Защита холодильника: самодельное реле задержки включения на таймере 555
Георгий Меньшиков 18 марта 2018- Полезные советыСамоделки для домаСамоделки для радиолюбителей
Георгий Меньшиков 18 марта 2018
Защитить компрессор от поломки поможет простое самодельное реле задержки включения холодильника.
В инструкции по эксплуатации холодильника указано, что даже после кратковременного отключения его от сети, например, вы, решили переключить холодильник в другую розетку, включить его снова можно не раньше как через 10 минут.
Холодильник работает в циклическом режиме, который определяется установкой терморегулятора и условиями окружающей среды.
Когда компрессор холодильника включен – давление хладагента в системе увеличивается почти до семи атмосфер, а при выключении падает до полутора атмосфер и меньше (кривая 1 на графике давлений).
Эти перепады давления очень опасны для холодильников, особенно старых моделей.
Давление в системе действует на поршень компрессора, нагружая электродвигатель. Представим, что компрессор выключили при большом давлении, например, при 6,5 атмосфер и попытались включить его снова. Теперь двигатель будет работать против высокого давления в пусковом режиме и его мощности будет недостаточно, чтобы сдвинуть поршень компрессора. Наверно не нужно объяснять, что может произойти при заклиненном роторе электродвигателя.
Однако если подождать несколько минут, то давление в системе снизится, уменьшится и давление на поршень. Компрессор легко запустится.
Выработано общее правило: при выключении холодильника выдержать десятиминутную паузу перед повторным включением.
Современные холодильники новых моделей содержат позисторные пусковые реле вместо традиционных механических. Позисторному реле после остановки компрессора нужно некоторое время для включения двигателя снова.
Защита позволяет избежать неприятностей с заблокированным ротором двигателя, однако специалисты считают, что доводить дело до срабатывания защиты не стоит. Кроме того, старые холодильники и холодильники с электромеханическим управлением не имеют систем задержки, поэтому могут выйти из строя. А ведь эти холодильники чаще всего живут в деревнях и на дачах. И именно там случаются ситуации, когда свет погас и буквально сразу включился снова. Никто этого даже не заметит или вообще никого нет дома, а холодильник все пытается включиться, пока давление в системе не стабилизируется или не сгорит двигатель.
Для защиты таких холодильников сделано устройство задержки включения после отключения холодильника от сети, которое включается между розеткой сети и вилкой холодильника. Схема проста, это обычное реле времени запускающееся при включении в сеть. Питание устройства через малогабаритный трансформатор, стандартный мост и стабилизатор. Задержка включения определяется конденсатором 47 мк. и резистором 5,8 мом. (последовательно соединенные резисторы по 2,4 мом. и резистор 1 мом.).
Индикаторы сигнализируют один о включении устройства в сеть, а второй о подключении нагрузки. Особо следует остановиться на реле, включающее компрессор холодильника. Контакты реле должны выдержать пусковой ток двигателя компрессора. В старых советских холодильниках мощность двигателя компрессора была 300 – 400 ватт. Соответственно ток в рабочем режиме 1,8 ампер. Пусковой ток раз в семь больше рабочего 12,6 ампер!
В устройстве применено реле с контактами рассчитаными не 16 ампер.
Обмотка реле должна быть рассчитана на напряжение 12 вольт, при этом ток через нее не должен превышать 200 миллиампер (допустимый для микросхемы). Для выбранного реле с обмоткой 175 ом все эти требования удовлетворяются. Конструктивно устройство выполнено в пластмассовом корпусе, на котором размещена розетка для подключения холодильника и два индикатора (светодиоды).
Работа устройства показана на фотографии. Слева устройство включено. Секундомер только начал отсчет времени. Нагрузка в виде лампочки не включена. Индикатор «сеть» включен, а «нагрузка» выключен.
Справа тоже самое устройство. Включена нагрузка (лампочка горит). Индикаторы «сеть» и «нагрузка» светятся. Секундомер показывает время зажигания лампы ( выключили отсчет времени при загорании лампы).
Автор статьи “ Защита холодильника ” Георгий Меньшиков
Источник
Таймер для защиты холодильника при включении
Автор рассказывает об одной из распространенных причин выхода из строя бытовых холодильников и предлагает два варианта устройства для их защиты.
В инструкциях по эксплуатации некоторых бытовых холодильников, например, STINOL, сказано, что их повторное включение в сеть допускается не ранее чем через 4. 5 мин после отключения. Это время необходимо для конденсации и спада давления хладоагента. В противном случае пусковая нагрузка на электродвигатель компрессора слишком велика, что вызывает перегрев его обмоток. Именно в этой ситуации отказ двигателя наиболее вероятен.
Выполнить указанное требование без применения дополнительных устройств защиты невозможно. Бытовой холодильник включен круглосуточно. Чтобы вывести его из строя, бывает достаточно обычного для наших электросетей даже кратковременного перебоя подачи электроэнергии, особенно ночью или когда отсутствуют хозяева.
В таких случаях необходимо автоматически задерживать включение холодильника приблизительно на 5 мин после восстановления напряжения в сети. Именно эту функцию может выполнить таймер, схема которого показана на рис. 1.
Принципиальная схема
Он работает следующим образом. В первый момент после подачи сетевого напряжения конденсатор С3 разряжен и начинается его зарядка через резистор R3. Логический элемент DD1.1 служит пороговым устройством. Пока напряжение на его входах ниже порога переключения, на его выходе — высокий, а на выходе элемента DD1.2 — низкий логический уровень.
Транзистор VТ1 закрыт, ток в его эмиттерной цепи отсутствует. Поэтому тиристоры оптронов U1 и U2, а с ними и симистор VS1 закрыты. Цепь питания холодильника разомкнута.
Приблизительно через 5 мин напряжение на конденсаторе С3 достигнет уровня, при котором начнется изменение состояния элементов DD1.1, DD1.2 и открывание транзистора УТ1. Благодаря положительной обратной связи через резисторы R4 и R5 этот процесс развивается лавинообразно, ток через светодиоды оптронов U1, U2 нарастает скачком.
В результате фототиристоры оптронов поочередно открываются в начале каждого полупериода сетевого напряжения, а протекающий через них и резистор R6 ток открывает симистор VS1. Холодильник подключен к сети.
Рис. 1. Принципиальная схема таймера для холодильника.
Если напряжение в сети исчезнет более чем на 1 2 с, конденсаторы С2 и С3 успеют разрядиться (последний — через диод VD6). Резистор R2 служит для ускорения процесса разрядки С появлением напряжения описанный выше процесс повторится и холодильник будет включен лишь спустя 5 мин.
Узел питания таймера собран по бес-трансформаторной схеме с гасящим конденсатором С1. Резистор R1 ограничивает бросок тока при включении. Выпрямленное диодным мостом VD1 — VD4 напряжение стабилизировано с помощью последовательно соединенных светодиода HL1 и стабилитрона VD5. Свечение светодиода является признаком наличия напряжения в сети
Таймер собран в корпусе от блока питания БП2-3 (так называемого сетевого адаптера), которым комплектовались некоторые микрокалькуляторы. Розетку для подключения холодильника укрепляют на корпусе блока со стороны, противоположной сетевой вилке, а внутри корпуса — печатную плату из фольгированного стеклотекстолита, показанную на рис. 2.
Детали и конструкция
Микросхему К561ЛЕ5 без какой-либо корректировки схемы можно заменить на К561ЛА7. Транзистор VT1 — серий КТ312, КТ315 с любыми буквенными индексами.
В качестве VD1-VD4 пригодны подходящие по габаритам маломощные диоды с допустимым выпрямленным током не менее 30 мА, а замену VD6 следует выбирать с малым обратным током, например, КД102Б, КД104А. Светодиод HL1 — любого цвета свечения с максимальным током 30 мА. Прямое падение напряжения на светодиодах разного типа может различаться на 1 . 2 В, что следует учитывать при выборе стабилитрона VD5. Суммарное напряжение на стабилитроне и светодиоде не должно выходить за пределы 10. 15В.
Рис. 2. Печатная плата для устройства защиты холодильника.
Конденсатор С1 — К73-17, С2 — любой оксидный, С3 — оксидный с малым током утечки, например, серии К52. Все резисторы — МЯТ или С2-33 указанной на схеме мощности Симистор VS1 (его класс по напряжению должен быть не менее 4) снабжают алюминиевым теплоотводом площадью в несколько квадратных сантиметров и крепят к плате, например, эпоксидным клеем.
Налаживание
Налаживание таймера сводится к установке требуемой задержки срабатывания подборкой резистора R3. Следует учитывать, что чрезмерное увеличение сопротивления этого резистора ведет к непостоянству задержки, вызванному влиянием токов утечек конденсатора С3 и между проводниками печатной платы.
Ток утечки оксидного конденсатора, длительное время не находившегося под напряжением, обычно увеличен. Поэтому обязательно проверьте задержку после того, как таймер непрерывно проработает не менее суток, и при необходимости установите ее еще раз.
Таймер на микросхеме К561ЛА7
Аналогичный по назначению и принципу действия таймер можно собрать по схеме, показанной на рис. 3. Его основное отличие в том, что нагрузку (холодильник) коммутируют не симистором, а с помощью реле К1. Триггер, переключающийся при достижении напряжением на конденсаторе С2 порогового уровня, образуют в данном случае элементы DD1 1 и DD1 4. Параллельно соединенные элементы DD1.2, DD1.3 — буферный каскад, управляющий электронным ключом на транзисторе VT1, в коллекторную цепь которого включена обмотка реле К1.
Рис. 3. Схема устройства защиты холодильника — таймера на микросхеме К561ЛА7.
Резистор R5 нужен для ускорения разрядки конденсаторов после выключения сетевого напряжения. Протекающего через него тока недостаточно для удержания реле К1 в сработавшем состоянии. Трансформатор Т1, диодный мост VD1 и конденсатор С1 — узел питания таймера.
Светодиоды НL1 и НL2 служат для индикации наличия напряжения в сети и состояния таймера. Если ни один из них не горит, напряжение в сети отсутствует. С момента появления напряжения и до включения холодильника горит светодиод HL1. Затем он гаснет, и зажигается светодиод НL2.
Рис. 4. Печатная плата таймера на микросхеме.
Подбирая реле, следует учитывать, что его контакты должны быть рассчитаны на коммутацию тока в несколько ампер, потребляемого холодильником в пусковом режиме. В авторском варианте таймера применено реле РЭН-18, паспорт РХ4.564.706. Трансформатор Т1 — с напряжением на вторичной обмотке 6 В при токе нагрузки 300 мА.
Выпрямленное напряжение на конденсаторе С1 составило 7. 8 В. Если имеется реле с большим напряжением срабатывания, напряжение на вторичной обмотке трансформатора следует соответственно увеличить. Однако при увеличении выпрямленного напряжения сверх 15 В микросхему DD1 следует питать через простейший стабилизатор с выходным напряжением не более указанного. Выход стабилизатора обязательно зашунтируйте резистором 1 кОм, создающим цепь разрядки конденсатора С2.
Таймер собран на плате из односторонне фольгированного стеклотекстолита. Монтаж почти всех цепей выполнен печатным способом, причем печатные проводники находятся вблизи одного из краев платы шириной 80 мм (рис. 4). С остальной ее поверхности фольга удалена, там установлены реле К1 и трансформатор Т1.
Плату закрывают крышкой из изоляционного материала с отверстиями под светодиоды и розеткой для подключения холодильника. Налаживание таймера сводится к установке требуемой выдержки подбором сопротивления резистора R1.
Источник
ТАЙМЕР ВМЕСТО ТЕРМОСТАТА
Отказ в работе термостата компрессионного холодильника чреват либо размораживанием холодильной камеры, либо перегоранием беспрерывно работающего мотора. Выручить в данной ситуации (временно — до покупки термостата или постоянно, если хладоагрегат старой модели) может самодельный автомат, периодически включающий холодильник.
Отличительная особенность автомата, по сравнению с разработками, опубликованными ранее, — компактность, использование более современной элементной базы и широкий диапазон продолжительности выдержки, который подбором номиналов некоторых деталей можно сделать от многих минут до нескольких дней. Причем последнего удается достичь благодаря применению во времязадающей цепи конденсатора С2 с двойным электрическим слоем — ионистора. К тому же в устройстве имеются два независимых регулятора, которыми устанавливают продолжительность: «Работа» (R5) и «Пауза» (R6).
Основа автомата — мультивибратор на операционном усилителе (ОУ) DA1, управляющий работой генератора коротких импульсов. Выполненный на однопереходном транзисторе VT1 , тот, в свою очередь, обеспечивает открытие симистора VS1. Питается генератор от сети через выпрямитель на диодах VD5, VD6 с балластным конденсатором С5. Для питания мультивибратора установлен параметрический стабилизатор, состоящий из балластного резистора R7 и стабилитронов VD1, VD2.
Мультивибратор собран по известной схеме с времязадающим конденсатором С2 и независимыми цепями его зарядки (VD3, R1, R5) и разрядки (VD4, R2, R6). Конденсатор разряжается и заряжается не полностью, а между двумя значениями напряжения (примерно 5,2 и 4,2 В), определяемого резисторами R3 и R4 и питанием ОУ. Это сделано для того, чтобы не превысить рабочее напряжение конденсатора и реализовать малые выдержки при небольшом зарядном и разрядном токах.
Мультивибратор вырабатывает прямоугольные импульсы, длительность которых и продолжительность пауз между ними зависят от номинала переменных резисторов. Когда на выходе ОУ напряжение близко к питающему (режим «Работа»), начинает работать генератор на однопереходном транзисторе. Импульсы от него поступают на управляющий электрод симистора. Тот, открываясь в начале каждого полупериода, подает на нагрузку практически все сетевое напряжение. Частота следования импульсов значительно превышает частоту сети, поэтому симистор устойчиво работает с нагрузкой в виде электродвигателя холодильника.
Поскольку для нормальной работы симистора на переменном напряжении надо на его управляющий электрод подавать импульсы отрицательной полярности, схема включения однопереходного транзистора несколько отличается от традиционной: управляющий электрод симистора подключен к эмиттерной цепи транзистора. Когда на выходе ОУ оказывается напряжение, близкое к нулю (режим «Пауза»), генератор перестает работать — и симистор не открывается. Нагрузка обесточивается.
Для указанных на схеме номиналов элементов и конкретного экземпляра конденсатора С2 продолжительность режима «Работа» определяется по формуле tp = 0,1 (R1 + R5)C2, а режима «Пауза» — по формуле tn = 0,1 (R2 + R6)C2. Продолжительность каждого режима можно изменять от двух минут до трех часов.
Принципиальная электрическая схема (а) и печатная плата(б) устройства.
При неработающем автомате конденсатор С2, естественно, разряжен, а сразу после включения таймера он должен зарядиться до напряжения примерно 5,2 В. Это означает, что продолжительность первого цикла «Работа» будет почти в R4/R3 раза больше установленной резистором R5. Для хладоагрегата такая задержка даже полезна, поскольку он успеет набрать необходимую температуру.
Следует учитывать еще одно обстоятельство, связанное с первым включением таймера в сеть: пока заряжается конденсатор С3, устройство может работать неустойчиво. Лучше всего подключать нагрузку к таймеру через 10—20 с после начала его работы.
В автомате допустимо применять: конденсатор С2 — К58-96, К58-9в; С1, С3 — К52, К50-35; С4 — КМ, КЛС, К73; С5 — К73; переменные резисторы — СПО, СП4 с характеристикой А (линейная); постоянные — МЛТ, С2-33. В качестве однопереходного транзистора VT1 подойдут КТ117А — КТ117Г. Диоды VD3, VD4 – КД104А, a VD5, VD6 — любые выпрямительные с допустимым обратным напряжением не менее 300 В. Желательно, чтобы симистор был типа КУ208В или КУ208Г: при мощности нагрузки до 300 Вт (но не выше 1,1 кВт) такой полупроводниковый прибор можно использовать без радиатора.
Монтаж большинства деталей выполняется на печатной плате из фольгированного стеклотекстолита. Укрепляется она внутри корпуса, на лицевой стенке которого устанавливаются переменные резисторы и розетка для включения нагрузки. Возможен вариант замены конденсатора С5 резистором МЛТ-2 с сопротивлением 12 кОм и монтажа симистора на общей печатной плате. Диод VD6 следует удалить.
Налаживание таймера сводится к подбору для резистора R7 (при работающем генераторе на однопереходном транзисторе) такого номинала, чтобы напряжение на конденсаторе С3 было на треть больше, чем на катоде стабилитрона VD1. Если сопротивление окажется превышающим 1 кОм, придется увеличить емкость конденсатора С5.
Затем проводят градуировку шкал у переменных резисторов. Сделать это лучше так: уточнить тестером номинал R1 и определить длительность цикла «Работа» (t0) при нулевом сопротивлении резистора R5. Затем градуировать шкалу резистора R5 по формуле t = to (R1 + R5)/ R1, измеряя общее сопротивление последовательно включенных резисторов R1 и R5. Аналогично выполняется градуировка шкалы и у резистора R6.
Для большей продолжительности каждого цикла надо уменьшать зарядный и разрядный токи, то есть увеличивать номиналы резисторов R1, R2, R5, R6, а также R3 (при этом увеличится напряжение, до которого будет заряжаться конденсатор С2, но оно не должно превышать рабочее). Кроме того, следует применять ОУ с меньшими входными токами. К примеру, чтобы увеличить максимальную продолжительность выдержки до одного или нескольких дней, рекомендуется стабилитроны КС147А заменить на КС133А, в качестве ОУ применить К140УД12, номиналы резисторов R5, R6 увеличить в несколько раз, a R3 — в 10—20 раз.
Желательно также для повышения надежности работы всего устройства в целом подключить 0,25-ваттный резистор на 510—750 кОм параллельно конденсатору С5, а последовательно установить еще и токоограничительное сопротивление (36—47 Ом с номинальной мощностью рассеивания 0,5 Вт).
Источник