Блок управления холодильником. Энциклопедия радиоэлектроники и электротехники

Энциклопедия радиоэлектроники и электротехники / Дом, приусадебное хозяйство, хобби

 Комментарии к статье

Заняться совершенствованием холодильника STINOL-104 автора заставила бытовая неприятность - второй раз за пять лет эксплуатации вышел из строя терморегулятор. Приобрести новый, чтобы установить его самостоятельно, не удалось - прибор продавали по совершенно неприемлемой цене, включающей стоимость установки. Предлагаемое вниманию читателей самодельное устройство не просто заменяет штатный терморегулятор. Предусмотрены дополнительные функции, призванные защитить холодильник во многих аварийных ситуациях, случающихся во время эксплуатации.

Слабое место всех компрессорных холодильников - перегрузка электродвигателя, приводящего в действие компрессор, при его повторном через короткое время после остановки включении. Причина перегрузки - довольно долго сохраняющееся в конденсаторе холодильного агрегата высокое давление хладоагента.

Руководство по эксплуатации холодильника STINOL требует, чтобы длительность выдержки между выключением и повторным включением компрессора была не менее 3 мин. Но при характерных сегодня неожиданных отключениях и повторных включениях электроэнергии выполнить это требование, не "призвав на помощь" электронику, не представляется возможным.

Для защиты электродвигателя в холодильниках имеется тепловое реле. Обычно оно совмещено с пусковым реле и называется пускозащитным [1]. Однако практика свидетельствует о неэффективности подобной защиты.

Как и любой другой электроприбор, холодильник полезно защитить и от значительных отклонений напряжения сети от номинальных 220 В. Большое число публикаций на эту тему (например, [2, 3]) свидетельствует об актуальности проблемы как в сельских районах, так и в больших городах.

Предлагаемый блок управления выполняет следующие функции:

• включая и выключая компрессор, поддерживает в холодильной камере заданную температуру, заменяя штатный терморегулятор, причем имеется возможность регулировать гистерезис - разность температуры включения и выключения компрессора;
• принудительно выключает компрессор при значительном отклонении напряжения в сети от нормы;
• не допускает повторного включения компрессора ранее 5 мин после выключения по любой причине, в том числе после вызванного отклонением сетевого напряжения от нормы или инициированного терморегулятором. Последнее особенно важно, так как опасную ситуацию легко спровоцировать, сразу же после выключения компрессора резко повернув регулятор температуры в сторону ее понижения или открыв дверь холодильной камеры.

Предусмотрена индикация состояния блока управления светодиодами "Работа" (компрессор включен), "Пауза" (компрессор выключен), "Блокировка" (не истек пятиминутный запрет включения), "<" (напряжение в сети ниже минимально допустимого), ">" (напряжение в сети выше максимально допустимого).

Схема блока показана на рис. 1. Он состоит из узла терморегулятора на микросхеме DA2, таймера задержки включения на транзисторе VT1 и элементах DD1.1, DD1.2, узла контроля напряжения сети на элементах DD1.3, DD1.4 и микросхеме DD2, исполнительного устройства на транзисторах VT2, VT3.

(нажмите для увеличения)

Соединенные параллельно контакты реле К1 включены в цепь двигателя компрессора вместо контактов штатного терморегулятора холодильника.

Узел питания блока состоит из трансформатора Т1, выпрямителя (диодный мост VD1) и интегрального стабилизатора DA1 на напряжение 9 В.

Чтобы изменение нагрузки на выпрямитель при срабатывании и отпускании реле К1 не влияло на работу узла контроля напряжения, предусмотрен резистор R27, подключаемый транзистором VT3 к выпрямителю, когда обмотка реле обесточена. Сопротивление резистора равно сопротивлению обмотки реле, поэтому потребляемый от выпрямителя ток остается неизменным.

Допустим, блок включен в сеть при номинальном напряжении 220 В и узел контроля напряжения не оказывает влияния на его работу. Транзистор VT1 закрыт, конденсатор С2 разряжен, логический уровень на выходе элемента DD1.2 низкий, диод VD3 открыт, поэтому терморегулятор на ОУ DA2 заблокирован в состоянии, соответствующем низкой температуре в холодильной камере, следовательно, выключенному компрессору. Транзистор VT2 закрыт, реле К1 обесточено. Горят светодиоды HL1 "Блокировка" и HL5 "Пауза".

Через 5 мин после зарядки конденсатора С2 через резистор R2 до порога переключения триггера Шмитта на элементах DD1.1, DD1.2 уровень на выходе последнего станет высоким, диод VD3 будет закрыт и терморегулятор получит возможность работать. Светодиод HL1 погаснет.

С повышением температуры в холодильной камере сопротивление терморезистора RK1 и падение напряжения на нем уменьшаются. Если температура такова, что напряжение на инвертирующем входе ОУ DA2 меньше, чем на неинвертирующем, уровень на выходе ОУ - высокий, что приводит к открыванию транзистора VT2 и срабатыванию реле К1, включающего компрессор. Светодиод HL4 светится, HL5 - нет.

С понижением температуры в холодильной камере напряжение на инвертирующем входе ОУ растет, что приводит к изменению состояния ОУ и выключению компрессора. Светодиод HL4 гаснет, HL5 - светится.

Перепад напряжения на коллекторе транзистора VT2 в момент отпускания реле вызывает зарядку конденсатора С6 и кратковременное (на 20 мс) открывание транзистора VT1 импульсом зарядного тока. Разряженный через открывшийся транзистор конденсатор С2 вновь, как после подключения блока к сети, начинает медленно заряжаться, что приводит к пятиминутному запрету включения компрессора. Диод VD2 защищает эмиттерный переход транзистора VT1 от отрицательного импульса при разрядке конденсатора С6 через открывшийся в момент включения реле К1 транзистор VT2.

Необходимую температуру в холодильной камере устанавливают с помощью переменного резистора R16. Ширину петли гистерезиса терморегулятора регулируют переменным резистором R20. Необходимость изменения гистерезиса в процессе эксплуатации спорна, однако при первоначальной регулировке без этого не обойтись. Гистерезис должен быть достаточным для того, чтобы компрессор не включался слишком часто, а в перерывах его работы температура стенок холодильной камеры достигала положительного значения и образовавшийся на них иней таял, не накапливаясь.

Рассмотрим работу узла контроля сетевого напряжения. Если оно находится в допустимых пределах, напряжение на входах элемента DD1.3 ниже, а на входах элемента DD2.1 выше порога их переключения. Уровни на обоих входах элемента DD2.3 высокие, а на его выходе - низкий, дающий возможность всем другим узлам блока работать описанным выше образом.

При напряжении в сети меньше допустимого элемент DD2.1 изменит состояние. Логический уровень на его выходе станет высоким, такой же будет и на выходах элементов DD2.3, DD2.4. Светодиод HL3 зажжется, а транзистор VT1, открытый напряжением, поступающим на его базу через резистор R19, разрядит конденсатор С2, чем заблокирует компрессор. С восстановлением нормального напряжения светодиод HL3 погаснет, транзистор VT1 будет закрыт и через необходимое для зарядки конденсатора С2 время будет разрешена работа терморегулятора.

При напряжении в сети, превышающем допустимое, низкий уровень на выходе элемента DD1.3 приведет к установке высокого на выходах элементов DD1.4 и DD2.3. Далее все происходит так же, как при понижении напряжения, только вместо светодиода HL3 светится HL2.

Значения сетевого напряжения, при которых срабатывает защита, рекомендуется установить равными 242 (подстроечным резистором R5) и 187 В (подстроечным резистором R6).

Перерыв в подаче электроэнергии блок воспримет как недопустимое понижение напряжения. Важно, чтобы повторное включение компрессора было запрещено, если длительность перерыва превысила требующуюся для его остановки. Однако реакция не должна быть и слишком быстрой - возрастет вероятность ложных срабатываний (например, вызванных включением в ту же сеть мощных электроприборов).

Время срабатывания описываемого устройства при скачкообразном уменьшении напряжения в сети - приблизительно 65 мс - складывается из требующегося на разрядку конденсатора С1 до напряжения, соответствующего допустимому минимуму, и времени разрядки конденсатора С2 через открывшийся транзистор VT1. Время реакции на скачкообразное повышение напряжения в сети меньше - 25...40 мс. Оно расходуется на дозарядку конденсатора С1 до установленного порога и разрядку конденсатора С2.

Все элементы блока управления, за исключением реле К1, переменных резисторов R16 и R20, терморезистора RK1 и плавкой вставки FU1, размещены на односторонней печатной плате (рис. 2).

(нажмите для увеличения)

Конденсаторы 04, С5 - КМ-6 или другие керамические, остальные - оксидные импортные, причем конденсатор С2 - серии LL (с малым током утечки). Допустимое напряжение конденсаторов С1 и С6 (25 В) выбрано с запасом на случай аварийного повышения напряжения сети.

Подстроечные резисторы R5 и R6 - СП4-1, постоянные - МЛТ. Переменные резисторы R16 и R20 - СПЗ-12 с линейной (А) зависимостью сопротивления от угла поворота вала. Главным критерием в пользу выбора именно этих резисторов стало то, что резьба на их крепежной втулке такая же, как у штатного терморегулятора холодильника.

Светодиоды HL1- HL3 - красного, a HL4 и HL5 - зеленого цвета свечения. Кроме указанных на схеме, подойдут и другие светодиоды, в том числе отечественного производства, подходящих размеров и цвета свечения. Микросхему КР140УД608А можно заменить на КР140УД608Б или на КР140УД708.

Трансформатор Т1 следует выбирать небольшой высоты, чтобы его можно было разместить в приборном отсеке холодильника (см. ниже). Автором применен готовый трансформатор диаметром 40 и высотой 28 мм на тороидальном магнитопроводе со вторичной обмоткой на 12 В при токе 0,3 А. Из серийно выпускаемых подойдут, например, трансформаторы ТП-321 -5 и ТПК2-22.

Следует учитывать, что в аварийном режиме напряжение в сети иногда возрастает до 380 В. Так бывает, например, при обрыве нулевого провода магистрального кабеля. Если трансформатор Т1, не выдержав такого напряжения, выйдет из строя, это не приведет к нежелательному в данной ситуации включению дорогостоящего компрессора. Уберечь трансформатор от возгорания призвана плавкая вставка FU1 (ВП1-1). На ее качество следует обратить особое внимание и ни в коем случае не заменять суррогатной.

Терморезистор - ММТ-1 или ММТ-4. Если его номинальное сопротивление отличается от указанного на схеме, необходимо во столько же раз изменить номинал резистора R12. Однако применять терморезистор сопротивлением более 3...4 кОм не стоит, это ухудшит помехозащищенность терморегулятора.

Реле К1 - РП-21-004 с обмоткой на 24 В постоянного тока. Проверка показала, что для его срабатывания достаточно и 12 В, а при напряжении 16 В реле работает вполне надежно. Можно применить и другое реле, например, РЭНЗЗ. При подборе замены следует обратить особое внимание на способность контактов реле выдержать пусковой ток компрессора, достигающий нескольких ампер.

Смонтированную печатную плату и реле К1 размещают внутри служебного отсека в верхней части холодильника. Соединенные параллельно контакты реле подключают взамен основной контактной группы штатного терморегулятора. Его вторую контактную группу, предназначенную для выключения холодильника на длительное время, заменяют перемычкой. Теперь холодильник можно отключить от сети только одним способом - вынув сетевую вилку из розетки. По мнению автора, это обеспечивает наибольшую электробезопасность при профилактических и ремонтных работах.

В унифицированной передней панели отсека предусмотрены отверстия для двух терморегуляторов. Однако второй имеется только в двухкомпрессорных холодильниках, в обычном однокомпрессорном здесь удобно установить переменный резистор R20. Переменный резистор R16 устанавливают на место удаленного штатного терморегулятора.

В передней панели служебного отсека придется просверлить еще пять отверстий, в которые войдут смонтированные на плате блока управления светодиоды. Рядом с ними на панель можно нанести пояснительные надписи.

Выводы первичной обмотки трансформатора Т1 (один из них - через впаянную в разрыв провода плавкую вставку FU1) соединяют с сетевыми проводами, идущими в холодильнике к лампе-индикатору включения.

Экранированный провод, соединяющий датчик температуры - терморезистор RK1 - с платой блока управления, помещают в изоляционную, например, полихлорвиниловую трубку и прокладывают по трассе удаленной металлической трубки сильфона штатного терморегулятора. Сам терморезистор устанавливают внутри холодильной камеры там, где заканчивалась трубка сильфона. Он должен быть хорошо изолирован и защищен от влаги и инея.

Налаживание блока управления начинают с регулировки узла контроля сетевого напряжения. Для этого с помощью регулируемого автотрансформатора (ЛАТР) понижают напряжение до 187 В. Вращая движок подстроечного резистора R6, добиваются неустойчивого свечения ("мигания") светодиода HL3. Затем повышают напряжение до 242 В и аналогичным образом регулируют подстроечный резистор R5, ориентируясь на состояние светодиода HL2. После регулировки движки подстроечных резисторов следует законтрить нитрокраской.

Далее, отключив блок от сети, переводят переменный резистор R16 в положение минимального, a R20 - максимального сопротивления. Устанавливают (с помощью ЛАТР) сетевое напряжение равным 220 В и включают блок. Должны зажечься светодиоды HL1 и HL5, спустя приблизительно 5 мин светодиод HL1 должен погаснуть. Продолжительность его свечения и блокировки пуска компрессора при необходимости изменяют, подбирая резистор R2.

Для облегчения дальнейшей регулировки входы элемента DD1.1 (выводы 8, 9) временно соединяют перемычкой с цепью +9 В, например, с выводом 14 микросхемы DD1. Терморезистор RK1 погружают в тающий лед. После стабилизации его температуры плавно увеличивают сопротивление переменного резистора R16, добиваясь срабатывания реле К1, зажигания светодиода HL4 и погасания HL5. Обратное переключение должно произойти при небольшом уменьшении сопротивления резистора R16.

Гистерезис (разница положений движка переменного резистора R16 при срабатывании и отпускании реле) должен расти с уменьшением сопротивления переменного резистора R20. По окончании проверки ранее установленную временную перемычку удаляют.

Перед включением холодильника с новым блоком управления движки переменных резисторов R16 и R20 устанавливают в средние положения. Дав холодильнику поработать достаточное для стабилизации температурного режима время, следует убедиться, что иней, образующийся на задней стенке холодильной камеры во время работы компрессора, оттаивает в паузе. Если этого не происходит, нужно переменным резистором R20 увеличить гистерезис.

Среднюю температуру в камере изменяют переменным резистором R16. Если с помощью переменных резисторов нужного температурного режима добиться не удается, следует подобрать резисторы R14 и R15.

В некоторых холодильниках предусмотрено автоматическое оттаивание морозильной камеры - через каждые 8...10 ч работы автоматика принудительно отключает компрессор на некоторое время, в течение которого работают специально установленные нагревательные элементы. В этом режиме компрессор не работает даже при сработавшем реле К1 и горящем светодиоде HL4. Подобную ситуацию не следует путать с возникающей при срабатывании теплового реле защиты двигателя компрессора, которую сопровождают те же признаки. Отличить "плановое" отключение компрессора от аварийного довольно просто. В последнем случае установленный в морозильной камере вентилятор продолжает работать (при закрытой двери).

Блок можно устанавливать и в компрессорные холодильники других моделей, изменив с учетом их особенностей размещение термодатчика, органов регулировки и индикации, а при необходимости и размеры печатной платы.

Удалив элементы терморегулятора - терморезистор RK1, микросхему DA2, диод VD3, резисторы R12-R16, R20, R21, конденсаторы С4, С5 - и соединив левый по схеме вывод резистора R23 с выходом элемента DD1.2, блок можно использовать для защиты любых электроприборов от колебаний сетевого напряжения.

Литература

1. Лепаев Д., Коляда В. Ремонт холодильников. - М.: "СОЛОН-Р", 2000.
2. Шрейбер А. Устройство защиты от перепадов напряжения в электросети. - Радио, 2001,№ 2, с. 46, 47.
3. Коротков И. Устройство защиты бытовых приборов от вномальных напряжений сети. - Радио, 2001, № 8, с. 39-42.

Автор: А.Москвин, г.Екатеринбург

Смотрите другие статьи раздела Дом, приусадебное хозяйство, хобби.

Читайте и пишите полезные комментарии к этой статье.

<< Назад

Последние новости науки и техники, новинки электроники:

Экраны влияют на детей неравномерно в разном возрасте 01.08.2026

Планшеты и смартфоны давно стали привычной частью повседневной жизни даже самых маленьких детей. Родители часто используют гаджеты, чтобы успокоить малыша или занять его на время, однако ученые все чаще задаются вопросом, как экранное время сказывается на развитии мозга и будущей способности к обучению. Новое исследование показывает, что значение имеет не только продолжительность просмотра, но и возраст, в котором ребенок проводит время перед экраном. Ученые наблюдали детей от рождения до 8 лет. Оказалось, что больше всего экраны влияют на мозг в два периода - в раннем младенческом возрасте и перед поступлением в школу. У детей, много времени проводивших перед экранами в эти возрастные точки, в 9 лет были несколько хуже успехи в обучении, а в 10,5 лет хуже работала рабочая память - способность удерживать и обрабатывать информацию здесь и сейчас. Исследователи из Франции и Сингапура проанализировали данные 502 детей и выделили два ключевых этапа. У младенцев мозг развивается очень ...>>

Умные жилеты, спасающие от жары 01.08.2026

Летняя жара в больших городах все чаще становится серьезным испытанием для людей, работающих на открытом воздухе. Мусорщики, строители и другие специалисты вынуждены проводить часы под палящим солнцем, рискуя перегревом. Китайские инженеры предложили практичное решение - специальные охлаждающие жилеты, которые помогают снизить ощущаемую температуру примерно на 10 градусов. Пока мир страдает от сильной жары, китайские инженеры разработали "умные" жилеты с климат-контролем. Жилеты с кондиционированием почти не отличаются от обычной рабочей одежды. Главное отличие - в системе охлаждения. В городе Нанкин в жилет вмонтированы два вентилятора, работающих от портативных аккумуляторов. Одного заряда хватает на 3-4 часа непрерывной работы. В Чанчжоу решили разместить в карманах охлаждающие элементы с материалом, который при нагревании переходит из твердого состояния в жидкое, активно поглощая тепло. Это поддерживает комфортную температуру в течение 2,5-4 часов. Такие жилеты выглядят почти ...>>

Летающие ветротурбины 3 МВт вышли в серию 31.07.2026

Традиционные ветряные электростанции зависят от силы и стабильности ветра у поверхности земли, где воздушные потоки часто бывают слабыми и порывистыми. На больших высотах ветер обычно сильнее и постояннее, поэтому инженеры уже давно рассматривают возможность подъема турбин в воздух. Китайская компания сделала важный шаг в этом направлении, перейдя от испытаний к мелкосерийному производству. Компания Beijing Linyi Yunchuan Energy Technology запустила мелкосерийное производство летающей ветротурбины S2000, а в провинции Чжэцзян возводят отдельный завод по производству материалов для оболочки аппарата. У компании уже есть предварительные договоренности с прибрежными городами и горными регионами, которые рассматривают возможность использования этой технологии для удовлетворения собственных энергетических потребностей. Прототип, который полгода назад только что поднялся в небо над Сычуанем, теперь превращается в целую отрасль. Идея S2000 проста: вместо того чтобы устанавливать ветряну ...>>

Случайная новость из Архива ИИ-алгоритм победил настоящего пилота 23.08.2020 Со счетом 5:0 искусственный интеллект, разработанный компанией Heron Systems, одержал чистую победу в симуляции воздушного боя против настоящего пилота истребителя F-16 в рамках соревнований AlphaDogfight Trials. Их организовало Управление перспективных исследовательских проектов Министерства обороны США (DARPA). Перед этим он одержал победу над всеми остальными ИИ-алгоритмов, представленными другими командами. В течение трех дней, в рамках которых длились соревнования, в симуляторе воздушного боя сошлись несколько ИИ-систем. Они продемонстрировали свои способности по управлению истребителем F-16, а также в уничтожении условного противника в ходе классического воздушного боя. Примечательно, что свои разработки 9 команд, принявших участие в соревнованиях, представили менее чем за год с момента анонса программы в сентябре 2019-го. Искусственный интеллект, разработанный небольшой командой Heron, состоящей из ИИ-специалистов из штатов Мэриленд и Виргиния, одолел 8 других команд, включая представленную военно-промышленной корпорацией Lockheed Martin. Последняя заняла второе место среди боровшихся между собой ИИ. Еще за неделю до официальных соревнований их ИИ-алгоритм не был до конца готов и толком даже не умел нормально управлять виртуальным истребителем. Но непосредственно на соревнованиях он показал себя во всей красе. В каждом бою виртуальный пилот применял очень агрессивную тактику. Он проводил мастерские заходы в тыл условного противника и наносил точные попадания по истребителю врага. Ему даже проиграл настоящий пилот ВВС США. Имя летчика не сообщается, но указывается, что он является выпускником центра подготовки летчиков-истребителей "Неллис", расположенного в штате Невада. По словам Джастина Мока, ИИ-пилот продемонстрировал "сверхчеловеческие возможности точного наведения на цель" в рамках этого боя. В обозримом будущем DARPA планирует доставить симулятор, использовавшийся на соревнованиях, в центр подготовки пилотов "Неллис", где другие летчики смогут попытать свои силы в противостоянии с ИИ. Следующим шагом для агентства станет переход к испытаниям возможностей ИИ при выполнении других типов боевых задач в воздухе. Ключевая цель программы DARPA - создание ИИ, который сможет более активно принимать участие в настоящих воздушных боевых действиях.

Другие интересные новости:

▪ Робот-геккон

▪ Складная клавиатура

▪ Адсорбент вместо холода

▪ Язык влияет на мышление с младенчества

▪ Платежные карты со встроенным сканером отпечатков пальцев

Лента новостей науки и техники, новинок электроники

Интересные материалы Бесплатной технической библиотеки:

▪ раздел сайта Биографии великих ученых. Подборка статей

▪ статья Жен и детей заложить. Крылатое выражение

▪ статья Как устроен акваланг? Подробный ответ

▪ статья Весовщик. Должностная инструкция

▪ статья GSM сигнализация. Энциклопедия радиоэлектроники и электротехники

▪ статья Вихревые кольца. Физический эксперимент

Оставьте свой комментарий к этой статье:

www.diagram.com.ua
2000-2026