CN2044336U - 电子温控保护器 - Google Patents

Abstract

一种用于电冰箱的温控保护器由温度自动控制电路、保护延时电路和半自动除霜电路构成，本实用新型与以往的机械感式温控器相比具有体积小、无触点控制、动作准确、使用寿命长、装配和调试方便、在电冰箱外部可以连续整定制冷温度控制范围，能实现过压、欠压和瞬时停电保护，并可以直观显示电冰箱任何一种工作状态。

Description

本实用新型涉及一种温控保护装置，特别涉及用于电冰箱的温控保护装置。

在本实用新型以前，电冰箱的温度控制基本是采用机械感温囊式温控器，这种温控装置有很多缺点：

1、由于是机械式的，有触点，因此故障多、寿命短、控制精度低；

2、温控器装配在冰箱冷冻或冷藏室内，降低了冰箱的实际使用容积；

3、调整冰箱内的温度时，需要打开冰箱门调整温控器旋扭，这样不仅麻烦，而且使冰箱内冷气外泄，增加了压缩机的工作时间；

4、温控开关工作时，如遇到电网电压过高、过低或瞬时停电恢复后，都能使电冰箱压缩机处在非正常电压下运转，极易造成电冰箱压缩机寿命的降低或损坏；

5、电冰箱工作状态没有显示，不直观等等。

虽然日本东芝GR-204E、国产黄河牌BCD-170等少数冰箱装有电子型温控器，但他们只解决了上述机械感温囊式温控器存在的第2、3条问题，而没有解决1、4、5条问题。

为了解决目前电冰箱温度控制中存在的上述问题，研制出一种电子温控保护器。

本实用新型包括温度自动控制电路、保护延时电路和半自动除霜控制电路。温度自动控制电路由冷藏室温度传感器电路和压缩机电子开关、冷藏室除霜电子开关、制冷显示及保温显示电路构成。冷藏室温度传感器电路包括一个负温度系数热敏电阻LR₁；温度控制范围设定电路，包括一个温控范围调节电位器W₁；电压比较器由时基集成电路555(1)构成；在制冷显示和压缩机电子开关电路及冷藏室除霜开关和保温显示电路中，分别采用了双向晶闸管S₁、S₂。热敏电阻LR₁为温度传感元件，当电冰箱内温度慢慢升高时，热敏电阻LR₁的阻值慢慢下降，其两端电压随之降低，使电压比较器555(1)的2脚电位跟着降低，当其电位下降到E_c/3时，作为电压比较器的时基集成电路555(1)被触发，其3脚输出变为高电位，指示灯(发光二极管)LED₂灭，向晶闸管S₂阻断，使冷藏室除霜热阻丝断电，停止除霜；同时，时基集成电路555(1)的7脚输出高阻状态，这时制冷显示和压缩机电子开关电路中的三极管T₁饱和，制冷指示灯LED₁亮，双向晶闸管S₁导通，压缩机通电制冷开始，

冰箱制冷后，冷箱内温度下降，热敏电阻LR₁阻值增大，其两端电压上升，当电压上升到预先通过温度控制范围设定电路所设定的电压值，即达到在温度调节电位器W₁滑臂上输出的电压值时，运算放大器A₁翻转，输出高电位，此高电位加在时基集成电路555(1)的6脚上，其值大于2E_c/3的阀值电压，时基集成电路555(1)被触发使其3脚输出变为低电位，保温指示灯LED₂亮，双向晶闸管S₂导通，冷藏室除霜热阻丝通电，开始除霜、保温；同时，时基集成电路555(1)的7脚(对地导通)输出低电平，三极管T₁截止，制冷指示灯LED₁灭，双向晶闸管S₁阻断，压缩机断电停止制冷。停止制冷后，电冰箱内温度又开始慢慢升高，其动作过程如前所述。

保护延时电路由欠压取样电路和过压取样电路构成的取样电路、电压比较器电路、延时恢复电路及保护控制开关、过压显示、欠压显示、保护显示电路构成。在电压取样电路中设置有电位器W₂、W₃；在电压比较器电路中设置有过压比较器A₂、欠压比较器A₃；在延时恢复电路中设置有时基集成电路555(2)；在保护控制开关电路中设置有三极管T₂、T₃。电网电压正常时，电位器W₂滑臂点输出电压高于欠压比较器A₃的基准电压，W₃滑臂点输出电压低于过压比较器A₂的基准电压，致使欠压比较器A₃和过压比较器A₂输出均为高电平，过压指示灯LED₃和欠压指示灯LED₄均不亮。时基集成电路555(2)的3脚输出低电平，三极管T₂、T₃饱和导通。当电网电压不正常时，在过压时，过压比较器A₂输出低电平，过压指示灯LED₃亮；在欠压时，欠压比较器A₃输出低电平，欠压指示灯LED₄亮。出现上述两种情况，保护电路均工作。假定电网电压为欠电压≤176V，这时电位器W₂滑臂点输出电压小于欠压比较器A₃的基准电压，则A₃输出低电平，欠压指示灯LED₄亮，时基集成电路555(2)的3脚输出高电平，保护指示灯LED₅壳，保护电路开始工作，同时三极管T₂、T₃截止不通，切断双向晶闸管S₁、S₂的控制回路。当电网电压恢复正常时，欠压比较器A₃恢复输出高电平，撤消对延时电路的控制和对时基集成电路555(2)的控制，经约五分钟左右的延时，才能使电路恢复到正常工作状态。对于电网瞬时停电，其动作过程与欠压保护类似，在停电恢复后，仍需五分钟左右的延时，电路才能恢复到正常工作状态。因此本电路对过压、欠压、瞬时停电均能起到良好的保护作用。

半自动除霜控制电路由除霜启动电路、自动除霜恢复电路及由时基集成电路555(3)构成的电压比较器、冷冻室除霜开关和除霜显示电路构成。在采用手工启动除霜时，按启动按钮N₁，电源电压E_c加到时基集成电路555(3)的6脚上，使其3脚和7脚变为低电平，7脚输出低电平，经D线加在时基集成电路555(2)的2脚，时基集成电路555(2)的3脚输出高电平，使三极管T₂、T₃均截止不通，切断双向晶闸管S₁、S₂的控制回路；3脚输出低电平，控制延时电路不工作，同时保温指示灯LED₆亮，双向晶闸管S₃导通，冷冻室热阻丝通电，除霜工作。除霜工作时，冷冻室温度逐渐上升，热敏电阻LR₂阻值逐渐减小，时基集成电路555(3)的2脚电位逐渐下降，当温度升高到一定值时(即霜融化成水，且水基本消失)时，2脚电位下降到E_c/3，此时，时基集成电路555(3)的7脚输出变为高阻状态，从而撒消对时基集成电路555(2)的控制；3脚输出高电位，保温指示灯LED₆灭，双向晶闸管关断，自动停止除霜。如采用手动停止除霜，在除霜期间，按按钮N₂即可，其过程同自动停止除霜过程一致。

本实用新型由于采用了电子集成器件，实现了无触点控制，体积小、动作准确、使用寿命长；装配、调试方便，便于大规模生产；在冰箱外部可以连续调整设定制冷温度控制范围；能实现自动电压保护，在过电压≥242V(220V+10％)、欠电压≤176V(220V-20％)和瞬时停电时，均能自动切断功率电源；可直观显示电冰箱任何一种工作状态。

本实用新型不仅用于电冰箱上，还可用在其它需要温控和电压保护的场合。

图1是本实用新型的原理方框图。其中1为温控范围设定，2为冷藏室温度传感器，3为电压比较器，4为保护控制开关，5为制冷显示，6为压缩机电子开关，7为冷藏室除霜电子开关，8为保温显示，9为电压取样，10为电压比较器，11为过压显示，12为欠压显示，13为延时恢复，14为保护显示，15为冷冻室温度传感器，16为电压比较器，17为冷冻室除霜电子开关，18为除霜显示，19为除霜启动，20为除霜停止，21为变压，22为整流滤波，23为稳压。

图2至图5分别为本实用新型的温度自动控制电路、保护延时电时电路、半自动除霜控制电路和电源电路。

现结合附图对本实用新型作进一步说明。本实用新型的温度自动控制电路由冷藏室温度传感器电路、电压比较器电路、温度控制范围设定电路及压缩机电子开关、冷藏室除霜电子开关、制冷显示和保温显示电路组成。温度自动控制电路，由电R₁、R₄、负温度系数的热敏电阻LR₁、电容C₁和C₃组成。其中热敏电阻LR₁为冷藏室传感器元件，C₁、R₄和C₃是抗干扰元件，防止干扰信号造成电路误动作，如压缩机误启动、误制冷。温度控制范围设定电路由电阻R₂、R₃、R₅、电解电容C₂、电容C₄、电位器W₁、运算放大器A₁组成温度控制范围设定电路。其中电位器W₁为温控范围设定调节电位器，运算放大器A₁作为比较器使用，改变电位器W₁的滑臂点位置，即可改变比较器的比较点电压。此电压实际上是作为温度下限压缩机停转(停止制冷)的信号。C₂、R₅和C₄是抗干扰元件，防止干扰信号造成压缩机误停转(误保温)。时基集成电路555(1)中的阀值端6脚和触发端2脚分别作为电压比较器的两个高低电平比较点的输入端。放电端7脚和输出端3脚分别作为电压比较器的两路输出端，即分别作为压缩机和冷藏室除霜开关的控制端。制冷显示和压缩机电子开关电路，由电阻R₆、R₇、R₈、电容C₅、发光二极管LED₁、三极管T₁、T₂、双向晶闸管S₁组成。其中三极管T₂为保护控制开关，正常时工作在饱和导通状态，三极管T₁为双向晶闸管S₁触发控制回路的开关，当三极管T₁饱和导通时，制冷指示灯LED₁亮，表明正在制冷，此时双向晶闸管_S1的控制极流过触发电流，使双向晶闸管S₁开关导通，电源功率通过双向晶闸管S₁使压缩机运转、制冷。三极管T₁截止时，制冷指示灯LED₁灭，双向晶闸管关断，压缩机停转，停止制冷。电阻R₆为三极管T₁基极偏流电阻，电阻R₇为触发回路限流电阻，电阻R₈、电容C₅为双向晶闸管S₁的保护元件，以防止双向晶闸管S₁瞬时过电压损坏。冷藏室除霜开关和保温显示电路由电阻R₉、三极管T₃、保温指示灯LED₂、双向晶闸管S₂组成。其中三极管T₃为保护控制开关，正常工作在饱和导通状态，当集成电路555(1)的3脚输出低电平时，保温显示指示灯LED₂亮，此时双向晶闸管S₂的控制极流过触发电流，使双向晶闸管S₂开关导通，冷藏室热阻丝通电除霜。当三极管T₂、T₃截止时，将切断双向晶闸管S₁、S₂的控制极回路电流，使S₁、S₂处于阻断状态，此时即不制冷，又不除霜。

本实用新型的保护，延时电路由电压取样电路、电压比较器电路、延时恢复电路和保护控制开关、过压显示、欠压显示、保护显示电路组成。电压取样电路由欠电压取样电路和过电压取样电路构成，欠压取样电路包括电阻R₁₀、R₁₁、电位器W₂和电解电容C₆；过压取样电路包括电阻R₁₂、R₁₃、电位器W₃和电解电容C₇。其中C₆、C₇为抗干扰电容，用以防止瞬时电压变化使电路产生误动作。取样电压源+E_A选择在稳压前的直流电源。电压比较器由电阻R₁₄、R₁₅、运算放大器A₂和A₃组成。其中R₁₄和R₁₅组成基准电压电路，基准电压由电阻R₁₅上引出，A₂为过电压比较器，A₃为欠电压比较器。过压显示电路由电阻R₁₆和过压指示灯LED₃组成，欠压显示电路由电阻R₁₇和欠压指示灯LED₄组成，延时、恢复电路由电阻R₁₈、R₁₉、二极管D₁～D₄、电容C₈和时基集成电路555(2)为延时电路，其延时动作时间约为5分钟左右，R₁₉和C₈为定时电阻和电容。调整R₁₉的电阻值可以改变延时时间。二极管D₁和D₄、D₂和D₃组成二个负或门，不论过压比较器A₂还是欠压比较器A₃输出低电平时，都能使定时电容C₈上的电压及集成电路555(2)的2脚上的电位钳制在低电平，使定时电路不工作、同时集成电路555(2)的3脚输出高电平。另外，二极管D₁～D₄还起到电平隔离的作用，即电压比较器在输出高电平时起到电压比较器和延时电路相互隔开的作用。保护控制开关电路由电阻R₂₁和R₂₂、三板管T₂和T₃组成，保护显示电路由电阻R₂₃、保护指示灯LED₅组成。其中三极管T₂、T₃工作在开关状态。当集成电路555(2)的3脚输出低电平时，三板管T₂、T₃饱和导通，允许双向晶闸管S₁和S₂的控制极通过触发电流，同时保护指示灯LED₅灭，当3脚输出高电平时，三极管T₂、T₃截止不通，切断双向晶闸管S₁和S₂的控制极电流，同时保护指示灯亮，表明保护电路动作。

本实用新型的半自动除霜控制电路，由冷冻室温度传感器电路、电压比较器电路、除霜启动电路、除霜停止电路、冷冻室除霜电子开关和除霜显示电路组成。除霜启动电路由除霜启动按钮N₁、电阻R₂₅、R₂₆组成。正常时R₂₅、R₂₆分压后加在集成电路555(3)的6脚上的电平小于2E_c/3。自动除霜恢复电路由冷冻室传感器电阻LR₂、电阻R₂₄、电解电容C₃组成。其中LR₂为负温度系数热敏电阻，在制冷和保温工作期间。LR₂阻值较大，使集成电路555(3)的2脚电平值大于E_c/3；在冷冻室除霜过程中，冷冻室温度逐渐升高，LR₂的阻值逐渐减小，使集成电路555(3)的2脚电位跟着下降，当此电位降到≤E_c/3时，使集成电路555(3)的3脚恢复输出高电平，C₉为抗干扰电容，防止干扰信号破坏正常除霜工作、集成电路555(3)组成电压比较器，除霜时集成电路555(3)的3脚和7脚均输出高电平。冷冻室除霜开关和除霜显示电路由电阻R₂₇、除霜指示灯LED₆和双向晶闸管S₂组成。其中，电阻R₂₇、除霜指示灯LED₆及双向晶闸管S₃的控制极构成显示回路。另外，B、C、D三根线输出信号分别送往保护延时电路，作为控制延时、恢复电路的信号。其中二极管D₅为隔离二极管，电容C₁₀为除霜恢复快速启动电容，除霜恢复时，集成电路555(2)的3脚输出高电平，通过C₁₀使C线瞬时输出高电平脉冲信号，触发集成电路555(2)的6脚，使集成电路555(2)的3脚输出快速翻转成低电平，使电路快速恢复启动。

本实用新型的电源电路包括由保险丝BS和变压器B₁组成降压电路，将220V电压降低到所需的数值；由整流二极管D₆、D₇、电容C₁₁、C₁₂组成全波整流滤波电路，将交流变为较为平滑的直流；由三端固定集成稳压器78××组成的稳压电路输出稳定的直流电压。其中，C₁₃、C₁₄为交流旁路去耦电容。本实用新型工作时，～220V电压经变压器B₁降压后，经过二极管D₆、D₇整流，再经电容C₁₁、C₁₂滤波，变为较为平滑的直流电压E_A，再经78××稳压输出E_G供给全电路的直流电源。其中E_A还作为保护、延时电路的电压保护取样信号源。

Claims (2)

1、电子温控保护器，包括温度自动控制电路，保护、延时电路和电源电路，其特征在于：

a、温度自动控制电路，包括由电阻R₁、R₄、负温度系数热敏电阻LR₁和电容C₁、C₃组成的冷藏室温度传感器电路，由电阻R₂、R₃、R₅、电解电容C₂、电容C₄、电位器W₁、运算放大器A₁组成的温度控制范围设定电路，由时基集成电路555(1)构成的电压比较器，由电阻R₆、R₇、R₈、电容C₅、发光二极管LED₁、三极管T₁、T₂、双向晶闸管S₁组成的制冷显示和压缩机电子开关电路和由电阻R₉、三极管T₃、发光二极管LED₂、双向晶闸管S₂组成的冷藏室除霜开关及保温显示电路；

b、保护延时电路，包括电压取样电路、电压比较器电路、延时恢复电路、保护控制开关电路和过压显示、欠压显示、保护显示电路；电压取样电路由电阻R₁₀、R₁₁、电位器W₂、电解电容C₆组成的欠压取样电路和电阻R₁₂、R₁₃、电位器W₃、电解电容C₇组成的过电压取样电路构成，电压比较器由电阻R₁₄、R₁₅、过电压比较器A₂、欠电压比较器A₃构成，过压显示电路由电阻R₁₆、过压指示灯LED₃构成，欠压显示电路由电阻R₁₇、欠压指示灯LED₄构成，延时恢复电路由二极管D₁～D₄、电阻R₁₈和R₁₉、电容C₈、时基集成电路555(2)构成，保护控制开关电路由电阻R₂₁和R₂₂、三极管T₂和T₃构成，保护显示电路由电阻R₂₃和保护指示灯LED₅构成。

2、根据权利要求1所述的电子温控保护器，其特征是设置有由除霜启动电路、自动除霜恢复电路、电压比较器和冷藏室除霜开关及除霜显示电路构成的半自动除霜控制电路；除霜启动电路由除霜启动按钮N₁、电阻R₂₅、R₂₆组成，自动除霜恢复电路由冷冻室传感器电阻LR₂、电阻R₂₄、电解电容C₉组成，电压比较器由时基集成电路555(3)组成，冷藏室除霜开关及除霜显示电路由电阻R₂₇、除霜指示灯LED₆、双向晶闸管S₃组成。

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