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摘 要：随着社会经济的发展以及科技的进步，电冰箱业已成为家庭生活的必备器具。与此同时，由于居民环保意识的提高，电冰箱技术也面临着新的挑战。基于此，本文阐述了电冰箱的工作原理，对加强电冰箱技术发展的措施以及电冰箱的硬件电路设计进行了论述分析。
关键词：电冰箱；工作原理；发展；硬件电路设计
一、电冰箱的工作原理
通常电冰箱由箱体、制冷系统、控制系统和附件构成，其是利用蒸发致冷或气化吸热的作用而达到制冷的目的。电冰箱的喉管内，装有一种商业上称为氟利昂，俗称雪种的致冷剂。常用的一种为二氟二氯甲烷（CCL2F2），是一种无色无臭无毒的气体，沸点为29℃。氟利昂在气体状态时，被压缩器加压。加压后，经喉管流到电冰箱背部的冷凝器，借散热片散热（物质被压缩后，温度就会升高）后，冷凝而成液体。液体的氟里昂进入蒸发器的活门之后，由于脱离了压缩器的压力，就立即化为蒸汽，同时向电冰箱内的空气和食物等吸取汽化潜热，引致冰箱内部冷却。汽化后的氟里昂又被压缩器压回箱外的冷凝器散热，再变为液体，如此循环不息，把冰箱内的热能泵到箱外。
二、加强电冰箱技术发展的措施
1.合理应用微机技术。应用在电冰箱上的微机主要是接受各类传感器的输出信号，控制压缩机的转速，测量和显示冷藏室内的温度，其次是根据要求和外界温度的变化调整除霜定时器的给定值，使之取取得最佳除霜效果。附属功能有时钟显示功能和定时音响报警功能。安装在冰箱内的微机还可用来代替毛细管恒温控制器。微机用在冰箱上，虽然成本增高，但能高效率除霜，大量节能，从而补偿了系统自身的固定费用。
2.加强电冰箱节能技术发展的措施。主要表现为：
（1）改进压缩机，提高压缩机效率。压缩机是电冰箱的主要耗电部分，压缩机的总效率（除电机损失外）约为50%。压缩机效率增至60%，可少用电13%。提高压缩机效率主要是改进压缩阀结构，降低气流阻力提高容积效率，改善磁性材料，增大启动转矩，提高压缩机电机的效率，采用运转电容器，提高电机均力矩效率；选用低粘度润滑油，以减少机械摩擦损耗等。如日本松下电器公司生产的NR272TR型265L三门冰箱所使用的压缩机电机功率为92W（瓦），月耗电量30度（千瓦小时），仅是十年前的五分之一。目前在日本100W以上的卧式旋转式压缩机已投入使用，这种压缩机体积减少5%，重量减轻35%左右，而用电量比同类冰箱可节省20～25%。
（2）采用多重于封减少冷气外逸。为了保证明冰箱冷冻室门封的严密性和防止门封落水，国外专门生产一种双重门封，有的冰箱甚至还采用了四重，五重门封，以减少漏热。最近国外还使用了一种整体门封条，它是在一条经过预成型的磁化金属带的周围挤出弹性变形的聚合材料，这种门封条的密封性能好，成本低，重量轻。
（3）增加冷凝器和蒸发器的传热面。据国外有关资料报道，冰箱冷凝器面积增加20%，可节电3%。蒸发器表面积增加20%，可节电7%。
（4）使用混合制冷剂及低粘度润滑油。混合制冷剂在家用冰箱上的应用是当前冰箱节能的一个发展方向，如美国ASHRAE公司采用50%的F12和50%的F114双组份制冷剂可节能12%，同时国外对冰箱压缩机用润滑油的低粘度化也进行了大量的研究，并取得了良好的效果。如230L的冰箱必胜与冷冻机油润滑性能基本相接近的润滑油后，每月可节电1.5度。此外还有很多其它节能措施，如采用新型门铰链或采用热管技术等.由于采取了上述一系列措施，目前冰箱的节能取得了显著效果.如1972年至1982年美国的冰箱效率提高51%度.到1981年已降到39度/月。
三、电冰箱的硬件电路设计分析
1.检测电路大案设计。现代测试系统基本上都是采用传感器，微型计算机在匹配上合适的软件组成而对整个系统起决定性作用的就是传感器的性能，为了简便，准确的传送数据，采用了新型的集成温度传感器AD590作为测温元件。一方面，在一定大测温范围内AD590是一个具有高输入阻抗的电流输入传感器，由于AD590是一个两端温度传感器只需4～30V直流工作电压不需要昂贵的温度传感器，滤波器和线性化电路，使其成本降低。此外，它有一直性好，方便互换所需功率比较小，对电流电压及纹波漂移不敏感等优点同时可用最少的引线将许多AD590的信号引到测量仪表或计算机上，适合与多点温度测量。所以本设计选用AD590做检测电路。
2.转换电路设计。ADC0809转换电路，其是采用逐次比较的方法完成A/D转换的由单一的 5电源供电。片内带有锁存功能的8路选1的模拟开关由CBA引脚的编程来决定所选的通道0809是完成1次转换需100US左右。输出具有TTL三态锁存缓冲器，可直接连到89C51的数据总线通过适当的外接的0809可对0-5V的模拟信号进行转换。
3.显示电路的设计。测控系统中的LED显示器通常由多位LED数码管排列而成。每位数码管内部有偿服务个发光二级管，外部有碍0个引脚，其中3、8为公共端也称位选端。LED显示器是最先进的显示装置，简单、容易操作，显示效果好所以选用LED显示。
4.合理选择脉宽调制芯片。SA8281是由MITEL公司生产的专门用于三相PWM波形产生的可编程微机外围接口芯片，使用一组标准的MOTEL总线该总线与INTEL系列和MOTOROLA系列的控制总线均相容因此目前应用的绝大部分微机接口非常容易，采用全数字化脉冲产生方法输出脉冲具有很高的精度和温度稳定性.工作频率范围宽，当时钟的频率为12.228MHZ（允许最大的时钟频率12.5MHZ），载波频率最高可达到24KHZ输出频率最高可达4KHZ，输出频率分辨率为12位字长。工作方式灵活，其工作参数如载波频率、调治频率、调治波幅值、过调治选择、最小脉冲宽度、死区时间及输出电压相序等均可由微机通过写入控制字而方便确定或改变，无须任何外接电路。
四、结束语
目前我國生产的电冰箱绝大多数是定转速式电冰箱，近期研制的变频调速式电冰箱与其相比较具有控制稳定、高效节能、压缩机的寿命长、舒适宁静等优点。并且随着电子技术领域的发展，一些新型电冰箱不断出现，为了充分发挥电冰箱的作用，必须加强对电冰箱技术发展及其电路设计进行分析。
参考文献：
[1]刘浏.论电冰箱的功能演进及其未来发展[J].科教导刊，2013（34）.
[2]吴乙桐等.智能电冰箱的发展现状及瓶颈[J].电脑迷，2017（01）.
关键词：电冰箱；工作原理；发展；硬件电路设计
一、电冰箱的工作原理
通常电冰箱由箱体、制冷系统、控制系统和附件构成，其是利用蒸发致冷或气化吸热的作用而达到制冷的目的。电冰箱的喉管内，装有一种商业上称为氟利昂，俗称雪种的致冷剂。常用的一种为二氟二氯甲烷（CCL2F2），是一种无色无臭无毒的气体，沸点为29℃。氟利昂在气体状态时，被压缩器加压。加压后，经喉管流到电冰箱背部的冷凝器，借散热片散热（物质被压缩后，温度就会升高）后，冷凝而成液体。液体的氟里昂进入蒸发器的活门之后，由于脱离了压缩器的压力，就立即化为蒸汽，同时向电冰箱内的空气和食物等吸取汽化潜热，引致冰箱内部冷却。汽化后的氟里昂又被压缩器压回箱外的冷凝器散热，再变为液体，如此循环不息，把冰箱内的热能泵到箱外。
二、加强电冰箱技术发展的措施
1.合理应用微机技术。应用在电冰箱上的微机主要是接受各类传感器的输出信号，控制压缩机的转速，测量和显示冷藏室内的温度，其次是根据要求和外界温度的变化调整除霜定时器的给定值，使之取取得最佳除霜效果。附属功能有时钟显示功能和定时音响报警功能。安装在冰箱内的微机还可用来代替毛细管恒温控制器。微机用在冰箱上，虽然成本增高，但能高效率除霜，大量节能，从而补偿了系统自身的固定费用。
2.加强电冰箱节能技术发展的措施。主要表现为：
（1）改进压缩机，提高压缩机效率。压缩机是电冰箱的主要耗电部分，压缩机的总效率（除电机损失外）约为50%。压缩机效率增至60%，可少用电13%。提高压缩机效率主要是改进压缩阀结构，降低气流阻力提高容积效率，改善磁性材料，增大启动转矩，提高压缩机电机的效率，采用运转电容器，提高电机均力矩效率；选用低粘度润滑油，以减少机械摩擦损耗等。如日本松下电器公司生产的NR272TR型265L三门冰箱所使用的压缩机电机功率为92W（瓦），月耗电量30度（千瓦小时），仅是十年前的五分之一。目前在日本100W以上的卧式旋转式压缩机已投入使用，这种压缩机体积减少5%，重量减轻35%左右，而用电量比同类冰箱可节省20～25%。
（2）采用多重于封减少冷气外逸。为了保证明冰箱冷冻室门封的严密性和防止门封落水，国外专门生产一种双重门封，有的冰箱甚至还采用了四重，五重门封，以减少漏热。最近国外还使用了一种整体门封条，它是在一条经过预成型的磁化金属带的周围挤出弹性变形的聚合材料，这种门封条的密封性能好，成本低，重量轻。
（3）增加冷凝器和蒸发器的传热面。据国外有关资料报道，冰箱冷凝器面积增加20%，可节电3%。蒸发器表面积增加20%，可节电7%。
（4）使用混合制冷剂及低粘度润滑油。混合制冷剂在家用冰箱上的应用是当前冰箱节能的一个发展方向，如美国ASHRAE公司采用50%的F12和50%的F114双组份制冷剂可节能12%，同时国外对冰箱压缩机用润滑油的低粘度化也进行了大量的研究，并取得了良好的效果。如230L的冰箱必胜与冷冻机油润滑性能基本相接近的润滑油后，每月可节电1.5度。此外还有很多其它节能措施，如采用新型门铰链或采用热管技术等.由于采取了上述一系列措施，目前冰箱的节能取得了显著效果.如1972年至1982年美国的冰箱效率提高51%度.到1981年已降到39度/月。
三、电冰箱的硬件电路设计分析
1.检测电路大案设计。现代测试系统基本上都是采用传感器，微型计算机在匹配上合适的软件组成而对整个系统起决定性作用的就是传感器的性能，为了简便，准确的传送数据，采用了新型的集成温度传感器AD590作为测温元件。一方面，在一定大测温范围内AD590是一个具有高输入阻抗的电流输入传感器，由于AD590是一个两端温度传感器只需4～30V直流工作电压不需要昂贵的温度传感器，滤波器和线性化电路，使其成本降低。此外，它有一直性好，方便互换所需功率比较小，对电流电压及纹波漂移不敏感等优点同时可用最少的引线将许多AD590的信号引到测量仪表或计算机上，适合与多点温度测量。所以本设计选用AD590做检测电路。
2.转换电路设计。ADC0809转换电路，其是采用逐次比较的方法完成A/D转换的由单一的 5电源供电。片内带有锁存功能的8路选1的模拟开关由CBA引脚的编程来决定所选的通道0809是完成1次转换需100US左右。输出具有TTL三态锁存缓冲器，可直接连到89C51的数据总线通过适当的外接的0809可对0-5V的模拟信号进行转换。
3.显示电路的设计。测控系统中的LED显示器通常由多位LED数码管排列而成。每位数码管内部有偿服务个发光二级管，外部有碍0个引脚，其中3、8为公共端也称位选端。LED显示器是最先进的显示装置，简单、容易操作，显示效果好所以选用LED显示。
4.合理选择脉宽调制芯片。SA8281是由MITEL公司生产的专门用于三相PWM波形产生的可编程微机外围接口芯片，使用一组标准的MOTEL总线该总线与INTEL系列和MOTOROLA系列的控制总线均相容因此目前应用的绝大部分微机接口非常容易，采用全数字化脉冲产生方法输出脉冲具有很高的精度和温度稳定性.工作频率范围宽，当时钟的频率为12.228MHZ（允许最大的时钟频率12.5MHZ），载波频率最高可达到24KHZ输出频率最高可达4KHZ，输出频率分辨率为12位字长。工作方式灵活，其工作参数如载波频率、调治频率、调治波幅值、过调治选择、最小脉冲宽度、死区时间及输出电压相序等均可由微机通过写入控制字而方便确定或改变，无须任何外接电路。
四、结束语
目前我國生产的电冰箱绝大多数是定转速式电冰箱，近期研制的变频调速式电冰箱与其相比较具有控制稳定、高效节能、压缩机的寿命长、舒适宁静等优点。并且随着电子技术领域的发展，一些新型电冰箱不断出现，为了充分发挥电冰箱的作用，必须加强对电冰箱技术发展及其电路设计进行分析。
参考文献：
[1]刘浏.论电冰箱的功能演进及其未来发展[J].科教导刊，2013（34）.
[2]吴乙桐等.智能电冰箱的发展现状及瓶颈[J].电脑迷，2017（01）.