冰箱关了还是亮灯

2022-11-14 13:12:03

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到家维修
回答于 2022-11-14 13:14:09
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       电冰箱门长时间打开或者没有关好,不仅可能使贮藏的食物变质腐坏,还将耗损大量的电能。更严重的是箱门开启着或者处于略微半开半掩状态,往往不被人发觉。这里推荐的冰箱报警器可以及时地提醒你箱门没关闭好,让你立即关好门。以下介绍此报警器电路原理、调试方法及构造结构特点的有关问题。

一、电路原理分析



       电路如上图所示,电冰箱报警器电路由单一封装IC、光敏电阻(LDR)、蜂鸣器、二极管及少量电阻、电容构成。在低温条件下工作意味着所有元器件必须满足低温指标的要求。IC要达到-40°C。

       压电蜂鸣器要达到-20°C,其他元件如电阻、电容、LDR、二极管也要能够工作在-20°C以下。

电池用碱性的,在低温下能供给所必须的电流,而且电流消耗不大。处在黑暗中的电路,典型的静态电流小于6μA,这种小电流防止在持续期间内使电池放电。当报警器发声时电流消耗只有2mA。

       报警器工作是基于用LDR进行光的探测。该器件在有足够光照射在它表面时变为低电阻,小于10kΩ,当它处于黑暗中,它有很高的电阻,大于1MΩ。

由LDR与1MΩ微调电阻(VR1)和150k电阻组成分压器跨接在9V电源上,利用其中LDR电阻的变化。在施密特触发倒相器IC1a的输入端(脚1)检测到LDR上的电压。

       IC1a有两个阈值电压,分别标定在电源电压的1/3和2/3。用9V电源,阈值分别为3V和6V。若脚1电压为6V或高于6V,那么脚2输出将为0V。

       若脚1电压降至低于3V,脚2输出将为9V。

一、报警器处在冰箱门关闭黑暗中


       当电冰箱门关闭,LDR完全处于黑暗中,它有高阻。VR1和150k的总电阻现在小于LDR电阻,这引起脚1电压上升高于施密特触发器的上阈值。因此,脚2输出为0V。

       通过D1及串联2.2kΩ电阻,使电容C1保持在0V。施密特触发器IC1b在脚3输入端检测C1上的电压。因而脚3为0V,脚4为9V。

       二极管和D2和串联的2.2k电阻把IC1c输入端脚5拉到9V,因而脚6为0V。IC1c输出去激发并联施密特触发器IC1d、IC1e和IC1f,因为IC1c的输出为0V,并联触发器输出为9V。

       IC1d、IC1e和IC1f的输出脚分别为8、10和12,它们驱动压电蜂鸣器的负端(-)。在这时,因为压电蜂鸣器的正端(+)接到9V电源,而负端(-)也接9V,故蜂鸣器不发声响。

      在黑暗中,这是冰箱报警器的正常状态。电池漏电流很小,而且由几条路径引起漏电流。

       一条是电流流经LDR、VR1和150k电阻。在黑暗中LDR有约2MΩ或更高的电阻,这部分电流将小于4.5μA。另一条通路流经D2、串联2.2k电阻,和IC1c脚5、6间的10MΩ电阻。因为IC1b脚4为9V,IC1c脚6为0V,故有电流通过。此漏电流小于1μA。
       最后一条漏电流路径是供电电路本身及跨接在电源的100μF电容。为此,2只100μF电容器应选择低漏电型的。IC1是CMOS器件,有很低的供电电流,典型地低于0.05μA。总的电流损耗因此为6到7μA。



二、冰箱门打开

       当冰箱门打开时,光照LDR电阻降低,这把IC1a脚1电压拉到低于它的下阈值,因而脚2达到9V。二极管D1变为反偏置,电容C1现在开始通过100k电阻和微调VR2,由脚2上的9V电压充电。C1的充电时间用VR2调节,定时值可设定在10秒到100秒之间。当C1上的电压达到6V,这电压大于IC1b的正向阈值,它的输出就是0V。

       现在D2被反向偏置,已经充电的C2经过脚5和脚6间的10M电阻放电。当C2放电到3V时,达到触发器IC1c的下限阈值,脚6输出达到9V。C2现在经1MΩ电阻和二极管D3充电。此充电时间比放电时间快10倍,当这电压达到lC1c输入的上限阈值时,脚6输出达到0V。

       IC1c如此构成短脉冲发生器,与它的输出周期比较,只有很短时间输出9V。

       当IC1c输出9V,IC1d、IC1e和IC1f有OV输出,从而驱动9V供电的压电蜂鸣器,使它发出声响。当IC1c输出变为OV,IC1d、IC1e和IC1f倒相输出是9V,使蜂鸣器截止不发声。这样一系列信号去驱动蜂鸣器发出短脉冲声响。

       当电冰箱门再次关闭,LDR变为高阻值。IC1a脚1电位升高到触发器上限阈值。这要几秒钟时间,因为LDR暗阻在这时间内缓慢地升高,才达到最终值。

      这是一个对低背景光更缓慢响应的器件。VR1去调节对暗度的灵敏度。这调节使报警器在很低光照度下启动工作,典型的如冰箱门半开半掩的情况。

       最后,在完全黑暗中,IC1a脚1达到6V,IC1a输出进入低电位,使C1放电。在IC1b脚4应有9V,它经过D2和2.2k电阻使C2充电。从而使短脉冲发生器处于截止状态,脚6输出为0V。

电路从9V电池供电。如果电池接反了,D4起到反向保护。100μF电容起到电源去耦作用,并为压电蜂鸣器发声提供能量。



三、结构的注意点

       本装置的所有元器件都装在一块印板上。

       PC板和电池装在透明的塑料盒内。盒壁的适当位置上打一孔,使光线穿过能落在其内部的LDR上。在底部需钻2孔,用于固定安装。在顶部钻一孔作为声音发出口。

       盒要装在冰箱内靠近开门的位置。以便于探测到内部灯泡和外部进入的光线。关键是要探测到外部进入的光线,确定冰箱门是否处在稍微半开半掩状态。因为内部光线在箱门关闭前由门开关关断,在门虚掩时内部光线不会被指示。

       LDR是非线性的,将它的两根引线插入PC板上,在LDL与PC板间留有10mm长的距离。焊接后,把LDR引线变成对板边沿成90o角度。



四、调试

       首先调节VR1到中间位置,VR2反时针调到一边。接通电池。报警器大约经1O秒钟后发出短脉冲声。再检查安装在PC板上的元件。再测量IC1a脚2的电压,应接近9V。IC1b脚4电压应为0V。IC1脚7和脚14间电压应大约为9V。

       调节VR2设定在报警器发声之前希望有的间歇时间。完全调到顺时针一边,在报警器发声之前通常提供100秒的间歇。

       报警器必须安装在完全黑暗之中,在蜂呜器才能处于静止状态。简单地用手指盖住LDR是不够的。又要注意,报警器在黑暗中要经过10到20秒才关闭,因为LDR的暗阻是缓慢地增加。在冷冻箱中,这时间可能升高达几分钟。

       可把报警器放在抽屉里进行调试。

       若抽屉略微拉开,调节VR1使报警器发声。现在把报警器放在冰箱内,调试它在温度稳定之后能正确工作。

       如果报警器放在冷冻箱中,就需要重调VR1。这是由于IC1a的阈值电压随温度而变化。而且LDR的暗阻不会提高达到室温下的大小。



五、改进

       若要加长延时,就加大电容C1的值。用220μF电容就可有2倍的延时。

       如果要提高报警器的突发速率,可减小C2值。

       冰箱门报警器也可作为抽屉和箱柜的报警。在这种情况,取短的延迟时间为好。减小C1就会减小这时间。装在电源部分的开关也能解除报警器的工作。


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