冰箱温度控制器的设计.doc

冰箱温度控制器的设计
冰箱温度控制器的设计
冰箱温度控制器的设计
冰箱温度控制器的设计
１ 引言
家用电冰箱一般有冷冻室和冷藏室，冷冻室的温度为－6℃～—18℃左右;冷藏室的温度为0℃~10℃．在该温度范围内,食品么低，一般在3℃，致使冷藏室温度分布不匀,就可能一部分食品会被冻坏，而另一部分食品温度较高而变质。而且，冷藏室内食物的温度还会受其环境温度以及冰箱门开关的影响,所以还需要用环境温度传感器检测到的外部温度和冰箱门开关情况，，依照控制规则，对压缩机和风扇电机以及气流调节器进行控制。
（3)蒸发器的除霜控制
除霜就是通过加热融化掉蒸发器上所结的霜．加热势必要提高温度,。实践证明,如果在冰箱温度保持稳定的情况下除霜，影响会比较小。所以用冰箱门的开关情况作为冰箱使用状况的推理规则;再根据压缩机的运行实践来推断出蒸发器上的结霜量。
冰箱温度控制器的设计
冰箱温度控制器的设计
冰箱温度控制器的设计
３ 模糊控制规则
３。1 冷冻室温度模糊控制
电冰箱一般以冷冻室的温度作为控制目标。根据温度与设定指标的偏差,决定压缩机的开停。由于温度场本身是个热惯性较大的实体，所以系统是一个滞后环节。冷冻室的温度和食品的温度有很大差别，因此，冰箱为了保鲜,仅仅保持冰箱的箱内温度是不够的，要有自动检测食品温度的功能，以此来确定制冷工况，保证不出现过冷现象,达到高质量保鲜的目的．
图3 存入食品后冷冻室温度的变化
食品温度及热容量检测原理
为了检测放入冰箱的食品的初始温度和食品量的多少，应用模糊推理来确定相应制冷量,达到及时冷却食品又不浪费能源的目的。因此,在食品存放冰箱的初期，应设法检测食品的初始温度和热容量，对食品种类和数量做综合分析。应用软传感技术，食品温度及热容量的检测是在食品放入冷冻室并关门后５分钟内进行的。一般情况下，冷冻室的温度都在－1５℃左右，当食品存入以后冷冻室的温度急剧上升,上升的绝对值和变化率，取决于放入食品的温度和热容量,温度的变化曲线如图
冰箱温度控制器的设计
冰箱温度控制器的设计
冰箱温度控制器的设计
(b)可以看出,在食品重量相等的情况下，食品温度愈高（),温度升高的变化率愈大，制冷压缩机投入运行愈早；从图３（a)可以看出,在放入食品温度相同的情况下，食品的重量愈重(），其温度上升变化率愈大,制冷压缩机启动后温度的下降愈缓慢。可以通过大量实验，摸索这一规律,建立一定的模糊推理关系。同时应该指出,存放食品时，门的开启时间长短，以及室温的高低,对冷冻室的温度也有相当大的影响,在判断食品温度时应该综合考虑分析.
３。　确定食品温度的模糊推理框图
判断食品温度的模糊推理框图如图4所示.
冷冻室温度传感器采集信息且算出温度变化率，经模糊推理１输出食品温度的初步判断，在根据开门状态及室温的情况加以修正，修正系数由模糊推理2来确定，然后经乘法器运算得到推论的食品温度。最后根据冷冻室的温度差和推理的食品热容量建立模糊推理，从而得到修正的压缩机开机或停机的时间。冷藏室的工作状态与冷冻室相似,系统框图基本相同,（即压缩机的开停）同时受控于两个系统，通过风门的开启度和风机的转速来调整两室的温度。
图4 冷冻室的模糊推理框图
冰箱温度控制器的设计
冰箱温度控制器的设计
冰箱温度控制器的设计
图5 冷藏室的模糊推理框图
推理规则的建立
(1)食品温度及热容量初判
考虑适当的精度要求，并简化程序，设冷冻室温度论域为（-5，—2０），模糊语言值为(低，中，高）三档,其变化率dＴ的论域为（０，5）,（小、中、大)三档，食物温度区域为（0，3０),（低，中，高)。
图6　冷冻室及食品温度率属度函数
模糊控制规则用条件语句表示为
　 　 ＩF　 =　高 ＡNＤ dT ＝　0 =　大 THEN 　=高
　ＩF 　＝ 中 ＡＮD d ＝ 中 ＴＨEN =中
冰箱温度控制器的设计
冰箱温度控制器的设计
冰箱温度控制器的设计
　 　 …
上述语句共有九条,用表1来表示。
表１　条件语句表示冷冻室与食品温度关系
冷冻室温度
论域范围
变化率大
变化率中
变化率小
高
高
高
中
中
高
中
低
低
中
低
低
(２)食品热容量修正
考虑环境温度和开