на главную
Карта сайта
English version
Вы читаете:

Устройство защиты холодильника

Бытовая техника
1 неделю назад

Устройство защиты холодильника


Ни для кого не секрет, что в некоторых районах качество напряжения в бытовых электросетях, несмотря на развитие технологий, по-прежнему оставляет желать лучшего. Броски напряжения, повторно-кратковременные пропадания напряжения и его выход за установленные пределы, пока ещё остаются серьёзной проблемой. Особенно в связи с увеличившимся общим потреблением электроэнергии, а в небольших населённых пунктах, зачастую ещё и со старой инфраструктурой, на такое потребление не рассчитанной. Свой вклад вносят и частые аварии в электросетях. Иногда напряжение в результате аварии может значительно превысить стандартное значение 230 В, что создаёт риск выхода из строя бытовой техники и аппаратуры. Поэтому защита бытовой техники, особенно дорогостоящей, от перепадов и скачков напряжения, видимо, останется актуальной ещё долго.

Особенно это важно для бытовых холодильников, поскольку они подключены к сети практически всё время эксплуатации, причём часто остаются без присмотра. Также следует учесть, что для холодильника опасно не только превышение напряжения, но и его падение, а также повторно кратковременные выключения при работе компрессора. Подробно о последствиях вышеуказанных факторов на страницах журнала писали уже неоднократно. Поэтому, после вынужденной покупки нового холодильника, я задумался о его защите от подобных неприятностей. Основные требования к устройству защиты (УЗ) холодильника - отключение холодильника от сети при выходе напряжения за опасные пределы и повторное подключение холодильника к сети через несколько минут после возвращения напряжения в норму. Повторение уже представленных в журнале конструкций меня не устроило, потому и была разработана конструкция, описание которой представлено далее.

При разработке УЗ я руководствовался необходимостью изготовления его в короткие сроки и с использованием деталей, имеющихся в наличии. Применение микроконтроллера нецелесообразно по нескольким причинам. Для нового устройства необходимо писать программу, которую, возможно, придётся ещё и отлаживать, простота задачи позволяет обойтись без него, да и применённые микросхемы оказались в наличии, к тому же они ещё и дешевле микроконтроллера. Из довольно большого числа конструкций мне больше всего понравилось УЗ [1], поэтому, взяв его за основу, я разработал свой вариант устройства.

Схема устройства защиты

Рис. 1. Схема устройства защиты

 

Схема УЗ представлена на рис. 1. Узел питания выполнен по классической бестрансформаторной схеме с гасящим конденсатором. Варистор RU1 вместе с плавкой вставкой FU1 защищает устройство от значительного превышения напряжения сети. Но если установить конденсатор С1 с допустимым переменным напряжением не менее 400 В, варистор можно не устанавливать. В этом случае УЗ сможет работать даже при повышении напряжения сети вплоть до 400 В. Не желательно ставить плавкую вставку на ток более 0,5 А. Это позволит сохранить "жизнь" защитного стабилитрона VD6 и повысит шансы сохранить работоспособность УЗ при возможном пробое балластного конденсатора. Стабилитрон VD6 ограничивает выходное напряжение выпрямителя. Выключатель SА1 обесточивает устройство, а выключатель SА2 позволяет при необходимости питать холодильник напрямую от сети. Этот выключатель можно не устанавливать, но в моём случае розетка установлена прямо за холодильником, и если УЗ по какой-либо причине вышло из строя, а отремонтировать его сразу нет возможности, чтобы не отодвигать холодильник, можно просто включить его выключателем SA2.

Контроль напряжения осуществляют компараторы DA2.1, DA2.2 с выходным каскадом, выполненным по схеме с открытым коллектором. Подстроечными резисторами R10 и R9 устанавливают пороги срабатывания соответственно нижнего и верхнего уровней напряжения сети. Через светодиоды HL3 и HL4 красного свечения сигнал с компараторов подаётся на базу транзистора VT1, который инвертирует сигналы компараторов для получения сигнала сброса для микросхемы DD1. Светодиод HL3 индицирует превышение напряжением сети верхнего порога, а HL4 - понижение напряжения относительно нижнего порога. Если в индикации отклонений напряжения нет нужды, вместо светодиодов можно просто установить перемычки. Светодиоды HL1 и HL2 зелёного свечения служат для индикации подключения нагрузки и напряжения питания.

Для задержки подключения нагрузки применена специализированная микросхема DD1 генератора-делителя частоты КР512ПС10 [2], включённая по типовой схеме. Подстроечным резистором R14 устанавливают время задержки подключения нагрузки к сети. При указанных на схеме номиналах времязадающих элементов генератора задержку подключения нагрузки можно регулировать примерно от двух до девяти минут. С выхода микросхемы DD1 сигнал поступает на транзистор VT2, управляющий питанием реле К1. Питание DD1 осуществляется от параметрического стабилизатора на стабилитроне VD8.

Для коммутации нагрузки применено проверенное временем электромагнитное реле. Его достоинства - малое падение напряжения на контактах и отсутствие у них выпрямительных свойств, иногда возможных у симисторов. Ещё более вероятно выпрямление напряжения, если ключ выполнен на двух тринисторах или полевых транзисторах. Постоянное пульсирующее напряжение, которое появится при возможном обрыве одного из них, обязательно вызовет срабатывание защитного реле компрессора, что на постоянном токе, с индуктивной нагрузкой, какой является компрессор, весьма нежелательно. Понятно, что если в таком режиме холодильник будет находиться без присмотра, выход компрессора из строя весьма вероятен. Поэтому и сделан выбор в пользу реле. К тому же реле создаёт электрические помехи только при срабатывании или отпускании.

Для снижения потребляемого УЗ тока реле К1 подключено через токоограничивающий резистор R4. Для надёжного срабатывания реле служит конденсатор С3. Пятиминутной паузы более чем достаточно для его зарядки до напряжения питания. Поскольку транзистор VT2 управляется цифровым сигналом с крутым фронтом, такое подключение реле работает вполне надёжно. Сопротивление резистора R4 следует подобрать (если это будет необходимо, например, при установке реле другого типа) так, чтобы при работе УЗ в штатном режиме напряжение на стабилитроне VD6 было на 1...2 В меньше его напряжения стабилизации. Это предотвратит бесполезное рассеивание мощности и излишний нагрев стабилитрона. Конечно, когда реле К1 отключено, практически весь ток протекает через стабилитрон VD6, поэтому его следует установить на небольшой пластинчатый теплоотвод. Ещё больше снизить потребляемый УЗ ток можно, применив реле с малым током срабатывания и уменьшив ёмкость балластного конденсатора до 0,22 мкФ.

Чертёж печатной платы устройства защиты и размещение элементов на ней

Рис. 2. Чертёж печатной платы устройства защиты и размещение элементов на ней

 

Большая часть деталей УЗ, кроме светодиодов, выключателей и реле, размещена на односторонней печатной плате из фольгированного стеклотекстолита, чертёж которой показан на рис. 2. Конденсатор С1 - К73-17В, вместо него можно применить К73-24, МБГЧ. Реле К1 - РЭК-28-1 УХЛ4. КЩ4.569.007.ТУ на напряжение 24 В. Поскольку нормально замкнутые контакты не используются, пружина якоря заменена на более слабую для уменьшения тока срабатывания. Нормально разомкнутые контакты соединены параллельно. Диоды 1N4007 можно заменить диодами КД243 с допустимым напряжением не менее 600 В. Стабилитрон VD8 - с напряжением стабилизации 6,2 В в стеклянном корпусе, на котором две полосы - оранжевая и белая. Возможно, это стабилитрон КС162А2. Можно применить любой маломощный отечественный или импортный стабилитрон на напряжение от 4,5 до 6,2 В. Транзистор VT2 может быть любым маломощным с допустимым напряжением коллектор-эмиттер не менее 30 В. Тип применённых светодиодов установить, к сожалению, не удалось, поскольку они были выпаяны из старой аппаратуры. С их подбором и заменой, думаю, проблем возникнуть не должно.

Налаживание УЗ начинают с тщательной проверки монтажа на отсутствие замыканий и обрывов. Особенно это касается стабилитрона VD6. Обрыв в его цепи окажется фатальным для всего устройства, поэтому желательно, помимо резьбового крепления, ещё припаять провод к его корпусу и соединить его с общим проводом на плате. Для проверки режима работы стабилизаторов, компараторов и генератора можно подать на конденсатор С2 напряжение 20.21 В от лабораторного блока питания, желательно с ограничением тока 50...100 мА. При этом должны загореться светодиоды HL2 и HL3, а светодиод HL1 вспыхнуть и погаснуть. Контролируют отсутствие нагрева микросхем и стабилитронов. При этом не следует забывать, что все элементы устройства находятся под напряжением сети 230 В. На этом этапе налаживания также следует установить требуемую задержку подключения нагрузки. Для этого нужно временно замкнуть перемычкой переход база-эмиттер транзистора VT1. После установки времени срабатывания УЗ убирают перемычку.

Первое включение УЗ в сеть необходимо производить через лампу накаливания мощностью 60 Вт. Спираль лампы может светиться примерно в четверть накала. Напряжение на конденсаторе С2 при выключенном реле К1 должно быть равно напряжению стабилизации стабилитрона. Если это так и при этом ничего не задымилось и не взорвалось, подключаем УЗ в сеть напрямую и проверяем напряжение на резисторе R7 - оно должно быть около 8 В. Затем по зажиганию светодиодов следует установить пороги срабатывания УЗ. Лучше всего использовать для этого ЛАТР. Пока напряжение в пределах нормы, светодиоды HL3 и HL4 должны быть погашены. В моём случае верхний и нижний пороги равны 245 В и 205 В соответственно. Далее при включённом реле надо проверить напряжение на конденсаторе С2, как указано выше. Чтобы не ждать долго включения реле, можно временно зашунтировать участок коллектор-эмиттер транзистора VT2 перемычкой.

Резистор R3 в цепи светодиода HL1 можно подобрать, чтобы яркость светодиодов HL1 и HL2 не слишком различалась при работе УЗ. Конденсатор С5 влияет на время отключения нагрузки. При указанном на схеме номинале оно составляет около 0,5 с. При длительной эксплуатации в штатном режиме возможен небольшой нагрев резистора R2.

Чертёж печатной платы находится здесь.

Литература

1. Ситников А. Устройство защиты от аварийного напряжения сети. - Радио, 2007, № 8, с. 31, 32.

2. Бирюков С. Генератор-делитель частоты КР512ПС10. - Радио, 2000, № 7, с. 51, 52.

Автор: Е. Герасимов, станица Выселки Краснодарского края

Мнения читателей

Нет комментариев. Ваш комментарий будет первый.

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

Поля, обязательные для заполнения