專利名稱：電冰箱電子式溫控節(jié)電保護(hù)器的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實(shí)用新型是一種電冰箱電子式溫控節(jié)電保護(hù)器，它屬于冷凍冷藏設(shè)備領(lǐng)域，特別是涉及這些設(shè)備的控制和安全裝置的配置和安裝。它是由超、欠壓延時(shí)保護(hù)電路和為其提供工作電壓的整流穩(wěn)壓電路所組成。
目前我國(guó)的家用電冰箱正向低溫、大容積發(fā)展，但是，我國(guó)人喜愛新鮮食物，對(duì)冷凍食物還未普遍接受，誰也不愿將價(jià)格較高的新鮮高蛋白食物如雞、魚、蝦等凍成價(jià)格較低的冷凍食物來吃，并且我國(guó)的家庭又是趨向小型化，以三口之家居多，加之集中購物周期短，因此電冰箱的利用率不高。當(dāng)冰箱存放食物很少且只需短期冷凍食物或僅需冷藏食物時(shí)(這種情況又是約占冰箱整個(gè)使用狀況的80％)，則白白地浪費(fèi)了大量的電能。
一般的電冰箱如《家用電冰箱》(關(guān)萬里編著，上?？茖W(xué)技術(shù)文獻(xiàn)出版社1987年7月第3版)一書所介紹的，它設(shè)有冷凍室和冷藏室，其中冷凍室雖然只占冰箱整體容積的三分之一至四分之一，但卻消耗了大部分電能。例如三星、四星級(jí)電冰箱的冷凍室溫度均低于-18℃(引自國(guó)家冰箱標(biāo)準(zhǔn)GB8059.1-87)，當(dāng)環(huán)境溫度為32℃時(shí)，箱內(nèi)外溫差達(dá)50℃左右，因此冷凍室內(nèi)外懸殊的溫差是冰箱消耗電能的主要原因。另外，經(jīng)實(shí)際測(cè)試，電冰箱的空箱耗電量與裝滿食物時(shí)的耗電量是相差無幾的，也即是說，只要冰箱在使用中，即使少存放或不存放食物也并不能使冰箱少耗電，它也將耗去相同多的電能。綜上所述，若能在電冰箱上實(shí)現(xiàn)溫度的切換，如根據(jù)生活中的實(shí)際需要將三星、四星級(jí)冷凍溫度切換成一星級(jí)冷凍溫度或?qū)⒗鋬鍪仪袚Q成冷藏室使用則可節(jié)約電能，但是目前的電冰箱在出廠前已將溫控器的溫控范圍整定，用戶只能在整定的范圍內(nèi)調(diào)整，若需根據(jù)實(shí)際生活需要而切換溫度時(shí)，現(xiàn)有冰箱的溫控器已無法滿足需要。還有，由于我國(guó)電力容量不足，許多地區(qū)供電電壓不穩(wěn)，常出現(xiàn)超、欠壓及瞬間斷電現(xiàn)象，這均不利于電冰箱的正常使用，極易損壞冰箱的壓縮機(jī)或縮短其使用壽命；為此，雖有各種形式的冰箱超、欠壓保護(hù)器出現(xiàn)，并在市面銷售，但都有功能單一，成本高的不足。
本實(shí)用新型的目的在于避免上述現(xiàn)有技術(shù)中的不足之處而提供一種使電冰箱既能保持原功能，當(dāng)需要時(shí)又能將三星、四星級(jí)電冰箱的冷凍室溫度切換成一星級(jí)溫度或冷藏溫度使用，對(duì)于一般電冰箱也可將其冷凍室切換成冷藏室使用的電冰箱電子式溫控節(jié)電保護(hù)器。
本實(shí)用新型的目的可以通過以下措施來達(dá)到使用受超、欠壓延時(shí)保護(hù)電路鉗制的溫控電路來對(duì)電冰箱冷凍室的溫度進(jìn)行控制，該溫控電路由無穩(wěn)態(tài)多諧振蕩器與電壓比較器所組成，其中的無穩(wěn)態(tài)多諧振蕩器由555時(shí)基集成電路IC2等構(gòu)成，電壓比較器由集成運(yùn)算放大器A4等構(gòu)成。這樣可使得當(dāng)不需長(zhǎng)期存放食物或僅需冷藏食物時(shí)，能將冷凍室的溫度切換成一星級(jí)(-6℃左右)或冷藏溫度(0～10℃)，以節(jié)約電能。
本實(shí)用新型的目的還可以通過以下措施來達(dá)到，在無穩(wěn)態(tài)多諧振蕩器的振蕩回路中設(shè)置一多點(diǎn)轉(zhuǎn)換開關(guān)和與該開關(guān)相對(duì)應(yīng)的一串含有熱敏電阻的電阻，同時(shí)在該振蕩回路中還并接有二極管，通過轉(zhuǎn)動(dòng)開關(guān)可改變振蕩器的工作頻率進(jìn)而使得本實(shí)用新型有較大的溫控范圍；以方便用戶或是使冰箱處于原功能，或是將冷凍室溫度切換成一星級(jí)溫度，或是將冷凍室切換成冷藏室，或是將冷藏室溫度切換成0℃以下使用。使用集成四運(yùn)算放大器中的之一A4來構(gòu)成溫控電路中的電壓比較器，其它三只運(yùn)算放大器A1～A3用來構(gòu)成窗口電壓比較器和延時(shí)電路，以提高其整體的可靠性和穩(wěn)定性并減少成本。在超、欠壓延時(shí)保護(hù)電路中的集成運(yùn)算放大器A1、A2的同相輸入端與輸出端之間分別接有電阻，以使由其構(gòu)成的窗口電壓比較器具有施密特(遲滯)特性。為提高其智能化程度，還附置了受超、欠壓延時(shí)保護(hù)電路控制的音響電路。
本實(shí)用新型相比現(xiàn)有技術(shù)具有如下優(yōu)點(diǎn)1.可使電冰箱的使用價(jià)值提高，使其既有原功能，又有適合我國(guó)國(guó)情和生活習(xí)慣的節(jié)電功能；2.當(dāng)冰箱處于節(jié)電運(yùn)行時(shí)，可使其耗電量大大降低，經(jīng)試驗(yàn)，當(dāng)將三星或四星級(jí)電冰箱的冷凍室溫度切換成一星級(jí)溫度時(shí)，其節(jié)電率可達(dá)40％左右，詳見下表
而將冷凍室溫度切換成冷藏溫度時(shí)，節(jié)電率則高達(dá)70％，詳見下表
3.在節(jié)電運(yùn)行時(shí)，由于電冰箱壓縮機(jī)工作時(shí)間的縮短使得既避免了溫升過高，又減少了機(jī)械磨損，所以其使用壽命相對(duì)延長(zhǎng)了；4.當(dāng)冰箱在冬季閑置時(shí)，可將其處于節(jié)電運(yùn)行狀態(tài)，以達(dá)到對(duì)其維護(hù)性運(yùn)轉(zhuǎn)之目的，避免了冷凍液沉淀堵塞并腐蝕冷凝管的可能；5.還可使電冰箱冷藏室的溫度達(dá)0℃以下，以解決電冰箱在平時(shí)利用率低，而在春節(jié)期間都常感冷凍室不夠用的矛盾；6.同時(shí)具有超、欠壓及瞬間斷電的延時(shí)保護(hù)功能以及當(dāng)出現(xiàn)這些情形時(shí)的音響告警提示功能；7.將其接于電冰箱與市電之間，不需改變冰箱的線路及結(jié)構(gòu)，通過撥動(dòng)開關(guān)即可方便地在原功能與節(jié)電功能之間進(jìn)行快速地切換。
以下結(jié)合附圖詳細(xì)說明本實(shí)用新型的具體結(jié)構(gòu)及工作情況。


圖1是本實(shí)用新型的外形圖。
圖2是本實(shí)用新型的電路原理圖。
參照?qǐng)D1、圖2，外殼11上分別設(shè)置有調(diào)溫旋鈕9(與電位器W3相對(duì)應(yīng))、按鈕開關(guān)8(開關(guān)K2)、分檔開關(guān)7(開關(guān)K1)、指示燈5、6(發(fā)光二極管LED1、LED2)及插座4。外殼11的內(nèi)部安裝電器部分。整流穩(wěn)壓電路1通過插頭10接市電，插座4由繼電器J的常開觸點(diǎn)J-1控制市電源的通斷。整流穩(wěn)壓電路1由電容降壓、橋式整流與穩(wěn)壓、濾波電路所組成。超、欠壓延時(shí)保護(hù)電路是由窗口電壓比較器和延時(shí)電路構(gòu)成，另外還附加音響電路來共同組成。溫控電路3是由無穩(wěn)態(tài)多諧振蕩器與電壓比較器所組成。其中的無穩(wěn)態(tài)多諧振蕩器為電位器W3電阻R10、R11、R12、R13、熱敏電阻Rt、電容C6相串聯(lián)后跨接VCC與超、欠壓延時(shí)保護(hù)電路2的A3輸出端之間，Rt可選負(fù)溫度系數(shù)的熱敏電阻，在電阻R10、R11、R12、R13與熱敏電阻Rt的4個(gè)接點(diǎn)及電路1的負(fù)端VSS間接有開關(guān)K1；555時(shí)基集成電路IC2的⑦腳接電阻R12、R13的接點(diǎn)，且又與A點(diǎn)間跨接有二極管D8，②、⑥腳接A點(diǎn)，⑧、④兩腳接VCC，⑤腳串接電容C7后與①腳一起接負(fù)端VSS，③腳與VCC間串接有電容C8、電阻R14，與VSS間接電阻R15，發(fā)光二極管LED2，且還經(jīng)繼電器J和二極管D9接負(fù)端VSS。電壓比較器為集成運(yùn)算放大器A4的同相輸入端接超、欠壓延時(shí)保護(hù)電路2中的VD點(diǎn)，反相輸入端接電容C8、電阻R14的接點(diǎn)h點(diǎn)，輸出端經(jīng)二極管D10、開關(guān)K2接A點(diǎn)。
市電經(jīng)電容C1降壓、二極管D1～D4整流后，再由穩(wěn)壓管DW1、電容C2穩(wěn)壓、濾波而成為一穩(wěn)定的直流低壓，以提供給電路2和電路3。市電采樣信號(hào)經(jīng)二極管D5整流后，由電阻R3、R4分壓后取出送入A1的反相輸入端及A2的同相輸入端，以便與由電阻R5、R17分壓經(jīng)電位器W1、W2取出后送入A1的同相輸入端、A2的反相輸入端的基準(zhǔn)電壓進(jìn)行比較。在市電正常時(shí)(175V～245V)，A1、A2均輸出高電平，B點(diǎn)電位可升至大于基準(zhǔn)電壓VD，A3輸出端為低電平，電路3工作。當(dāng)市電超過245V時(shí)，C點(diǎn)的電位升高使A1的反相輸入端電位大于同相輸入端電位，此時(shí)A1輸出端為低電平，二極管D6導(dǎo)通使B點(diǎn)電位下降，導(dǎo)致A3輸出高電平使電路3停止工作，繼電器J釋放切斷冰箱電源。當(dāng)市電低于175V時(shí)，C點(diǎn)電位下降，使A2的同相輸入端電位小于反相輸入端電位，A2的輸出端為低電平，二極管D7導(dǎo)通使B點(diǎn)電位下降，同樣切斷市電使冰箱得到保護(hù)。在超、欠壓延時(shí)保護(hù)時(shí)，A3的輸出端為高電平，給IC3的VDD端加入工作電壓，同時(shí)從RPT端輸入觸發(fā)信號(hào)，因此蜂鳴器HTD發(fā)出市電異常警告的音響提示。
當(dāng)需節(jié)電運(yùn)行時(shí)，將開關(guān)K1撥至1檔或2檔，若剛接通市電，則此時(shí)由于電容C5兩端電壓不能突變，使得A3同相輸入端電位大于反相輸入端，致使其輸出端為高電平，因此A點(diǎn)電位大于 VCC，IC2的③腳為低電平，繼電器J不吸合。同時(shí)電路1通過電阻R8向電容C5充電使B點(diǎn)電位逐漸升高，當(dāng)升至大于A3同相輸入端電位時(shí)，A3的輸出端翻轉(zhuǎn)為低電平，電路3開始工作；此時(shí)由于A點(diǎn)電位小于 VCC，因此IC2的③腳輸出高電平，繼電器J吸合，常開觸點(diǎn)J-1閉合，與插座4相連接的電冰箱開始工作。同時(shí)電路1通過電位器W3、電阻R10(2檔通過W3、R10、R11)、二極管D8向電容C6充電，使A點(diǎn)電位逐漸升高，當(dāng)升至大于
VCC時(shí)IC2的③腳翻轉(zhuǎn)為低電平，繼電器J釋放，壓縮機(jī)停止工作。與此同時(shí)IC2的⑦腳對(duì)負(fù)端VSS導(dǎo)通，電容C6通過熱敏電阻Rt、電阻R13對(duì)VSS放電，使A點(diǎn)電位逐漸下降，當(dāng)A點(diǎn)電位下降至小于
VCC時(shí)，IC2的③腳翻轉(zhuǎn)輸出高電平，繼電器J吸合，壓縮機(jī)又開始工作。如此往復(fù)可使電冰箱冷凍室溫度恒定在一定的范圍之內(nèi)，調(diào)整電位器W3可改變對(duì)電容C6的充電時(shí)間，使電冰箱冷凍室溫度在0～10℃之間(2檔在-6℃左右)變化。在節(jié)電運(yùn)行時(shí)，由熱敏電阻Rt通過自行改變對(duì)電容C6的充放電時(shí)間來對(duì)環(huán)境溫度變化所引起的冷凍室溫度的波動(dòng)進(jìn)行自動(dòng)地調(diào)節(jié)。
若需恢復(fù)冰箱原功能，可將開關(guān)K1撥至4檔，此時(shí)對(duì)電容C6的充電電路被短接，A點(diǎn)電位始終小于
VCC，IC2的③腳始終不會(huì)翻轉(zhuǎn)，繼電器J始終吸合，因此冰箱恢復(fù)原功能。當(dāng)遇瞬間斷電時(shí)，繼電器J釋放，冰箱電路被切斷，這時(shí)若恢復(fù)供電則必須重新通過電阻R8向電容C5充電才能使A3輸出低電平，電路3才能重新工作(延時(shí)時(shí)間為4～6分鐘)，避免了冰箱在此時(shí)由于其制冷系統(tǒng)內(nèi)部的壓力很高(9～14Kg/cm2)、壓縮機(jī)立即啟動(dòng)困難、且易燒毀的可能。
當(dāng)需將電冰箱的冷藏室切換成冷凍室使用時(shí)，可將開關(guān)K1撥至3檔，此時(shí)電阻R13被短路，因此電容C6的放電時(shí)間變短，同時(shí)因充電電路加入了電阻R12而使對(duì)電容C6的充電時(shí)間變長(zhǎng)，也即改變了冰箱壓縮機(jī)的開停比，使得冷藏室的溫度可降至0℃以下。
由IC1的A4和二極管D10、開關(guān)K2、電阻R14、電容C9所組成的照明啟動(dòng)電路(也即是電壓比較器)具有對(duì)壓縮機(jī)的保護(hù)及穩(wěn)定冰箱溫度的作用。在冰箱壓縮機(jī)剛停機(jī)時(shí)，由于繼電器J釋放使冰箱斷電，此時(shí)用戶若開箱門則箱內(nèi)照明燈不亮，若強(qiáng)行使繼電器J吸合，雖照明燈亮，但綜上所述，由于制冷系統(tǒng)內(nèi)部的高壓力而極易損壞壓縮機(jī)；因此，在剛停機(jī)時(shí)，IC2的③腳為低電平，電容C8通過電阻R14充電使h點(diǎn)電位逐漸升高，經(jīng)過一段時(shí)間后，A4的反相輸入端電位大于同相輸入端電位，使A4輸出端為低電平，此時(shí)撥動(dòng)開關(guān)K2才能使A點(diǎn)電位小于
VCC，繼電器J才能吸合，冰箱才能通電，這樣可確保在任何情況下啟動(dòng)照明燈時(shí)不致于損壞或危及壓縮機(jī)。另外，由于在啟動(dòng)照明燈的同時(shí)也啟動(dòng)了壓縮機(jī)，故可彌補(bǔ)或減少因打開冰箱門而造成的箱內(nèi)溫度的波動(dòng)，起到了穩(wěn)定冰箱溫度的作用。
權(quán)利要求1.一種電冰箱電子式溫控節(jié)電保護(hù)器，包括超、欠壓延時(shí)保護(hù)電路(2)和為其提供工作電壓的整流穩(wěn)壓電路(1)，其特征是還置有受超、欠壓延時(shí)保護(hù)電路(2)鉗制的溫控電路(3)，所說的溫控電路(3)由無穩(wěn)態(tài)多諧振蕩器與電壓比較器組成，所說的無穩(wěn)態(tài)多諧振蕩器由555時(shí)基集成電路IC2等構(gòu)成，所說的電壓比較器由集成運(yùn)算放大器A4等構(gòu)成。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的節(jié)電保護(hù)器，其特征是無穩(wěn)態(tài)多諧振蕩器為電位器W3、電阻R10、R11、R12、R13、熱敏電阻Rt、電容C6相串聯(lián)后跨接VCC與電路(2)的A3輸出端之間，在電阻R10、R11、R12、R13與熱敏電阻Rt的4個(gè)接點(diǎn)及負(fù)端VCC間接有開關(guān)K1，555時(shí)基集成電路IC2的⑦腳接電阻R12、R13的接點(diǎn)，且與A點(diǎn)間跨接有二極管D8，②、⑥腳接A點(diǎn)，⑧、④兩腳接VCC，⑤腳串接電容C7后與①腳一起接VSS，③腳與VCC間串接電容C8、電阻R14，同時(shí)還經(jīng)繼電器J接VSS；電壓比較器為集成運(yùn)算放大器A4的同相輸入端接電路(2)中的VD點(diǎn)，反相輸入端接h點(diǎn)，其輸出端經(jīng)二極管D10、開關(guān)K2接A點(diǎn)。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的節(jié)電保護(hù)器，其特征是無穩(wěn)態(tài)多諧振蕩器中的繼電器J的兩端并接有二極管D9，IC2的③腳與VSS間串接有電阻R15與發(fā)光二極管LED2，熱敏電阻Rt為負(fù)溫度系數(shù)的熱敏電阻。
4.根據(jù)權(quán)利要求1或3所述的節(jié)電保護(hù)器，其特征是電路(2)中的集成運(yùn)算放大器A1、A2的同相輸入端與輸出端之間分別接有電阻R6、R7，以使由其構(gòu)成的窗口電壓比較器具有施密特特性。
5.根據(jù)權(quán)利要求1或3所述的節(jié)電保護(hù)器，其特征是電路(2)中附有受電路(2)控制的音響電路。
專利摘要本實(shí)用新型公開了一種電冰箱電子式溫控節(jié)電保護(hù)器。它克服了現(xiàn)有冰箱的機(jī)械或電子式溫控器使電冰箱耗電大、利用率低的缺陷。它是由超欠壓延時(shí)保護(hù)電路和為其提供工作電壓的整流穩(wěn)壓電路以及受其鉗制的分檔溫控照明啟動(dòng)電路所組成。它可使電冰箱既保持原功能，又可在存放物品很少且只需短期冷凍食物或僅需冷藏食物時(shí)具有顯著的節(jié)電功能，同時(shí)還可使電冰箱在超、欠壓及瞬間斷電時(shí)得到有效地保護(hù)，且可延長(zhǎng)電冰箱壓縮機(jī)的使用壽命。
文檔編號(hào)H02H3/24GK2269661SQ9520650
公開日1997年12月3日 申請(qǐng)日期1995年3月18日 優(yōu)先權(quán)日1995年3月18日
發(fā)明者李健 申請(qǐng)人:李健