на главную
Карта сайта
English version
Вы читаете:

Блок управления насосом для автономной автоматической стиральной машины

Бытовая техника
10 месяцев назад

Блок управления насосом для автономной автоматической стиральной машины


Иногда возникает необходимость использовать автоматическую стиральную машину в домах без центрального водоснабжения или с нерегулярной подачей воды, например, в дачном домике или в сельской местности. Для такой цели выпускаются стиральные машины с баком для воды, однако они значительно дороже обычных и не всегда есть в продаже, поэтому адаптация машин к таким условиям эксплуатации всё ещё остаётся актуальной.

Известны несколько способов решения этой задачи: использование насосной станции, обеспечивающей нужное давление на входе постоянно; подача воды самотёком с использованием водонапорной башни или использование насоса, который подаёт воду из бака в момент открывания входных клапанов машины [1]. Однако все эти способы не лишены недостатков. Сооружение водонапорной башни не всегда возможно, насосная станция стоит довольно дорого, требует обслуживания и занимает много места, а для использования насоса, управляемого от входных клапанов стиральной машины, требуется подключение реле параллельно обмоткам электроклапанов (а их может быть до трёх штук), что лишает гарантии на машину.

Предлагаемое устройство позволяет реализовать последний из рассмотренных методов без вмешательства в электрическую схему стиральной машины, так как включение насоса с его помощью происходит за счёт регистрации магнитного поля рассеяния обмоток электроклапанов. Идея использования электромагнитных полей, создаваемых бытовыми приборами для расширения их функциональности, не нова. Например, в [2] описано устройство, работающее по похожему принципу.

Работает устройство следующим образом. Датчик магнитного поля устанавливается снаружи на корпусе стиральной машины, максимально близко ко входным клапанам. В момент начала выполнения программы, когда должно происходить наполнение бака стиральной машины водой, её управляющий блок подаёт питание на обмотку одного из входных клапанов, в результате чего клапан открывается. Так как обмотки клапанов обычно питаются непосредственно сетевым напряжением, вокруг них создаётся переменное магнитное поле, которое улавливает предлагаемый датчик и в нужный момент включает внешний насос для подачи воды из бака или другой ёмкости. Автором был применён циркуляционный насос для систем отопления мощностью 120 Вт, создающий избыточное давление 0,06 МПа.

Основные технические характеристики

Напряжение питания, В........12...15

Потребляемая мощность, Вт........1

Расстояние между датчиком и клапанами, см, не более ......25

Мощность нагрузки (насоса), Вт, не более .............1000

 

Схема устройства

Рис. Схема устройства

 

Схема устройства показана на рисунке. Датчиком переменного магнитного поля служит катушка L1. Она нагружена на вход преобразователя ток-напряжение, собранного на ОУ DA1.1. Коэффициент преобразования, а следовательно, и его чувствительность задаются резистором R3. Так как входное сопротивление преобразователя мало, катушка работает в режиме короткого замыкания и благодаря этому выполняет роль простейшего фильтра нижних частот, так как импеданс катушки растёт с увеличением частоты, а сила тока соответственно уменьшается. Это позволяет в значительной мере избавиться от высокочастотных помех, вызванных импульсным источником питания стиральной машины без введения в схему дополнительных фильтров. Также благодаря низкому входному сопротивлению повышается помехоустойчивость устройства.

Сигнал с выхода ОУ DA1.1 поступает на детектор, выполненный по схеме с удвоением напряжения на диодах VD1 и VD2 и конденсаторах С2 и С4. Применение диодов Шоттки в детекторе позволило несколько повысить его чувствительность. Нагрузкой детектора служит резистор R4, на котором появляется постоянное напряжение, пропорциональное интенсивности регистрируемого магнитного поля.

На ОУ DA1.2 выполнен компаратор, выполняющий функцию порогового элемента. На его неинвертирующий вход поступает напряжение с выхода детектора, а на инвертирующий - напряжение с делителя R5R6.

С выхода компаратора сигнал поступает на фильтр импульсных помех, выполненный на элементах R7, R8, VD3 и C6. Этот узел позволяет отфильтровать короткие импульсные помехи, которые иногда возникают при коммутации двигателя стиральной машины. Работает он следующим образом: при появлении высокого уровня на выходе компаратора (напряжение около 8 В) конденсатор С6 начинает заряжаться через резисторы R7 и R8. Когда напряжение на конденсаторе С6 достигает около 1,2 В, составной транзистор VT1VT2 открывается и подаёт питающее напряжение на обмотку реле К1. При указанных на схеме номиналах это происходит только через 1 с, благодаря чему более короткие импульсы навыхо-де компаратора не приводят к включению реле. После окончания действия импульса конденсатор С6 разряжается через диод VD3 и резистор R7, приводя узел в исходное состояние.

Светодиод HL1 служит индикатором включения насоса, а светодиод HL2 - индикатором включения устройства в сеть. Кнопка SB1 предназначена для кратковременного включения насоса, например для заполнения трубопровода водой. ОУ питается стабилизированным напряжением от интегрального стабилизатора DA2.

Конструкция и детали. В устройстве можно применить резисторы типов МЛТ, С2-23, конденсаторы - К50-35 или импортные. В качестве катушки датчика L1 использована катушка от электромагнитного реле РСМ-1 (исполнение РФ4.500.028) с сопротивлением постоянномутокуоколо750 Ом. Катушка снята со станины реле, также с катушки был удалён якорь, но оставлены сердечник и Г-образный магнитопровод. Её можно заменить катушкой от любого реле с аналогичными габаритными размерами и сопротивлением 400...2000 Ом; возможно, при этом потребуется подобрать резистор R3. Диоды VD1 и VD2 - любые маломощные диоды Шоттки или германиевые, в крайнем случае подойдут кремниевые диоды КД503, КД521, КД522, 1N4148, при этом также может потребоваться подобрать резистор R3 для достижения приемлемой чувствительности. Реле К1 - любое, контакты которого рассчитаны на работу в сети 230 В и ток, потребляемый насосом, а обмотка - с номинальным напряжением 12 В, причём ее сопротивление не должно быть менее 150 Ом. Транзисторы 2SC1815Y можно заменить транзисторами 2N2222, КТ3102. Так как устройство работает в области низких частот, к ОУ не предъявляется каких-либо особых требований - на его месте можно применить практически любой ОУ общего назначения с минимальным напряжением питания ±5 В. Светодиоды могут быть любого типа и цвета свечения.

Для питания устройства использован нестабилизированный трансформаторный сетевой источник питания (адаптер) с выпрямителем и номинальным напряжением 9 В при токе 300 мА, напряжение холостого хода - около 15 В. Можно применить источник питания с выходным напряжением без нагрузки не более 18 В, а при включенном реле К1 - не менее 11 В. Источник питания должен располагаться на расстоянии более 0,5 м от датчика.

Печатная плата для устройства не разрабатывалась. Все детали устройства, кроме реле К1, установлены на макетной плате размерами 30x60 мм. Катушка датчика установлена на плате вертикально и подсоединена к элементам отрезками провода минимально возможной длины. Плата установлена в корпусе из изоляционного материала подходящих размеров так, чтобы при установке датчика на корпусе стиральной машины открытый участок магнитопро-вода катушки L1 был обращён в сторону клапанов машины. Реле К1, во избежание создания помех работе устройства, установлено в отдельном корпусе из изоляционного материала, в разрыв сетевого провода, идущего к насосу.

Налаживание. Для проверки устройства необходимо подключить параллельно резистору R4 вольтметр с входным сопротивлением не менее 100 кОм. Напряжение на этом резисторе в состоянии покоя должно быть 0...0,3 В, а при поднесении датчика к включённому в сеть трансформатору должно увеличиваться до 2.6 В, при этом должно срабатывать реле К1. Дальнейшее налаживание проводят непосредственно в месте установки. Для этого следует разместить датчик на крышке стиральной машины напротив входных клапанов, и запустить программу стирки. При этом должен сработать один из входных клапанов, а напряжение на резисторе R4 должно повыситься до 2...2,5 В. Если оно больше этого значения, необходимо установить резистор R3 с меньшим сопротивлением (но не менее 1 кОм), а если меньше - сопротивление этого резистора должно быть больше или потребуется более точно подобрать положение датчика. Также можно изменять порог срабатывания компаратора, изменяя сопротивление резистора R6. После подстройки чувствительности следует убедиться, что датчик реагирует на включение каждого из клапанов, запуская программы, которые их задействуют (например, программу полоскания, при которой используется другой клапан, чем при программе стирки). Если это не так, следует подобрать место установки датчика, при необходимости снова проведя регулировку чувствительности, подборкой резисторов R3 и R6, как это было описано выше. При необходимости можно изменять задержку включения нагрузки подборкой резистора R8.

В заключение следует отметить, что возможность применения устройства с той или иной стиральной машиной можно установить лишь экспериментальным путём. Также при монтаже и эксплуатации устройства необходимо соблюдать правила техники безопасности, предъявляемые к устройствам такого типа. По окончании использования следует всегда отключать устройство от сети.

Литература

1. Как правильно подключить стиральную машину-автомат без водопровода. - URL: https://sandizain.ru/texnika-dlya-vannoj/stiralnaya-mashina/kak-pravilno-podklyuchit-stiralnuyu-mashinu-bez-vodoprovoda.html (14.07.21).

2. Виноградов Ю. А. и др. Практическая радиоэлектроника. - М.: ДМК Пресс 2007, с. 193-195.

Автор: Ю. Мартынюк, г. Тобыл (Затобольск) Костанайской обл., Казахстан

Мнения читателей

Нет комментариев. Ваш комментарий будет первый.

Вы можете оставить свой комментарий, мнение или вопрос по приведенному выше материалу:

Поля, обязательные для заполнения

Изготовление печатных плат