Холодом управляют микросхемы
В холодильниках с механическим регулятором температура измеряется на испарителе. Случается, что испаритель покрывается изморозью, и термостат начинает функционировать с неточностью, внося сбои в работу всего хладоагрегата. Для борьбы с этим нежелательным явлением (а также — с возникновением изморози) холодильник приходится иногда отключать.
В некоторых конструкциях имеется полуавтоматический режим оттаивания, для чего в совокупность встраивается нагревательный элемент с соответствующей кнопкой.
Но все большее распространение приобретают устройства автоматического включения оттаивателя холодильника, а также самодельные.
Предлагаемое электронное устройство управления сконструировано для торговых хладоагрегатов. С не меньшим успехом его возможно использовать и в бытовых холодильниках с раздельным включением нагревательного элемента и компрессора оттаивателя. Устройство складывается из терморегулирующей и времязадаю-щей частей.
Первая, измеряя температуру в камере, поддерживает охлаждение в режиме, определяемом электронным регулятором. Вторая через каждые 2—3 часа включает на 10—20 мин. нагревательный элемент для оттаивания изморози, наряду с этим режим работы терморегулятора блокируется.
В базе терморегулирующей части устройства — измеритель температуры, выполненный на компараторе DA1 с измерительным мостом R1R2R6R7R8, правое нижнее плечо которого — терморезистор R2 — является датчиком температуры.
На логических элементах DD3.3 и DD3.4 собран узел блокировки, а на транзисторах VT1 и VT4 — усилитель тока с электромагнитным реле К1 в качестве нагрузки, включающим контактами К1.1 электродвигатель М1 компрессора холодильника.
Принципиальным электрическая схема электронного устройства управления холодильником
Топология печатной платы
«Сердце» времязадающей части устройства — электронный узел на микросхеме DD1, включающий в себя задающий генератор, и делители частоты на 32 768 и на 60. Микросхема DD2 представляет собой дополнительный делитель с коэффициентом деления 6. На логических элементах DD3.1 и DD3.2 собран RS-триггер, а на транзисторах VT3 и VT4 — усилитель тока, нагрузкой которого помогает реле К2. Через контакты К2.1 включается нагревательный элемент RM оттаива-теля.
Работа терморегулятора основывается на сравнении напряжений, снимаемых с плеч измерительного моста, имеющего в собственном составе датчик — терморезистор R2, сигнал с которого подводится ко входу 4 компаратора DA1.
С выхода 9 компаратора сигнал о температуре поступает (через узел блокировки — логические элементы DD3.3 и DD3.4) на вход усилителя тока, выполненного на транзисторах VT1 и VT2. Нагрузкой тут есть электромагнитное реле К1.
При температуре выше порога, задаваемого переменным резистором R8, на выходе 9 компаратора устанавливается напряжение большого уровня. Транзисторы (VT1, а после этого и VT2) раскрываются, приводя к срабатыванию реле К1, которое контактами К1.1 подключает к сети переменного тока электродвигатель М1 компрессора. Температура в холодильнике будет понижаться, вызывая наряду с этим рост сопротивления терморезистора R2.
С достижением последним порогового значения компаратор срабатывает, и на его выходе 9 устанавливается напряжение низкого уровня. Транзисторы VT1 и VT2 усилителя тока закрываются. Реле К1 отпускает собственный якорь, размыкая тем самым контакты К1.1 в цепи питания электродвигателя М1 компрессора.
Резисторы R9 и R12, снабжая гистерезис для DA1, содействуют более четкой работе терморегулятора. Напряжение 9 В питания компаратора и измерительного моста стабилизируется микросхемой DA2.
Конденсаторы СЗ и С5 помехозащитные. Резистор R14 является нагрузкой открытого коллектора компаратора, a R15 ограничивает ток базы транзистора VT1. Блокиратор (DD3.3 и DD3.4) отключает терморегулятор от усилителя тока на время работы нагревательного элемента RH оттаивателя.
Диод VD2 шунтирует всплеск напряжения самоиндукции на обмотке реле К1 в момент закрывания транзистора.
База времязадающей части — таймер на микросхемах DD1 и DD2. При включении напряжения питания микросхема DD1 устанавливается — через цепь сброса RЗС1 — в нулевое (лог.
0), а R6-триггер — через цепь R16С6 —в единичное состояние (лог. 1). Тогда на выходе 4 DD3.2 и на входе 2 DD3.1 будет лог.О, а на выходе 3 DD3.1, соединенном со входом сброса Я микросхемы DD2, — лог.1.
Счетчик-делитель наряду с этим очищается до нулевого отсчета.
Задающий генератор в (на микросхеме DD1, резисторах R4, R5, R11 и конденсаторе С2) производит импульсы от 175 до 280 Гц. Частота изменяется переменным резистором R11. Период колебаний импульсов генератора при среднем положении движка R11 образовывает около 4,58 мс.
Резистор R4 ограничивает ток разрядки конденсатора С2.
Через соединения в микросхемы DD1 импульсы задающего генератора G передаются на делитель СТ. Наряду с этим период генерации возрастает в 32 768 раз, и на выходе S1 появляется сигнал с периодом колебаний 2,5 мин.
Последний, поступая на вход С2 микросхемы DD1, делится еще на 60. Так, на выходе М микросхемы 001 получаются импульсы, имеющие период, равный 2,5 ч.
С выхода М микросхемы DD1 первый хороший перепад напряжения, появляющийся примерно через 1,5 ч, проходит через дифференцирующую цепочку R13С4, резистор R17 и, поступая на вход 1 логического элемента DD3.1, переключает данный RS-триггер. На выходе 3 DD3.1 появляется напряжение низкого, а на выходе 4 DD3.2 — напряжение большого уровня.
Последнее через резистор Я19 открывает транзисторы VTЗ и VТ4 усилителя тока; реле К2 срабатывает и контактами К2.1 подключает нагревательный элемент Rн к питающей сети.
Напряжение большого уровня, снимаемое с выхода 4 DD3.2, подается на вход 13 блокиратора DD3.4, что, влияя на вход разрешения прохождения сигнала, закрывает транзистор VТ1, в следствии чего терморегулятор отключается от усилителя тока.
В данный же момент напряжение низкого уровня, подаваемое с выхода 3DD3.2 на вход Я микросхемы DD2, разрешает работу делителя на 6. Импульс с S1 DD1 подается на СР микросхемы DD2. Тогда на выводе5 данной микросхемы получается сигнал с периодом 15 мин, что, поступая на вход 6 DD3.2, переключает R6-триггер, и на выходе 4 DD3.2 появляется напряжение низкого уровня. Транзисторы VТ 1 и VТ2 закрываются, реле К2 отпускает якорь и контактами К 2.1 отключает нагревательный элемент Rн оттаивателя от питающей сети.
Сигнал, поступающий на вход 13 DD3.4, воздействует на вход разрешения. Блокиратор раскрывается, и терморегулятор подключается к усилителю тока. Делители на микросхемах DD1 и DD2 устанавливаются в нулевое, а R6-триггер — в единичное состояние.
С приходом от вывода 10 DD1 следующего импульса, хороший перепад которого в установившемся режиме повторяется через каждые 2,5 ч, оттаиватель будет включаться на 15 мин. Для питания устройства от сети переменного тока напряжением 220 В имеется встроенный адаптер с понижающим трансформатором Т1, выпрямительным мостом VD3—VD6, 9-вольтным стабилизатором напряжения DА2 и емкостным фильтром С7—С9.
Все компоненты устройства (не считая трансформатора Т1, терморезистора R2 типа ММТ-1, и переменных резисторов R8 и R11 типа СП4-1) монтируются на печатной плате размерами 118x65x1,5 мм из односторонне фольгированного стеклотекстолита. Постоянные резисторы типа МЛТ-О.125. В качестве конденсаторов С1—С7 рекомендуется применять К73-9, а С8 и С9 — электролитические К50-16. Полупроводниковые диоды — кремниевые: КД102А (VD1, VD2) и КД106А (VD3-VD6).
Транзисторы также кремниевые. Во входных каскадах — КТ315Г с возможностью замены на КТ3102А (VT1 и VT3), в выходных — КТ815А либо КТ817А (VT2 и VT4), устанавливаемые вертикально, без радиатора. Микросхемы: DA1 — К554САЗ, DA2 — КР142ЕН8Г, DD1 — К176ИЕ12, DD2 — К561ИЕ8, DD3-К561ЛЕ5.
Электромагнитные реле автомобильные типа 113.3747-10, замечательные контакты которых легко выдерживают многократные включения как электродвигателя компрессора М1, так и нагревательного элемента Dн оттаивателя. Трансформатор Т1 мощностью 2—4 Вт (употребляется во многих адаптерах промышленного изготовления).
Отладка смонтированной печатной платы выполняется в отключенном от холодильника состоянии.
Вместо нагрузки (электродвигателя М1 и нагревательного элемента Rн) употребляются простые настольные лампы.
Терморегулирующая часть устройства обязана чутко реагировать на трансформацию температуры в диапазоне от минус 14 до плюс 4°С. Но иметь дело с холодом при отладке электроники затруднительно, исходя из этого рекомендуется заменить штатный R8 на резистор сопротивлением 1,5 кОм.
Тогда юстировку терморегулятора возможно делать уже в более дешёвых для этого пределах: плюс 18—40°С. А для ускорения настроечных работ на времязадающей части устройства рекомендуется уменьшить емкость конденсатора С2 в сто раз, тогда период импульса с выхода М микросхемы DD1 сократится до 90 с.
Проверенное и отрегулированное устройство (по окончании восстановления элементов, требуемых по схеме) монтируется в холодильнике.
Г. СКОБЕЛЕВ, г. Курган
