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CN111854319A - 一种可移动的热电堆传感器的冰箱控制系统和应用方法 - Google Patents

一种可移动的热电堆传感器的冰箱控制系统和应用方法 Download PDF

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CN111854319A CN202010729651.XA CN202010729651A CN111854319A CN 111854319 A CN111854319 A CN 111854319A CN 202010729651 A CN202010729651 A CN 202010729651A CN 111854319 A CN111854319 A CN 111854319A
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郭杰
李帅明
梁立超
焦其意
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Abstract

本发明公开了一种可移动的热电堆传感器的冰箱控制系统和应用方法，涉及热电堆红外传感器在冰箱内的应用技术领域。本发明中：冰箱搁架上的物品本身热量产生的红外信号被热电堆传感器获取并传感分析；单片机获取并分析热电堆传感器所传感监测到的温度信息，判定冰箱内过热或者过冷的物品进入状态信息，同时对步进电机的运动速度、控制导轨上位置传感器运动逻辑进行驱控。本发明通过高精度的非接触式热电堆红外传感器实时快速感应冰箱内部温度，并在非接触式热电堆红外传感器位置处设计电机及其相应的周期性运动导轨，在动作期间进行运动周期性的冰箱室内温度变化检测，形成稳态型温度检测方式，避免了对冰箱内搁架上的物品温度盲区的遗漏检测。

Description

一种可移动的热电堆传感器的冰箱控制系统和应用方法
技术领域
本发明涉及热电堆红外传感器在冰箱内的应用技术领域，尤其涉及一种可移动的热电堆传感器的冰箱控制系统和应用方法。
背景技术
冰箱是现代社会的产物，它是储存食物的好地方，冰箱给我们的日常生活带来了很多方便，冰箱的作用主要是制冷，但是可以看出传统的冰箱在制冷方面不够智能，当用户在炎炎夏日在冰箱中放入一瓶滚烫的开水，因为传统冰箱使用的温度传感器是NTC传感器，通过感应周遭的温度来确定冰箱室内的环温，故冰箱不能在瞬间对冰箱冷藏、冷冻室的温度变化进行感应，当冰箱用来存储特别的东西，或者对储存温度要求较高的物品，如：海鲜，茶叶，母乳等。当在冰箱内放入过热的物体的时候，如果不能及时开始制冷，就会导致损坏海鲜的口感，导致茶叶的氧化等。
现有专利文件一：《冰箱导轨、冰箱及冰箱导轨的安装方法》，公开号：CN106016945B，该专利是介绍冰箱导轨的安装方法，并未涉及到智能的红外传感器的应用，且该专利偏向于传统导轨的安装方式的更迭，并非配合热电堆传感器的导轨。
现有专利文件二：《一种用于冰箱的非接触式红外传感器》，公开号：CN208704297U，本专利通过红外传感器、透镜和控制电路来完成对冰箱的温度进行感应，但是由于红外无法穿透玻璃及物品，故无法实时测量冰箱内物品的温度。
综上，由于红外测温的方法是无法穿透实物的，所以可能由于冰箱内物品过多，导致遮挡，传统的测温方式无法测得放入物品的温度。
针对现有冰箱不能快速感应冰箱内温度以及高效精准的对应制冷调控的缺点，如何有效解决成为亟需解决的问题。
发明内容
本发明提供了一种非接触式热电堆红外传感器搭配传动导轨共同实时检测冰箱内物品温度的技术方案，通过高精度的非接触式热电堆红外传感器实时快速感应冰箱内部温度，并在非接触式热电堆红外传感器位置处设计电机和导轨，实时检测冰箱的温度变化，便于相应的高效冰箱冷藏制冷驱动控制等操作。
为解决上述技术问题，本发明是通过以下技术方案实现的：
本发明提供一种可移动的热电堆传感器的冰箱控制系统，冰箱内置有单片机式主控制器，冰箱冷藏室搁架中间安装导轨和步进电机，冰箱搁架上设置若干位置的重量传感器，包括用于冰箱内室壁面内的导轨结构，及安装在导轨内的非接触式热电堆红外传感器；步进电机通过其传动结构与非接触式热电堆红外传感器配合连接；重量传感器通过信号传输线路与冰箱内的MCU相连；非接触式热电堆红外传感器通过信号传输线路与冰箱内的主控制器相连；冰箱内的主控制器通过控制线路与步进电机驱动相连；冰箱内的主控制器通过控制线路与冰箱的压缩机、风门驱动相连。
作为本发明的一种优选技术方案，重量传感器检测当前位置处的搁架上的物品重量信息及物品重量变化状态；热电堆传感器传感检测当前位置处的物品红外信息；冰箱内的主控制器设定读取热电堆传感器传感检测冰箱室内温度的时间间隔。
作为本发明的一种优选技术方案，冰箱搁架内的导轨结构上嵌入安装有位置传感器或若干行程开关。
作为本发明的一种优选技术方案，冰箱室内的每一层玻璃搁架中间都至少设有一热电堆传感器。
一种可移动的热电堆传感器的冰箱控制方法：
环节一，冰箱上电，启动热电堆传感器和重量传感器。
环节二，冰箱搁架上的重量传感器对感应搁架上物体的重量进行实时传感监测，判断物体进入冰箱的状态。
环节三，冰箱搁架上的物品本身热量产生的红外信号被热电堆传感器获取并传感分析，并给用户传达当前冰箱内部的温度。
环节四，单片机获取并分析热电堆传感器所传感监测到的温度信息，判定冰箱内过热或者过冷的物品进入状态信息，同时对步进电机的运动速度、控制导轨上位置传感器运动逻辑进行驱控。
环节五，单片机对当前的冰箱内物品、温度信息状态进行分析，判断冰箱室内的温度升高或降低状态，对冰箱压缩机、风门进行驱动调控。
作为本发明的一种优选技术方案，重量传感器将重量及其重量变化位置信息转化为电信号，并由单片机得到对应信号后，开始驱动步进电机控制热电堆传感器在导轨上匀速回运动。
作为本发明的一种优选技术方案，热电堆传感器的硅基透镜将物品的热量红外信息进行红外聚光，通过MEMS热电堆产生电动势，经过高精度运放传给MCU，MCU通过数模转换将温度输出成电平信号；热电堆传感器MCU将电信号放大后输入到单片机控制器，单片机控制器将电信号转换为温度进行输出。
作为本发明的一种优选技术方案，单片机控制系统每M秒读取一次热电堆传感器传感监测到的温度信息，单片机控制系统驱控步进电机，联动热电堆传感器在导轨上匀速移动，感应冰箱内部各个空间的实时温度。
其中，M＝0.1、0.2、0.3或是0.1的任意整数倍。
作为本发明的一种优选技术方案，单片机控制系统驱动控制冰箱内的步进电机，用于控制热电堆红外传感器在导轨上匀速周期性运动。
与现有的技术相比，本发明的有益效果是：
本发明通过高精度的非接触式热电堆红外传感器实时快速感应冰箱内部温度，并在非接触式热电堆红外传感器位置处设计电机及其相应的周期性运动导轨，在动作期间进行运动周期性的冰箱室内温度变化检测，在原有高精度传感器基础上，形成稳态型温度检测方式，避免了对冰箱内搁架上的物品热量、温度盲区的遗漏检测，便于相应的高效冰箱冷藏制冷驱动控制等操作。
附图说明
图1为本发明中冰箱及内部部分组件的结构示意图；
图2为本发明中主控制器(冰箱MCU)及部分模块的逻辑示意图；
图3为本发明中可移动的热电堆传感器的冰箱控制方法示意图；
图4为本发明中可移动的热电堆传感器的冰箱控制方法的具体逻辑流程图；
其中：1-冰箱本体；2-主控制器；3-导轨；4-非接触式热电堆红外传感器。
具体实施方式
为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本发明进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。
本发明为一种可移动的热电堆传感器的冰箱控制系统和应用方法。
实施例一
本发明中的部件安装位置，以冷藏室为例，在冷藏室搁架中间安装导轨和步进电机，并将热电堆传感器放置在导轨上，由电机驱动完成冰箱内规律运动。
结合图1至图4，本发明中的可移动的热电堆传感器在冰箱内的安装、信息传感采集、分析，以及对应的驱动控制原理如下：
(1)冰箱上电，启动热电堆传感器和重量传感器。
当冰箱放入物品后，重量传感器将重量转化为电信号，并由单片机得到信号后，开始驱动步进电机控制热电堆传感器在导轨上匀速来回运动，红外信号被热电堆传感器的硅基透镜将红外聚光，通过MEMS热电堆产生电动势，经过高精度运放传给MCU，MCU通过数模转换将温度输出成电平信号，进而传达给用户当前冰箱内部的温度。
(2)热电堆红外传感器是匀速在箱体内转动，故设定一个来回为一个周期，通过单片机分析计算得到一个来回内，运动的热电堆传感器测得各个区域的温度，再由单片机分析各个区域温度值是否正常，并计算其平均温度。
(3)情况一：单片机如果得出结论为-放入物品温度导致冰箱室内温度升高。则开启压缩机或者增大压缩机转速，同时开启风门，增加冷藏室或者冷冻室的风量，提升冰箱制冷性能；当热电堆传感器识别到室内温度趋于正常值的时候，则相应的关闭或者降低制冷部件的性能。
(4)情况二：当单片机如果得出结论为-放入物品温度导致冰箱室内温度降低。则关闭压缩机或着减小压缩机转速，同时关闭风门，减小冷藏室或者冷冻室的风量，降低冰箱制冷性能；当热电堆传感器识别到室内温度趋于正常值的时候，则相应的增加或者提升制冷部件的性能。
实施例二
在本发明的实际应用过程中：
(1)由于红外光无法穿透玻璃，故需要在每个玻璃搁架中间添加一个热电堆传感器，并通过步进电机控制其运动。
(2)同时考虑到可能存在一些不确定因素，影响到步进电机和热电堆传感器的工作，故在单片机控制系统中设定每过半小时或者15分钟协同工作，测量一下当前监测的冰箱室内的温度；若出现较大的温差，同样运行或者驱动制冷系统完成温度的控制。
(3)热电堆传感器可以通过单片机控制系统设置每0.1S读取一次温度，且温度可以精确到1℃以内。
以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (9)

1.一种可移动的热电堆传感器的冰箱控制系统，冰箱内置有单片机式主控制器，冰箱冷藏室搁架中间安装导轨和步进电机，冰箱搁架上设置若干位置的重量传感器，其特征在于：
包括用于冰箱内室壁面内的导轨结构，及安装在导轨内的非接触式热电堆红外传感器；
所述步进电机通过其传动结构与非接触式热电堆红外传感器配合连接；
所述重量传感器通过信号传输线路与冰箱内的MCU相连；
所述非接触式热电堆红外传感器通过信号传输线路与冰箱内的主控制器相连；
冰箱内的主控制器通过控制线路与步进电机驱动相连；
冰箱内的主控制器通过控制线路与冰箱的压缩机、风门驱动相连。
2.根据权利要求1所述的一种可移动的热电堆传感器的冰箱控制系统，其特征在于：
所述重量传感器检测当前位置处的搁架上的物品重量信息及物品重量变化状态；
所述热电堆传感器传感检测当前位置处的物品红外信息；
冰箱内的主控制器设定读取热电堆传感器传感检测冰箱室内温度的时间间隔。
3.根据权利要求1所述的一种可移动的热电堆传感器的冰箱控制系统，其特征在于：
冰箱搁架内的导轨结构上嵌入安装有位置传感器或若干行程开关。
4.根据权利要求1所述的一种可移动的热电堆传感器的冰箱控制系统，其特征在于：
冰箱室内的每一层玻璃搁架中间都至少设有一热电堆传感器。
5.一种可移动的热电堆传感器的冰箱控制方法，其特征在于：
环节一，冰箱上电，启动热电堆传感器和重量传感器；
环节二，冰箱搁架上的重量传感器对感应搁架上物体的重量进行实时传感监测，判断物体进入冰箱的状态；
环节三，冰箱搁架上的物品本身热量产生的红外信号被热电堆传感器获取并传感分析，并给用户传达当前冰箱内部的温度；
环节四，单片机获取并分析热电堆传感器所传感监测到的温度信息，判定冰箱内过热或者过冷的物品进入状态信息，同时对步进电机的运动速度、控制导轨上位置传感器运动逻辑进行驱控；
环节五，单片机对当前的冰箱内物品、温度信息状态进行分析，判断冰箱室内的温度升高或降低状态，对冰箱压缩机、风门进行驱动调控。
6.根据权利要求5所述的一种可移动的热电堆传感器的冰箱控制方法，其特征在于：
重量传感器将重量及其重量变化位置信息转化为电信号，并由单片机得到对应信号后，开始驱动步进电机控制热电堆传感器在导轨上匀速回运动。
7.根据权利要求5所述的一种可移动的热电堆传感器的冰箱控制方法，其特征在于：
热电堆传感器的硅基透镜将物品的热量红外信息进行红外聚光，通过MEMS热电堆产生电动势，经过高精度运放传给MCU，MCU通过数模转换将温度输出成电平信号；
热电堆传感器MCU将电信号放大后输入到单片机控制器，单片机控制器将电信号转换为温度进行输出。
8.根据权利要求5所述的一种可移动的热电堆传感器的冰箱控制方法，其特征在于：
单片机控制系统每M秒读取一次热电堆传感器传感监测到的温度信息，单片机控制系统驱控步进电机，联动热电堆传感器在导轨上匀速移动，感应冰箱内部各个空间的实时温度；
其中，M＝0.1、0.2、0.3或是0.1的任意整数倍。
9.根据权利要求5或6或8所述的一种可移动的热电堆传感器的冰箱控制方法，其特征在于：
单片机控制系统驱动控制冰箱内的步进电机，用于控制热电堆红外传感器在导轨上匀速周期性运动。
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