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1、 毕业设计（论文）题目：电冰箱控制系统设计 摘要电冰箱控制系统设计是利用硬件电路和软件控制来实现对电冰箱的全自动控制。在冰箱进入中国市场以来，它的发展速度惊人，无论是在保鲜效果上，还是在节能环保上都有了非常大的进步。但在控制电路上仍然还不全面，大部分还是机械是控制方式，仅在一些高档商品中才出现由软件控制。这也就要求我们在随着单片机的发展上，将电冰箱控制电路做到软件控制上的智能化，同时为环保和节能做出更大进步。本设计正是从这一点出发而实现的。它主要实现的功能有自动化霜；可设定化霜温度；可手动化霜；显示报警；过欠压保护。关键词：电冰箱 自动控制 单片机 目录第一章电冰箱简介61.1电冰箱与食品概述
2、61.2蒸气压缩式电冰箱制冷原理61.3电冰箱用制冷剂7第二章冰箱的组成82.1箱体和门体82.2制冷系统92.3电气系统122.4附件14第三章海尔电冰箱的结构与工作原理143.1电冰箱的组成、分类及型号143.2单门电冰箱的结构与工作原理163.3双门电冰箱的结构与工作原理183.4对开门电冰箱的结构与工作原理20第四章海尔电冰箱控制系统设计214.1电源电路的设计214.2温度检测电路和温度调节电路设计224.3关机开机的检测电路的设计244.3.1关机检测电路244.3.2开机检测电路244.4电冰箱控制电路原理图设计25第五章海尔电冰箱故障分析275.1压缩机不启动故障分析275.2
3、压缩机不停故障分析285.3不除霜故障分析285.4事例分析28结论31参考文献32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
4、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，我们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，我们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，根据我们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。第一章电冰箱简介1.1电冰箱与食品概述 电冰箱是一个习惯性的称呼，它泛指以人工方法获得低温，用以储存食品和其他
5、需要低温储藏物品的制冷设备。一般来说，它是家庭、商业、医疗卫生和科研中使用的各种类型、性能和用途的冷藏（柜）的总称。电冰箱主要是指家用电冰箱，它是以电能作为原动力，通过不同的制冷机械，而使箱内保持低温的制冷设备。电冰箱的主要作用是保鲜、保质，储藏食品和其他物品。电冰箱给人们的生活、工作带来了极大的方便。 普通电冰箱的制冷剂采用R12.发泡剂用R11。20世纪70年代以来的研究表明，氯氟烃类（CFCs，简称氟利昂）对大气臭氧层有破坏作用，于是新型环保电冰箱应运而生。新型环保电冰箱，一类是不再使用氯氟烃类物质作为制冷剂的符合环保要求的电冰箱；另一类是指制冷剂和箱体保温发泡材料都不使用氯氟烃类物质，
6、分别改用替代物，不再污染环境的电冰箱。按国际案例，后一类电冰箱可以被称为“双绿色”，是一种完全符合国际环保要求的新型电冰箱。1.2蒸气压缩式电冰箱制冷原理蒸气压缩式电冰箱的制冷系统主要是由压缩机、冷凝器、毛细管、干燥过滤器、蒸发器五大部分组成，由制冷管道将其连成密闭系统，如图1-2所示。图1-2蒸气压缩式电冰箱制冷原理图制冷剂在这个密闭系统中不断的循环流动，发生状态变化，与外界进行热交换。其工作过程是：液态制冷剂在蒸发器中吸收被冷却物体的热量，汽化成低压、低温的蒸气；被压缩机吸入后，被压缩成为高压、高温的蒸气；然后排入冷凝器中向冷却物质（水或空气）放热而冷凝成为稍高于常温的高压液体；这种制冷剂
7、液体先通过干燥过滤器将可能混有的污垢和水分清除后，再经毛细管节流变为低压、低温的制冷液体进入蒸发器吸热汽化，如此反复循环，从而使电冰箱内温度逐渐降低，达到人工制冷的目的。制冷剂在系统内状态的变化如下。冷凝器中制冷剂凝为液体时放热，蒸发器中制冷剂汽化吸热。在压缩机的吸入管及蒸发器的末端制冷剂呈过热蒸气状态（吸气过热），在压缩机排气管及冷凝器入口处制冷剂也呈过热蒸气状态（排气过热），而在冷凝器的末端出口处，由于外界物质（冷却水或冷却空气）的充分吸热，制冷剂液体呈过冷状态（过冷液体）。系统的压力分布是：压缩机排气口至毛细管入口处为高压部分，这种高压称为冷凝压力（相应的温度为冷凝温度）；从毛细管末端至
8、压缩机吸入端为低压部分，这种低压被称为蒸发压力（相应的温度为蒸发温度）；在压缩机中压力由低至高的变化。(1)压缩机用来提高制冷剂气体的压力和温度。(2)冷凝器用来放热，使制冷剂气体凝结成液体。(3)干燥过滤器用来滤除制冷剂液体中的污垢和水分。(4)毛细管使制冷剂液体在冷凝器和蒸发器之间形成一个压力差，达到节流、降压的目的。(5)蒸发器能使制冷剂液体吸热汽化，从而降低其周围的温度。因此，要使制冷剂永远重复利用，在制冷系统中达到制冷效果，上述五大部件缺一不可。由于使用条件的不同，有的制冷系统在上述五大部件的基础上，还增添了一些附属设备以满足系统的需要。1.3电冰箱用制冷剂现在海尔集团主要用的制冷剂
9、是R600a，R600a的化学名称是异丁烷，是国际公认的电冰箱制冷剂之一，对臭氧层无破坏作用，也不会产生温室效应，热学性能也比较好，为欧洲环保组织积极倡导使用的制冷剂。制冷剂为异丁烷的电冰箱在欧洲占有很大的市场份额，我国出口到欧洲的电冰箱很多也采用异丁烷作制冷剂。R600a是一种性能优异的制冷剂，其特点是冷却能力强、耗电量低、负载温度回升速度慢。应用于电冰箱的R600a中异丁烷的质量分数不小于99.9%，硫的质量分数小于110-3%，水的质量分数不大于110-6%R600a在1标准大气压下蒸发温度为-17，凝固点为-160，属中温制冷剂。它无毒，但可燃、可爆，在空气中爆炸的体积分数为1.8%-
10、8.4%，故有R600a存在的制冷管路，不允许采用气焊或电焊。它能与矿物油互溶；汽化潜热大，故系统充注量少；导热率高，压缩比小，对提高压缩机的输气系数及效率有重要作用；等畿指数小，排温低；单位体积制冷量仅为R12的50%左右；工作压力低，低温下蒸发压力低于大气压力，因而增加了吸入空气的可能性；价格便宜。由于具有极好的环境特性，对大气完全没有污染，故目前广泛被采用，作为R12的替代工质之一。R600a用于电冰箱时，电器元件应采用防爆型，避免产生火花，因此压缩机铭牌上有黄色火苗易燃标志，使用无触点的PTC启动继电器。用于无霜电冰箱的除霜系统可采用电阻式接触加热方式，使其表面温度远低于R600a的燃
11、烧温度（494）。压缩机必须采用适合于R600a的专用压缩机。R600a的单位体积制冷量比R12低，故要求压缩机的排气量至少应增加一倍。试验结果表明：与R12相比，R600a耗电量降低约12%，噪音降低约2dB（A）。若电冰箱制冷管路所用制冷剂为R600a，用R12代换将引起回气压力升高、压缩机过热和高压压力过高，从而使压缩机使用时间变短并容易损坏，所以R12与R600a是不允许代换的。第二章冰箱的组成冰箱主要由箱体、门体、制冷系统、电气系统及附件五部分组成。2.1箱体和门体箱体、门体根据不同的温度要求组成若干间室，与外界空气隔绝并分别保持一定低温。箱体、门体由箱壳、箱胆、门壳、门胆等结构件和
12、绝热材料组成。1、箱壳、门壳一般由0.4-0.8mm的冷轧钢板作成，表面经磷化与喷塑（或喷漆）处理。为了美观，门壳多用彩板，有的冰箱已经使用拉丝板。2、箱胆、门胆一般用厚1.2-5mm的ABS板或HIPS板经真空成型作成。箱胆也有用铝板作成的，这种箱胆强度比塑料好，但耐腐蚀性不如塑料。3、隔热层过去冰箱的隔热层都用玻璃棉充填，现在冰箱隔热层都用聚氨酯发泡塑料。聚氨酯发泡塑料是在异氰酸酯、聚醚的聚合反应中，加入发泡剂发泡而成。发泡剂过去都采用R11，这种发泡剂对大气层的臭氧层有较大的破坏作用。现在的发泡剂逐渐改为R141b或环戊烷，这两种发泡剂都是环保发泡剂。4、门铰链箱体和门体由门铰链联接在一
13、起。单门电冰箱有上、下两个铰链，双门电冰箱有上、中、下三个铰链。门铰链上一般都加一个限位机构和一个自锁机构。5、门封条为防止冰箱内冷气外泄和外界热气侵入，在门体的内壁四周装有磁性门封条，依靠磁条的磁力，将门封与箱体铁皮紧紧吸住。门封条是用软质聚氯乙烯挤塑成条，将磁性胶条穿入塑料门封条的空心管里，四角热粘合而成。康佳冰箱的门封条基本都可以进行拆卸，方便清洗。2.2制冷系统电冰箱的制冷系统由压缩机、冷凝器、干燥过滤器、毛细管、和蒸发器组成，制冷系统利用制冷剂的循环进行热交换，将冰箱内的热量转移到冰箱外的空气中去，达到使冰箱内降温的目的。1、压缩机家用电冰箱用压缩机一般为全封闭压缩机。它的全称为“电
14、冰箱用全封闭型电动机-压缩机”，它实际是将压缩机与电动机全部密封在机壳内。（1） 压缩机的作用 如图2-1所示，为压缩机的实物图。压缩机是制冷循环系统的“心脏”，它的作用是在电动机的带动下，输送和压缩制冷剂蒸气，使制冷剂在系统中进行制冷循环。当压缩机电动机带动曲轴作旋转运动时，连杆将旋转运动转化为活塞的往复式运动。活塞在气缸中所作的往复运动，可分为吸气、压缩、排气和膨胀四个工作过程。 图2-1（2）压缩机的组成压缩机由曲轴、连杆组件、活塞、气缸、机体、转子和定子等部件组成。（3）压缩机冷冻油的作用a、润滑作用减小机器运动部件的磨损，延长机器的使用寿命。b、降温作用冷冻油制冷压缩机内不断循环，带
15、走制冷压缩机摩擦件相对运动过程中所产生的热量，使机器保持较低的温度，从而提高制冷剂压缩机的效率及使用的可靠性。c、密封作用冷冻油在压缩机运动部位起着密封作用，防止制冷剂的泄漏。（4）压缩机冷冻油的性能指标冷冻油的性能和质量直接影响着制冷压缩机的工作和运行。因此，了解冷冻油的性能和牌号，以便正确选用冷冻油就显得十分必要。国产的冷冻油按其50时的运动粘度分为13、18、25、30、40、等5个牌号。不同牌号的冷冻油不能混合使用，但可以代用，其原则是高牌号可以代替低牌号冷冻油。2、冷凝器 （1）冷凝器的作用 图2-2如图2-2所示，为冷凝器的实物图。冷凝器又称为散热器，是电冰箱制冷系统中主要的热交换
16、设备。冷凝器的作用是将压缩机排出的高温、高压制冷剂蒸气，在冷凝器里经过热量的传递，向周围空气散热，使制冷剂蒸气冷却然后液化成液体。防露管既起到了冷凝器的作用，又使冷冻室门口周围温度升高，防止冷冻室门口周围凝露。（2）冷凝器的组成a平背式（内藏式）冷凝器由左冷凝器、防露管、右冷凝器组成。左、右冷凝器由粘胶铝箔粘贴在箱体的左、右侧板上，防露管则安装在冷冻胆框四周。b丝管式冷凝器丝管式冷凝器是用钢丝点焊在邦迪管上，再经防锈处理而成。3、毛细管 （1）毛细管的作用毛细管有两个作用：a.保持冷凝器制冷剂和蒸发器制冷剂之间有一定的压力差，以保证制冷剂蒸气在冷凝器内有较高的压力，从而使制冷剂蒸气在冷凝器内散
17、热冷凝成液体；保证制冷剂液体在蒸发器内有较低的压力，从而使制冷剂液体在蒸发器内吸热蒸发成气体。b.控制制冷剂流量。如果毛细管阻力大，制冷剂流量小，制冷量少，蒸发温度低；如果毛细管阻力小，制冷剂流量大，制冷量大，蒸发温度高。 （2）毛细管的构成毛细管是一根细而长的紫铜管。内径一般为0.51mm，长度为24m不等。铜管的导热性能良好。4、蒸发器 （1）蒸发器的作用 图2-3如图2-3所示，为蒸发器的实物图。蒸发器是冰箱制冷系统中的产冷部件。蒸发器的作用：从毛细管降压后的制冷剂气液混合体（气液比例约为1：9）进入蒸发器，在低压下蒸发由液体变成气体，经蒸发器吸收箱内的热量，达到制冷的目的。蒸发器内制冷
18、剂的蒸发温度越低，冷却周围物体的能力越大，而它的蒸发面积是由压缩机的产冷量决定的。（2）蒸发器的组成a上置冷冻室冰箱冷冻室蒸发器为板管式蒸发器，板为冷冻室内胆，材质为铝板。管，有一些为铝管，有一些为铜管，用导热胶膜贴在内胆背面。冷藏室蒸发器为板管式蒸发器，板，为蒸发器板，贴在冷藏胆背面。管为铜管，用粘胶铝箔贴在蒸发器板上。b下置冷冻室冰箱冷冻室蒸发器为丝管式蒸发器，将钢丝点焊在邦迪管上，作成层架（用于放抽屉），并作防锈处理。冷藏室蒸发器为板管式蒸发器，板，为蒸发器板，贴在冷藏胆背面。管为铜管，用粘胶铝箔贴在蒸发器板上。5、干燥过滤器 图2-4如图2-4所示，为干燥过滤器的实物图。干燥过滤器的构
19、成：干燥过滤器外壳为铜管，直径为16左右，长100-150mm，铜管两端缩口，铜管里面两端装有铜丝过滤网，干燥过滤器的作用：干燥过滤器安装于冷凝器与毛细管之间，用以吸附制冷系统中的水分，以防止发生冰堵，同时还起到过滤作用，防止杂质、碎物等进入毛细管引起脏堵。 6、制冷剂（1）制冷剂的作用：制冷剂是指在制冷系统中实现制冷循环的工作介质。在压缩式制冷循环中，利用制冷剂的相变传递热量，即制冷剂在蒸发过程吸热，在冷凝过程放热。（2）制冷剂的种类及特性：冰箱所用制冷剂主要有四类：R12、混合工质（R152a/R22）、R134a、R600a。2.3电气系统电气系统的主要作用是将箱内的温度控制在一定的范围
20、内，以保证冷藏冷冻的需要。 1.机械式温控冰箱电气系统零部件（1）温控器 图2-5 如图2-5所示，为温控器的实物图。温控器对电冰箱内温度的控制是通过控制压缩机的开停来实现的。直冷式冰箱的温控器一般放在冷藏室内，通过制冷系统匹配来控制冷冻室温度。（2）温度补偿开关及温度补偿加热器：温度补偿加热器由电阻丝外覆绝缘层构成当环境温度较低时，低于10时，冷藏室温度容易达到，此时停机时间很长，制冷系统是单一系统，冷冻室温度就达不到-18。当环境温度低于4时，冷藏室温度低于温控器开机点，压缩机就不会启动。（3）启动继电器：冰箱启动继电器是PTC启动继电器。PTC是一种半导体晶体材料，具有正温度系数的电阻特
21、性。这种PTC，在环境温度100以下，不带电的情况下，呈低电阻（约22），通电后元件温度瞬间急剧上升，电阻增大，使启动绕组断路。压缩机靠主绕组的电流运行。（4）过载保护继电器：过载保护器是用来防止压缩机过载和过热导致烧毁电动机而设置的。冰箱压缩机一般采用碟形保护器。该保护器串联在压缩机的主线路中，当电路因电流过大时，与之相连的电阻丝会发热，使相邻双金属片受热变形，向上弯曲断开电路，从而保护压缩机不被烧毁。由于保护器紧压在压缩机外壳上，所以双金属片又能感受机壳温度，若压缩机工作不正常，机壳温度过高，双金属片也会受热弯曲断开电路，因此该保护器有双重作用。2.电脑温控冰箱电气系统（1）双温双控冰箱控
22、制原理在冷藏室、冷冻室、冷藏室背部各放一感温探头来感受冷藏室、冷冻室、冷藏室背部的温度，电脑控制器将这些温度与按键输入的温度值进行运算比较，通过控制压缩机和电磁阀的开停、通断分别控制冷藏室、冷冻室的温度以及冷藏室的化霜。（2）四点感温电脑控制冰箱在冷藏室、冷冻室、冷藏室背部和冰箱顶部各放一感温探头来感受冷藏室、冷冻室、冷藏室背部和环境的温度，电脑控制器将这些温度与按键输入的温度值进行运算比较，通过控制压缩机和加热器的开停控制冰箱的温度和冷藏室的化霜。由于这种电脑控制冰箱没有电磁阀，它不能分别控制冷藏室、冷冻室的温度，但由于有环境感温头，它能根据环境温度自动调整冰箱的温度设置。2.4附件1、对上
23、置冷冻室，冷冻室搁架为钢丝搁架，冷藏室搁架和果菜盒为平面钢化玻璃，门搁架为PS塑料搁架。2、对下置冷冻室，冷冻室抽屉为ABS不透明抽屉或为AS（也有PS）透明抽屉，冷藏室搁架和果菜盒为平面钢化玻璃，门搁架为PS塑料搁架。第三章海尔电冰箱的结构与工作原理3.1电冰箱的组成、分类及型号电冰箱应具有制冷、保温和控温三项基本功能，为了实现三项基本功能，蒸气压缩式电冰箱主要由箱体、制冷系统、电气控制系统和附件四部分组成，如图3-1所示。其中，箱体是绝热保温部件，制冷系统是电冰箱的心脏部件，电气控制系统是电冰箱的指挥部件。电冰箱的种类很多，它的形式向实用性和美观性方面不断发展。从不同的角度出发，电冰箱有不
24、同的分类方法，通常主要有以下几种：（1）按照结构类型分类即按电冰箱箱门数量的多少来区分，一般可划分为单门电冰箱、双门电冰箱、对开双门壁柜电冰箱、三门电冰箱、多门电冰箱。（2）按照用途分类，可以分为冷藏电冰箱、冷冻电冰箱、冷藏冷冻电冰箱。（3）按照冷冻室温度的不同，电冰箱可分为一星级、二星级、三星级、四星级。（4）按照适用的气候环境，电冰箱可分为亚热带型、温带型、亚热带型和热带型四种类型。（5）按冷却方式的不同，电冰箱可分为直冷式、间冷式和间直冷并用式三种类型。图3-1海尔双门电冰箱的分解图按照规定，我国早期电冰箱的型号用字母、数字标注，它表明了电冰箱的类型、有效容积等内容，新型电冰箱型号的表示
25、方法如图3-2所示： 图3-2新型电冰箱型号的表示方法产品代号:“B”表示家用电冰箱；用途功能代号：冷藏电冰箱为“C”，冷藏冷冻电冰箱为“CD”，冷冻电冰箱为“D”；规格代号：说明产品的有效容积（L），用阿拉伯数字表示；冷却方式代号：无霜电冰箱用字母“W”表示；改进设计序号：用英文字母顺序表示，不能使用“I”、“M”、“O”、“S”、“W”、“Y”；控制方式代号：机械控制不标注，电脑控制用“Y”表示；节能标记代号：，普通及普通节能不标注，“S”表示超级节能;温区标记代号：双温区及以下不标注，多温区用“M”标注；外观颜色标识：“A”表示珍珠白，“F”表示金丝黄，“D”表示银色，“M”表示银灰。3
26、.2单门电冰箱的结构与工作原理单门电冰箱只有一扇门，没有专门的冷冻室，其结构如图3-3所示: 图3-3单门电冰箱结构示意图单门电冰箱的制冷系统由压缩机、冷凝器、干燥过滤器、毛细管及蒸发器组成，其制冷系统工作原理和组成如图3-4所示。图3-4单门电冰箱制冷系统结构与工作原理由图3-4可知，当电冰箱通电运行时，制冷剂经冷凝器、干燥过滤器、毛细管、蒸发器，最后被压缩机吸回，即完成一个单系统循环。被吸回的低温低压制冷剂为气态，经压缩机压缩变为高温高压过热蒸气，经排气管进入冷凝器；高温高压气体在冷凝器中散热后，变为高压中温液态，然后经过干燥过滤器滤除杂质和水分后，进入毛细管；在毛细管中节流降压后进入蒸发
27、器内蒸发；在蒸发器中，制冷剂液体汽化为干饱和蒸气，从而大量吸收箱内空气和食物的热量，达到制冷的目的；在回气管中，制冷剂过热气体再次被吸入压缩机，如此周而复始地实现制冷循环。图3-5所示为另一种直冷式单门电冰箱的制冷系统。与上诉制冷系统相比，该系统增设副冷凝器（蒸发盘加热器）及门框防露管。副冷凝器设置在电冰箱底部的接水盘上，依靠冷凝热去蒸发露水。门框防露管布置在门框周边，用散发出的热量对门框加热，使门框不凝露。制冷剂在系统内的流向是：压缩机主冷凝器箱门防露管干燥过滤器毛细管蒸发器回气管压缩机。图3-5直冷式单门电冰箱制冷系统3.3双门电冰箱的结构与工作原理双门直冷式电冰箱就是有两扇门的电冰箱，其
28、中以上下箱门结构的电冰箱最为常见，以下是双门电冰箱的结构图和实物图，如图2-6所示：双门直冷式电冰箱在冷藏室和冷冻室中各设一个独立的蒸发器。两个蒸发器串联在制冷系统中，共用一根毛细管，这种蒸发器称为单节流双蒸发器。这种电冰箱的冷凝器，有的安装在箱内背后；有的则采用内藏式，安装在箱体两侧或箱门附近的外壳内（即所谓的门框防露管），图3-7为早期双门直冷式电冰箱制冷系统图。其制冷系统工作原理是：当电冰箱通电运行时，制冷剂在系统中的流向是压缩机副冷凝器冷凝器门框防露管干燥过滤器毛细管冷藏室蒸发器冷冻室蒸发器压缩机，即完成一个单系统制冷循环，实现了冷冻室、冷藏室制冷的目的。制冷剂经毛细管先进入冷藏室蒸发
29、器，再进入冷冻室蒸发器。 图3-6双门电冰箱的结构图和实物图图3-7早期双门直冷式电冰箱制冷系统图 目前，比较流行的冷冻室下置抽屉式电冰箱的制冷系统如图3-8所示。其工作原理是：当电冰箱通电运行时，制冷剂在系统中的流向是压缩机副冷凝器冷凝器门框防露管干燥过滤器毛细管冷冻室蒸发器冷藏室蒸发器吸气管压缩机，即完成一个单系统制冷循环，实现了冷冻室、冷藏室制冷的目的。制冷剂经毛细管先进入冷藏室蒸发器，再进入冷冻室蒸发器。冷冻室蒸发器为外露式、搁架式蒸发器，多层串联，将空间分割成若干层，生熟或不同食品储存在不同的抽屉里，相互不串味。冷冻室温度比较均匀，制冷速度快，结霜量较少，而且存取食物互不影响，即提高
30、了食品的储存质量，又降低了能耗。 图3-8双门直冷抽屉式电冰箱制冷系统结构图3.4对开门电冰箱的结构与工作原理对开门电冰箱属于大容积电冰箱，整体豪华大气，可最大限度地满足现代家庭对食物保鲜冷冻的需求，其主要的结构如图3-9所示： 图3-9海尔BCD-518WS内部结构图 图3-10海尔BCD-518WS制冷系统图3-10所示为海尔BCD-518WS制冷系统。海尔BCD-518WS为双系统电脑控制电冰箱，在冷藏、冷冻室各有一个蒸发器，通过电磁阀换向实现冷藏温度的控制；采用双温双控工作方式，可以根据环境温度、电冰箱内部温度及负载大小等参数调节控制参数，优化能源使用，从而实现节能降躁，提高温控精度，
31、提高冷冻能力，改善冷冻效果。制冷工作原理：制冷剂首先通过压缩机被压缩成高压气体，然后经过冷凝器以及门框防露管散热变成高压液体，再经过干燥过滤器除去水分，通过电磁阀进入毛细管。毛细管节流后，制冷剂经过蒸发器吸热由液态转换为气态，最后经过回气管回到压缩机，如此循环。第四章海尔电冰箱控制系统设计4.1电源电路的设计一个冰箱的电源是外部电源与冰箱内部电力系统的关键点，拥有一个好的电源电路设计将帮助电冰箱更好的使用，甚至可以减少故障出现的频率和延长使用寿命，所以说电源电路的设计是非常有必要的。假如没有电源电路，冰箱可能会突然烧坏或停机，将严重影响冰箱的正常使用。具体的电源电路设计如图4-1所示。从这个电
32、源电路中可以获得控制电路所需要的直流14V和直流6.8V电压。变压器T801将输入的支流220V电压变为交流16V的电压，经过二极管VD805和VD806组成的全波整流电路整流后，在经电容器C806滤波，得到一个直流14V的电压。DC14V的电压再经稳压管D808，电阻R812和电容C808组成的简单稳压回路作用，得到一个DC6.8V的电压，该电压供控制电路中的其他部件使用。TNR801是一只压敏电阻，具有抗干扰过流保护的作用。当输入的交流220V电压过高，或因闪电造成的高压窜入电路时，它会因高电压的作用使TNR801阻值急剧减小而烧断熔丝F801，使变压器初级短路，从而对控制电路起到保护作用
33、。 图4-1电源电路4.2温度检测电路和温度调节电路设计温度能给消费群众带来一种直观的感觉，能准确的反应冰箱实际的工作情况，也能帮助人们有效的控制冰箱内的食物，同时也能达到节能的效果，所以温度的检测电路和温度的调节电路设计是非常有必要的。假如没有这两个电路，里面的食物可能被冻坏或很快就坏了人们都还不知道，不能达到消费者理想的效果。具体的如下所诉：温度检测电路如图4-2所示。当冷藏室温度升高时，热敏电阻R的阻值就减小，电压U增加。如U=6.8V，冷藏室温度为30时，传感器阻值为2.16千欧。则此时U为5.59V。反之，冷藏室温度降低时，传感器阻值增加，电压U就随之下降。这样就把温度的变化转化成电
34、压的变化。 图4-2温度检测电路温度调节电路如图4-3所示。滑动电阻R124是一个滑键电位器，它的滑动键就是该电冰箱的温度设定钮，改变滑键的位置就可以改变电压U的大小，U的变化决定压缩机的开停，于是就控制电冰箱冷藏室的温度。调节滑键电位器可使U在设定范围1.52.2V之间变化。图4-3温度调节电路 4.3关机开机的检测电路的设计开机、关机直接控制电冰箱的开启与停止，能保证电冰箱的正常使用，同时也能有效的管控电冰箱，所以电冰箱的开机、关机设计也是非常有必要的。假如没有这两个设计，不仅不能有效的控制电冰箱的正常使用，还可能造成更多的能源浪费。具体的设计如下：4.3.1关机检测电路关机检测电路如图4
35、-4所示。在这个电路中，由比较集成电路Q802发出停机信号。工作原理：利用Q802的一组电压比较运算放大器，将温度检测电路输出的电压U与温度调节电路中设定电压U进行比较，以确定压缩机的工作状态，脚是正输入端，脚是负输入端，脚是输出端。温度传感器检测的电压信号U加到脚上，温度调节按钮预选设定的电压U输入到脚，比较器对这两个电压进行比较。当UU时，脚就输出高电位（常用“1”表示），压缩机一直运转。图4-4关机检测4.3.2开机检测电路 如图4-5所示。比较运算放大器的，脚负责发出“开机”信号。电阻R801和R802的直流电压进行分压，使Q802的脚电压固定在近似4V，冷藏室传感器输入的电压US接入
36、到脚，电压比较器对这两个电压进行比较，以确定压缩机的状态。当冷藏室的温度上升时US也在上升，US4V时，Q802脚输出端为低电平，这就是开机信号。当冷藏室传感器所感受的温度在3.5上时，Q802脚输出端输出低电平。 图4-5开机检测电路4.4电冰箱控制电路原理图设计电冰箱控制电路的设计如同人体的大脑，它能有效的控制电冰箱的各个部件设计和支配各个部件的正常使用，如果哪个地方出现问题也能准确的做出反应，故控制电路原理设计是所有设计中最重要的，也是非常有必要的。假如没有这样的设计，电冰箱整个控制电路将会一片混乱，电冰箱会出现各种各样的故障，严重影响电冰箱的正常使用。具体的设计如下：电冰箱的电子控制电
37、路由制冷压缩机电路，温度控制电路和除霜电路组成，如图4-8所示。其中制冷压缩机电路采用集成电路控制压缩机的开停。温度控制电路采用电子温控器，利用热敏电阻的负温度特性设置温度传感器感知箱内的温度，通过一组电压比较放大器，将温度感知电路的输出电压与固定电压进行比较，经过开停机信号的识别电路和执行机构去控制压缩机的开停。除霜电路也是通过电压比较运算放大器组成的检知电路的输出电位，使三极管处于饱和或截止状态，从而控制继电器的动作，达到除霜的目的。基本电路分为操作盘和控制板两部分。操作盘设置在冰箱的前框上，其外型如图4-6所示。操作盘由冷冻室除霜操作和温度调节两部分组成，原理如图4-7所示。 图4-6电
38、冰箱操作盘 图4-7操作盘电路图 该电冰箱除霜方式为半自动除霜。开始除霜时由人工操作，停止除霜时可自动结束，也可人工停止。表4-1电冰箱温度调节盘调温表刻度盘指示点温度调节内容1比“4”高3度左右4冷藏室温度约3度，冷冻室温度约-18度7比“4”低3度左右HEAVYCOOL环境温度10度时，冷藏室温度变换较小，此时使用此点可使冷藏室温度达到要求操作盘上的饿温度调节是用来调节冷藏室温度的。在温度调节的刻度盘上共有四个指示点，调节冷藏室温度时，通过调滑动调节钮，可使其与刻度盘上的指示点相对应。也可使其对准刻度盘两点之间的任意位置。具体调节内容4.1。滑动调节键是一个控温滑键电位器，由它设定冷藏室的
39、温度。箱内的温度传感器将感知冷藏箱温度的变化，并将温度变化量转化为电压变化量。这两个电压信号输入到控制板中的电压比较运算放大器中进行电压比较。当冷藏室温度慢慢上升，超过电位器的固定电压时，比较放大器输出低电平，然后再通过信号识别和执行机构，使压缩机开始制冷运转。图4-8电冰箱控制电路原理方框图第五章海尔电冰箱故障分析5.1压缩机不启动故障分析电冰箱压缩机电路分析。首先检查压缩机是否损坏，用万用表的“R1”档检查压缩机两绕组的电阻值，压缩机正常时RcA=20.2、Rcm=18.6，这时可接通电冰箱的电源，检查继电器是否有电流通过，方法是用万用表的交流电压档测量固定在压缩机上的继电器的两根电源输入
40、线的三根输入线，如无电压可继续测量控制电源变压器的初、次级线圈。检查抗干扰过流保护元件TNR801，此元件为易损件，常因电压过高而使顶部出现裂纹，若因高脉冲电压作用而损坏，其中心部位会出现烧坏的一点，损坏后必须更换次件。 当检查T801的初、次级线圈均有交流电压而压敏电阻TNR801也未损坏时，可用万用表的直流电压测量电源电路有无直流电压输出，正常时为1314V。如无直流电压输出或只有67V时，可判定为整流管烧坏或其中一只烧坏。也可检查判断稳压二极管D808是否损坏或滤波电容是否滤电、失效等。如电源电路无故障，压缩机仍不启动，可重点检查Q802（TA753399）的U和U电压，如U4U5，则压
41、缩机不会启动。5.2压缩机不停故障分析压缩机不停一般多由控制继电器造成。由于压缩机电机绕组的电感作用，串接在压缩机电机绕组中的控制继电器常因触点粘连而不能断开，造成压缩机不停。检查是否粘连的简便方法是：按下除霜按钮，如果压缩机仍不停机，可判断为控制继电器存在故障。另外，Q802U6的电位低也会造成压缩机不停。即冷藏室温度传感器的温度特性变差，温度降低时其中阻值不再增加或增大不明显，就使U6的电位值偏低，造成压缩机不停。当传感器有故障时，应更换新的传感器。如除霜时压缩机仍不停，可检查Q811是否击穿。可用万用表直流电压档测量继电器线圈有无工作电压，如有直流电压（约13V）说明管已击穿，如无直流电
42、压说明Q811正常。也可检查二极管D803，如此管断路也不能停机。5.3不除霜故障分析（1）根据除霜电路的工作原理，检查除霜控制电路各点电压和元器件接触是否良好。（2）检查操作盘上除霜按键是否完好，冷冻室传感器和电阻R809是否短路。如出现短路现象或除霜按键接触不良，则不能发出除霜信号。（3）检查控制板上除霜加热器电路电压，测量Q812是否损坏，当Q812损坏后，继电器RY02就无法接通除霜加热器。（4）检查除霜加热丝及温度熔断丝是否烧断，一旦烧断，除霜电路将被切断导致不能除霜。5.4事例分析 例1故障现象一台控制式电冰箱不制冷。分析与检修：通电试机压缩机忽转忽停。卸下热敏电阻测其阻值正常测过
43、热、过流保护器良好测压缩机线圈良好卸下冰箱后背上侧外板测电控板上保险管、压敏电阻良好测变压器副边有交流输出测整流有+14V直流电压输出。检查接插件时发现有多处锈蚀。造成锈蚀的原因是：冰箱放在厨房内冰箱内的控制板长期受蒸气侵蚀。用95%的酒精清洗接插件的锈蚀处10分钟后插好接插件并建议用户把冰箱移至厨房外通风良好的地方。通电试机故障排除冰箱恢复制冷。 例2故障现象一台电冰箱不停机。分析与检修：检查发现冷藏室内蔬菜冻坏按下除霜按键压缩机停机运转除霜后上述故障重复。折下冷藏室内的热敏电阻经检测良好打开前控制板外盖测量控制板上电位器R121、R123良好测后控制板运算放大器V6脚有高电平输出测二极管D
44、803良好测三极管Q811元直流+14V输出说明已损坏。更换三极管制11后通电试机故障排除。 例3故障现象一台电冰箱压缩机停机把冷藏室内的蔬菜冻坏。分析与检修：卸下冷藏室内的热敏电阻在环境温度15时测RS阻值为4.01k0说RS热敏电阻良好。打开前控制板外盖测量控制板上电位器R121、R123电阻良好。测后侧控制板运算放大器V6脚有高电平输出测二极管D803良好测三极制11元直流输出(假如测D811有+14V直流输出说明Q811三极管击穿)。用手按下化霜键压缩机继续运转说明继电器RY01内部触点粘连。用一字小改锯轻轻撬开继电器外壳(注意不要碰断线圈)发现继电器触点粘连平面上有很多烧蚀毛刺用小什
45、锦铿去掉毛刺再用最细的砂纸打磨平整，然后，再用95%的酒精把触点擦洗干净10分钟后盖好外壳。通电试机故障排除，冰箱恢复正常运转。 例4故障现象一台电冰箱使用6年后，发现制冷压缩机运转时长，停机时间短。分析与检修：检查制冷系统元故障。测控制板上的变压器副边输出良好测整流电路有+14V直流电压输出，测运算放大器TA75339P集成块V6脚电位偏低。把冷藏室内与热敏电阻RS相接的R806电阻拆下换上一个7.5k0的电阻使R806电阻阻值减小提高V6的电位再把RS相接的R802电阻拆下换个25k0的电阻提高刊的电位。换好后通电试机故障排除冰箱恢复正常运转。 例5故障现象一台牌电冰箱按下除霜按钮不除霜。分析与检修：检查操作盘上除霜按键接触良好，拆下冷冻室传感器，测量电阻良好，测除霜加热丝和温度熔断器良好。测控制板Q812三极管击穿。Q812击穿后继电器RY02不吸合使除霜加热丝无法接通。更换三极管Q812后故障排除。结论 毕业论文是一次非常难得的理论与实际相结合的机会，通过这次比较完整的系统设计，我摆脱了单纯的理论知识学习状态，和实际设计的结合锻炼了我的综合运用所学的专业基础知识，解决实际工程问题的能力，同时也提高我查阅文献资料、设计手册、设计规范以及电脑制
