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:

Решение проблем старческого запаха 20.09.2024

С возрастом наш организм претерпевает множество изменений, которые влияют не только на внешний вид и самочувствие, но и на запах тела. Часто "старческий запах" ошибочно связывают с недостаточной гигиеной, однако недавние исследования показывают, что его причиной являются биохимические процессы, происходящие в коже по мере взросления. Ученые выяснили, что этот специфический запах может появиться уже после 40 лет и не связан с чистотой тела. Основной виновник возникновения старческого запаха - химическое соединение 2-ноненаль, образующееся на поверхности кожи. Оно появляется при окислении ненасыщенных жирных кислот, в частности омега-7, которые с возрастом начинают выделяться активнее. Исследования японских ученых показали, что с годами количество 2-ноненаля на коже увеличивается, что и приводит к появлению характерного травянистого или "жирного" запаха. С возрастом, приблизительно с 40 лет, и у мужчин, и у женщин кожа начинает вырабатывать больше жирных кислот. Это связано с ухудш ...>>

Телескоп Inouye создал карту магнитного поля короны звезды 20.09.2024

Магнитное поле солнечной короны - одно из ключевых звеньев для понимания процессов, происходящих на Солнце, и их влияния на Землю. До недавнего времени корону можно было наблюдать лишь во время полных солнечных затмений, однако с помощью новейших технологий ученым удалось детально картографировать ее магнитное поле. Эта важная задача была выполнена с помощью наземного телескопа Inouye, расположенного на вулкане Халеакала на Гавайях. Используя передовую технику коронографии, телескоп Inouye смог создать искусственное затмение Солнца, блокируя его яркий диск и позволяя наблюдать слабое излучение короны. Это излучение настолько слабое, что поляризованные сигналы, которые фиксирует телескоп, в миллиарды раз слабее, чем свет от солнечного диска. Тем не менее, благодаря точности и мощности телескопа, ученые смогли зафиксировать эти едва заметные сигналы, что позволило создать наиболее детальные карты коронального магнитного поля на сегодняшний день. Ключевую роль в этом достижении сыгр ...>>

Смех помогает от сухости глаз 19.09.2024

Сухость глаз - распространенная проблема, с которой ежедневно сталкиваются миллионы людей по всему миру. Обычно для облегчения симптомов этого состояния используют глазные капли, однако недавнее исследование выявило необычный и доступный каждому способ борьбы с болезнью сухих глаз (БСГ) - смех. Это открытие, подтверждающее древнюю мудрость, может стать альтернативой традиционным методам лечения. Болезнь сухих глаз - это хроническое заболевание, которым страдают около 360 миллионов человек во всем мире. Оно сопровождается неприятными симптомами, такими как покраснение, раздражение и ощущение "песка" в глазах. Несмотря на существование различных методов лечения, в том числе использование глазных капель с гиалуроновой кислотой, исследователи продолжают искать более доступные и эффективные способы борьбы с этим недугом. Международная группа ученых из Китая и Великобритании провела исследование, чтобы выяснить, может ли смехотерапия помочь в лечении сухости глаз. Смех уже давно призна ...>>

Случайная новость из Архива В Солнечной системе может оказаться более ста планет 27.02.2017 Ученые NASA опубликовали манифест, в котором предложили новое определение понятия "планета". Если его примут, это добавит более ста планет в Солнечную систему, включая Плутон и нашу Луну. Ученые под руководством Алана Штерна (Alan Stern) полагают, что космическое тело в Солнечной системе не обязано быть на орбите Солнца, чтобы считаться планетой. Важны свойства тел, а не их взаимодействие со звездами. Штерн - ведущий исследователь миссии New Horizons, которая впервые в 2015 году достигла карликовой планеты Плутона. Плутон перестали считать планетой в августе 2006 года и перевели его в разряд карликовых планет, после того как астроном Майк Браун (Mike Brown) из Калтеха предложил переписать определение планет. Международный астрономический союз (IAU) заявил, что нынешнее определение планеты в Солнечной системе таково: "Небесное тело, которое (а) находится на орбите вокруг Солнца, (б) имеет достаточную массу, чтобы стать округлым под действием своей силы гравитации, и (в) имеет свободные окрестности вокруг своей орбиты". Именно последнее условие - чистые окрестности орбиты - не позволили Плутону сохранить статус планеты. Штерн недоволен ограничениями, которые накладывает это определение. Он считает, что нельзя слушать только астрономов в таком вопросе. "...Вы должны реально слушать планетолога, который знает хоть что-то об объекте. Когда мы смотрим на объект типа Плутона, мы не знаем, как еще называть его [если не планетой]". Поэтому Штерн с коллегами переписали определение планеты и подали его в IAU на рассмотрение. "Планета - это тело суб-звездной массы, в котором не идет термоядерный синтез, и которое обладает достаточной гравитацией, чтобы принять сфероидальную форму, адекватно описываемую трехосным эллипсоидом, независимо от параметров его орбиты". Иными словами, планета - это круглый объект в космосе, который меньше, чем звезды. Новое определение означает, что наша Луна, а также луны других планет - Титан, Энцелад, Европа, Ганимед - будут называться планетами, в том числе и Плутон.

Другие интересные новости:

▪ Гибкий термоэлектрогенератор для питания носимых устройств

▪ К 2030 году каждый пятый автомобиль в Японии будет беспилотным

▪ Молекула-транзистор

▪ Линейный регулятор напряжения LT3021

▪ С интернетом мы чувствуем себя умнее

Лента новостей науки и техники, новинок электроники

Интересные материалы Бесплатной технической библиотеки:

▪ раздел сайта Сборка кубика Рубика. Подборка статей

▪ статья У нас это невозможно. Крылатое выражение

▪ статья Что было предметом спора командира и экипажа, вызвавшего крушение советского самолета? Подробный ответ

▪ статья Орехи. Советы туристу

▪ статья Пробник оксидных конденсаторов. Энциклопедия радиоэлектроники и электротехники

▪ статья Применение PIN-диодов в качестве элементов затухания и переключения. Энциклопедия радиоэлектроники и электротехники

Оставьте свой комментарий к этой статье:

www.diagram.com.ua
2000-2024