一种基于红外测距的电冰箱散热机构及其控制方法与流程

本发明属于电冰箱散热技术领域，尤其涉及一种基于红外测距电冰箱散热机构以及控制方法。

背景技术：

现有的电冰箱都采用散热器进行散热，如中国实用新型专利cn2639814y中即公开了一种电冰箱的散热机构，其包括安装在电冰箱本体背部下方的热管散热器和压缩机，热管散热器的一侧设有电风扇，以加快散热器的散热。这种散热机构的电风扇是以一个或多个固定功率和转速进行工作的，无法根据具体的安装环境和散热空间的大小对风扇的转速进行调节。风扇本身虽然能够提高散热效果，但是会带来较大的噪声，并且消耗电力，增加电冰箱的供电负载，况且风扇本身的电动机也会散发热量，因此现有技术中很多电冰箱的散热机构取消了电风扇以追求完全的静音效果，这样的弊端也很明显，对于制冷功率较大的冰箱仅仅依靠散热片的自然散热满足不了需求。

因此，电冰箱的设计安装人员意识到，电冰箱背部的散热机构在安装过程中与墙具有一定距离是必要的。中国实用新型专利cn201615671u公开了一种电冰箱，其冰箱后部设置了超声波传感器，用于感知冰箱后部与墙壁的距离，保证了散热最佳距离。但是仅仅测量冰箱后部到墙壁的距离是不够的。在实际的安装过程中，用户往往把冰箱安装在墙壁的拐角处，导致冰箱的侧部与墙体的距离也比较近，另外，冰箱还可能安装在橱柜、储物柜等家具的旁边，这些障碍物的存在都阻碍了冰箱的散热，而现有技术中的冰箱散热器风扇按照预定的功率进行运转，无法根据实际的散热条件进行调节，目前的电冰箱散热机构的设计人员并没有意识到冰箱不同的安装环境对散热机构的散热功率的不同要求。部分冰箱散热器是根据散热机构的温度反馈的方式对风扇转速进行调节，但是这种转速控制具有滞后性，如果等到温度已经明显上升才提高转速，会影响冰箱的性能。

技术实现要素：

本发明提出了一种冰箱散热机构，其包括散热器和风扇，所述散热器安装在冰箱本体背部下方，所述风扇安装在散热器的侧面。所述风扇产生的气流流过所述散热器并带走热量。

所述散热机构还包括六个红外传感器，所述红外传感器包括第一红外传感器、第二红外传感器、第三红外传感器、第四红外传感器、第五红外传感器、第六红外传感器。其中所述第一红外传感器设置在冰箱本体背部上方，所述第二红外传感器设置在冰箱本体背部下方，所述第三红外传感器设置在冰箱本体左侧部上方，所述第四红外传感器设置在冰箱本体左侧部下方，所述第五红外传感器设置在冰箱本体右侧部上方，所述第六红外传感器设置在右侧部下方。

所述六个红外传感器用于测量冰箱本体到墙体的距离，并产生相应的距离信号，所述散热机构还包括控制单元，所述红外传感器的距离信号发送给控制单元，所述控制单元从接收到的六个所述距离信号识别冰箱的安装环境，并产生相应的控制信号，所述控制信号发送给所述风扇并调节风扇的转速。

本发明还提出一种冰箱散热机构的控制方法，其基于上述散热机构，所述第一红外传感器测量冰箱本体背部上方与墙体的距离d1，所述第二红外传感器测量冰箱本体背部下方与墙体的距离d2，所述第三红外传感器测量冰箱本体左侧部上方与墙体的距离d3，所述第四红外传感器测量冰箱本体左侧部下方与墙体的距离d4，所述第五红外传感器测量冰箱本体右侧部上方与墙体的距离d5，所述第六红外传感器测量右侧部下方与墙体的距离d6。所述控制单元根据上述di的值确定风扇控制参量di，当第i个红外传感器所测量的距离di大于或等于1米时，di等于1，当第i个红外传感器所测得的冰箱本体与墙体距离di小于1米时，di等于di，单位为米。

控制单元以下列公式计算出风扇的转速：

其中，f是风扇转速；f是风扇基础转速；p为补偿转速；di为风扇控制参量；ki为比例参数。

通过本发明基于红外测距的冰箱散热机构和控制方法，通过分别获取冰箱本体背部和两侧部与墙体之间的距离，可以识别出冰箱所处的散热环境，并根据冰箱所处的散热环境调节风扇转速，避免了风扇处于固定转速下工作，减小了散热机构的能耗和噪声，提高了散热机构的智能化水平以及实用性。

附图说明：

图1为本发明冰箱背部示意图；

图2为本发明冰箱左侧部示意图；

图3为本发明冰箱右侧部示意图；

图4为本发明冰箱第一安装示意图(顶视图)；

图5为本发明冰箱第二安装示意图(顶视图)；

图6为本发明冰箱第三安装示意图(顶视图)；

图7为本发明冰箱第四安装示意图(正视图)；

具体实施方式

下面结合具体实施例对本发明的技术方案进行进一步说明。

在一个实施例中，本发明的冰箱散热机构，如图1所示，其包括散热器2和风扇，所述散热器2安装在冰箱本体1背部下方，所述风扇安装在散热器2的侧面(未示出)。所述风扇产生的气流流过所述散热器2并带走热量。

所述散热机构还包括控制单元(未示出)和6个红外传感器，所述红外传感器包括第一红外传感器、第二红外传感器、第三红外传感器、第四红外传感器、第五红外传感器、第六红外传感器。如图1所示，其中所述第一红外传感器3设置在冰箱本体1背部上方，所述第二红外传感器4设置在冰箱本体1背部下方，如图2所示，所述第三红外5传感器设置在冰箱本体1左侧部上方，所述第四红外传感器6设置在左侧部下方，如图3所示，所述第五红外传感器7设置在冰箱本体1右侧部上方，所述第六红外传感器8设置在冰箱本体1右侧部下方。

本领域技术人员可以理解，冰箱作为一个近似的长方体，所述上方指冰箱背部或侧部长方形表面的上半部分，所述下方指冰箱背部或侧部长方形表面的下半部分。可选实施例中，设置在背部或侧部上方的红外传感器位于背部或侧部长方形的上水平边的中间，设置在背部或侧部下方的红外传感器位于背部或侧部长方形的下水平边的中间。

具体地，所述第一红外传感器3用于检测冰箱本体1背部上方距离墙体的距离，所述第二红外传感器4用于检测冰箱本体1背部下方距离墙体的距离，所述第三红外传感器5用于检测冰箱本体1左侧部上方距离墙体9的距离，所述第四红外传感器6用于检测冰箱本体1左侧部下方距离墙体的距离，所述第五红外传感器7用于检测冰箱本体1右侧部上方距离墙体的距离，所述第六红外传感器8用于检测冰箱本体1右侧部下方距离墙体的距离。本申请中所述墙体不仅包括墙壁，还包括橱柜、家具等其他安放在冰箱旁边并影响冰箱散热的物体的侧壁。通过这样设置，本发明的散热机构能够全方位的感知冰箱所处的散热环境。实际安装过程中，现有的冰箱要求在安装过程中与墙体的距离至少大于10厘米，而在本发明人的测试中发现，冰箱背部或侧部与墙体的距离大于等于1米时，对冰箱散热造成的影响较小，因此在本发明中，默认冰箱背部或侧部与墙体的距离大于等于1米时相当于冰箱背部或侧部没有面对墙体，下面以具体的安装情况进行进一步说明。

在第一安装示意图(图4)中，冰箱本体1背部面对墙体9，墙体与本体1背部距离20厘米，而冰箱本体1两侧部的墙体大于等于1米(未示出)，这种安装方式是冰箱的一般常见安放方式。所述第一和第二红外传感器测得冰箱本体1背部上方和下方与墙体的距离为20厘米，所述第三、第四、第五、第六红外传感器测得冰箱本体1两侧部与墙体的距离大于或等于1米，所述六个红外传感器将距离信号传输给控制单元。控制单元通过六个红外传感器的距离信号判断冰箱本体1所处的散热环境，即冰箱本体1背部上方、下方与墙体距离为20厘米，而冰箱本体1两侧部的上下方均没有面对墙体。所述控制单元根据该散热环境调节风扇转速。在本发明中，风扇转速调节的公式如下：

其中，f是风扇转速，其小于或等于风扇最大转速fmax；f是风扇基础转速，即冰箱本体1四周没有墙体或墙体距离大于等于1米时、风扇维持散热器正常工作温度时的转速，其值可以根据冰箱散热器的发热功率以及风扇的散热性能确定，其设定初始值大于等于零，并小于风扇的最大转速fmax；p为补偿转速，其值根据风扇散热性能和最大转速fmax确定；di为风扇控制参量，当第i个红外传感器所测得的冰箱本体1与墙体距离di大于或等于1米时，di等于1，当第i个红外传感器所测得的冰箱本体1与墙体距离di小于1米时，di等于di，单位为米；ki为比例参数，其根据第i个红外传感器所测量的墙体距离对散热器工作的影响程度进行设定。

在本示例性的实施方式中，fmax＝3000，f＝1000，p＝200，单位转/分钟；k2＝2，k3＝1，k5＝1，而根据六个红外传感器测得的墙体距离di，d1＝0.2，d2＝0.2，d3-d6均等于1，将上述参数代入f的计算公式，得到f＝1655.49。

在第二安装示意图(图5)中，冰箱本体1背部和左侧部面对墙体9，墙体与本体1背部距离10厘米，冰箱本体1右侧部未面对墙体，这种安装方式常见于冰箱安放在饭厅的拐角处。所述第一、第二、第三和第四红外传感器分别测得冰箱本体1背部和左侧部的上下方与墙体的距离为10厘米，所述第五、第六红外传感器测得冰箱本体1右侧部与墙体的距离大于或等于1米。根据六个红外传感器测得的墙体距离，d1-d4均等于0.1，d5-d6均等于1，将上述参数代入f的计算公式，得到f＝2013.96。

在第三安装示意图中(图6)，冰箱本体1背部和左右侧部均面对墙体，其中左右侧部与墙体距离均为10厘米，背部与墙体距离为20厘米，这种安装方式常见于冰箱安放在墙壁与高大家具的夹缝中。所述第一、第二红外传感器测得冰箱本体1背部上方和下方与墙体的距离为20厘米，所述第三、第四、第五、第六红外传感器分别测得冰箱本体1两侧部上下方与墙体的距离等于10厘米。根据六个红外传感器测得的墙体距离，d1-d2等于0.2，d3-d6均等于0.1，将上述参数代入f的计算公式，得到f＝2331.46。

在第四安装示意图中(图7)，冰箱本体1背部和左侧部均面对墙体9，其中左侧部与墙体距离均为10厘米，背部与墙体距离为20厘米，本体1右侧部下方面对墙体，其与墙体距离为10厘米，本体1右侧部上方与未面对墙体，这种安放方式常见于冰箱安放在厨房，其中一侧为较矮的橱柜。所述第一、第二红外传感器测得冰箱本体1背部上方和下方与墙体的距离为20厘米，所述第三、第四测得冰箱本体1左侧部上下方与墙体的距离等于10厘米，第五红外传感器测得冰箱右侧上方与墙体的距离大于或等于1米，第六红外传感器测得右侧部下方与墙体的距离等于10厘米。根据六个红外传感器测得的墙体距离，d1-d2等于0.2，d3、d4、d6均等于0.1，d5等于1，将上述参数代入f的计算公式，得到f＝2133.46。

在上述实施例中，控制单元可以为单片机、mcu或冰箱微电脑，所述控制单元通过六个红外传感器发送的距离信号判断冰箱本体1所处的散热环境，即冰箱背部上下方、左右侧部上下方与墙体的距离，并计算出对应的风扇转速，产生相应的控制信号对风扇的转速进行控制，六个红外传感器将距离信号发送给控制单元，其信号的转换以及距离的计算属于本领域现有技术，风扇的转速控制也为现有技术，再此不再赘述。

以上仅为本发明优选的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，可想到变化或替换都应涵盖在本发明的保护范围之内。