专利名称：一种冰箱实用制冷功率的自动化测量装置及其使用方法
技术领域：
本发明涉及一种冰箱实用制冷功率的自动化测量装置及其使用方法。
背景技术：
随着社会节能意识的不断增强，人们对家用电器的效率日益关心。但目前市场上 出售的冰箱、冷藏冷冻箱等制冷设备，铭牌上只标出有效容积和耗电功率，用户最为关心的 实用制冷功率(单位时间内总制冷量减去通过箱体保温层和箱体门缝等处散失的冷量)却 没有标出。 事实上，生产厂家只在产品研发过程中进行制冷功率的测量，对于投放市场的产 品，由于测量方法和测量装置的原因，不能直接进行制冷功率测量，只能进行与之相关的降 温速度，冷冻能力和制冷能力等间接项目的测试，冰箱的制冷效率(实用制冷功率/耗电功 率)也就无法得到。现行冰箱质量检测的国家标准(GB/T 7725-2004)，也只能从宏观上粗 略地间接反映冰箱的制冷效率。 同样，国外有关冰箱的标准中，也未要求在产品铭牌上标识出实用制冷功率，但这 并不是说这些指标不重要，是因为没有切实可行的测量方法和测量手段。因此，研究冰箱实 用制冷功率自动化测量装置，对于提升我国冰箱性能检测水平，提高冰箱的效率和促进行 业的发展具有非常重要的意义。 ZL02154661. 4公开了一种测试冰箱实用制冷量的装置及其使用方法。
发明内容
本发明之目的提出对上述专利(ZL02154661. 4)技术的一种改进，使冰箱实用制 冷功率的测量装置实现自动化。 为了实现上述目的，拟采用以下的技术方案 本发明在结构上至少包括在冰箱的冷室中使用的内部装置以及设置在冰箱内冷
室中的电加热器与风扇， 其特征在于 再在上述内部装置中设置了由单片机控制的电加热器与风扇的电功率消耗量的 测量装置。本发明的使用方法，即自动测量冰箱实用制冷功率Q的步骤如下 I.首先在内部装置上设定了上述冷室中的最终制冷平衡温度； II.接通上述内部装置的电源并关闭冷室的箱门； III.当上述冷室内部温度处于平衡状态时，即可抄录外部装置上显示的冰箱实用 制冷功率Q。 在上述本发明使用方法之后的测试冰箱冷室的负载温度回升时间的方法如下 IV.切断冰箱(1)的电源，让电加热器(5a)和风扇(5b)停止工作； V.记录冷室(3)温度升高到额定温度时所耗用的时间t，即为负载温度回升时间。
本发明与现有技术比较的特点 由于本发明在实用制冷功率测量装置中增加了由单片机控制的加热器与风扇的 电功率消耗量的装置，这就为实现对冰箱实用制冷量进行自动化测量(其步骤详见上述I、 II、III中的内容)创造了条件，同时还能够在自动测试冰箱实用制冷功率之后测量冰箱的 负载温度回升时间。
图1示意了实现本发明的基本结构。 图2示意了本发明电控原理中的内部装置电器电路模块关系图。
图3示意了本发明电控原理中的外部装置电路电器模块关系图。 1 :冰箱；2 :内部装置支架；3 :冷室；4 :内部装置电源线；5 :内部装置；5a :电加热 器；5b :风扇；5c :内部装置温度传感器；5d :内部装置温度传感器信号线；6 :外部装置；6a : 外部装置支架；7 :外部装置电源线；8 :外部装置；8a :外部装置温度传感器；8b :外部装置 温度传感器信号线；5e :风扇功率功率放大器；5f :电加热器功率放在器；5g :电参量转换 模块；5h :电加热器线圈电压传感器；5i :电加热器线圈电流传感器；5j :风扇线圈电压传 感器；5k :风扇线圈电流传感器；51 :无线信号收发模块；5m :单片机；12 :电源模块；12a : 电平转换模块；12b :导线；llc :导线；13 :功能模块；8d :USB驱动芯片；8e :网络控制芯片； 8f :串口 ；8g :USB接口 ；8h:网络接口 ；8i :键盘；8j :显示器；81 :显示驱动模块；8m :无线 收发模块；8n :单片机；13 :电源模块；13a :电平转换模块。
具体实施例方式
以下结合附图对本发明的技术方案作进一步说明。 由图1所示，被测冰箱1放置在规定的检测环境(标准温度为2rC，非标准温度 为32°C )中，内部装置5通过内部装置5的支架2安放在冰箱1内冷室3中。根据温度测 量的需要将数字温度传感器5c安放到冰箱1内冷室3内适当位置，并通过内部装置5的温 度传感器信号线5d连接到内部装置5。将内部装置5通过电源线4连接到外部工作电源。 外部装置6通过外部装置支架6a安放到适当位置，将外部装置6的电源线7连接到工作电 源，根据温度测量的需要将外部装置6温度传感器8a安放在冰箱1所在测量环境的适当位 置，并通过外部装置6温度传感器信号线8b连接到外部装置6上。 由图2所示，内部装置电器电路模块关系图。内部装置5主要由电源模块12和功 能模块13构成。通过外部装置8启动内部装置5，设定冰箱1的制冷温度，冷室3开始制 冷。内部装置温度传感器5c测量冷室3内的温度，并传送给单片机5m，单片机5m将测量的 温度和测量时间通过无线信号收发模块51发送给外部装置6。制冷开始到冷室3内温度稳 定所经历的时间为制冷速度，此时的温度为实际制冷温度。此后，单片机5m通过电加热器 功率放大器5f控制电加热器5a对冷室3进行加热，以抵消冷室3产生的制冷量。同时，单 片机5m通过风扇功率功率放大器5e控制风扇5b运转，促进冷室3内空气流动，使温度分 布均匀。电加热器线圈电流传感器5i和风扇线圈电流传感器5k，分别测量通过电加热器 5a和风扇5b的线圈电流；电加热器线圈电压传感器5h和风扇线圈电压传感器5j分别测 量电加热器5a和风扇5b的线圈电压。电流传感器5i和5k的测量值经过电参量转换模块
45g后送入单片机5m。电压传感器5h和5 j的测量值经过电参量转换模块5g后送入单片机 5m。单片机5m根据数字温度传感器5c测得的温度值，通过电加热器功率放大器5f和风扇 功率放大器5e控制电加热器5a和风扇5b的线圈电流。当电加热器5a的制热功率、风扇 5b的功率以及内部装置其它元器件的发热功率之和小于冰箱1在设定温度下的实用制冷 功率时，冷室3的温度可维持在实际制冷温度。当电加热器5a的制热功率、风扇5b的功率 以及内部装置其它元器件的发热功率之和等于冰箱1在设定温度下的实用制冷功率时，电 加热器5a的制热功率、风扇5b的功率以及内部装置其它元器件的发热功率之和为冰箱的 实用制冷功率。此后，增大电加热器5a的制热功率或风扇5b的功率会使冷室3的温度开 始升高。单片机5m控制电加热器5a和风扇5b的电流，用最短的时间自动测量出冰箱1的 实用制冷功率。电源模块12中的电平转换模块12a将通过电源线4接入的外部工作电源 转换成两种工作电压，数字电路所需要的工作电压以及功率放大器5f和功率放大器5e所 需要的电压，分别通过导线llc和导线12b接入相应的电路中。 由图3所示，外部装置6主要有两部分组成，电源模块13和显示控制模块14。电 平转换模块13a将电源线7接入的外部工作电源转换成显示控制模块14所需要的工作电 压。外部装置温度传感器8a测量的环境温度送入单片机8n。无线收发模块8m实现内部装 置5和外部装置6之间的数据交换和命令传输。外部装置6可通过三种方式同外部计算机 交换数据第一种方式通过串口电平转换芯片8c以及串口 8f ;第二种方式通过USB驱动芯 片8d以及USB接口 8g ;第三种方式通过网络控制芯片8e以及网络接口 8h。通过键盘控制 模块8k实现键盘8i和单片机8n之间命令的输入。通过显示驱动模块81实现单片机8n 控制显示器8j所显示的内容。在工作过程中，显示器8j显示测量时间，冷室内3的温度， 环境温度，实际制冷温度和实用制冷功率。 设电加热器5a的功率为Q"风扇5b的功率为Q2，内部装置5其它元器件的发热功
率为Q3(Q3可以通过实验得到)，当Q2、 Q3的和等于冷室3实用制冷功率Q，即 Q = Q一Q2+Q3 其中，Q丄=U山，Q2 = U2I2 仏为电加热器8a的线圈电压，L为电加热器8a的线圈电流，仏为风扇8b的线圈 电压，12为风扇8b的线圈电流。 在冰箱实用制冷功率测量完毕之后，如果发现冰箱实用制冷功率数据不能达标， 这就意味冰箱的保温性能和/或制冷性能有问题，这时就可以用内部装置5的温度传感器 5c测取的冰箱1冷室3的负载温度回升时间，以数据说明保温性能是否存在问题，作为返修 的依据。 如果负载温度回升时间偏长，则说冰箱的保温性能没有问题，问题出在冰箱制冷 性能上面。如果负载温度回升时间偏短，这说明冰箱的保温性能有问题。
本发明上述所测得的负载温度回升时间中的负载是空气，它可以与在冰箱1的冷 室3按照国标规定放置"M"实验包所测取的负载温度回升时间建立等效关系。
权利要求
一种冰箱实用制冷功率的自动化测量装置，在冰箱(1)的冷室内部使用的内部装置(5)包括设置在冰箱(1)中冷室(3)内的电加热器(5a)、风扇(5b)与温度传感器(5c)；在冰箱(1)的冷室(3)外部使用的外部装置(6)包括功耗显示装置；其特征在于再在上述内部装置(5)中设置由单片机(5m)控制的电加热器(5a)与风扇(5b)的电功率消耗量的测量装置。
2. —种冰箱实用制冷功率自动化测量装置的自动化测量方法， 其特征在于，自动测量冰箱实用制冷功率Q的步骤如下I. 首先设定放置在恒温测试室当中冰箱(1)中冷室(3)内的内部装置(5)最终制冷平 衡温度；II. 接通冰箱(1)和内部装置(5)的电源并关闭冷室(3)的箱门；III. 当外部装置(8)显示上述冷室(3)内部电耗总功率平衡之后，即可抄录该电耗总 功率，也就是上述冷室(3)中冰箱实用制冷功率Q。
3. 根据权利要求2所述的一种冰箱实用制冷功率自动化测量装置的自动化测量方法， 其特征在于，在所述的自动测量冰箱实用制冷功率的测试之后，还能够就势测试该冰箱(1) 中冷室(3)的负载温度回升时间的方法如下IV. 切断冰箱(1)的电源，让电加热器(5a)和风扇(5b)停止工作；V. 记录冷室(3)温度升高到额定温度时所耗用的时间t，即为负载温度回升时间。
全文摘要
一种冰箱实用制冷功率的自动化测量装置及其使用方法，结构上，在冰箱(1)内冷室(3)中使用的内部装置(5)包括设置在冰箱(1)内冷室(3)中的电加热器(5a)与风扇(5b)，其特征在于再在上述内部装置(5)中设置了由单片机(5m)控制的电加热器(5a)与风扇(5b)的电功率消耗量的测量装置。其使用方法如下I.首先在内部装置(5)上设定上述冷室(3)中的最终制冷平衡温度；II.接通上述内部装置(5)的电源并关闭冷室(3)的箱门；III.当上述冷室(3)内部温度处于平衡状态时，即可抄录外部装置(6)上显示的冰箱实用制冷功率Q。在上述自动测量冰箱(1)的实用制冷功率之后，还能够测试该冰箱(1)中冷室(3)的负载温度回升时间。
文档编号G01M99/00GK101793571SQ20091020990
公开日2010年8月4日 申请日期2009年10月21日 优先权日2009年10月21日
发明者李运堂, 梁嘉麟 申请人:中国计量学院