一．引言
光机电一体化技术是微电子技术、计算机技术、控制技术、光学技术与机械技术的相互交叉与融合，是诸多高新技术产业和高新技术装备的基础。它包括产品和技术两方面：光机电一体化产品是集光学、机械、微电子、自动控制和通信技术于一体的高科技产品，具有很高功能和附加值；光机电一体化技术是指其技术原理和使光机电一体化产品得以实现，使用和发展的技术。
光机电一体化技术是由光学，光电子学，电子信息和机械制造及其他相关技术交叉与融合构成的综合性高新技术是诸多高新技术产业和高新技术装备的基础。它丰富和拓宽了光机电一体化技术的内涵和外延。
各国都十分重视光机电一体化技术及其产品的研发，在我国，不少地方成立了光机电一体化高科技园区。北京市政府于2001年7月23日批准正式成立了北京市光机电一体化产业基地，预计到2010年北京市光机电一体化产业总产值将达到336亿元。各高等院校也相继设立了机电一体化或光机电一体化专业
二. 光机电一体化产品——压缩式电冰箱
1. 压缩式电冰箱的应用背景
压缩式电冰箱是我们日常生活中不可或缺的家用电器，在炎热的夏季冰箱更是一个不可或缺的电器了。炎炎夏日要想把食物保鲜冰箱当然是首选，冰箱是一种把电能转化为热能的电器，特别是家用的压缩式冰箱更为普遍。2世纪的现在冰箱可以说进入千家万户，每当夏日我们从高温的室外进家时我们的首选就是冰箱。冰箱是一种降温的电器，因为它的存在我们在夏日，任然可以感到清凉的感觉。在我个人看来冰箱在以后的发展中将越来越现代化。更加符合人们的需求。而电冰箱的工作原理应用更是普遍。当代的制冷设备似乎都运用了压缩式电冰箱的基本工作原理，例如：空调。电冰箱本身应用广泛，任何需要制冷的行业都离不开冰箱。而冰箱的发展前景更是不可估量。如图为三门式冰箱。
2. 压缩式电冰箱的系统工作原理
压缩式电冰箱主要的是制冷系统。制冷系统由4个基本部分即压缩机、冷凝器、节流器、蒸发器组成。由铜管将四大件按一定顺序连接成一个封闭系统，系统内充注一定量的制冷剂。一般的冰箱用制冷剂为氟里昂，以往通常采用的是R22，现在有些冰箱的氟里昂已经采用新型的环保型制冷剂R407。以上是蒸汽压缩制冷系统。以制冷为例，压缩机吸入来自蒸发器的低温低压的氟里昂气体压缩成高温高压的氟里昂气体，然后流经热力膨胀阀（毛细管），节流成低温低压的氟里昂起液两相物体，然后低温低压的氟里昂液体在蒸发器中吸收来冰箱冷冻室内空气的热量，成为低温低压的氟里昂气体，低温低压的氟里昂气体又被压缩机吸人。室内空气经过蒸发器后，释放了热量，使冰箱内的温度下降。如此压缩-----冷凝----节流----蒸发反复循环，制冷剂不断带走冰箱内的空气的热量，从而降低了冷冻室的温度。
图是电冰箱的简单工作原理图
3. 电冰箱的组成分析
（1）机械本体
电冰箱的传动设备在大多数冰箱中都是以皮带传动为主，以压缩机制冷为主。在电冰箱中运用转轴转动的比较多，例如：多半门轴都采用了门轴转动以适应人们的使用，而老式的电冰箱的门轴转动主要是在打开冰箱的门处使用较多，现在的冰箱都是采用的上下小室型，从某种意义上来说使用门轴更为普遍了。同时现在的冰箱在脚底都采用了轮式以方便其实用价值，在每个冰箱的四周都安装了一个可以自由转方向的铁轮，这样在人们使用的过程中挪用冰箱的位置更为简单。
而在冰箱的内部有多种散热的电风扇在电风扇之间有的是采用皮带的传动，其中压缩式的电冰箱在其核心的压缩机部分有的就采用了皮带的带动。在冰箱核心的部分就只有一个大的马达。而各种仪器的工作都靠这个马达的支撑，他们之间就采用了皮带的传动。当然在各种传动的部分都有各自的构架，现在的冰箱都采用了一层很薄的可以通气的的钢板。这似乎也是冰箱的改革吧早在几年前，整体的冰箱的重量很重，大部分的构架都采用的是比较厚实的钢材。而现在的冰箱采用的透气钢材不仅美观而且显得更结实。总的来说冰箱的机械本体部分包括三部分：一，机械的传动机构是皮带，二：在传动机构部分同时采用了各种钢材来配合其稳定性，三：在冰箱的外壳部分采用了塑料和不锈钢使得冰箱不仅结实且美观。
（2）电冰箱的控制器——MCS －５１单片机
在电冰箱的主内部采用的控制器就是５１单片机，这是根据电冰箱的实际需求而采用的。电冰箱的控制原理是根据蒸发器的温度控制制冷压缩机的起、停，使冰箱内的温度保持在设定温度范围内。一般当蒸发机的温度高至３～５℃时就会启动压缩机制冷，当温度低于－１０～－２０℃时就停止制冷，关断压缩机。采用单片机控制更准确，灵活。
电冰箱采用单片机控制的各种功能如下：
ａ）人工智能，自动调温：在人工智能的状态下，电冰箱能够随环境的温度而自动调节温度设置，无需人为的调节就能达到最佳的制冷效果
B ）LED 发光二极管显示, 数字显示：利用LED 显示冷冻室，冷藏室温度以及压缩机的启动或停止，报警状态，动态显示电冰箱的运行情况。
C ）冷冻的自动调节：用户可以自设一个温度利用该功能，电冰箱可以自动的调节冷冻的温度。
D ）多温保鲜功能：可以自设不同的区域的不同的温度，通过该控制使得电冰箱内的不同区域存在不同的温度，这样可以存放不同的食物以及其保鲜功能。
E ）速冻的功能：运用单片机的功能，可以自动的超强制冷。当冰箱内的温度过高时该功能会自动的启动。使得保鲜效果更佳更持久。用户可以设定一个速冻的时间是冰箱自动的工作。
F ）自动的化霜功能：电冰箱工作的整个过程中为了保证制冷的效果最佳，用户可以启动自动的化霜功能，当满足化霜条件时单片机会接通电热丝同时会关闭压缩机及风机。之后又会接通压缩机和风机，进入正常控制循环。
G ）压缩机断电保护功能：每次启动电源时单片机会考核压缩机停止工作的时间。若超过用户设定的时间就延缓压缩机的启动。
F) 开门延时保护功能：当电冰箱开门超过2分钟时就会报警。
H ）工作电压保护：工作电压180伏～220伏，当电压不满足条件时，会禁止启动压缩机并用指示灯显示。
（3）电冰箱的执行元件——电动机以及各种电元
在电冰箱的每处工作时都离不开电动机。尤其是其核心部分都是靠电动机的带动，压缩机就是靠电动机来运转的，在电冰箱的内部电动机是用的交流电带动的。此处在内部就设计的一个A/D转化电路来满足电动机的工作。如上图就是其内部工作的简单的电路图。不仅在压缩机用到电动机而风机也运用的是电动机
在除霜的电路中的执行元件就是电阻丝了，当传感器检测到霜比较厚实时就会启动电阻丝加热使霜融化从而达到除霜的目的。
（4）检测装置——温度传感器以及电压检测仪
在电冰箱的内部存在多种传感器，冰箱内温度传感器采用数字温度传感器DS18B20的原理与应用。DS18B20是DALLAS 公司生产的一线式数字温度传感器, 具有3引脚TO －92小体积封装形式; 温度测量范围为－55℃～＋125℃, 可编程为9位～12位A/D转换精度, 测温分辨率可达0.0625℃, 被测温度用符号扩展的16位数字量方式串行输出; 其工作电源既可在远端引入, 也可采用寄生电源方式产生; 多个DS18B20可以并联到3根或2根线上,CPU 只需一根端口线就能与诸多DS18B20通信, 占用微处理器的端口较少, 可节省大量的引线和逻辑电路。以上特点使DS18B20非常适用于远距离多点温度检测系统。高低温的触发器配合单片机。当温度传感器检测到温度与用户预设的温度不一样时。将温度信号转化为电信号送给单片机处理，经过单片机的分析从而启动不同的电路来调节冰箱内的温度。
电路检测传感器：电压检测装置是为了保护系统的稳定运行，采用WB 系列电压越限报警传感器WB 系列电压越限报警传感器以电压隔离传感器为基础，增配比较器电路、基准电压设定电路、输出驱动电路组成，用来隔离监测主回路中的交流或直流电压，当被监测的电压超过预先设定的上限值，或低于预先设定的
下限值时，给出开关量控制信号。从而有效的保护了冰箱内的各种电学元件的安全
一．引言
光机电一体化技术是微电子技术、计算机技术、控制技术、光学技术与机械技术的相互交叉与融合，是诸多高新技术产业和高新技术装备的基础。它包括产品和技术两方面：光机电一体化产品是集光学、机械、微电子、自动控制和通信技术于一体的高科技产品，具有很高功能和附加值；光机电一体化技术是指其技术原理和使光机电一体化产品得以实现，使用和发展的技术。
光机电一体化技术是由光学，光电子学，电子信息和机械制造及其他相关技术交叉与融合构成的综合性高新技术是诸多高新技术产业和高新技术装备的基础。它丰富和拓宽了光机电一体化技术的内涵和外延。
各国都十分重视光机电一体化技术及其产品的研发，在我国，不少地方成立了光机电一体化高科技园区。北京市政府于2001年7月23日批准正式成立了北京市光机电一体化产业基地，预计到2010年北京市光机电一体化产业总产值将达到336亿元。各高等院校也相继设立了机电一体化或光机电一体化专业
二. 光机电一体化产品——压缩式电冰箱
1. 压缩式电冰箱的应用背景
压缩式电冰箱是我们日常生活中不可或缺的家用电器，在炎热的夏季冰箱更是一个不可或缺的电器了。炎炎夏日要想把食物保鲜冰箱当然是首选，冰箱是一种把电能转化为热能的电器，特别是家用的压缩式冰箱更为普遍。2世纪的现在冰箱可以说进入千家万户，每当夏日我们从高温的室外进家时我们的首选就是冰箱。冰箱是一种降温的电器，因为它的存在我们在夏日，任然可以感到清凉的感觉。在我个人看来冰箱在以后的发展中将越来越现代化。更加符合人们的需求。而电冰箱的工作原理应用更是普遍。当代的制冷设备似乎都运用了压缩式电冰箱的基本工作原理，例如：空调。电冰箱本身应用广泛，任何需要制冷的行业都离不开冰箱。而冰箱的发展前景更是不可估量。如图为三门式冰箱。
2. 压缩式电冰箱的系统工作原理
压缩式电冰箱主要的是制冷系统。制冷系统由4个基本部分即压缩机、冷凝器、节流器、蒸发器组成。由铜管将四大件按一定顺序连接成一个封闭系统，系统内充注一定量的制冷剂。一般的冰箱用制冷剂为氟里昂，以往通常采用的是R22，现在有些冰箱的氟里昂已经采用新型的环保型制冷剂R407。以上是蒸汽压缩制冷系统。以制冷为例，压缩机吸入来自蒸发器的低温低压的氟里昂气体压缩成高温高压的氟里昂气体，然后流经热力膨胀阀（毛细管），节流成低温低压的氟里昂起液两相物体，然后低温低压的氟里昂液体在蒸发器中吸收来冰箱冷冻室内空气的热量，成为低温低压的氟里昂气体，低温低压的氟里昂气体又被压缩机吸人。室内空气经过蒸发器后，释放了热量，使冰箱内的温度下降。如此压缩-----冷凝----节流----蒸发反复循环，制冷剂不断带走冰箱内的空气的热量，从而降低了冷冻室的温度。
图是电冰箱的简单工作原理图
3. 电冰箱的组成分析
（1）机械本体
电冰箱的传动设备在大多数冰箱中都是以皮带传动为主，以压缩机制冷为主。在电冰箱中运用转轴转动的比较多，例如：多半门轴都采用了门轴转动以适应人们的使用，而老式的电冰箱的门轴转动主要是在打开冰箱的门处使用较多，现在的冰箱都是采用的上下小室型，从某种意义上来说使用门轴更为普遍了。同时现在的冰箱在脚底都采用了轮式以方便其实用价值，在每个冰箱的四周都安装了一个可以自由转方向的铁轮，这样在人们使用的过程中挪用冰箱的位置更为简单。
而在冰箱的内部有多种散热的电风扇在电风扇之间有的是采用皮带的传动，其中压缩式的电冰箱在其核心的压缩机部分有的就采用了皮带的带动。在冰箱核心的部分就只有一个大的马达。而各种仪器的工作都靠这个马达的支撑，他们之间就采用了皮带的传动。当然在各种传动的部分都有各自的构架，现在的冰箱都采用了一层很薄的可以通气的的钢板。这似乎也是冰箱的改革吧早在几年前，整体的冰箱的重量很重，大部分的构架都采用的是比较厚实的钢材。而现在的冰箱采用的透气钢材不仅美观而且显得更结实。总的来说冰箱的机械本体部分包括三部分：一，机械的传动机构是皮带，二：在传动机构部分同时采用了各种钢材来配合其稳定性，三：在冰箱的外壳部分采用了塑料和不锈钢使得冰箱不仅结实且美观。
（2）电冰箱的控制器——MCS －５１单片机
在电冰箱的主内部采用的控制器就是５１单片机，这是根据电冰箱的实际需求而采用的。电冰箱的控制原理是根据蒸发器的温度控制制冷压缩机的起、停，使冰箱内的温度保持在设定温度范围内。一般当蒸发机的温度高至３～５℃时就会启动压缩机制冷，当温度低于－１０～－２０℃时就停止制冷，关断压缩机。采用单片机控制更准确，灵活。
电冰箱采用单片机控制的各种功能如下：
ａ）人工智能，自动调温：在人工智能的状态下，电冰箱能够随环境的温度而自动调节温度设置，无需人为的调节就能达到最佳的制冷效果
B ）LED 发光二极管显示, 数字显示：利用LED 显示冷冻室，冷藏室温度以及压缩机的启动或停止，报警状态，动态显示电冰箱的运行情况。
C ）冷冻的自动调节：用户可以自设一个温度利用该功能，电冰箱可以自动的调节冷冻的温度。
D ）多温保鲜功能：可以自设不同的区域的不同的温度，通过该控制使得电冰箱内的不同区域存在不同的温度，这样可以存放不同的食物以及其保鲜功能。
E ）速冻的功能：运用单片机的功能，可以自动的超强制冷。当冰箱内的温度过高时该功能会自动的启动。使得保鲜效果更佳更持久。用户可以设定一个速冻的时间是冰箱自动的工作。
F ）自动的化霜功能：电冰箱工作的整个过程中为了保证制冷的效果最佳，用户可以启动自动的化霜功能，当满足化霜条件时单片机会接通电热丝同时会关闭压缩机及风机。之后又会接通压缩机和风机，进入正常控制循环。
G ）压缩机断电保护功能：每次启动电源时单片机会考核压缩机停止工作的时间。若超过用户设定的时间就延缓压缩机的启动。
F) 开门延时保护功能：当电冰箱开门超过2分钟时就会报警。
H ）工作电压保护：工作电压180伏～220伏，当电压不满足条件时，会禁止启动压缩机并用指示灯显示。
（3）电冰箱的执行元件——电动机以及各种电元
在电冰箱的每处工作时都离不开电动机。尤其是其核心部分都是靠电动机的带动，压缩机就是靠电动机来运转的，在电冰箱的内部电动机是用的交流电带动的。此处在内部就设计的一个A/D转化电路来满足电动机的工作。如上图就是其内部工作的简单的电路图。不仅在压缩机用到电动机而风机也运用的是电动机
在除霜的电路中的执行元件就是电阻丝了，当传感器检测到霜比较厚实时就会启动电阻丝加热使霜融化从而达到除霜的目的。
（4）检测装置——温度传感器以及电压检测仪
在电冰箱的内部存在多种传感器，冰箱内温度传感器采用数字温度传感器DS18B20的原理与应用。DS18B20是DALLAS 公司生产的一线式数字温度传感器, 具有3引脚TO －92小体积封装形式; 温度测量范围为－55℃～＋125℃, 可编程为9位～12位A/D转换精度, 测温分辨率可达0.0625℃, 被测温度用符号扩展的16位数字量方式串行输出; 其工作电源既可在远端引入, 也可采用寄生电源方式产生; 多个DS18B20可以并联到3根或2根线上,CPU 只需一根端口线就能与诸多DS18B20通信, 占用微处理器的端口较少, 可节省大量的引线和逻辑电路。以上特点使DS18B20非常适用于远距离多点温度检测系统。高低温的触发器配合单片机。当温度传感器检测到温度与用户预设的温度不一样时。将温度信号转化为电信号送给单片机处理，经过单片机的分析从而启动不同的电路来调节冰箱内的温度。
电路检测传感器：电压检测装置是为了保护系统的稳定运行，采用WB 系列电压越限报警传感器WB 系列电压越限报警传感器以电压隔离传感器为基础，增配比较器电路、基准电压设定电路、输出驱动电路组成，用来隔离监测主回路中的交流或直流电压，当被监测的电压超过预先设定的上限值，或低于预先设定的
下限值时，给出开关量控制信号。从而有效的保护了冰箱内的各种电学元件的安全