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ENCICLOPÉDIA DE RÁDIO ELETRÔNICA E ENGENHARIA ELÉTRICA Unidade de controle do refrigerador. Enciclopédia de rádio eletrônica e engenharia elétrica
Enciclopédia de eletrônica de rádio e engenharia elétrica / Casa, casa, passatempo O autor foi forçado a começar a melhorar o refrigerador STINOL-104 por um incômodo doméstico - pela segunda vez em cinco anos de operação, o termostato falhou. Não foi possível adquirir um novo para instalá-lo sozinho - o aparelho foi vendido a um preço totalmente inaceitável, que incluía o custo de instalação. O aparelho caseiro levado ao conhecimento dos leitores não substitui simplesmente o termostato padrão. Funções adicionais são fornecidas para proteger o refrigerador em muitas situações de emergência que ocorrem durante a operação. O ponto fraco de todos os refrigeradores com compressor é a sobrecarga do motor elétrico que aciona o compressor quando ele é ligado novamente, pouco tempo após a parada. A causa da sobrecarga é a alta pressão do refrigerante que permanece no condensador da unidade de refrigeração por um longo período. As instruções de funcionamento do refrigerador STINOL exigem que o intervalo entre desligar e ligar o compressor seja de pelo menos 3 minutos. Mas com as interrupções e reinicializações inesperadas de energia que são típicas hoje em dia, não é possível cumprir este requisito sem “pedir ajuda” à electrónica. Para proteger o motor elétrico, os refrigeradores possuem relé térmico. Geralmente é combinado com um relé de partida e é chamado de relé de proteção de partida [1]. No entanto, a prática mostra a ineficácia dessa proteção. Como qualquer outro aparelho elétrico, é útil proteger um refrigerador de desvios significativos na tensão da rede em relação aos 220 V nominais. Um grande número de publicações sobre este tópico (por exemplo, [2, 3]) indica a relevância do problema tanto nas zonas rurais como nas grandes cidades. A unidade de controle proposta executa as seguintes funções:
O estado da central é indicado pelos LEDs “Operação” (compressor ligado), “Pausa” (compressor desligado), “Bloqueio” (a proibição de ligar cinco minutos não expirou), “<” (tensão da rede abaixo do mínimo permitido), ">" (tensão na rede acima do máximo permitido). O diagrama de blocos é mostrado na Fig. 1. Consiste em uma unidade termostática no chip DA2, um temporizador de retardo de ativação no transistor VT1 e nos elementos DD1.1, DD1.2, uma unidade de controle de tensão de rede nos elementos DD1.3, DD1.4 e o Chip DD2, um atuador nos transistores VT2, VT3.
Os contatos do relé K1 conectados em paralelo estão incluídos no circuito do motor do compressor em vez dos contatos do termostato padrão do refrigerador. A fonte de alimentação da unidade é composta por um transformador T1, um retificador (ponte de diodos VD1) e um estabilizador integrado DA1 para uma tensão de 9 V. Para evitar que alterações na carga do retificador quando o relé K1 é ativado e liberado afetem o funcionamento da unidade de controle de tensão, é fornecido o resistor R27, conectado pelo transistor VT3 ao retificador quando o enrolamento do relé é desenergizado. A resistência do resistor é igual à resistência do enrolamento do relé, portanto a corrente consumida do retificador permanece inalterada. Digamos que a unidade esteja conectada à rede com tensão nominal de 220 V e a unidade de controle de tensão não afete seu funcionamento. O transistor VT1 está fechado, o capacitor C2 está descarregado, o nível lógico na saída do elemento DD1.2 está baixo, o diodo VD3 está aberto, portanto o termostato do amplificador operacional DA2 está travado em um estado correspondente à baixa temperatura na refrigeração câmara, portanto, o compressor é desligado. O transistor VT2 está fechado, o relé K1 está desenergizado. Os LEDs HL1 “Lock” e HL5 “Pause” estão acesos. 5 minutos após carregar o capacitor C2 através do resistor R2 até o limite de comutação do gatilho Schmitt nos elementos DD1.1, DD1.2, o nível na saída deste último ficará alto, o diodo VD3 será fechado e o termostato poderá trabalhar. O LED HL1 apagará. À medida que a temperatura no compartimento do refrigerador aumenta, a resistência do termistor RK1 e a queda de tensão nele diminuem. Se a temperatura for tal que a tensão na entrada inversora do amplificador operacional DA2 seja menor do que na entrada não inversora, o nível na saída do amplificador operacional é alto, o que leva à abertura do transistor VT2 e o funcionamento do relé K1, que liga o compressor. O LED HL4 está aceso, o LED HL5 não. À medida que a temperatura na câmara frigorífica diminui, a tensão na entrada inversora do amplificador operacional aumenta, o que leva a uma mudança no estado do amplificador operacional e o compressor é desligado. O LED HL4 apaga, o LED HL5 acende. A queda de tensão no coletor do transistor VT2 no momento em que o relé é liberado faz com que o capacitor C6 carregue e o transistor VT20 abra brevemente (por 1 ms) com um pulso de corrente de carga. Descarregado através do transistor aberto, o capacitor C2 novamente, após conectar a unidade à rede, começa a carregar lentamente, o que leva a uma proibição de cinco minutos de ligar o compressor. O diodo VD2 protege a junção emissora do transistor VT1 de um pulso negativo quando o capacitor C6 é descarregado através do transistor VT1, que abre quando o relé K2 é ligado. A temperatura necessária no compartimento frigorífico é ajustada usando um resistor variável R16. A largura do circuito de histerese do termostato é controlada pelo resistor variável R20. A necessidade de alterar a histerese durante a operação é discutível, mas durante o ajuste inicial isso não pode ser evitado. A histerese deve ser suficiente para que o compressor não ligue com muita frequência e durante as interrupções de seu funcionamento a temperatura das paredes da câmara frigorífica atinja um valor positivo e o gelo formado sobre elas derreta sem se acumular. Consideremos a operação da unidade de monitoramento de tensão da rede elétrica. Se estiver dentro dos limites aceitáveis, a tensão nas entradas do elemento DD1.3 é inferior e nas entradas do elemento DD2.1 é superior ao seu limite de comutação. Os níveis em ambas as entradas do elemento DD2.3 são altos e em sua saída são baixos, permitindo que todos os outros nós do bloco funcionem da maneira descrita acima. Quando a tensão da rede for inferior ao permitido, o elemento DD2.1 mudará de estado. O nível lógico em sua saída se tornará alto, e o mesmo acontecerá nas saídas dos elementos DD2.3, DD2.4. O LED HL3 acenderá e o transistor VT1, aberto pela tensão fornecida à sua base através do resistor R19, descarregará o capacitor C2, bloqueando o compressor. Com o restabelecimento da tensão normal, o LED HL3 apagará, o transistor VT1 será fechado e, após o tempo necessário para carregar o capacitor C2, o termostato poderá funcionar. Se a tensão da rede exceder o nível permitido, um nível baixo na saída do elemento DD1.3 levará a um nível alto nas saídas dos elementos DD1.4 e DD2.3. Então tudo acontece da mesma forma que quando a tensão é reduzida, só que em vez do LED HL3, HL2 acende. Recomenda-se definir os valores de tensão de rede nos quais a proteção é acionada iguais a 242 (com resistor de ajuste R5) e 187 V (com resistor de ajuste R6). A unidade perceberá uma interrupção no fornecimento de energia como uma queda de tensão inaceitável. É importante que seja proibido reiniciar o compressor se a duração da pausa exceder a necessária para desligá-lo. No entanto, a reação não deve ser muito rápida - a probabilidade de alarmes falsos aumentará (por exemplo, causados pela inclusão de aparelhos elétricos potentes na mesma rede). O tempo de resposta do dispositivo descrito durante uma diminuição abrupta da tensão na rede - aproximadamente 65 ms - é a soma da descarga necessária do capacitor C1 para uma tensão correspondente ao mínimo permitido, e o tempo de descarga do capacitor C2 através o transistor aberto VT1. O tempo de reação a um aumento repentino de tensão na rede é menor - 25...40 ms. É gasto na recarga do capacitor C1 até o limite definido e na descarga do capacitor C2. Todos os elementos da unidade de controle, com exceção do relé K1, resistores variáveis R16 e R20, termistor RK1 e fusível FU1, são colocados em uma placa de circuito impresso unilateral (Fig. 2).
Os capacitores 04, C5 - KM-6 ou outros cerâmicos, os demais são óxidos importados, e o capacitor C2 é da série LL (com baixa corrente de fuga). A tensão admissível dos capacitores C1 e C6 (25 V) foi selecionada com reserva em caso de aumento emergencial da tensão da rede. Resistores trimmer R5 e R6 - SP4-1, resistores constantes - MLT. Resistores variáveis R16 e R20 - SPZ-12 com dependência linear (A) da resistência do ângulo de rotação do eixo. O principal critério a favor da escolha desses resistores específicos foi que a rosca em sua luva de montagem fosse a mesma do termostato de refrigerador padrão. Os LEDs HL1-HL3 são vermelhos e HL4 e HL5 são verdes. Além dos indicados no diagrama, também são adequados outros LEDs, inclusive domésticos, de tamanhos e cores de brilho adequados. O microcircuito KR140UD608A pode ser substituído por KR140UD608B ou KR140UD708. O transformador T1 deve ser escolhido de pequena altura para que possa ser colocado no compartimento de instrumentos do refrigerador (veja abaixo). O autor utilizou um transformador pronto com diâmetro de 40 e altura de 28 mm em núcleo magnético toroidal com enrolamento secundário de 12 V a uma corrente de 0,3 A. Transformadores produzidos comercialmente, por exemplo, TP-321-5 e TPK2-22 são adequados. Deve-se levar em consideração que no modo de emergência a tensão da rede às vezes aumenta para 380 V. Isso acontece, por exemplo, quando o fio neutro do cabo principal se rompe. Se o transformador T1, incapaz de suportar tal tensão, falhar, isso não levará à inclusão de um compressor caro, o que é indesejável nesta situação. O fusível FU1 (VP1-1) foi projetado para proteger o transformador contra incêndio. Deve ser dada especial atenção à sua qualidade e em nenhuma circunstância deve ser substituído por um substituto. Termistor - MMT-1 ou MMT-4. Caso sua resistência nominal seja diferente da indicada no diagrama, é necessário alterar o valor do resistor R12 na mesma proporção. No entanto, você não deve usar um termistor com resistência superior a 3...4 kOhm, pois isso piorará a imunidade ao ruído do termostato. Relé K1 - RP-21-004 com enrolamento de 24 V DC. O teste mostrou que 12 V é suficiente para funcionar e, com uma tensão de 16 V, o relé funciona de forma bastante confiável. Você pode usar outro relé, por exemplo, RENZZ. Ao selecionar uma substituição, atenção especial deve ser dada à capacidade dos contatos do relé em suportar a corrente de partida do compressor, atingindo vários amperes. A placa de circuito impresso montada e o relé K1 são colocados dentro do compartimento de serviço na parte superior do refrigerador. Os contatos do relé conectados em paralelo são conectados em vez do grupo de contato principal do termostato padrão. Seu segundo grupo de contato, projetado para desligar a geladeira por muito tempo, é substituído por um jumper. Agora o refrigerador só pode ser desconectado da rede de uma maneira - removendo o plugue da tomada. Segundo o autor, isso garante a maior segurança elétrica durante trabalhos preventivos e de reparo. O painel frontal unificado do compartimento possui furos para dois termostatos. Porém, o segundo está disponível apenas em refrigeradores de dois compressores, em um refrigerador comum de compressor único é conveniente instalar aqui um resistor variável R20. O resistor variável R16 é instalado no lugar do termostato padrão remoto. No painel frontal do compartimento de serviço será necessário fazer mais cinco furos nos quais caberão os LEDs montados na placa da unidade de controle. Notas explicativas podem ser colocadas no painel ao lado delas. Os terminais do enrolamento primário do transformador T1 (um deles é através de um fusível FU1 soldado no vão do fio) são conectados aos fios da rede que passam no refrigerador até a lâmpada indicadora de ligação. O fio blindado que conecta o sensor de temperatura - termistor RK1 - à placa da unidade de controle é colocado em um tubo isolante, por exemplo, de cloreto de polivinila e colocado ao longo da rota do tubo de fole metálico remoto do termostato padrão. O próprio termistor é instalado dentro da câmara de refrigeração onde termina o tubo do fole. Deve estar bem isolado e protegido da umidade e do gelo. A configuração da unidade de controle começa com o ajuste da unidade de controle de tensão da rede. Para fazer isso, usando um autotransformador ajustável (LATR), eles baixam a tensão para 187 V. Ao girar o controle deslizante do resistor de corte R6, eles conseguem um brilho instável (“piscando”) do LED HL3. Em seguida, a tensão é aumentada para 242 V e o resistor de corte R5 é ajustado da mesma forma, focando no estado do LED HL2. Após o ajuste, os controles deslizantes do resistor trimmer devem ser selados com tinta nitro. A seguir, desconectada a unidade da rede, mova o resistor variável R16 para a posição mínima e R20 para a resistência máxima. Defina (usando LATR) a tensão da rede para 220 V e ligue a unidade. Os LEDs HL1 e HL5 deverão acender, após aproximadamente 5 minutos o LED HL1 deverá apagar. A duração do seu brilho e bloqueio da partida do compressor, se necessário, é alterada selecionando o resistor R2. Para facilitar ainda mais o ajuste, as entradas do elemento DD1.1 (pinos 8, 9) são temporariamente conectadas por um jumper ao circuito de +9 V, por exemplo, ao pino 14 do microcircuito DD1. O termistor RK1 está imerso em gelo derretido. Após a estabilização de sua temperatura, a resistência do resistor variável R16 é aumentada gradativamente, garantindo que o relé K1 seja acionado, o LED HL4 acenda e o HL5 apague. A comutação reversa deve ocorrer com uma ligeira diminuição na resistência do resistor R16. A histerese (a diferença nas posições do motor do resistor variável R16 quando o relé é ativado e liberado) deve aumentar com a diminuição da resistência do resistor variável R20. Ao final do teste, o jumper temporário instalado anteriormente é removido. Antes de ligar o refrigerador com a nova unidade de controle, os controles deslizantes dos resistores variáveis R16 e R20 são colocados nas posições intermediárias. Depois de permitir que o refrigerador funcione por tempo suficiente para estabilizar o regime de temperatura, certifique-se de que o gelo que se forma na parede posterior do compartimento do refrigerador durante o funcionamento do compressor descongele durante a pausa. Caso isso não aconteça, é necessário aumentar a histerese com o resistor variável R20. A temperatura média na câmara é alterada pelo resistor variável R16. Caso não seja possível atingir o regime de temperatura desejado utilizando resistores variáveis, deve-se selecionar os resistores R14 e R15. Alguns refrigeradores fornecem descongelamento automático do compartimento do freezer - a cada 8...10 horas de operação, a automação desliga o compressor à força por um tempo, durante o qual operam elementos de aquecimento especialmente instalados. Neste modo o compressor não funciona mesmo quando o relé K1 está acionado e o LED HL4 está aceso. Esta situação não deve ser confundida com aquela que ocorre quando o relé térmico de proteção do motor do compressor é acionado, que é acompanhada pelos mesmos sintomas. É bastante simples distinguir um desligamento “planejado” do compressor de um desligamento de emergência. Neste último caso, o ventilador instalado no congelador continua a funcionar (com a porta fechada). A unidade também pode ser instalada em refrigeradores compressores de outros modelos, levando em consideração suas características, alterando o posicionamento do sensor de temperatura, controles de ajuste e indicação e, se necessário, as dimensões da placa de circuito impresso. Removendo os elementos do termostato - termistor RK1, microcircuito DA2, diodo VD3, resistores R12-R16, R20, R21, capacitores C4, C5 - e conectando o terminal esquerdo do resistor R23 no diagrama com a saída do elemento DD1.2 , o bloco pode ser usado para proteger quaisquer aparelhos elétricos contra flutuações na tensão da rede elétrica. Literatura
Autor: A. Moskvin, Ecaterimburgo
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