBA NA 186E直冷式冰箱，在室溫34℃時，日耗電量由1.7度降為0.5度，NATIONAL NR 153TA間冷式冰箱，在室溫18℃，冷藏溫度為2℃時，日耗電量由1.2度降為0.3度，達到了合理使用冰箱冷藏室容量的目的，這種方式是在不犧牲冷藏指標(biāo)的同時，合理使用冷藏容量，達到主動節(jié)電的效果。
此時本實用新型作為冰箱保護器使用，能檢測供電電壓高低，是否在冰箱允許使用的范圍內(nèi)(在冷凍室變冷藏時，電壓保護器同樣起作用)，還能作斷電延時器使用，下面分別敘述之。
附
圖1中虛線框Ⅱ部份，IC1上部兩電壓比較器是用來作為電壓檢測用的，DW提供一穩(wěn)定電壓，接到IC1的第5、第6腳上，電壓高低是由W1、W2上取出的電壓來與DW的電壓VD相比較的，電位器W1、W2為欠超壓設(shè)定電位器，當(dāng)設(shè)定以后，W1、W2上下兩端電阻有一定分壓比，而直流電壓又將隨電源電壓的高低而變，當(dāng)電壓正常時，IC1第1腳、第2腳內(nèi)部所接二極管截止，不論從R2或從D2來的正電壓均不能通過LED1、LED2進入IC1，但是，當(dāng)電壓降低到電冰箱電源下限時，由W1分壓后，將使VL7＜VL6，IC1第1腳呈低電位，V1經(jīng)R8、R7、D2、LED1接地(R7省去，將R7短接也不會影響其邏輯功能)，使VN2＜1／3V1繼電器J斷電，且IC2第6腳經(jīng)D3、D2、LED1放電，為下次延時作好準(zhǔn)備，當(dāng)電源電壓超過冰箱允許使用電壓時，其道理同上，只不過通電回路中的LED1轉(zhuǎn)變?yōu)長ED2而巳，如果不需要區(qū)別電源電壓高低，只需顯示電源電壓不正常時，則將LED1和LED2相并聯(lián)，改用一只發(fā)光二極管顯示，從IC1電源理圖(附圖5)中可看出，它內(nèi)部是不會有短路現(xiàn)象發(fā)生的，而制作中卻節(jié)省了一只二極管。
如果電源斷電后又立即來電，附
圖1所示電路有無延時作用呢？回答是肯定的，一旦電源斷電，C1上的電荷將通過D4、D3、D2、R2經(jīng)R1、DW及與DW并聯(lián)的電阻迅速放電，來電后，要經(jīng)電阻R10向C1充電，直到VN6＞2／3V＋時，才能給冰箱供電，起到了延時供電作用，其中C4的作用是接通電源后，使VN3和VN7處于1的狀態(tài)，在J的觸點處采用了滅弧措施。
綜上所述，本實用新型的優(yōu)點是十分顯著的1＞能將冰箱冷凍室變?yōu)槔洳厥?，?jié)電效果顯著；2＞用一轉(zhuǎn)換開關(guān)能很容易的恢復(fù)冰箱原有功能，使用方便；3＞具有超欠壓保護和延時啟動功能，保護了冰箱壓縮機電機；4＞本實用新型采用了通用元器件，制作簡單，成本低廉，運行可靠安全；5＞本實用新型既可作冰箱附件出售，又可由廠家直接安裝在冰箱中，增加冰箱功能；6＞本實用新型具有實現(xiàn)新式保鮮(1℃～－3℃)功能。
本實用新型作為附件在冰箱上的安裝不必變冰箱的原有結(jié)構(gòu)，如附圖6所示。從中看到，安裝容易，使用方便。
附圖2只是在附
圖1作了一點改動，RT作為IC1的負(fù)端控制即IC1的14腳為啟動，13腳為仃止；IC2的2和6腳接在一起，具有更好的防干擾性能，控制原理基本上與附
圖1一致，此處不再復(fù)述了。
附
圖1的有關(guān)參數(shù)如下D1～D5 2AP型；D6～D7 2CZ型；C1＝330μf；C2＝0.1μf；C3＝470μf，C4＝10μf；C5＝0.047μf；W1＝W2＝100K；W3＝5.1K；DW＝5V；R1＝510K；R2＝1.5K；R3＝20K；R8＝10K；R9＝27K；直流供電電壓為9V，啟動延時約5～6分鐘。
權(quán)利要求1.一種適用于電冰箱的節(jié)電保護型溫控器是由溫度設(shè)定及檢測電路，超欠壓檢測電路和觸發(fā)驅(qū)動電路組成，其特征是溫度設(shè)定采用了等溫差控制，超欠壓檢測電路采用了集成電壓比較器，驅(qū)動電路具有恒功率輸出和延時觸發(fā)。
2.權(quán)利要求1所述的溫控器，其特征是驅(qū)動電路采用了555時基電路和二極管BG組成，在其復(fù)位端采用了RC延時電路。
專利摘要一種電冰箱節(jié)電保護型溫控器，是由溫度設(shè)定及檢測電路，超欠壓檢測電路和觸發(fā)驅(qū)動電路組成，尤其適用于雙門及有專門冷凍室的冰箱，在不需要冷凍食品或冷凍食品較少時，通過轉(zhuǎn)換開關(guān)能方便地將冷凍室作為冷藏室使用，節(jié)電效果一般達60％左右，需要時又能及時恢復(fù)冰箱原有功能，且具有延時啟動和超欠壓保護功能，既可作附件放在冰箱外面而不破壞冰箱外觀和內(nèi)部任何結(jié)構(gòu)，安裝方便，又可作為冰箱的一種控制部件與冰箱做成一體，本實用新型用普通元器件組成，成本低廉，功能多樣，性能安全可靠使用十分方便。
文檔編號F25D29/00GK2062808SQ89208799
公開日1990年9月26日 申請日期1989年6月19日 優(yōu)先權(quán)日1989年6月19日
發(fā)明者楊敏 申請人:楊敏