冰箱、冰柜和葡萄酒冷却器是所有家庭的主要能源消耗者。事实上,根据美国能源情报署(eia)的“住宅能源消费调查”,冰箱是仅次于空调(14.1%)的第二大用电量(13.7%)。与许多其他现代电器一样,冰箱和冰柜中的基于微处理器的电子设备可以更好地控制各种功能,使设计能够更好地提高能源效率。这些现代电子设备还能够使用各种传感器,以确保可靠、安全和更节能的操作(图1)。

簧片传感器和霍尔效应传感器均可高度可靠,并将在与微处理器逻辑电路级电负载一起使用时具有数百万个具有长期完整性的周期。两种类型的设备由磁场操作。簧片开关和传感器无功耗;霍尔效应装置是半导体,并且将消耗少量激活和解除激活状态。

冰箱和冰柜门位置传感

配备微处理器控制单元的冰箱与使用非接触式传感技术兼容,例如簧片开关/传感器和霍尔效应传感器。这些技术与低直流电压和微控制器的电流要求非常兼容。

先前用于切换120 Vac的传统机械和柱塞式开关直接不再需要。使用微控制器的现代冰箱,冷冻机或葡萄酒冷却器已转换为LED灯,当门打开时亮起内部舱,这在节能方面代表了巨大的优势。需要接近传感器来检测设备门是否打开或关闭。

可以使用簧片传感器(图2)或霍尔效应传感器来检测门的位置。例如,在冰箱中,一个簧片传感器安装在器具的框架上,一个永磁执行器安装在门上。每个簧片开关或霍尔传感器和磁铁执行器的定位方式是,当门关闭时簧片开关或霍尔传感器被激活,灯就会熄灭。当门打开时,门上的磁铁在传感器的激活范围之外,因此传感器失活,灯打开。控制器使用反向逻辑来控制相对于传感器激活的光。

传感器单元是不可见的,因为它们安装在框架或门的面板后面,这大大提高了电器的美学吸引力。不像机械式或柱塞式开关有可见的杠杆或按钮,这些非接触式传感器不需要身体接触就能操作。

水/冰分配器杠杆位置感应

目前位于法国门冰箱单元前面的水和冰分配器不包括用于检测其自己的开/关位置的传感器。添加传感器将允许微控制器支持分配器的闭环操作。可提供各种选项,包括数字信号或旋转比率输出甚至是线性比率输出。

数字版本将是一个简单的簧片或霍尔效应传感器安装在固定框架上,而磁铁将连接到移动杠杆(图3)。也就是说,它不是开着就是关着。

然而,使用比例输出霍尔效应传感器可以在线性尺度上提供相对于杠杆/磁铁位置的连续反馈。该系统由单片机监控精确的位置,可以以不同的流量分配水。为了提高长期可靠性,最好采用非接触传感解决方案。可编程旋转式霍尔效应传感器将是这种应用的理想选择。

例如,当杠杆处于正常开启位置时,霍尔效应传感器输出的电压可编程为0.5Vdc,而杠杆运动的最大摆幅可编程为4.5Vdc。在这些值之间,水流率可以根据杠杆臂所处的确切位置进行控制。

抽屉和隔室盖板位置感应

许多潜在的传感应用集中在冰箱和冷冻室的各个隔间上。装黄油的隔间门或装农产品、肉类和熟食的抽屉也可以安装传感器,以检测开启或关闭。

所有这些传感器都可以是带有数字输出的簧片或霍尔效应元件。磁铁将安装在移动托盘或抽屉,而传感器将在框架上的一个固定位置。如果托盘或拉板没有正确关闭,设备上的灯就会被激活,提醒用户这个问题。

冰桶填充水平感知

装有内部制冰机和制冰桶的冰箱/冰柜通常在冰桶上方使用一个机械手臂来检测冰桶是否被装满,并关闭制冰机。

目前,这一功能是由机械开关和阀门控制的。在含有微控制器的电器中,可以将簧片传感器固定在框架上,并将磁铁附在手臂上,使传感机构比现有的机械单元更可靠。

温度控制刻度盘位置传感

在较旧的冰箱/冰箱组合设计中,冰箱和冰箱箱都具有旋转温度调节拨盘,通常是电阻膜或电位计型调节器。

在配备微控制器的系统中,非接触传感解决方案将被优先考虑,以提高长期可靠性。可编程旋转式霍尔效应传感器是这种应用的理想选择;可旋转360度,输出0.5V至4.5Vdc。

排水锅电平传感器

大多数冰箱底部都有一个浅的排水盘,用来收集冰箱或冷冻室漏出来的水。因为这种平底锅通常不容易看到,所以很难检测到漏水,直到水溢出并漏到地板上。簧片液位传感器对于这种应用非常有用(图4)。

该数字输出传感器可以检测到排水盘的水位过高,控制器将启动警报或灯。

什么时候使用里德和霍尔效应传感器

簧片开关是磁操作开关,在大多数情况下,当没有磁场时通常是打开的。当存在适当对准和充分强度的磁场时,簧片开关的触点将关闭并完成电路。

簧片开关和霍尔效应传感器是磁性开关设备,有时被称为“无触点”,因为执行器/磁铁不需要与开关进行物理接触来改变状态,不像微开关或机械开关。

簧片开关是一种完美的技术,用于切换1-12VDC的微处理器电负载和几毫安电流。簧片开关具有贵金属触点,密封在玻璃包络内并充满氮气。开关可以通过多百万次操作,没有降级或接触磨损。

当由适当的电压和电流驱动时,数字霍尔效应传感器是具有无限寿命的半导体。芦苇和霍尔效应装置持久且非常可靠,即使在具有高湿度和变化温度的应用中使用。