專利名稱：間冷式冷凍冷藏箱的冷藏室溫度自動(dòng)控制裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實(shí)用新型涉及一種冷藏室溫度自動(dòng)控制裝置，特別是一種適用于電腦溫控的間冷式冷凍冷藏箱的冷藏室溫度自動(dòng)控制裝置。
背景技術(shù)：
間冷式電冷凍冷藏箱冷藏室溫度的控制，是通過調(diào)節(jié)一個(gè)控制流向冷凍室和冷藏室冷氣流分配的風(fēng)門開度實(shí)現(xiàn)的。風(fēng)門位置如圖1所示，它上面是冷凍室，下面是冷藏室，冷凍室和冷藏室之間有蒸發(fā)器01和風(fēng)扇02，冷凝器03掛在背面，壓縮機(jī)05設(shè)置在最下面，風(fēng)門301設(shè)置在冷藏室上面。
傳統(tǒng)的控制裝置由感溫包和波紋管控制的風(fēng)門組成，見圖2。
當(dāng)冷藏室溫度升高時(shí)，波紋管201內(nèi)工質(zhì)壓力升高，波紋管膨脹，使桿202推動(dòng)風(fēng)門301，風(fēng)門301開啟度增大，流入冷藏室的冷空氣量增加，冷藏室溫度降低。當(dāng)冷藏室溫度降低時(shí)，波紋管201內(nèi)壓力降低，彈簧203使風(fēng)門301開啟度減小，流入冷藏室的冷空氣量減小，冷藏室溫度上升。
冷藏室內(nèi)的冷空氣首先要加熱感溫包外殼，由于感溫包外殼有較大的熱慣性，導(dǎo)致反應(yīng)滯后；而且感溫包中的工質(zhì)通過薄膜將壓力傳遞給閥針，因薄膜的加工精度及安裝均會(huì)影響它受壓力產(chǎn)生的變形及變形的靈敏度，故難以達(dá)到較高的調(diào)節(jié)精度。

發(fā)明內(nèi)容
由于傳統(tǒng)溫度控制裝置控制的滯后性和不精確性，影響了控制的精度和控制的及時(shí)性，為此，本實(shí)用新型提出了基于電子技術(shù)的冷藏室溫度自動(dòng)控制裝置。
本實(shí)用新型采取的技術(shù)方案是，間冷式冷藏冷凍箱的溫度自動(dòng)控制裝置，包括有位于冷藏冷凍箱之間的溫度傳感器，一電信號(hào)調(diào)理電路、一電磁式流量調(diào)節(jié)器、風(fēng)門和固定在風(fēng)門上的永磁鐵，電信號(hào)調(diào)理電路上連接有直流電源；電源溫度傳感器通過導(dǎo)線與電信號(hào)調(diào)理電路連接，由電信號(hào)調(diào)理電路將溫度傳感器的信號(hào)轉(zhuǎn)換為電壓信號(hào)，并將電壓信號(hào)作用在電磁式流量調(diào)節(jié)器的電磁線圈上，由電磁式流量調(diào)節(jié)器的電磁鐵控制風(fēng)門的旋轉(zhuǎn)。
本實(shí)用新型的其它一些特點(diǎn)是，所述電磁式流量調(diào)節(jié)器，由帶線圈的電磁鐵、永磁鐵和彈簧構(gòu)成，風(fēng)門與彈簧連接，永磁鐵設(shè)置在風(fēng)門上，永磁鐵和電磁鐵之間有間隙，當(dāng)電壓的形式的控制信號(hào)作用在電磁鐵線圈兩端時(shí)，電磁鐵與永磁鐵產(chǎn)生斥力的作用，推動(dòng)永磁鐵移動(dòng)，帶動(dòng)風(fēng)門進(jìn)行旋轉(zhuǎn)，同時(shí)與風(fēng)門相連接的彈簧被壓縮，直到彈簧所產(chǎn)生的反作用力與電磁鐵的推力相平衡。
所述傳感器采用熱敏電阻，熱敏電阻采用Mn、Ni、Co等金屬氧化物燒結(jié)而成。
本實(shí)用新型的間冷式冷凍冷藏箱冷藏室溫度控制裝置，其可以根據(jù)冷藏室內(nèi)溫度的變化無級(jí)的調(diào)節(jié)風(fēng)門的開度或旋轉(zhuǎn)，進(jìn)而調(diào)節(jié)冷藏室溫度，本實(shí)用新型與傳統(tǒng)的波紋管式溫度系統(tǒng)相比，有控制精度高，反應(yīng)靈敏，調(diào)節(jié)范圍大等優(yōu)點(diǎn)。
該裝置中采用的電磁式流量調(diào)節(jié)器，配上相應(yīng)電路可實(shí)現(xiàn)對閥門開度的無級(jí)控制，在流體壓力不是很大，閥桿行程不是很大的時(shí)候，與氣動(dòng)式和液驅(qū)動(dòng)式無級(jí)調(diào)節(jié)閥門相比有更好的實(shí)用價(jià)值。
本實(shí)用新型的應(yīng)用對象的冷藏室和冷凍室的有效容積之比值范圍為0.5～10。冷凍室溫度范圍為-6℃至-60℃；冷藏室溫度范圍為0℃～12℃。


圖1是風(fēng)門安裝位置圖；圖2是感溫式風(fēng)門控制器示意圖，其中符號(hào)表示的是，201-波紋管、202-推動(dòng)桿、203-彈簧、301-風(fēng)門；
圖3是本實(shí)用新型的裝置示意圖，其中符號(hào)表示的是，301-風(fēng)門，302-溫度傳感器，303-導(dǎo)線，304-永磁鐵，305-電磁式流量調(diào)節(jié)器，306-電信號(hào)調(diào)理電路，307-直流電源；圖4是溫度采集和風(fēng)門控制流程圖；圖5是溫度信號(hào)向電壓信號(hào)轉(zhuǎn)換電路圖；圖6是電磁式流量調(diào)節(jié)器原理圖，其中符號(hào)表示的是，601-電磁鐵、304-永磁鐵、603-彈簧；圖7是本實(shí)用新型的電磁式風(fēng)門結(jié)構(gòu)示意圖，其中符號(hào)表示的是，701-風(fēng)道，702-風(fēng)扇，703-蒸發(fā)器，301-風(fēng)門，705-轉(zhuǎn)軸，304-永磁鐵，707-彈簧，307-直流電源，709-調(diào)節(jié)螺絲，710-鐵芯，711-線圈，306-電信號(hào)調(diào)理電路；圖8是電信號(hào)調(diào)理電路圖。
具體實(shí)施方式
以下結(jié)合附圖和發(fā)明人給出的實(shí)施例對本實(shí)用新型的技術(shù)內(nèi)容作進(jìn)一步的詳細(xì)說明。
參見圖3，圖3所示的是本實(shí)用新型的裝置安裝在制冷設(shè)備的示意圖，也是本實(shí)用新型的一個(gè)實(shí)施例。它包括位于冷藏冷凍箱之間的溫度傳感器302，還有一電信號(hào)調(diào)理電路306、一電磁式流量調(diào)節(jié)器305、風(fēng)門301和固定在風(fēng)門301上的永磁鐵304，電信號(hào)調(diào)理電路306上連接有直流電源307；溫度傳感器302通過導(dǎo)線303與電信號(hào)調(diào)理電路306連接，由電信號(hào)調(diào)理電路306將溫度傳感器302的信號(hào)轉(zhuǎn)換為電壓信號(hào)，并將電壓信號(hào)作用在電磁式流量調(diào)節(jié)器305的電磁線圈上，由電磁式流量調(diào)節(jié)器305的電磁鐵601控制風(fēng)門301的旋轉(zhuǎn)。
裝置分為兩大主要部分1.溫度信號(hào)的采集以及后續(xù)的電信號(hào)調(diào)理電路；2.執(zhí)行部分，包括電磁式流量調(diào)節(jié)器305和旋轉(zhuǎn)式風(fēng)門301。以下是詳細(xì)的說明。
第一部分溫度信號(hào)的采集及處理采用熱敏電阻材料作為溫度傳感器。傳統(tǒng)的銅或者鉑熱敏電阻雖然可以精確測量，但是電阻溫度系數(shù)比較低，不適合在冷凍冷藏箱中使用。新近研制的由Mn、Ni、Co等金屬氧化物燒結(jié)而成的熱敏電阻材料電阻隨溫度的變化率約比鉑電阻高10倍，反應(yīng)靈敏。這種材料作為溫度傳感器，可以滿足冷凍冷藏箱內(nèi)測溫精確度的要求。
溫度自動(dòng)控制裝置的工作流程如圖4所示熱敏電阻的阻值有隨溫度升高而降低的特點(diǎn)，所以冷藏室溫度發(fā)生變化時(shí)，布置在冷藏室內(nèi)的熱敏電阻阻值也隨之變化，經(jīng)過圖5所示溫度信號(hào)轉(zhuǎn)換為電壓信號(hào)的電路，將熱敏電阻阻值變化轉(zhuǎn)變?yōu)殡妷鹤兓?。電路由電阻R0、R1、R2、R3、R4、R5、R9、Rw、Rt和電源E構(gòu)成，其中Rt是布置在冷藏室的熱敏電阻，U1為輸出電壓，從電阻R9上取出。該電路采用平衡電橋三線制接法，消除了導(dǎo)線電阻隨周圍環(huán)境變化而帶來的誤差。
電壓信號(hào)的調(diào)理圖4所示電路輸出的U1值較小，如果直接作用在線圈兩端，產(chǎn)生的電磁力小、誤差大，所以要將U1先通過運(yùn)算放大器(參見圖8)，再過濾掉高頻信號(hào)，并對其峰值進(jìn)行處理，輸出電壓U2。使得溫度達(dá)到所設(shè)定的最高值時(shí)，在U2的作用下旋轉(zhuǎn)風(fēng)門完全開啟(即風(fēng)門旋轉(zhuǎn)到使冷空氣流通截面積最大的地方)，當(dāng)溫度為設(shè)定的最低值時(shí)，U2為零。
若冷藏室內(nèi)溫度升高，圖4中的熱敏電阻Rt阻值降低，U1電壓升高。U1通過圖8所示的運(yùn)算放大器進(jìn)行放大，然后過濾掉高頻信號(hào)，并加在滑動(dòng)變阻器R4兩端，從滑動(dòng)變阻器R4上截取電壓U2輸出。因此U2也隨U1的變化而增大。U2加在線圈611兩端。所以線圈611上電壓變大，電磁力變大。當(dāng)溫度升高到設(shè)定值以上時(shí)，電磁力開始大于彈簧彈力，電磁力驅(qū)使旋轉(zhuǎn)風(fēng)門順時(shí)針旋轉(zhuǎn)，進(jìn)入冷藏室內(nèi)的冷空氣量變大，使得冷藏室溫度降低。與此同時(shí)彈簧彈力逐漸變大，當(dāng)彈簧力與電磁力平衡時(shí)旋轉(zhuǎn)風(fēng)門運(yùn)動(dòng)停止，開度保持。依次達(dá)到了對旋轉(zhuǎn)風(fēng)門的控制，進(jìn)而調(diào)節(jié)冷藏室溫度的目的。
綜上所述，該部分由熱敏電阻將溫度信號(hào)轉(zhuǎn)化為易于調(diào)節(jié)控制的電信號(hào)，通過溫度補(bǔ)償，放大、濾波、整形電路產(chǎn)生作用產(chǎn)生所需要的控制電壓。
由于選用熱敏電阻溫度系數(shù)較高，U1可達(dá)10mv量級(jí)，在處理過程中失真小，能更為準(zhǔn)確的反映溫度的變化，并且可根據(jù)實(shí)際需要方便地進(jìn)行調(diào)節(jié)。其保真性和通用性都優(yōu)于傳統(tǒng)的波紋管式感溫系統(tǒng)。
第二部分電磁式流量調(diào)節(jié)器、旋轉(zhuǎn)式風(fēng)門電磁式流量調(diào)節(jié)器305是新型溫度控制裝置的一個(gè)核心部件，也是本實(shí)用新型的一個(gè)重要的創(chuàng)新點(diǎn)。
它的結(jié)構(gòu)原理如圖6所示，由帶線圈的電磁鐵601、永磁鐵304和彈簧203構(gòu)成，外界將控制信號(hào)以電壓的形式作用在電磁鐵線圈兩端時(shí)，電磁鐵601與永磁鐵602產(chǎn)生斥力的作用，推動(dòng)永磁鐵304向右移動(dòng)，將彈簧603壓縮，直到彈簧603所產(chǎn)生的反作用力與電磁鐵601的推力相平衡。
平衡方程式可用下式表示P(L，U)＝K·LP電磁力K彈簧剛度L被控對象的位移量U線圈兩端電壓由上式可知，當(dāng)所選元件的規(guī)格確定以后，被控對象的位移量L是電壓U的單值函數(shù)。因此通過調(diào)節(jié)電壓可以控制被控對象的位置。被控對象如果是管道的閥門，就可以實(shí)現(xiàn)流量的無級(jí)調(diào)節(jié)。
現(xiàn)有的液壓或者氣動(dòng)式驅(qū)動(dòng)閥門也可以實(shí)現(xiàn)無級(jí)調(diào)節(jié)，但是結(jié)構(gòu)要相對復(fù)雜，而且這個(gè)新型流量調(diào)節(jié)器是由電信號(hào)直接驅(qū)動(dòng)的，由于電信號(hào)易于得到，易于控制，因此與上面兩種驅(qū)動(dòng)方式相比有控制精度高，反應(yīng)靈敏，使用方便的特點(diǎn)。由于電磁驅(qū)動(dòng)方式要求被控對象行程不能太長，驅(qū)動(dòng)力也不會(huì)很大。因此最適合應(yīng)用于流體的壓力不是很大、閥門開閉時(shí)閥桿行程不是很大的情況。
其具體應(yīng)用到間冷式冷凍冷藏箱的控制上，可以采用如下的結(jié)構(gòu)1、電磁式旋轉(zhuǎn)風(fēng)門結(jié)構(gòu)如圖7所示。
正常狀態(tài)下，電磁鐵的線圈711上沒有電流，風(fēng)門301靠彈簧707的推力和永磁鐵的吸力處于圖7所示的位置。當(dāng)電信號(hào)調(diào)理電路306接到控制信號(hào)后導(dǎo)通，在線圈711兩端加載電壓；線圈711和鐵芯710產(chǎn)生磁力，和粘接在風(fēng)門301上的永磁鐵304發(fā)生作用，吸推動(dòng)風(fēng)門301順時(shí)針旋轉(zhuǎn)，同時(shí)彈簧707也被進(jìn)一步壓縮。彈簧707的拉力F＝K·L，隨著旋轉(zhuǎn)風(fēng)門的旋轉(zhuǎn)不斷變大，當(dāng)F(彈簧)＝F(電磁)的時(shí)候，風(fēng)門301受力平衡，力矩平衡，停止運(yùn)動(dòng)。電源加載的電壓越大，風(fēng)門301的開度也就越大。當(dāng)電壓消失后，磁力隨之消失，風(fēng)門301復(fù)位。
調(diào)節(jié)螺絲709起到調(diào)節(jié)彈簧彈力的作用。
圖8是電信號(hào)調(diào)理電路，該電路包括放大和濾波并輸出部分；由電阻R7、R8、R10、R11、RF、運(yùn)算放大器、電容C組成，U1通過電阻R7進(jìn)入運(yùn)算放大器，通過R10限流后再由電容C過濾掉高頻信號(hào)，并對其最值進(jìn)行處理，輸出電壓U2從電阻R11上取出。
上述兩大部分結(jié)合起來構(gòu)成了間冷式冷凍冷藏箱冷藏室溫度控制裝置，其可以根據(jù)冷藏室內(nèi)溫度的變化無級(jí)的調(diào)節(jié)風(fēng)門的開度，進(jìn)而調(diào)節(jié)冷藏室溫度，本實(shí)用新型與傳統(tǒng)的波紋管式溫度系統(tǒng)相比，有控制精度高，反應(yīng)靈敏，調(diào)節(jié)范圍大等優(yōu)點(diǎn)。
本實(shí)用新型采用的電磁式流量調(diào)節(jié)器，配上相應(yīng)電路可實(shí)現(xiàn)對閥門開度的無級(jí)控制，在流體壓力不是很大，閥桿行程不是很大的時(shí)候，與氣動(dòng)式和液驅(qū)動(dòng)式無級(jí)調(diào)節(jié)閥門相比有更好的實(shí)用價(jià)值。
本實(shí)用新型的應(yīng)用對象的冷藏室和冷凍室的有效容積之比值范圍為0.5～10。冷凍室溫度范圍為-6℃至-60℃；冷藏室溫度范圍為0℃～12℃。
以下是發(fā)明人給出的實(shí)施例。
實(shí)施例1應(yīng)用于三星級(jí)BCD-185W間冷式冷凍冷藏箱，包括溫度傳感器，電信號(hào)調(diào)理電路，電磁式流量調(diào)節(jié)器，可旋轉(zhuǎn)的風(fēng)門。其冷藏室和冷凍室有效容積比值為2。
冷凍冷藏箱冷藏室溫度控制電路，如圖4和圖7所示。
冷凍冷藏箱工作時(shí)，若冷藏室內(nèi)溫度在設(shè)定值以下時(shí)，U1值低，線圈上電流值也比較小，產(chǎn)生的電磁力不足以使得風(fēng)門打開，風(fēng)門處于關(guān)閉狀態(tài)將冷凍、冷藏兩室隔開。
實(shí)施例2應(yīng)用于三星級(jí)BCD-150W間冷式冷藏冷凍箱，包括溫度傳感器，電信號(hào)調(diào)理電路，電磁式流量調(diào)節(jié)器，風(fēng)門。其冷藏室和冷凍室有效容積之比值為1。
實(shí)施例3應(yīng)用于一星級(jí)BCD-210W間冷式冷藏冷凍箱，包括溫度傳感器，電信號(hào)調(diào)理電路，電磁式流量調(diào)節(jié)器，風(fēng)門。其冷藏室和冷凍室有效容積之比值為3。
權(quán)利要求1.一種適用于間冷式冷藏冷凍箱的溫度自動(dòng)控制裝置，包括有位于冷藏冷凍箱之間的溫度傳感器(302)，其特征在于，還有一電信號(hào)調(diào)理電路(306)、一電磁式流量調(diào)節(jié)器(305)、風(fēng)門(301)和固定在風(fēng)門(301)上的永磁鐵(304)，電信號(hào)調(diào)理電路(306)上連接有直流電源(307)；電源溫度傳感器(301)通過導(dǎo)線(303)與電信號(hào)調(diào)理電路(306)連接，由電信號(hào)調(diào)理電路(306)將溫度傳感器(301)的信號(hào)轉(zhuǎn)換為電壓信號(hào)，并將電壓信號(hào)作用在電磁式流量調(diào)節(jié)器(305)的電磁線圈上，由電磁式流量調(diào)節(jié)(305)的電磁鐵(601)控制風(fēng)門(301)的旋轉(zhuǎn)。
2.如權(quán)利要求1所述的間冷式冷藏冷凍箱的溫度自動(dòng)控制裝置，其特征在于，所述電磁式流量調(diào)節(jié)器(305)由帶線圈的電磁鐵(601)、永磁鐵(304)和彈簧(203)構(gòu)成，永磁鐵(304)固定在風(fēng)門(301)上，風(fēng)門(301)與彈簧(203)連接，永磁鐵(304)和電磁鐵之間有間隙，當(dāng)電壓的形式的控制信號(hào)作用在電磁鐵線圈兩端時(shí)，電磁鐵與永磁鐵(304)產(chǎn)生斥力的作用，推動(dòng)永磁鐵(304)移動(dòng)，進(jìn)而帶動(dòng)風(fēng)門(301)旋轉(zhuǎn)，將連接在風(fēng)門(301)上的彈簧壓縮，直到彈簧所產(chǎn)生的反作用力與電磁鐵的推力相平衡。
3.如權(quán)利要求1所述的間冷式冷藏冷凍箱的溫度自動(dòng)控制裝置，其特征在于，所述傳感器采用熱敏電阻。
4.如權(quán)利要求3所述的間冷式冷藏冷凍箱的溫度自動(dòng)控制裝置，其特征在于，所述熱敏電阻采用Mn、Ni、Co等金屬氧化物燒結(jié)而成。
專利摘要本實(shí)用新型公開了一種間冷式冷凍冷藏箱的冷藏室溫度自動(dòng)控制裝置，包括有位于冷藏冷凍箱之間的溫度傳感器，一電信號(hào)調(diào)理電路、一電磁式流量調(diào)節(jié)器、風(fēng)門和固定在風(fēng)門上的永磁鐵，電信號(hào)調(diào)理電路上連接有直流電源；電源溫度傳感器通過導(dǎo)線與電信號(hào)調(diào)理電路連接，由電信號(hào)調(diào)理電路將溫度傳感器的信號(hào)轉(zhuǎn)換為電壓信號(hào)，并將電壓信號(hào)作用在電磁式流量調(diào)節(jié)器的電磁線圈上，由電磁式流量調(diào)節(jié)器的電磁鐵控制風(fēng)門的旋轉(zhuǎn)。溫度信號(hào)的強(qiáng)弱決定了磁力的大小，進(jìn)而控制了風(fēng)門的開度，達(dá)到合理分配冷凍室和冷藏室中冷氣流的目的。與傳統(tǒng)的用波紋管感溫的純機(jī)械式風(fēng)門系統(tǒng)相比，采用本裝置后，提高了溫度測量和冷氣流分配的精確程度，降低了能耗。
文檔編號(hào)F25D11/02GK2709895SQ20042004184
公開日2005年7月13日 申請日期2004年4月27日 優(yōu)先權(quán)日2004年4月27日
發(fā)明者成耀龍, 吳業(yè)正, 李崇祥 申請人:西安交通大學(xué)