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ENCYCLOPÉDIE DE LA RADIOÉLECTRONIQUE ET DU GÉNIE ÉLECTRIQUE Unité de commande du réfrigérateur. Encyclopédie de la radioélectronique et de l'électrotechnique
Encyclopédie de l'électronique radio et de l'électrotechnique / Maison, ménage, passe-temps L'auteur a été contraint de commencer à améliorer le réfrigérateur STINOL-104 à cause d'un problème domestique : le thermostat est tombé en panne pour la deuxième fois en cinq ans de fonctionnement. Il n'était pas possible d'en acheter un nouveau pour l'installer moi-même - l'appareil a été vendu à un prix totalement inacceptable, y compris le coût d'installation. L'appareil artisanal porté à la connaissance des lecteurs ne remplace pas seulement le thermostat ordinaire. Des fonctionnalités supplémentaires sont fournies pour protéger le réfrigérateur dans de nombreuses situations d'urgence survenant pendant le fonctionnement. Le point faible de tous les réfrigérateurs à compresseur est la surcharge du moteur électrique qui entraîne le compresseur, lorsqu'il est rallumé peu de temps après son arrêt. La raison de la surcharge est la haute pression du réfrigérant restant assez longtemps dans le condenseur du groupe frigorifique. Le manuel d'utilisation du réfrigérateur STINOL exige que la durée du délai entre l'arrêt et la mise en marche du compresseur soit d'au moins 3 minutes. Mais avec les coupures de courant et les redémarrages inattendus qui sont courants aujourd'hui, il n'est pas possible de répondre à cette exigence sans « appeler à l'aide » l'électronique. Pour protéger le moteur électrique des réfrigérateurs, il existe un relais thermique. Il est généralement combiné avec un relais de démarrage et est appelé relais de protection contre le démarrage [1]. Cependant, la pratique montre l’inefficacité d’une telle protection. Comme tout autre appareil électrique, il est utile de protéger le réfrigérateur des écarts importants de la tension secteur par rapport au 220 V nominal. Un grand nombre de publications sur ce sujet (par exemple, [2, 3]) indiquent la pertinence du problème aussi bien dans les zones rurales que dans les grandes villes. L'unité de contrôle proposée remplit les fonctions suivantes :
L'indication de l'état de la centrale est assurée par les LED « Fonctionnement » (compresseur allumé), « Pause » (compresseur éteint), « Verrouillage » (une interdiction d'allumage de cinq minutes n'est pas expirée), « < » (alimentation secteur). la tension est inférieure au minimum autorisé), ">" (tension sur le réseau supérieure au maximum autorisé). Le schéma fonctionnel est présenté sur la fig. 1. Il se compose d'un ensemble thermostat sur la puce DA2, d'un temporisateur d'allumage sur le transistor VT1 et les éléments DD1.1, DD1.2, d'une unité de contrôle de tension secteur sur les éléments DD1.3, DD1.4 et du Puce DD2, un actionneur sur les transistors VT2, VT3.
Les contacts du relais K1 connectés en parallèle sont inclus dans le circuit du moteur du compresseur à la place des contacts du régulateur de température standard du réfrigérateur. L'unité de puissance de l'unité est constituée d'un transformateur T1, d'un redresseur (pont de diodes VD1) et d'un stabilisateur intégré DA1 pour une tension de 9 V. Pour que le changement de charge sur le redresseur lorsque le relais K1 est activé et relâché n'affecte pas le fonctionnement de l'unité de contrôle de tension, une résistance R27 est fournie, qui est connectée par le transistor VT3 au redresseur lorsque l'enroulement du relais est hors tension. La résistance de la résistance est égale à la résistance de l'enroulement du relais, donc le courant tiré du redresseur reste inchangé. Supposons que l'unité soit connectée au réseau à une tension nominale de 220 V et que l'unité de contrôle de tension n'affecte pas son fonctionnement. Le transistor VT1 est fermé, le condensateur C2 est déchargé, le niveau logique à la sortie de l'élément DD1.2 est bas, la diode VD3 est ouverte, donc le thermostat de l'ampli-op DA2 est verrouillé dans un état correspondant à une basse température dans le circuit frigorifique. chambre, par conséquent, le compresseur est éteint. Le transistor VT2 est fermé, le relais K1 est hors tension. Les LED HL1 « Lock » et HL5 « Pause » sont allumées. 5 minutes après avoir chargé le condensateur C2 à travers la résistance R2 jusqu'au seuil de commutation du trigger de Schmitt sur les éléments DD1.1, DD1.2, le niveau en sortie de ce dernier deviendra haut, la diode VD3 sera fermée et le le thermostat pourra fonctionner. La LED HL1 s'éteindra. Avec une augmentation de la température dans le compartiment réfrigérateur, la résistance de la thermistance RK1 et la chute de tension à ses bornes diminuent. Si la température est telle que la tension à l'entrée inverseuse de l'ampli-op DA2 est inférieure à celle non inverseuse, le niveau à la sortie de l'ampli-op est élevé, ce qui conduit à l'ouverture du transistor VT2. et le fonctionnement du relais K1, qui allume le compresseur. La LED HL4 est allumée, HL5 ne l'est pas. Avec une diminution de la température dans la chambre de réfrigération, la tension à l'entrée inverseuse de l'ampli-op augmente, ce qui entraîne un changement de l'état de l'ampli-op et l'arrêt du compresseur. La LED HL4 s'éteint, HL5 s'allume. La chute de tension aux bornes du collecteur du transistor VT2 au moment où le relais est relâché provoque la charge du condensateur C6 et l'ouverture à court terme (pendant 20 ms) du transistor VT1 avec une impulsion de courant de charge. Le condensateur C2, déchargé via le transistor ouvert, commence à nouveau, comme après avoir connecté l'unité au réseau, à se charger lentement, ce qui entraîne une interdiction de cinq minutes d'allumer le compresseur. La diode VD2 protège la jonction émetteur du transistor VT1 d'une impulsion négative lorsque le condensateur C6 est déchargé à travers le transistor VT1 qui s'ouvre au moment où le relais K2 est passant. La température requise dans la chambre frigorifique est réglée à l'aide d'une résistance variable R16. La largeur de la boucle d'hystérésis du régulateur de température est régulée par une résistance variable R20. La nécessité de modifier l'hystérésis pendant le fonctionnement est discutable, cependant, lors du réglage initial, on ne peut s'en passer. L'hystérésis doit être suffisante pour que le compresseur ne s'allume pas trop souvent, et lors des interruptions de son fonctionnement, la température des parois de la chambre frigorifique atteigne une valeur positive et le givre formé sur celles-ci fond sans s'accumuler. Considérez le fonctionnement de l'unité de contrôle de la tension secteur. Si elle est dans des limites acceptables, la tension aux entrées de l'élément DD1.3 est inférieure, et aux entrées de l'élément DD2.1 au-dessus du seuil de leur commutation. Les niveaux aux deux entrées de l'élément DD2.3 sont élevés et à sa sortie ils sont faibles, permettant à tous les autres nœuds du bloc de fonctionner de la manière décrite ci-dessus. Lorsque la tension dans le réseau est inférieure à la valeur autorisée, l'élément DD2.1 change d'état. Le niveau logique à sa sortie deviendra haut, il en sera de même aux sorties des éléments DD2.3, DD2.4. La LED HL3 s'allumera et le transistor VT1, ouvert par la tension fournie à sa base par la résistance R19, déchargera le condensateur C2, ce qui bloquera le compresseur. Avec le rétablissement de la tension normale, la LED HL3 s'éteindra, le transistor VT1 sera fermé, et après le temps nécessaire pour charger le condensateur C2, le thermostat pourra fonctionner. Si la tension dans le réseau dépasse le niveau admissible, un niveau faible à la sortie de l'élément DD1.3 entraînera un réglage haut aux sorties des éléments DD1.4 et DD2.3. Ensuite, tout se passe de la même manière que lorsque la tension chute, seulement à la place de la LED HL3, c'est HL2 qui s'allume. Il est recommandé de régler les valeurs de tension secteur auxquelles la protection se déclenche égales à 242 (résistance d'ajustement R5) et 187 V (résistance d'ajustement R6). L'unité percevra une interruption de courant comme une chute de tension inacceptable. Il est important que le redémarrage du compresseur soit interdit si la durée de la pause dépasse celle nécessaire à son arrêt. Cependant, la réaction ne doit pas non plus être trop rapide - la probabilité de faux positifs augmentera (par exemple, en raison de l'inclusion d'appareils électriques puissants dans le même réseau). Le temps de réponse du dispositif décrit en cas de diminution brutale de la tension dans le réseau - environ 65 ms - est la somme du condensateur C1 nécessaire pour se décharger à une tension correspondant au minimum admissible, et du temps de décharge du condensateur C2 à travers le transistor ouvert VT1. Le temps de réponse à une augmentation brutale de la tension dans le réseau est inférieur à 25 ... 40 ms. Il sert à recharger le condensateur C1 jusqu'au seuil fixé et à décharger le condensateur C2. Tous les éléments de l'unité de commande, à l'exception du relais K1, des résistances variables R16 et R20, de la thermistance RK1 et du fusible FU1, sont situés sur un circuit imprimé simple face (Fig. 2).
Condensateurs 04, C5 - KM-6 ou autre céramique, le reste - oxyde importé et condensateur C2 - série LL (à faible courant de fuite). La tension admissible des condensateurs C1 et C6 (25 V) est sélectionnée avec une marge en cas d'augmentation d'urgence de la tension secteur. Résistances ajustables R5 et R6 - SP4-1, permanentes - MLT. Résistances variables R16 et R20 - SPZ-12 avec une dépendance linéaire (A) de la résistance sur l'angle de rotation de l'arbre. Le principal critère en faveur du choix de ces résistances particulières était que le filetage de leur manchon de montage soit le même que celui du thermostat de réfrigérateur ordinaire. LED HL1-HL3 - rouge, HL4 et HL5 - lueur verte. En plus de celles indiquées dans le schéma, d'autres LED conviennent également, y compris la production nationale, de tailles et de couleurs lumineuses appropriées. Le microcircuit KR140UD608A peut être remplacé par KR140UD608B ou KR140UD708. Le transformateur T1 doit être choisi avec une petite hauteur afin de pouvoir être placé dans le compartiment à instruments du réfrigérateur (voir ci-dessous). L'auteur a utilisé un transformateur prêt à l'emploi d'un diamètre de 40 et d'une hauteur de 28 mm sur un circuit magnétique toroïdal avec un enroulement secondaire de 12 V à un courant de 0,3 A. Parmi ceux produits en série, par exemple, les transformateurs TP -321-5 et TPK2-22 conviennent. Il convient de garder à l'esprit qu'en mode d'urgence, la tension du réseau monte parfois jusqu'à 380 V. Cela se produit, par exemple, lorsque le fil neutre du câble principal se casse. Si le transformateur T1, incapable de supporter une telle tension, tombe en panne, cela ne conduira pas à l'inclusion d'un compresseur coûteux, ce qui n'est pas souhaitable dans cette situation. Le fusible FU1 (VP1-1) est conçu pour protéger le transformateur du feu. Une attention particulière doit être portée à sa qualité et en aucun cas il ne doit être remplacé par un substitut. Thermistance - MMT-1 ou MMT-4. Si sa résistance nominale diffère de celle indiquée sur le schéma, il faut modifier la valeur de la résistance R12 du même montant. Cependant, cela ne vaut pas la peine d'utiliser une thermistance avec une résistance supérieure à 3 ... 4 kOhm, cela aggraverait l'immunité au bruit du thermostat. Relais K1 - RP-21-004 avec un enroulement 24 V DC. Le test a montré que 12 V suffisent pour son fonctionnement et qu'à une tension de 16 V, le relais fonctionne de manière assez fiable. Vous pouvez utiliser un autre relais, par exemple RENZZ. Lors du choix d'un remplacement, une attention particulière doit être portée à la capacité des contacts du relais à résister au courant de démarrage du compresseur, atteignant plusieurs ampères. Le circuit imprimé monté et le relais K1 sont placés à l'intérieur du compartiment de service en haut du réfrigérateur. Les contacts de relais connectés en parallèle sont connectés à la place du groupe de contacts principal du thermostat ordinaire. Son deuxième groupe de contacts, destiné à éteindre le réfrigérateur pendant une longue période, est remplacé par un cavalier. Désormais, le réfrigérateur ne peut être déconnecté du réseau que d'une seule manière : en retirant la fiche secteur de la prise. Selon l'auteur, cela offre la plus grande sécurité électrique lors des travaux de prévention et de réparation. Des trous pour deux thermostats sont prévus dans le panneau avant unifié du compartiment. Cependant, le second n'est disponible que dans les réfrigérateurs à deux compresseurs ; dans un réfrigérateur conventionnel à un seul compresseur, il est pratique d'installer ici une résistance variable R20. La résistance variable R16 est installée à la place du thermostat standard déporté. Cinq trous supplémentaires devront être percés dans le panneau avant du compartiment de service, dans lesquels entreront les LED montées sur la carte de l'unité de commande. A côté d'eux, des inscriptions explicatives peuvent être appliquées sur le panneau. Les conclusions de l'enroulement primaire du transformateur T1 (l'une d'entre elles - via le fusible FU1 soudé dans la rupture de fil) sont connectées aux fils secteur allant dans le réfrigérateur jusqu'au voyant de mise sous tension. Le fil blindé reliant le capteur de température - la thermistance RK1 - à la carte de l'unité de commande est placé dans un tube isolant, par exemple en PVC, et posé le long du trajet du tube métallique distant du soufflet du thermostat standard. La thermistance elle-même est installée à l’intérieur du compartiment réfrigérateur, là où se termine le tube à soufflet. Il doit être bien isolé et protégé de l'humidité et du gel. La mise en place de l'unité de contrôle commence par le réglage de l'unité de contrôle de la tension secteur. Pour ce faire, à l'aide d'un autotransformateur réglable (LATR), la tension est abaissée à 187 V. En faisant tourner le moteur de la résistance trimmer R6, une lueur instable («clignotant») de la LED HL3 est obtenue. Ensuite, la tension est augmentée à 242 V et la résistance d'accord R5 est ajustée de la même manière, en se concentrant sur l'état de la LED HL2. Après avoir ajusté les résistances de réglage, les curseurs doivent être verrouillés avec de la peinture nitro. De plus, après avoir déconnecté l'appareil du réseau, la résistance variable R16 est transférée à la position du minimum et R20 à la résistance maximale. La tension secteur est réglée (à l'aide du LATR) sur 220 V et l'appareil est allumé. Les LED HL1 et HL5 doivent s'allumer, après environ 5 minutes la LED HL1 doit s'éteindre. La durée de sa lueur et du blocage du démarrage du compresseur, si nécessaire, est modifiée en sélectionnant la résistance R2. Pour faciliter un réglage ultérieur, les entrées de l'élément DD1.1 (broches 8, 9) sont temporairement connectées par un cavalier au circuit +9 V, par exemple à la broche 14 de la puce DD1. La thermistance RK1 est immergée dans la glace fondante. Après stabilisation de sa température, la résistance de la résistance variable R16 est progressivement augmentée, obtenant le fonctionnement du relais K1, l'allumage de la LED HL4 et l'extinction de HL5. La commutation inverse devrait se produire avec une légère diminution de la résistance R16. L'hystérésis (la différence dans les positions du curseur de la résistance variable R16 lorsque le relais est activé et relâché) devrait augmenter avec une diminution de la résistance de la résistance variable R20. A la fin du test, le cavalier temporaire précédemment installé est retiré. Avant d'allumer le réfrigérateur avec une nouvelle unité de commande, les curseurs des résistances variables R16 et R20 sont mis en position médiane. Après avoir laissé fonctionner le réfrigérateur pendant un temps suffisant pour stabiliser le régime de température, vous devez vous assurer que le givre qui se forme sur la paroi arrière du compartiment réfrigérateur pendant le fonctionnement du compresseur dégèle pendant une pause. Si cela ne se produit pas, vous devez augmenter l'hystérésis avec une résistance variable R20. La température moyenne dans la chambre est modifiée par une résistance variable R16. Si la température souhaitée ne peut pas être atteinte à l'aide de résistances variables, les résistances R14 et R15 doivent être sélectionnées. Dans certains réfrigérateurs, un dégivrage automatique du congélateur est prévu - toutes les 8 à 10 heures de fonctionnement, l'automatisation éteint de force le compresseur pendant un certain temps, pendant lequel fonctionnent des éléments chauffants spécialement installés. Dans ce mode, le compresseur ne fonctionne pas même lorsque le relais K1 est activé et que la LED HL4 est allumée. Une situation similaire ne doit pas être confondue avec la protection du moteur du compresseur qui se produit lorsque le relais thermique est activé, qui s'accompagne des mêmes symptômes. Distinguer un arrêt « programmé » d'un compresseur d'un arrêt d'urgence est assez simple. Dans ce dernier cas, le ventilateur installé dans le congélateur continue de fonctionner (lorsque la porte est fermée). L'unité peut également être installée dans des réfrigérateurs à compresseur d'autres modèles, en modifiant l'emplacement du capteur de température, des éléments de réglage et d'indication et, si nécessaire, les dimensions du circuit imprimé, en tenant compte de leurs caractéristiques. En retirant les éléments du thermostat - la thermistance RK1, la puce DA2, la diode VD3, les résistances R12-R16, R20, R21, les condensateurs C4, C5 - et en connectant la sortie gauche de la résistance R23 selon le schéma avec à la sortie de l'élément DD1.2, l'unité peut être utilisée pour protéger tout appareil électrique des fluctuations de tension du secteur. littérature
Auteur : A. Moskvin, Iekaterinbourg
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