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。

电路的改装与调试

1.改装

为保持电冰箱的外观及充分利用原有的发光管，避免重做电路板的麻烦，本电路在组装时仍使用了原来的电路板，原电源电路及驱动电路不作改动，只把稳压输出的两路电源中的两只二极管短接，以提高本电路的供电电压。

原电路板上控制电路部分的元器件根据情况作选择性拆除，然后按照本电路要求适当排列各集成块及其他元器件。排布元器件时尽量利用到电路板上的插孔，无法插入插孔的引脚可作悬空连接处理。两块555电路可以顺排插装在原电路中芯片的插孔内。CD4060有16只脚，本电路只用到其中5只脚，故将空余引脚套上套管(可利用网线的线皮)，使套管略长出引脚，作为支撑直接撑在电路板表面上，起到固定作用，要用到的引脚可以在中部折起90°，焊接连线，利用连线使集成块定位。连接线时尽量利用电路板原来的印刷线路，必要时可以采用割断印刷线的方式来满足对印刷线的利用。剩余的连线采用跨线接线。原电路中的温度调节电位器为一端接地(电源负端)，本电路为接电源正极，因此，应将原电位器接地端的印刷线用壁纸刀割断。改接到电源正极。

本电路使用原来的冷藏温度传感器进行温度采集，原电路中其他传感器弃置不用。电路板上接插件接线均保持原位置，这样在改装完成后把原插件插上即可正常工作。

原电路中的三个指示灯中，绿灯(G)仍为电源指示，红灯(R)改作压缩机工作指示，黄灯(Y)改作化霜指示。仍用原来的电位器作为温度设置调整部件，使用原来的调整钮进行调整。由于原来的化霜温度传感器已经停用，需要在化霜加热器的供电线路上加装一个机械式温度控制器(即双金属片化霜温控器)，改装时，拆下冷冻室接水盘，将化霜加热器的一根电源线剪断，再将双金属片化霜温控器接入，注意接头部位应进行焊接，并作绝缘、防水处理。最后将双金属片器件用扎线固定在蒸发器端部弯管位置即可。

在风扇电机驱动电路中，需在原开关管前增加一只开关管，与原开关管采用直耦方式组成复合管。具体操作方法为：先将控制继电器J1(原电路板上标记为“F”的继电器)的开关管的b极引脚从焊点摘下，新增开关管的c极与原开关管c极焊在一起，新增开关管e极与焊下的原管b极焊在一起，新增开关管的b极焊接至原开关管b极的焊点位置。

2.调试

电路调试要特别细心。需要调试的内容主要有：对开/停机温度控制精度的调整;对压缩机延时控制时间的调整;多谐振荡器振荡周期的调整;化霜过程时间控制的调整及风扇电机延时停机控制时间的调整。

(1)温控电路的调整温度传感器仍使用原机的冷藏传感器，该传感器在25℃时阻值为1.960kΩ。按照电路中参数，温控器可将电冰箱冷藏室温度控制在0℃～10℃范围内。如果控制参数有偏差，可以通过改变R7、R8的阻值进行调整。R7阻值增大，开/停机温度同时降低，反之，开/停机温度同时升高;R8阻值增大，开机温度降低，停机温度升高，开/停机温差减小;R8阻值减小，开机温度升高而停机温度降低，开/停机温差增大。调整时应根据实际控制参数与预定参数的差别来选择R7或R8，根据需要改变的温度控制方向选择增大或减小它们的阻值。

附图中温度检测电路部分的R6、R7、R8的阻值只适用于原机的温度传感器，如果温控电路使用常见的25℃时阻值为5kΩ(4.951kΩ)的传感器，则应将这三只电阻分别改成：R6=2.4kΩ，R7=22kΩ，R8=1kΩ，并在必要时对R7、R8阻值进行调整，以适应所要求的温度控制范围。

(2)压缩机延时控制电路的调整这部分电路是由Rc微分电路和复合管电子开关电路组成的单稳态电路构成，利用上电时电子开关在一定时间内导通的暂稳过程，实现并保持555电路的复位状态，直至单稳态电路转换为关断的稳定输出，555电路进入正常工作状态。单稳态电路的暂稳时间取决于C4、R11、R12的值，主要的调整对象是C4和R12，增大C4容量或R12阻值，均能使暂稳时间延长，减小容量或阻值会使暂稳时间缩短。实际调试中，单独调整R11的阻值就可以达到预期的延时。按照此电路中的数据，延时在5分钟左右。

(3)多谐振荡器振荡周期的调整按照压缩机累计运行时间14小时左右和分频器采用14级分频的实际需求，要求多谐振荡器的振荡周期为3秒。电路振荡周期偏长，可以减小R15阻值或c8容量;周期偏短，可以增大R15阻值或c8容量。

(4)化霜时间的调整电路是通过555电路的阈值端TH控制化霜的结束动作。在TH端外部设计一个积分电路，由555输出端为积分电路供电，555电路输出低电平时，积分电路中C12所存的电荷会通过D12、Q0释放干净，只有在555输出高电平(即化霜工作开始)后，积分电路才会充电。从开始充电到C12上电压升高至2/3的555电源电压，所用的时间就是化霜的控制时间。增大C12容量，或增大R22阻值，该时间会延长，反之该时间缩短。

(5)风扇电机延时停机控制的调整风扇电机延时停机控制电路是由D8、C3、R3及Q1、Q2构成，开机运行时，c3被充满电，停机时，IC1(3)脚虽然变成低电平，但因R3阻值较大，C3上的电荷经R3向复合管输入端缓慢放电，使复合管继续保持导通，直至C3上的电压下降到无法保持复合管导通时，复合管截止。风扇电机才停止运转。延时时间取决于C3、R3的放电时间常数，c3或R3数值越大，延时时间越长。通过调整c3容量或R3阻值，使风扇电机在压缩机停机后约20s左右断电，就可将蒸发器剩余冷量全部送入冷藏室内，充分利用制冷量。

方案概述

本方案选用TOSHIBA公司运动控制芯片TMP88PH40NG作为开发平台，加上SANYO公司的STK621系列IPM智能功率模块组成了一套直流变频冰箱驱动控制方案。

功能定义及性能指标

1 宽电压：140V ~ 260V

2 压缩机无级调速, PWM控制模式

3 包括电机过流、过压保护，运转异常保护，开门保护，上电压缩机保护。

4 当电冰箱门被打开超过一定时间，处理器会关闭压缩机电机，并发出提示报警。

5 冰箱在正常制冷状态时，若发生电源短暂掉电，微处理器能暂停压缩机工作，三分钟后再启动压缩机。

方案优势

1 静音运行，降低冰箱运行噪音，使用舒心;

2 耐用，冰箱所需要的制冷量小，压缩机的工作量也就更小，变频冰箱的压缩机就能一低速的状态运转，克服了冰箱在瞬间启动时电流过大对冰箱造成的伤害，延长了冰箱的使用寿命;

3 智能处理断电情况

原理及实物图

电冰箱及其部件的在线自动检测项目包括：(1)冷冻室与冷藏室制冷特性曲线;

(2)蒸发器与毛细管等管路器件的管路特性参数与泄漏特性;

(3)各类电气部件电气性能参数;

(4)产品完整的识别信息等等。

利用管路泄漏特性的最新理论研究成果及以一线总线技术为特征的新型数字式温度传感器，配以技术成熟的分布式计算机自动测控系统，使电冰箱及其部件自动检测生产线的设计，工程实施和系统的运行，在投资，施工，运行操作和可靠性等方面显示出明显的优势。

1系统组成

1.1系统结构

系统由上位机(PC-586)，下位机(包括基于单片机的分布式温度采集模块、冰箱电器性能参数测试模块、冰箱管路特性和泄漏特性检测模块)以及测试管理软件组成，如图1所示。系统上位机通过RS485串行总线与下位机通讯，分布式温度采集模块通过一线式数据总线连接到分布在各个冰箱中的数字式温度传感器DSl8B20，完成在线冰箱制冷特性曲线的数据采集与处理。

图1 分布式冰箱性能参数采集与处理系统结构图

1.2自动检测线工位介绍

实际的电冰箱检测线有条形码读人工位;冰箱管路特性和泄漏特性测试工位;冰箱电气性能参数测试工位;以及6条制冷特性检测线(每条制冷特性检测线有25台冰箱工位，每个工位有2个数字式温度传感器)，如图2所示。

图2 冰箱检测线示意图

待装配的冰箱首先经过条形码读入工位，由条形码读入器读入产品识别信息;此后在冰箱管路特性和泄漏特性工位上，以AT89C52单片机为核心元件，包括电磁阀、测温铂电阻、流量变送器、压力变送器和气动执行单元等外围器件，构成冰箱蒸发器(包括毛细管)综合测试台。通过对流经蒸发器的气体温度，压力，流量的自动检测，获取实测数据，判断蒸发器是否合格;接着在冰箱电气性能参数测试工位上，同样以AT89C52单片机为下位机，由电子开关和微继电器构成电气部件性能测试台，可对电冰箱中的全套电气配件(包括压缩机、电磁阀、风扇、门灯、感温器等14个电气配件)的短路、断路和绝缘缺陷进行自动检测。若以上检测全部合格，冰箱方可完成总装，再由上位机根据其条形码中所含的冰箱型号信息，向PLC发出指令，由PLC控制传送板链将冰箱送到某一制冷特性测试工位，人工将数字式温度传感器放人冷冻室和冷藏室后，进行制冷特性参数采集。

2由DSl8B20和单片机组成的多点测温系统

2.1系统特性

DSl8B20是美国DALLAS公司近年来推出的数字式温度传感器，其器件的管芯内集成了温敏元件，数据转换芯片、存储器芯片和计算机接口芯片等多种功能模块。于是器件可直接输出二进制的温敏信号，并通过串行输出与单片机通讯。他的外部只有3根引脚，其中VDD和GND为电源，另一根DO引脚则用作总线(Data In/Out)，称为一线式数据总线，与微处理器接口时仅需占用一个I/O端口;器件的测温范围一55～+125℃;测温精度0.5℃;通过编程预设的方法，可直接将温度转换成9～12位二进制数串行输出;最大测温转换时间仅需750ms.这种新型的数字温度传感器出现，给传统的测温接口电路引起了一场变革，并带来明显的经济效益。

2.2硬件配置

系统硬件由89C2051单片机和少量外围器件组成，如图3所示。由于DSl8B20采用独特的一线总线接口，一个一线接口上可以挂有多个DSl8B20器件，而每一个器件含有一个惟一的64b串行码，通过识别该码可以区分不同的传感器。主机通过识别串行码选择传感器，对其进行读、写、启动转换、设置报警阀值等操作。同时在器件内有9 B的RAM和3 B的E2PROM，可对传感器的工作方式进行设置并用来存储检测到的温度，供单片机读出。芯片MAX813提供下位机的监控功能，上电、掉电和电网电压过低时都会输出复位信号，同时他还能跟踪1.6s的定时信号，为软件提供Watchdog保护。MAXl483实现TTL电平与RS485电子之间的转换。

图3 分布式温度采集模块硬件配置图

3参数测试软件设计

下位机(89C2051)采集温度传感器数据经过一定的预处理后通过RS485串行总线口将数据送给上位PC机。在PC机上运行用微软Visual Basic 6.0开发的Windows环境下检测软件，接受串行口传来的数据，数据处理结果以图形的形式打印输出。上位机程序设计要点为：

(1)SCOMM通讯控件对串行口的设置

通讯协议为：波特率9 600，偶校验，8个数据位，1个停止位。由上位机发送开始测试命令，下位机接收到命令后，每隔1rain向上位机发送检测到的数据。上位机循环接收并处理和显示数据。

(2)数据显示

数据显示采用VB 6.0中的MSFLex Grid控件，将该控件的行和列定义成数组的形式，从而将下位机发送来的各工位上电冰箱冷冻室和冷藏室的温度数据，冰箱压缩机开停机次数显示出来，如图4所示。

图4 温度显示示意图

(3)数据存储

系统主要由参数数据库、温度采样点数据库两部分组成。其系统数据结构示意图如图5所示。参数数据库包括系统参数、用户自定义参数、传感器校准参数、电冰箱型号列表及标准参数等。温度采样点数据库记录了每台被测冰箱的型号、检测日期、检测时间、各时刻温度、开停机次数等。系统开始时从参数数据库中读人设定的各项参数，进行初始化，而且在用户修改参数时可以随时更新系统并保存。进行检测前，系统建立以日期、线号、工位号及序号为名称的新数据表，为本次检测数据保存做好准备。每一台被检测的冰箱都有惟一的编号，在数据检索界面里可以查看任意一台冰箱的检测曲线。数据检索方式灵活，既能以编号定向搜索，亦可通过各要素查看一批冰箱的数据。如查看某天某一型号的检测结果，只要在检索界面输入日期、型号，表格会立即显示符合条件的冰箱各项数据，当前被选中的冰箱制冷曲线在界面下方的作图区域里显示出来。

软件设计上采用清晰模块化的程序设计方法，大量地建立功能函数和通用过程，使结构简明，接口方便。这样既避免了大量的代码重复，有利于软件调试，提高了编程效率，同时还为软件开发及数据库维护提供了方便。

图5 系统数据结构示意图

4系统的实际应用情况

上述分布式冰箱制冷性能参数采样与处理系统于2001年底在某大型电冰箱生产企业投入应用。现场150台冰箱压缩机随机启动/停止，存在着严重的电磁干扰，由于使用了数字式温度传感器和合理的现场总线技术，加上在下位机系统设计上采用完善的软/硬件抗干扰措施，使系统具有很强的抗干扰能力。经过一年多的实际运行，证明该系统具有投资少、安装施工方便、维护工作量小、测温精度高、运行稳定可靠，性能远远优于传统的模拟巡回采集系统，该企业已决策于近期将测温工位扩大一倍。可见本系统的实效，并且具有广阔的应用前景。