01.04.21

[Домашняя]

Простое электронное устройство позволяет ускорить охлаждение хладагента холодильных камер, снижает время работы компрессора и перегрев электродвигателя. При эксплуатации холодильников наблюдается преждевременный выход из строя от перегрева электродвигателя компрессора. Стесненные условия эксплуатации, недостаточное расстояние от решётки радиатора охладителя до стены помещения, отсутствие принудительной вентиляции приводит к длительной работе электродвигателя холодильника, для достижения установленной температуры отключения. Для сравнения, радиатор охлаждения в автомобилях имеет электрический вентилятор, включение которого происходит при превышении температуры охлаждающей жидкости. Это позволяет своевременно снизить температуру охлаждающей жидкости и защитить двигатель автомобиля от перегрева, особенно во время стоянки. На крупных холодильных установках наличие вентилятора для принудительного охлаждения хладагента позволяет поддерживать температуру в камерах охлаждения в соответствии с требованиями по хранению продуктов. Отсутствие принудительного охлаждения компрессора и радиатора упрощает эксплуатационные характеристики бытового холодильника, но снижает срок его эксплуатации.

Характеристика устройства:

Напряжение питания, В           220/12

Потребляемая мощность, макс., Вт     20

Производительность вентилятора, м.куб/мин    2,7

Ток потребления, при питании 12 В, мА           100

Вторым отрицательным фактором отсутствия принудительного охлаждения является высокое энергопотребление при длительной работе компрессора. Предлагаемое устройство дополнительного охлаждения радиатора и компрессора холодильника потребляет от сети не 6олее20 Вт мощности. Мощность электродвигателя компрессора бытовых холодильников не превышает 200 Вт при напряжении сети 220 В. Замена компрессора стоит немалых денег. Принцип работы кондиционера основан на автоматическом включении принудительного обдува радиатора охлаждения после включения компрессора датчиком температуры. При отключении компрессора устройство переходит в дежурный режим с небольшим энергопотреблением. В состав принципиальной схемы (рис. 1) входит: датчик тока Т1; стабилизатор напряжения датчика тока VD1, VD4; усилитель напряжения датчика тока на оптопаре U1; ждущий мультивибратор на аналоговом таймере DA1, с элементами установки оборотов вентилятора и с автоматической коррекцией от состояния внешней температуры, и выходной усилитель мощности на оптопаре.

На светодиодах HL1, HL2 выполнена индикация включения кондиционера и индикация наличия питания. Источник питания выполнен на силовом трансформаторе Т2 с последующей стабилизацией напряжения аналоговой микросхемой DA1. В момент автоматического запуска холодильника от внутреннего датчика температуры (термореле) в цепи сетевого питания возникает почти пятикратный бросок тока, который создаёт напряжение на обмотке 1 и 2 трансформатора тока Т1, нагрузкой обмотки 2 является резистор R1, который снижает бросок напряжения на обмотке 2 и защищает её от межвиткового замыкания. Выпрямленное диодным мостом VD1 переменное напряжение вторичной обмотки трансформатора тока Т1 стабилизируется диодом VD4 и защищает от пробоя светодиод оптопары U1. Конденсатор С1 снижает уровень помех в цепи питания светодиода оптопары при запуске электродвигателя холодильника. Через ограничительный резистор R2 выпрямленное напряжение трансформатора тока поступает на светодиод оптопары U1. Оптопара - это оптоэлектронный прибор, излучающий и преобразующий излучение в инфракрасной, видимой или ультрафиолетовой области спектра, обеспечивает генерирование оптического излучения, его передачу и приём. Для преобразования сигнала в оптопаре имеется управляющий источник света - светодиод и приёмник света -фототранзистор. Усилитель на внутреннем биполярном транзисторе оптопары позволяет коммутировать внешние цепи преобразования сигнала. Установка оптопары на входе схемы устройства обеспечивает гальваническую развязку принципиальной электрической схемы от электрических сетей высокого напряжения. В данной схеме трансформатор тока Т1 не обладает достаточными параметрами защиты от пробоя, оптопара U1 выполняет функции гальванической развязки, имея изоляцию в 10 мОм. Фотоприемник в виде фототранзистора принимает и усиливает свечение светодиода. На выходе транзисторного усилителя оптопары появляется усиленный электрический сигнал или перепад выходного тока. Оптопары в схеме работают в разных режимах: U1 - в ключевом режиме фотодиода с отключенной базой (вывод 3 U1), U2 - в линейном режиме усиления фототранзистора. Входной ток оптопары не превышает десятков миллиампер, выходной - в пределах сотен миллиампер, что достаточно для коммутации больших токов нагрузки - двигателя - вентилятора, предназначенного для обдува микросхем процессоров в компьютерах. Положительные свойства использования таких вентиляторов - большая производительность, слабый акустический шум, длительная работа, отсутствие узлов с применением смазки, отсутствие коллектора. Потребляемый ток при производительности в 2,7 м.куб/мин не превышает 100 мА при 2700 об/ мин, размер 120*120*38 мм. На роторе бесколлекторного двигателя - вентилятора имеются постоянные магниты, на статоре - обмотки. Электронный узел определяет положение ротора с помощью датчика Холла, а электронная схема на транзисторах переключает обмотки статора в соответствии с вектором индукции постоянных магнитов ротора. Ждущий мультивибратор выполнен на аналоговом интегральном таймере DA2. В исходном состоянии на выходе 3 микросхемы присутствует напряжение, близкое к нулю, так как в начальный момент подачи питания на входе 2 нижнего компаратора напряжение больше 1 /3Uп (поступает с положительной шины питания через резистор R3), внутренний транзистор оптопары в этот момент закрыт и имеет высокое сопротивление цепи. Появление напряжения на обмотке 2 трансформатора тока Т1 вызывает открытие транзисторного ключа оптопары U1 и снижение напряжения на входе 2 нижнего компаратора аналогового таймера почти до нуля, внутренний триггер таймера DA2 переключится, напряжение на выходе 3 примет высокий уровень. Конденсатор СЗ время зарядной цепи со временем Т = 1,1 (R4+R5JC3 зарядится до уровня 2/3Un и при переключении триггера по входу б верхнего компаратора срабатывает внутренний разрядный транзистор таймера и конденсатор СЗ разрядится через ограничительный терморезистор R6. Поскольку с диодного моста VD1 на вход оптопары U1 поступают импульсы с частотой 100 Гц, то очередной импульс вновь запускает микросхему таймера по входу 2 DA2 и на выходе 3 микросхемы появится высокий уровень. Длительность выходного импульса можно изменить регулятором оборотов R5, что приведёт к изменению скорости вращения мотора вентилятора. Напряжение запуска электродвигателя вентилятора превышает уровень в 5 В из-за наличия внутренней схемы. При меньшем напряжении вентилятор будет работать неустойчиво или не вращаться. Эту особенность следует учесть при установке минимальных оборотов двигателя. Для снижения паузы между положительными периодами высокого уровня на выходе 3 DA2, разряд конденсатора СЗ выполнен в обход (через диод VD4) резистора R5. Повышенное состояние температуры в помещении влияет на терморезистор R6, длительность паузы дополнительно снижается, что приводит к увеличению оборотов электродвигателя вентилятора. Оптопара U2, работая в режиме выходного усилителя мощности, позволяет гальванически разделить таймер на микросхеме DA2 от регулятора скорости электродвигателя на транзисторном усилителе оптопары U2. Выходной ток оптопары ограничен резистором R9 на уровне 200 мА, что достаточно для питания электродвигателя «М» кондиционера. Оксидный конденсатор С6 снижает уровень помех при переключении обмоток электродвигателя внутренней схемой управления. Светодиод HL1, установленный на выходе таймера, по свечению позволяет судить о включенном состоянии холодильника и наличии высокого уровня на выходе 3 DA2. Индикатор наличия напряжения питания выполнен на светодиоде HL2. Резисторы R2, R6, R7, R10 служат для защиты светодиодов от превышения тока. Конденсаторы С2, С5 сглаживают пульсации выпрямленного напряжения и устраняют помехи в цепях питания. В качестве стабилизатора напряжения питания применён аналоговый стабилизатор на интегральной микросхеме DA1. Трансформатор тока Т1 выполнен из неисправного трансформатора от сетевого адаптера, первичная обмотка удаляется, а один из проводов питания холодильника наматывается двумя витками на каркас, ш-образные пластины железа собираются уже не в перехлёст, а в пачку, одинарные пластины стыкуются через газетную прокладку для устранения перемагничивания трансформатора тока и стягиваются хомутом. Проверку работы принципиальной схемы следует начать с прямого запуска электродвигателя вентилятора от напряжения 12 В, далее, подключив в схему, следует замкнуть кратковременно вывод 2 таймера на минус питания, загорание индикатора HL1 и непродолжительное вращение вентилятора свидетельствует о исправности задействованных элементов схемы. Напряжение в 2-3 В на конденсаторе С1 при наличии нагрузки в виде лампы на 150 Вт (вместо холодильника) должно периодически запускать таймер. При недостаточном напряжении на конденсаторе С1, добавить два- три витка провода сетевой обмотки 1 Т1 на высоковольтной катушке трансформатора, регулятором оборотов R5 установить максимальные обороты вентилятора при минимальном шуме. Плату печатного монтажа (рис. 2) со схемой закрепить внутри подходящего по габаритам пластмассового корпуса, в нём же закрепить силовой трансформатор Т2, светодиоды и регулятор скорости установить на передней панели устройства.

Питание на трансформатор 12 можно подать с тройника удлинителя, в нём же установить трансформатор тока Т1. Вентилятор «М» закрепить над компрессором холодильника так, чтобы воздух подавался вверх от компрессора, вдоль решётки радиатора, для интенсивного снижения температура. Корпус с электронной схемой желательно закрепить рядом с компрессором, в нижней части холодильника.

Радиолюбитель №4 2018г стр. 10