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ENCICLOPEDIA DE RADIOELECTRÓNICA E INGENIERÍA ELÉCTRICA Unidad de control del refrigerador. Enciclopedia de radioelectrónica e ingeniería eléctrica.
Enciclopedia de radioelectrónica e ingeniería eléctrica. / Hogar, hogar, hobby El autor se vio obligado a comenzar a mejorar el refrigerador STINOL-104 debido a un problema doméstico: el termostato falló por segunda vez en cinco años de funcionamiento. No fue posible comprar uno nuevo para instalarlo por mi cuenta: el dispositivo se vendió a un precio completamente inaceptable, incluido el costo de instalación. El dispositivo hecho en casa que se llama la atención de los lectores no solo reemplaza un termostato normal. Se proporcionan características adicionales para proteger el refrigerador en muchas situaciones de emergencia que ocurren durante la operación. El punto débil de todos los frigoríficos de compresor es la sobrecarga del motor eléctrico que acciona el compresor, cuando se vuelve a encender al poco tiempo de haberse detenido. El motivo de la sobrecarga es la alta presión del refrigerante que permanece en el condensador de la unidad de refrigeración durante bastante tiempo. El manual de operación del refrigerador STINOL requiere que la duración del retraso entre el apagado y el encendido del compresor sea de al menos 3 minutos. Pero con los cortes de energía inesperados y los reinicios que son típicos hoy en día, no es posible cumplir con este requisito sin la electrónica de "llamada de ayuda". Para proteger el motor eléctrico de los frigoríficos, existe un relé térmico. Por lo general, se combina con un relé de arranque y se llama relé de protección de arranque [1]. Sin embargo, la práctica demuestra la ineficacia de tal protección. Como cualquier otro aparato eléctrico, es útil para proteger el refrigerador de desviaciones significativas de la tensión de red de los 220 V nominales. Una gran cantidad de publicaciones sobre este tema (por ejemplo, [2, 3]) indican la relevancia del problema. tanto en las zonas rurales como en las grandes ciudades. La unidad de control propuesta realiza las siguientes funciones:
La indicación del estado de la unidad de control es proporcionada por los LED "Funcionamiento" (compresor encendido), "Pausa" (compresor apagado), "Bloqueo" (la prohibición de encendido de cinco minutos no ha expirado), "<" (red tensión está por debajo del mínimo permitido), ">" (tensión en la red por encima del máximo permitido). El diagrama de bloques se muestra en la fig. 1. Consiste en un conjunto de termostato en el chip DA2, un temporizador de retardo de encendido en el transistor VT1 y los elementos DD1.1, DD1.2, una unidad de control de voltaje de red en los elementos DD1.3, DD1.4 y el Chip DD2, un actuador en transistores VT2, VT3.
Los contactos del relé K1 conectados en paralelo están incluidos en el circuito del motor del compresor en lugar de los contactos del controlador de temperatura estándar del refrigerador. La unidad de potencia de la unidad consta de un transformador T1, un rectificador (puente de diodos VD1) y un estabilizador integral DA1 para una tensión de 9 V. Para que el cambio en la carga en el rectificador cuando el relé K1 se activa y se libera no afecta el funcionamiento de la unidad de control de voltaje, se proporciona una resistencia R27, que está conectada por el transistor VT3 al rectificador cuando el devanado del relé está desenergizado. La resistencia de la resistencia es igual a la resistencia del devanado del relé, por lo que la corriente extraída del rectificador permanece sin cambios. Supongamos que la unidad está conectada a la red a un voltaje nominal de 220 V y la unidad de control de voltaje no afecta su funcionamiento. El transistor VT1 está cerrado, el condensador C2 está descargado, el nivel lógico en la salida del elemento DD1.2 es bajo, el diodo VD3 está abierto, por lo que el termostato del amplificador operacional DA2 está bloqueado en un estado correspondiente a una temperatura baja en el sistema de refrigeración. cámara, por lo tanto, el compresor está apagado. El transistor VT2 está cerrado, el relé K1 está desenergizado. Los LED HL1 "Bloqueo" y HL5 "Pausa" están encendidos. 5 minutos después de cargar el condensador C2 a través de la resistencia R2 hasta el umbral de conmutación del disparador Schmitt en los elementos DD1.1, DD1.2, el nivel en la salida de este último será alto, el diodo VD3 se cerrará y el el termostato podrá funcionar. El LED HL1 se apagará. Con un aumento de temperatura en el compartimiento del refrigerador, la resistencia del termistor RK1 y la caída de voltaje a través de él disminuyen. Si la temperatura es tal que el voltaje en la entrada inversora del amplificador operacional DA2 es menor que en el no inversor, el nivel en la salida del amplificador operacional es alto, lo que conduce a la apertura del transistor VT2 y el funcionamiento del relé K1, que enciende el compresor. El LED HL4 está encendido, HL5 no. Con una disminución de la temperatura en la cámara de refrigeración, aumenta el voltaje en la entrada inversora del amplificador operacional, lo que conduce a un cambio en el estado del amplificador operacional y el compresor se apaga. El LED HL4 se apaga, HL5 - se ilumina. La caída de voltaje a través del colector del transistor VT2 en el momento en que se libera el relé hace que el capacitor C6 se cargue y a corto plazo (durante 20 ms) se abra el transistor VT1 con un pulso de corriente de carga. El condensador C2, descargado a través del transistor abierto, nuevamente, después de conectar la unidad a la red, comienza a cargarse lentamente, lo que conduce a una prohibición de cinco minutos para encender el compresor. El diodo VD2 protege la unión del emisor del transistor VT1 de un pulso negativo cuando el capacitor C6 se descarga a través del transistor VT1 que se abre en el momento en que se enciende el relé K2. La temperatura requerida en la cámara de refrigeración se establece mediante una resistencia variable R16. El ancho del ciclo de histéresis del controlador de temperatura está regulado por una resistencia variable R20. La necesidad de cambiar la histéresis durante el funcionamiento es discutible, sin embargo, durante el ajuste inicial, no se puede prescindir de esto. La histéresis debe ser suficiente para que el compresor no se encienda con demasiada frecuencia y, durante las pausas en su funcionamiento, la temperatura de las paredes de la cámara de refrigeración alcance un valor positivo y la escarcha formada en ellas se derrita sin acumularse. Considere el funcionamiento de la unidad de control de tensión de red. Si está dentro de los límites aceptables, el voltaje en las entradas del elemento DD1.3 es más bajo y en las entradas del elemento DD2.1 por encima del umbral de su conmutación. Los niveles en ambas entradas del elemento DD2.3 son altos y en su salida es bajo, lo que permite que todos los demás nodos del bloque funcionen de la manera descrita anteriormente. Cuando el voltaje en la red es menor que el elemento permitido, DD2.1 cambiará de estado. El nivel lógico en su salida será alto, lo mismo será en las salidas de los elementos DD2.3, DD2.4. Se encenderá el LED HL3, y el transistor VT1, abierto por la tensión suministrada a su base a través de la resistencia R19, descargará el condensador C2, que bloqueará el compresor. Con el restablecimiento del voltaje normal, el LED HL3 se apagará, el transistor VT1 se cerrará y, después del tiempo necesario para cargar el capacitor C2, el termostato podrá funcionar. Si el voltaje en la red excede el nivel permitido, un nivel bajo en la salida del elemento DD1.3 conducirá a una configuración alta en las salidas de los elementos DD1.4 y DD2.3. Entonces todo sucede de la misma manera que cuando cae el voltaje, solo que en lugar del LED HL3, se enciende HL2. Se recomienda configurar los valores de tensión de red en los que se activa la protección igual a 242 (resistencia de corte R5) y 187 V (resistencia de corte R6). La unidad percibirá una interrupción de energía como una caída de voltaje inaceptable. Es importante que se prohíba el reinicio del compresor si la duración de la pausa supera la necesaria para detenerlo. Sin embargo, la reacción tampoco debería ser demasiado rápida: aumentará la probabilidad de falsos positivos (por ejemplo, causados por la inclusión de dispositivos eléctricos potentes en la misma red). El tiempo de respuesta del dispositivo descrito ante una disminución brusca de la tensión en la red - aproximadamente 65 ms - es la suma del condensador C1 necesario para descargar a una tensión correspondiente al mínimo permisible, y el tiempo de descarga del condensador C2 a través de el transistor abierto VT1. El tiempo de respuesta a un aumento abrupto de voltaje en la red es menor: 25 ... 40 ms. Se gasta en recargar el condensador C1 hasta el umbral establecido y descargar el condensador C2. Todos los elementos de la unidad de control, excepto el relé K1, las resistencias variables R16 y R20, el termistor RK1 y el fusible FU1, están ubicados en una placa de circuito impreso de un solo lado (Fig. 2).
Condensadores 04, C5 - KM-6 u otra cerámica, el resto - óxido importado y condensador C2 - serie LL (con baja corriente de fuga). El voltaje permitido de los capacitores C1 y C6 (25 V) se selecciona con un margen en caso de un aumento de emergencia en el voltaje de la red. Resistencias de ajuste R5 y R6 - SP4-1, permanente - MLT. Resistencias variables R16 y R20 - SPZ-12 con una dependencia lineal (A) de resistencia en el ángulo de rotación del eje. El criterio principal a favor de elegir estas resistencias en particular fue que la rosca en su manguito de montaje es la misma que la del termostato normal del refrigerador. LED HL1-HL3: rojo, HL4 y HL5: verde. Además de los indicados en el diagrama, también son adecuados otros LED, incluso de producción nacional, de tamaños y colores de brillo adecuados. El microcircuito KR140UD608A se puede reemplazar con KR140UD608B o KR140UD708. El transformador T1 debe elegirse con una altura pequeña para que pueda colocarse en el compartimiento de instrumentos del refrigerador (ver a continuación). El autor utilizó un transformador prefabricado con un diámetro de 40 y una altura de 28 mm en un circuito magnético toroidal con un devanado secundario de 12 V a una corriente de 0,3 A. De los producidos en masa, por ejemplo, transformadores TP -321-5 y TPK2-22 son adecuados. Debe tenerse en cuenta que en el modo de emergencia, el voltaje en la red a veces sube a 380 V. Esto sucede, por ejemplo, cuando se rompe el hilo neutro del cable principal. Si el transformador T1, incapaz de soportar tal voltaje, falla, esto no conducirá a la inclusión de un compresor costoso, que no es deseable en esta situación. El cartucho fusible FU1 (VP1-1) está diseñado para proteger el transformador del fuego. Se debe prestar especial atención a su calidad y en ningún caso se debe sustituir por uno sustituto. Termistor - MMT-1 o MMT-4. Si su resistencia nominal difiere de la indicada en el diagrama, es necesario cambiar el valor de la resistencia R12 en la misma cantidad. Sin embargo, no vale la pena usar un termistor con una resistencia de más de 3 ... 4 kOhm, esto empeorará la inmunidad al ruido del termostato. Relé K1 - RP-21-004 con bobinado de 24 V CC. La prueba mostró que 12 V son suficientes para su funcionamiento y, a un voltaje de 16 V, el relé funciona de manera bastante confiable. Puede usar otro relé, por ejemplo, RENZZ. Al seleccionar un reemplazo, se debe prestar especial atención a la capacidad de los contactos del relé para soportar la corriente de arranque del compresor, que alcanza varios amperios. La placa de circuito impreso montada y el relé K1 se colocan dentro del compartimiento de servicio en la parte superior del refrigerador. Los contactos de relé conectados en paralelo se conectan en lugar del grupo de contacto principal del termostato normal. Su segundo grupo de contactos, diseñado para apagar el refrigerador durante mucho tiempo, se reemplaza con un puente. Ahora el refrigerador se puede desconectar de la red de una sola manera: quitando el enchufe de la toma de corriente. Según el autor, esto proporciona la mayor seguridad eléctrica durante los trabajos preventivos y de reparación. Se proporcionan orificios para dos termostatos en el panel frontal unificado del compartimiento. Sin embargo, el segundo está disponible solo en refrigeradores de dos compresores; en un refrigerador convencional de un solo compresor, es conveniente instalar aquí una resistencia variable R20. La resistencia variable R16 se instala en lugar del termostato estándar remoto. Se deberán perforar cinco orificios más en el panel frontal del compartimiento de servicio, en los cuales ingresarán los LED montados en la placa de la unidad de control. Junto a ellos, se pueden aplicar inscripciones explicativas al panel. Las conclusiones del devanado primario del transformador T1 (uno de ellos, a través del eslabón fusible FU1 soldado en la rotura del cable) se conectan a los cables de alimentación que van al refrigerador a la lámpara indicadora de encendido. El cable blindado que conecta el sensor de temperatura (termistor RK1) con la placa de la unidad de control se coloca en un tubo aislante, por ejemplo, de PVC y se coloca a lo largo de la ruta del tubo de metal remoto del fuelle estándar del termostato. El termistor en sí está instalado dentro del compartimiento del refrigerador donde termina el tubo de fuelle. Debe estar bien aislado y protegido de la humedad y las heladas. El establecimiento de la unidad de control comienza con el ajuste de la unidad de control de tensión de red. Para hacer esto, usando un autotransformador ajustable (LATR), el voltaje se reduce a 187 V. Al girar el motor de la resistencia del trimmer R6, se logra un brillo inestable ("parpadeo") del LED HL3. Luego, el voltaje aumenta a 242 V y la resistencia de sintonización R5 se ajusta de la misma manera, enfocándose en el estado del LED HL2. Después de ajustar las resistencias de recorte, los controles deslizantes deben bloquearse con pintura nitro. Además, después de desconectar la unidad de la red, la resistencia variable R16 se transfiere a la posición de resistencia mínima y R20 a la resistencia máxima. La tensión de red se ajusta (mediante LATR) a 220 V y la unidad se enciende. Los LED HL1 y HL5 deberían encenderse, después de unos 5 minutos, el LED HL1 debería apagarse. La duración de su brillo y el bloqueo del arranque del compresor, si es necesario, se cambia seleccionando la resistencia R2. Para facilitar un mayor ajuste, las entradas del elemento DD1.1 (pines 8, 9) se conectan temporalmente mediante un puente al circuito de +9 V, por ejemplo, al pin 14 del chip DD1. El termistor RK1 está sumergido en hielo derretido. Luego de la estabilización de su temperatura, se aumenta gradualmente la resistencia de la resistencia variable R16, logrando la operación del relé K1, el encendido del LED HL4 y la extinción de HL5. La conmutación inversa debe ocurrir con una ligera disminución en la resistencia de la resistencia R16. La histéresis (la diferencia en las posiciones del control deslizante de la resistencia variable R16 cuando el relé se activa y se libera) debe aumentar con una disminución en la resistencia de la resistencia variable R20. Al final de la prueba, se retira el puente temporal instalado anteriormente. Antes de encender el refrigerador con una nueva unidad de control, los controles deslizantes de las resistencias variables R16 y R20 se colocan en sus posiciones intermedias. Después de dejar que el refrigerador funcione durante un tiempo suficiente para estabilizar el régimen de temperatura, debe asegurarse de que la escarcha que se forma en la pared posterior del compartimiento del refrigerador durante el funcionamiento del compresor se descongele en una pausa. Si esto no sucede, debe aumentar la histéresis con una resistencia variable R20. La temperatura promedio en la cámara se cambia mediante una resistencia variable R16. Si no se puede lograr la temperatura deseada usando resistencias variables, se deben seleccionar las resistencias R14 y R15. En algunos refrigeradores, se proporciona descongelación automática del congelador: cada 8 ... 10 horas de funcionamiento, la automatización apaga por la fuerza el compresor por un tiempo, durante el cual funcionan los elementos de calefacción especialmente instalados. En este modo, el compresor no funciona incluso cuando el relé K1 está activado y el LED HL4 está encendido. Una situación similar no debe confundirse con la protección del motor del compresor que se produce cuando se activa el relé térmico, que se acompaña de los mismos síntomas. Distinguir una parada "programada" de un compresor de una parada de emergencia es bastante simple. En este último caso, el ventilador instalado en el congelador continúa funcionando (cuando la puerta está cerrada). La unidad también se puede instalar en refrigeradores de compresor de otros modelos, cambiando la ubicación del sensor de temperatura, los elementos de ajuste e indicación y, si es necesario, las dimensiones de la placa de circuito impreso, teniendo en cuenta sus características. Quitando los elementos del termostato - el termistor RK1, el chip DA2, el diodo VD3, las resistencias R12-R16, R20, R21, los condensadores C4, C5 - y conectando la salida izquierda de la resistencia R23 según el diagrama con la salida del elemento DD1.2, la unidad se puede utilizar para proteger cualquier aparato eléctrico de las fluctuaciones de voltaje de la red. Literatura
Autor: A. Moskvin, Ekaterimburgo
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