本實(shí)用新型屬于電冰箱技術(shù)領(lǐng)域，特別涉及一種電冰箱的冰霜檢測裝置。

背景技術(shù)：

在電冰箱的應(yīng)用中，用于進(jìn)行制冷熱交換的蒸發(fā)器上，表面溫度在零下；當(dāng)空氣中存在水汽時，很容易形成凝霜附著在蒸發(fā)器上。當(dāng)蒸發(fā)器上結(jié)霜后，會嚴(yán)重影響制冷效率，導(dǎo)致冰箱制冷效果變差，同時功耗增加。

在現(xiàn)有的技術(shù)中，電冰箱是通過加熱裝置定時對蒸發(fā)器進(jìn)行加熱除霜，這顯著增加了電冰箱的功耗，且效果不佳；例如可能在需要除霜時，定時器并未啟動加熱器除霜；而不需要除霜時反而啟動了加熱，造成了電能的浪費(fèi)。

為了節(jié)省電能，提高除霜效果，有必要在對凝霜進(jìn)行檢測，確認(rèn)確實(shí)存在凝霜時才啟動加熱器進(jìn)行除霜。

傳統(tǒng)的結(jié)冰檢測裝置包括光學(xué)式\電學(xué)式以及機(jī)械式等方法。一種典型的光學(xué)式結(jié)冰傳感器為光纖式結(jié)冰傳感器，是用兩根同心結(jié)構(gòu)的光纖，中心圓形為發(fā)射光纖，可以發(fā)出紅外光；外圍圓環(huán)形為接收光纖，可以接受和檢測散射和反射回來的紅外光。光纖探頭端面是一個平面玻璃，玻璃上沒有結(jié)冰時，發(fā)射光纖發(fā)射的紅外光全部透光玻璃端面進(jìn)入空氣，接收光纖接收不到任何紅外光；當(dāng)玻璃端面上有結(jié)冰時，發(fā)射光纖發(fā)出的部分紅外光由于被冰層散射和反射而被接收光纖接受。通過檢測接收光纖接收到的紅外光的強(qiáng)弱，達(dá)到檢測結(jié)冰的目的；但該結(jié)構(gòu)復(fù)雜，不便于安裝，且成本高。

機(jī)械式結(jié)冰傳感器是根據(jù)冰的機(jī)械特性檢測結(jié)冰。一種比較典型的機(jī)械式結(jié)冰傳感器是基于壓電效應(yīng)的平膜式結(jié)冰傳感器。檢測原理是：平膜上有結(jié)冰時，結(jié)冰增大了平膜的剛度，使平膜的諧振頻率增大。通過壓電陶瓷的壓電效應(yīng)驅(qū)動平膜振動在其諧振頻率上，通過壓電陶瓷的逆壓電效應(yīng)實(shí)時監(jiān)測其諧振頻率。該方法主要缺點(diǎn)在于壓電器件控制復(fù)雜，成本高，且結(jié)構(gòu)強(qiáng)度(平膜)得不到保證。

一種典型的電學(xué)式結(jié)冰傳感器為電容式結(jié)冰傳感器。電容式結(jié)冰傳感器基于冰、空氣介電常數(shù)的不同來判斷電極之間的介質(zhì)是冰還是空氣。例如專利申請CN200810055051.9中將多組電極對等距排列，每個電極對為一個結(jié)冰檢測刻度，總的結(jié)冰厚度就等于相鄰電極對的距離和介質(zhì)是冰的電極對的個數(shù)的乘積。其中基準(zhǔn)平行板電容器電極之間為空氣。檢測平行板電容器的電極極板之間的介質(zhì)可能是冰，可能是空氣。當(dāng)檢測電容極板間是空氣時，檢測電容和基準(zhǔn)電容的電容值之比為1；當(dāng)檢測電容極板間介質(zhì)是冰時，檢測電容和基準(zhǔn)電容的電容值之比大于等于2。這樣就可以判斷任意一個檢測電容極板之間的介質(zhì)是冰還是空氣。但其缺點(diǎn)在于，要求基準(zhǔn)電容極板的介質(zhì)為空氣，因此增加了結(jié)構(gòu)復(fù)雜度，不適用于冰箱環(huán)境使用，另外檢測平板電容器的需要的空間太多，不利于節(jié)省空間。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

基于此，因此本實(shí)用新型的首要目地是提供一種冰箱電容式凝霜檢測裝置，該檢測裝置充分利用了冰箱蒸發(fā)器的原有結(jié)構(gòu)，可以有效降低凝霜檢測結(jié)構(gòu)的復(fù)雜度和體積，降低成本，提高檢測準(zhǔn)確度。

本實(shí)用新型的另一個目地在于提供一種冰箱電容式凝霜檢測裝置，該檢測裝置能夠提高冰箱除霜效果，提高制冷效率，節(jié)省電能。

為實(shí)現(xiàn)上述目的，本實(shí)用新型的技術(shù)方案為：

一種冰箱電容式凝霜檢測裝置，其包括有：

蒸發(fā)器，進(jìn)一步包括有支撐架、蒸發(fā)管、以及串在蒸發(fā)管上的翅片；

檢測平板電容器，至少具有兩個相對平行放置的導(dǎo)電極板，并物理接觸蒸發(fā)管；

參考平板電容器，至少具有兩個相對平行放置的導(dǎo)電極板，并物理接觸蒸發(fā)管，且導(dǎo)電極板之間具有固體介質(zhì)或者四周密封；

信號轉(zhuǎn)換裝置，電連接于檢測平板電容器和參考平板電容器，將檢測平板電容器和參考平板電容器的電容值轉(zhuǎn)化為數(shù)字信號。

所述檢測平板電容器和或參考平板電容器的導(dǎo)電極板采用和翅片相同的材料和尺寸制作；以具有良好的檢測效果。

所述參考平板電容器采用介質(zhì)為亞克力玻璃片，所述亞克力玻璃片和兩導(dǎo)電極板緊密貼合。

進(jìn)一步，所述檢測平板電容器由多個子檢測平板電容器并聯(lián)組成，每個子檢測平板電容器由兩片相對平行放置并串在蒸發(fā)管上的導(dǎo)電極板組成。

更進(jìn)一步，所述相鄰子檢測平板電器之間相互共用極板。

進(jìn)一步，所述參考平板電容器由多個子參考平板電容器并聯(lián)組成，每個子參考平板電容器由兩片相對平行放置并串在蒸發(fā)管上的導(dǎo)電極板組成。

更進(jìn)一步，所述相鄰子參考平板電器之間相互共用極板。

進(jìn)一步，所述的信號轉(zhuǎn)化裝置為RC振蕩器，包括有兩個RC振蕩器，其中，每個RC振蕩器，包括一個比較器、四個電阻R1-R4以及至少一個電容組成；比較器包括正、負(fù)輸入端，以及一個輸出端；電阻R1和R2串聯(lián)在電源VDD和地GND之間，電阻R3接在比較器正輸入端和輸出端之間；電阻R4和檢測平板電容器串聯(lián)連接，電阻R4一端接比較器正輸入端，另一端接電容正端并且接入比較器的負(fù)輸入端；電容負(fù)端接地。輸出方波的頻率由電阻R和電容C決定；其中電阻R由信號轉(zhuǎn)換裝置自身決定，電容C部分或全部由檢測平板電容器或參考平板電容器決定。

所述電容還可以并聯(lián)其他固定電容到地，從而調(diào)節(jié)振蕩周期Tt。

本實(shí)用新型所述的電容式凝霜檢測裝置，充分利用了冰箱蒸發(fā)器的原有結(jié)構(gòu)，可以有效降低凝霜檢測結(jié)構(gòu)的復(fù)雜度和體積，降低成本，提高檢測準(zhǔn)確度，從而提高冰箱除霜效果，提高制冷效率，節(jié)省電能。

附圖說明

圖1是本實(shí)用新型所實(shí)施的結(jié)構(gòu)示意圖。

圖2是本實(shí)用新型所實(shí)施電容檢測裝置的結(jié)構(gòu)示意圖。

圖3是本實(shí)用新型所實(shí)施信號轉(zhuǎn)換器的電路圖。

具體實(shí)施方式

為了使本實(shí)用新型的目的、技術(shù)方案及優(yōu)點(diǎn)更加清楚明白，以下結(jié)合附圖及實(shí)施例，對本實(shí)用新型進(jìn)行進(jìn)一步詳細(xì)說明。應(yīng)當(dāng)理解，此處所描述的具體實(shí)施例僅僅用以解釋本實(shí)用新型，并不用于限定本實(shí)用新型。

參見圖1，所示為本實(shí)用新型所實(shí)施冰箱電容式凝霜檢測裝置的實(shí)施例，該裝置包括有蒸發(fā)器100，以及安裝在蒸發(fā)器100上的檢測平板電容器104以及參考平板電容器105；其中蒸發(fā)器100又包括了支架102，用于固定整個蒸發(fā)器；蒸發(fā)管101用于傳輸冷卻液用于冷凝；翅片103，用于增大散熱面積，增強(qiáng)熱交換效果；另外，還包括信號轉(zhuǎn)換器300，電性連接至檢測平板電容器104的上極板N_CTP和下極板N_CTN，以及參考平板電容器105的上極板N_CFP和下極板N_CFN，如圖2所示。檢測平板電容器104以及參考平板電容器105的上下極板都如翅片103一樣，穿在蒸發(fā)管101上，且采用和翅片103相同材料制作，例如鋁片；尺寸亦和翅片103相當(dāng)。因此，安裝了電容檢測裝置——包括檢測平板電容器104以及參考平板電容器105——的蒸發(fā)器100，其結(jié)構(gòu)保持和普通蒸發(fā)器基本一致，結(jié)構(gòu)相對簡單可靠，生產(chǎn)制作成本低。

參見圖2，電容檢測裝置包括了檢測平板電容器104、參考平板電容器105以及信號轉(zhuǎn)換器300。其中檢測平板電容器104由三片正極板1041和兩片負(fù)極板1042依次交替平行相對穿在蒸發(fā)管101上構(gòu)成；其中一片正極板和一片負(fù)極板可以認(rèn)為組成一個子檢測平板電容器，如1043。檢測平板電容器104的正負(fù)極板之間是空閑的，當(dāng)在冰箱中蒸發(fā)器上發(fā)生凝霜時，則正負(fù)極板上的凝霜將漸漸填充該空閑空間，從而改變電容器104的電容值。相對應(yīng)的，參考平板電容器105也具有和檢測平板電容器104相似的結(jié)構(gòu)，主要由三片正極板1051和兩片負(fù)極板1052依次交替平行相對穿在蒸發(fā)管101上構(gòu)成；其中一片正極板和一片負(fù)極板可以認(rèn)為組成一個子檢測平板電容器，如1053。所不同的是，電容器105的正負(fù)極板間需要填充物質(zhì)，該物質(zhì)最好性質(zhì)穩(wěn)定，成本低廉且易于安裝等，如玻璃/亞克力等材料，實(shí)施例采用亞克力玻璃材料1054；這樣做的目的是在蒸發(fā)器凝霜時，參考電容器105正負(fù)極板之間不會有霜或者冰進(jìn)入，保持電容值相對穩(wěn)定?；蛘邔⒖计桨咫娙莸乃闹苊芊猓部梢云鸬椒乐贡M(jìn)入的效果。平板電容器的電容值C＝ε*S/D，其中ε為物質(zhì)的介電常數(shù)，S為平板電容器兩個極板的重疊面積，D為兩個極板之間的距離。本例中，S＝30mm*30mm＝900mm^2；D＝4mm，在空氣中，等效電容約為2pF；極板之間填充亞克力玻璃時，等效電容約為6～7pF。設(shè)置參考電容器105的目的在于將凝霜結(jié)冰導(dǎo)致的檢測電容器電容的變化轉(zhuǎn)變?yōu)闄z測電容器和參考電容器相對電容比值的變化，從而可以消除溫度、結(jié)構(gòu)以及寄生參數(shù)導(dǎo)致的絕對電容值的漂移和變化，提高檢測的信噪比和精度。

檢測平板電容器104的兩個電容器的正負(fù)極板電性連接至信號轉(zhuǎn)換器300，從而實(shí)現(xiàn)電容值的檢測，確切地說是電容相對比值的檢測。信號轉(zhuǎn)換器300采用RC振蕩器的方式來檢測電容比值，結(jié)構(gòu)簡單可靠。RC振蕩器輸出的振蕩波形的周期和電阻R以及電容C的乘積RC成比例關(guān)系，T＝K*R*C，K為一預(yù)定的系數(shù)。將上述電容器的電容值加入到C中，則可以實(shí)現(xiàn)電容器電容值和振蕩波形周期的比例關(guān)系；進(jìn)而通過比較接入不同的電容器的周期就可以得到電容器電容比值關(guān)系。

參見圖3，信號轉(zhuǎn)換器300包括兩個RC振蕩器330和340。每個RC振蕩器，包括一個比較器、四個電阻以及至少一個電容組成；以RC振蕩器330為例，比較器301包括正、負(fù)輸入端，以及一個輸出端；電阻R1和R2串聯(lián)在電源VDD和地GND之間，連接點(diǎn)接入比較器301的正輸入端，作為比較器的參考電壓；電阻R3接在比較器正輸入端和輸出端之間；電阻R4和檢測平板電容器104串聯(lián)連接，其中R4一端接比較器正輸入端，另一端接電容104一端(正端)并且接入比較器301的負(fù)輸入端；電容104一端(負(fù)端)接地。工作時，比較器301輸出端輸出方波，因此等效電阻R3、R4接比較器301輸出的一端時而接地、時而接電源，且一般R1＝R2＝R3。當(dāng)比較器301輸出為高電平VDD時，等效比較器301正輸入端電壓為2*VDD/3，電容104通過R4進(jìn)行充電；當(dāng)比較器301輸出為低電平GND時，則等效比較器301正輸入端電壓為1*VDD/3，電容104通過R4進(jìn)行放電；因此，整個比較器301輸出的方波振蕩周期為Tt＝R4*C104*LN2；計(jì)數(shù)器TIMER0302對輸出的方波進(jìn)行計(jì)數(shù)，計(jì)數(shù)值為NUM_TSTx(x＝1,2…,n)。電容104還可以并聯(lián)其他固定電容到地，從而調(diào)節(jié)振蕩周期Tt。

RC振蕩其340結(jié)構(gòu)完全和330一致，在此不再贅述。

總之，本實(shí)用新型充分利用了冰箱蒸發(fā)器的原有結(jié)構(gòu)，可以有效降低凝霜檢測結(jié)構(gòu)的復(fù)雜度和體積，降低成本，提高檢測準(zhǔn)確度，從而提高冰箱除霜效果，提高制冷效率，節(jié)省電能。

以上所述僅為本實(shí)用新型的較佳實(shí)施例而已，并不用以限制本實(shí)用新型，凡在本實(shí)用新型的精神和原則之內(nèi)所作的任何修改、等同替換和改進(jìn)等，均應(yīng)包含在本實(shí)用新型的保護(hù)范圍之內(nèi)。