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自制一套电冰箱控制电路

来源:  作者:马保德

  如下图所示,该控制电路由两片555时基电路、一片CD4060十四级分频/计数器及相关外围电路构成。

  海尔BCD-231W是风/直冷式电冰箱,冷藏室采用直冷方式,冷冻室采用风冷方式。电冰箱的控制电路除妥实现对压缩机启、停控制外,还要实现对风冷系统的化霜控制。该电路由控制和电源驱动两部分组成,下图上半部分为控制电路,下半部分为电源驱动电路。本设计直接利用原机的电源驱动电路,除了在化霜加热器电源上加了一只双金属片化霜温控器外,未作其他改动。整机电路中带“*”的元器件均为原电路中的,其固定位置也未改动。下面介绍控制电路的组成及工作原理。

  控制电路的组成
  
  1.温度控制电路根据电冰箱冷藏室内的温度变化实现对压缩机及风扇电机的启、停控制。电路由IC1、RL1、W1、R3、R4、R6~R8、D8、C3及Q1~Q3等构成。

  2.压缩机延时开机控制电路实现电冰箱上电延时控制,由IC1、Q5、Q6、D1O、C4及R1O~R12等组成。
  
  3.风扇电机延时停机控制电路控制风扇电机在压缩机停机后,延后一段时间停机,以便充分利用蒸发器的冷量,电路由D8、C3、R3、Q1、Q2等组成。
  
  4.压缩机累计运行时间控制将压缩机,每次运行时间累加计时,达到14小时左右,便进入化霜程序。电路由Q7、Q8及R15~R18、C7、C8组成的多谐振荡器和IC3分频计数器构成。
  
  5.化霜时间控制电路对电冰箱化霜过程进行计时,达到15分钟左右,便停止化霜。电路由IC2、R22、C12、D12组成,采用双金属片温控元件TR进行化霜温度控制,实现对启动化霜的温度条件及化霜加热极限温度的控制。

  工作原理
  
  通电后,由C4、R11、R12组成的微分电路为Q5、Q6组成的复合管提供一个正偏置电压,使复合管饱和导通,将IC1的复位端拉至低电平,IC1负位,其输出低电平,压缩机不工作;同时,C1O、R21组成的积分电路为IC2提供低电平脉冲复位,其(3)脚输出低电平;IC3的Cr端被C6、R13组成的微分电路提供的高电平脉冲置零,IC3无输出,并在置零后因为IC2输出低电平,IC3的Cr端也变成低电平,计数器处于等待计数状态。由于IC1输出低电平,Q7、Q8组成的振荡电路因无电源而不工作,IC3得不到计数脉冲。随着C4被充电,Q5b极电压逐渐下降,最终达到截止状态,Q6随即截止。IC1因复位端升至高电平,脱离复位状态,根据温度检测电路所测得的参数决定压缩机的开启或停止。当温度传感器RL1检测到冷藏室温度高干正常冷藏温度时,RL1阻值变小,通过RL1、W1、R6、R7、R8分压,RLI上端(即IC1TR端)电压低于1/3,IC1被触发翻转,(3)脚输出高电平,经R4驱动Q3导通,J2吸合,压缩机运转;该输出同时经D8、R3驱动由Q1、Q2组成的复合管导通,J1吸合,风扇电机运转。IC1(3)脚输出的高电平还经D9为振荡电路提供电源电压,电路开始起振,Q9c极输出周期为3秒的近似方波脉冲,为IC3提供脉冲计数信号,IC3开始计数。随着压缩机的运行,冰箱内温度越来越低,RL1阻值逐渐增大,检测电路的分压比也随之变化,R8上端(即TH端)的电压逐渐升高。当电压达到2/3VCC后,IC1发生翻转,(3)脚输出低电平,Q3截止,J2释放,压缩机停止运行;同时振荡电路因失去电源而停振,IC3不再有脉冲输入,但因IC3的Cr端受IC2输出端(3)脚低电平控制,计数器处于保持状态,保留已输入的脉冲数并等待脉冲信号输入。压缩机停止运行后,短时间内冷冻蒸发器还积聚了一部分冷量,为充分利用这部分冷量,设计了风扇电机延时停机控制功能。由于C3的存在,开机过程中C3已被充满电,而由于R3的阻值较大,所以在停机后C3所储存的电能需要通过R3、Q1和Q2的发射结缓慢放电,Q1、Q2仍会保持一段导通时间;随着放电时间延长,当Q1b极电位降至Q1无法保持导通状态时(注:按电路中参数,延时时间约20秒左右),Q1和Q2截止,J1释放,风扇电机停止运转。

  压缩机停机后,随着冰箱内温度的回升,RL的阻值逐渐减小,TH与TR端电位逐渐下降。当TR端电位下降至1/3VCC时,IC1再次翻转,(3)脚输出高电平,电冰箱重新开机,同时多谐振荡器起振,为IC3提供计数脉冲,IC3继续计数,并与上次计数累计。由此,IC3将压缩机每次运行过程中所接收的脉冲信号进行累计,当累计达16384个脉冲时(即压缩机累计运行时间达到14小时左右),IC3分频计数器第14级分频输出端(3)脚输出高电平,Q9导通,在C9、R2O的积分作用下,IC2TR端得到一个低电平触发信号,IC2电路翻转,(3)脚由低电平变为高电平,控制Q4导通,J3吸合,进入化霜程序;同时,此高电平信号经D11送至Q5、Q6复合管,使复合管导通,将IC1RST复位端接低电平,使IC1复位,输出低电平,强制压缩机在化霜过程中处于停机状态。另IC2输出的高电平还直接控制IC3的Cr端,为IC3电路清零,以备化霜结束后重新为压缩机运行时间计时。

  化霜程序开始后,IC2输出的高电平还会经过R22为C12充电,使C12上端(即IC2TH端)的电位慢慢升高。当此电位达到IC2的2/3VCC时(约15分钟左右),IC2电路翻转,(3)脚输出低电平,Q4截止,J3释放,化霜程序结束,同时解除对IC1的锁定,待C4、R11、R12微分电路的延时功能结束后,IC1重新进入对电冰箱的开停机控制。停止化招后,由于IC2输出低电平,C12通过D12对IC2输出端放电,为下次化霜程序的计时做好准备。

 


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