基于单片机的多功能冰箱监测系统设计论文

基于安保的多功能冰箱监测系统设计

2 冰箱控制系统的要求和组成

2.1 电冰箱的组成、要求和分类

2.1.1 电冰箱的组成

电冰箱主要包括冰箱箱体部分，门体部分、压缩机部分、蒸发管路部分，冷凝管路部分，制冷剂冷媒、控制系统及其他工艺设备组成。如图1所示。

图1 电冰箱的组成示意图 Fig1 Schematic diagram of refrigerator

箱体本身是电冰箱保温及储存食物的重要部分，由冷藏箱胆、冷冻箱胆、侧板、后背板和发泡剂等组成，也是冰箱储存食物的的区域，主要完成对放进去的食物进行降温，冷冻处理，起到保鲜，长时间保存的作用。 2.1.2 电冰箱的基本要求

电冰箱作为最常用的家用电器，最重要的当然是使用的安全性和稳定性，其基本要求如下：

（1）电冰箱的保温性能良好

电冰箱工作时，冷藏室和冷冻室的温度一般都是低于常温的，特别是夏季，

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温差相差更大，这就需要冰箱具有良好的保温性能，例如，冰箱的发泡层都是比较厚的，采用型号为HFC-245fa的高性能环保发泡剂，具有更好的保温效果，加上门封条的独特设计，使得储存的食物更佳安全，可靠。

（2）电冰箱的噪音要小

冰箱在正常使用过程中，都是放在日常居住的地方，为了使电冰箱在工作过程中能够不对人们日常生活起居造成影响，所以在国家制定的标准中，都有明确规定，其噪声不应该超过45dB，因此，电冰箱对噪声方面的要求越来越高。

（3）电冰箱的密封性能要好

电冰箱储存食物，冷藏室一般都是储存新鲜的水果和蔬菜的，为了保证水果和蔬菜的新鲜程度，需要的湿度相对外界会高很多，这就需要电冰箱的密封性能要好，良好的密封性能对保温也有很大的作用。

（4）安全可靠

必需使压缩机的连线处于绝对安全位置，由于压缩机是由220V供电且压缩机工作室温度比较高，所以压缩机及其联接线路必需放在可靠的位置，由于冷藏室湿度大，所以冷藏室照明灯应封闭或各接口之间距离增大。

2.2 冰箱控制系统要求和组成

2.2.1 多功能冰箱的分类

目前，家庭常用的电冰箱只有两个温室即冷藏室和冷冻室，但是这已经远远不能满足市场上的需求，随着单片机的发展和变频压缩机的出现，电脑冰箱和变频冰箱也相继出现，在原有的基本功能上增加各种生活便携式服务，如现在深受客户喜爱的制冰机。多功能冰箱主要有：节能冰箱、电脑冰箱、无氟冰箱、变频冰箱组成，其功能主要体现在电脑和变频冰箱上。 2.2.2 冰箱的控制方案

对于普通冰箱来说，冰箱冷藏室和冷冻室温度的控制是比较重要的，普通电冰箱使用的是在冷藏室安装温控器，通过感知冷藏室的温度，来实现压缩机的开机与停机，冷冻室的温度，通过不断地匹配试验，改变冷冻室蒸发管路，使冷冻室的温度可与冷藏室的温度相匹配。但是，这样的冷藏冷冻箱控制的温度不是很精确，只能大概在某一范围之类，时间稍微长点，就会造成冰箱的制冷效果变差。电脑冰箱的出现，使得这一问题得到解决，第三代温度控制冰箱采用电脑智能，

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以准确的控制温度为代表。通常在冰箱的门上加入可视化的液晶或其他种类的显示屏，以正确的显示温度，并对箱体内温度进行不同的设定。即使经常性的开启冰箱门，也能通过控制板控制压缩机，改变压缩机中电机的运行频率，使温度恒定在设置的数值，同时达到节能的目的。

多功能冰箱是建立在电脑冰箱之上的，通过电脑冰箱的控制系统，输出不同端口，从而使得冰箱具有不同的功能，如目前市场上常用的温度显示功能，温度调节功能，使得冰箱更加人性化和智能化。为了使电脑冰箱成为可能，就需要有对应的控制系统，从最初的使用8位单片机控制冰箱的温度开始，发展到之后的使用嵌入式系统，再到现在的物联网冰箱，冰箱越来越智能化。 2.2.3 冰箱控制系统的主要组成

冰箱控制系统由参数控制、同步控制与反馈控制、抗干扰构成。其中对冰箱温度控制影响最大的为参数控制。

（1）参数控制中对温度采集点的设定是最为关键，冰箱温室温度的控制主要取决于采集点采集的温度，采集点安装在箱胆不同的地方，采集的温度也会不同，根据经验来看，冷藏室和冷冻室的上面温度比下面温度要高，通常在3℃左右。目前冷藏室和冷冻室温度传感器都是采用型号为HCS39A202G7型感温头，该传感器感温电阻由于包裹在ABS塑料壳里面，导致采集温度的延迟，所以，要使得冰箱的温度控制精确，需准确的放置温度传感器的位置和在单片机程序中设置对应的参数修正值，即参数修正温度控制法。电冰箱控制系统就是通过就是对温度进行实际测量和控制来间接的控制温室内温度。在目前有两种方法来控制该部分参数，分别为恒定参数法和直接采样控制法。本课题运用的是恒定参数法，运用闭环或半闭环智能控制参数，使参数稳定在一定的范围内，从而保证温度稳定。

（2）温度控制过程中通过编写的程序、设定的参数，使压缩机稳定工作，智能调节压缩机的开机和停机。本课题通过温度采集和压缩机控制同步完成控制与反馈控制，按照环温的不同，智能调节参数修正值，保证两温室温度的稳定。

（3）温度智能控制冰箱相对于普通机械式温控冰箱，其电路较复杂，由于冰箱生产过程中，环境比较恶劣，影响因素多，为此，控制系统需有与其它冰箱相似的保护系统外，还需要在主控板上增加固定措施，安装盖板并且盖板周边应安装有具有防水的绝缘保护垫。

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