Описываемая электрическая схема электронного терморегулятора для холодильника меняет продолжительность паузы в работе компрессора, которая зависит от внутренней температуры.

Описание работы терморегулятора для холодильника

Электрическая схема (рис. 1.35) содержит генератор на микросхеме DD1, ключи на радиоэлементах DD2.2, DD2.3 и инвертор на элементе DD2.1.

Генератор на микросхеме К176ИЕ5 обладает переключаемыми RC-цепями (Rl, R3, Сl и R2, R4, С2). модификация времязадающих цепей выполняется ключами на микросхеме К561КТ3. Управление ключами начинается сигналами с выхода пятнадцатого разряда (вывод 5) делителя сигналов DD1.

При высоком напряжении на выходе 5 к внутренним лог. элементам микросхемы DD1 подсоединяется одна RC-цепь (R2, R4, С2). При низком напряжении электросигнал переворачивается инвертором на элементе DD2.1 и, сквозь ключ DD2.2, подсоединяется другая электроцепь (Rl, R3, Cl). Для смены термостата холодильника сопротивление R4 может иметь величину от 100 килоОм и более.

При снижении температуры в холодильнике до 0 градусов, терморезистор марки ММТ4 сопротивлением 220 килоОм имел сопротивление в 400 кОм. Так как терморезистор подключен в цепи, определяющей продолжительность паузы, то чем ниже температура в холодильной камере, тем больше момент паузы в работе компрессора холодильника.

Следовательно, совершается регулировка температуры путем изменения длительности паузы в работе компрессора холодильника сопротивлением R3. Контролирующий импульс, сквозь ключ на транзисторе VT1 вкл промежуточное электрореле Kl, которое вкл более мощное реле. Промежуточное электрореле марки РЭС6, РЭС49.

Микросхему К561КТ3 возможно поменять на К176КТ1. Переключатель SA1 нужен для включения постоянного функционирования компрессора после оттаивания холодильника. Печатная плата электрореле показана на рисунке 1.36, а со стороны установки радиодеталей рисунок 1.37.

Габариты платы ограничены размерами электрореле на 220 В. На плате расположены выпрямительные диоды и емкости фильтра. Терморезистор R3 припаивают к тонкому проводу марки МГТФ и размещают в морозильнике.

Сопротивление R4 и переключатель SA1 размещают вблизи на пластмассовой боковой крышке реле. Переменное напряжение, идущее на электросхему должно быть таким, чтобы выпрямленное напряжение не было более 9 В. При меньшем напряж. микросхема К176ИЕ5 еще может работать, однако при напряж. более 9 В она может не работать.

Если вам необходим генератор крайне низкой частоты с раздельной регулировкой продолжительности высокого и низкого уровней, то сопротивление R3 может быть заменен потенциометром до 3 МОм. Частоту приблизительно высчитывают по формуле F =0,7/RC.

При расчетах продолжительности следует помнить, что момент работы или паузы будет равняться половине расчетной, поскольку берется лишь часть периода - либо высокий уровень, либо низкий.

Начнем с того, что терморегулятор в холодильнике служит для отключения / включения холодильного компрессора. При первоначальном включении исправного холодильника контакты терморегулятора замкнуты и подается команда на включение компрессора. Задать температуру в холодильнике можно поворотом ручки - степень охлаждения варируется, как правило, от +8 градусов до 0 градусов Цельсия, более низкая температура достигается поворотом ручки терморегулятора по часовой стрелке до упора.

Чтобы понять, какие неисправности могут быть в терморегуляторе (термостате) холодильника, надо разобраться в его устройстве.

Устройство терморегулятора холодильника

Механизм термостата представляет рычажную систему, управляющую электрическими контактами. Внешне терморегулятор представляет собой небольшую коробочку с ручкой, с одной стороны которой находится трубка, заполненная фреоном, а с другой стороны - контакты для подключения к электрической цепи.

Количество контактов может меняться от 2-х до 6-и, а длина трубки, заполненной фреоном, может быть от 0,8 до 2,5 метров. Это зависит от дополнительных функций терморегулятора, температурного режима и количества подключаемых модулей холодильника (свет, оттайка, индикация). Разбирать рабочий терморегулятор для изучения внутреннего устройства не рекомендуется.

Принцип работы

Принцип работы терморегулятора довольно прост. Конец капиллярной трубки термостата находится в зоне охлаждения и крепится на испаритель холодильника. Рычажный механизм терморегулятора, который находится в коробочке, при охлаждении воздействует на контактную группу - термореле размыкается. При повышении темпрературы термостат возвращается в первоначальное положение - силовые контакты замыкаются.

Неисправности

Внешне поломка терморегулятора (температурного датчика) проявляется двояко. Это может быть банальное отключение компрессора холодильника от электросхемы (компрессор не включается, никаких звуков нет, свет в холодильнике есть), а может изменение температурного режима в холодильной камере (перемораживание или высокая температура).

В первом случае, высока вероятность повреждения оцинкованной капиллярной трубки термостата, которая подвержена коррозии в водной среде, в результате которого рычажный механизм терморегулятора просто перестает работать. Во втором, надо разбираться, что конкретно послужило причиной нарушения температурного режима - коррозия, залипание контактов термореле или нарушение внутренних заводских настоек датчика. Ответ может дать только специалист - мастер по ремонту холодильника.

Место установки

Неисправный терморегулятор требует замены. Самостоятельно заменить сломанный термостат довольно просто, если добраться до места его установки. Вот здесь и возникают трудности.

В современных холодильниках регулировка термостата выведена, как правило, на лицевую панель и находится вверху холодильника, но может находиться и внутри. Охлаждающий модуль холодильника (испаритель) спрятан под пластмассовой обшивкой и находится в задней части.

Чтобы самостоятельно установить новый термостат, необходимо демонтировать сломанный терморегулятор.

• Для этого надо обесточить холодильник, выдернув шнур из электросети.
• В зависимости от модели холодильника, снять пластиковую накладку корпуса, в которой находится сломанный терморегулятор.
• Обозначить маркером схему подключения проводов.
• Убрать с места крепления (размещения) капиллярную трубку сломанного терморегулятора.

Установить новый термостат в обратной последовательности.

Особенности подключения

Не следует путать различные терморегуляторы, внешне похожие между собой. Одни могут работать только при плюсовых температурах, другие предназначены только для морозильников. Использование термостата, не предназначенного для работы холодильника (морозильника) может привести к некорректной работе оборудования и выходу из строя дорогостоящих элементов (компрессора).

Поэтому обязательно проверьте подключаемые провода к терморегулятору. Одно дело, если вы нашли на замену свой родной термостат, того же производителя или торговой марки, другое - если используете аналог.

Кстати, провода, подходящие к терморегулятору, имеют такое назначение:

• оранжевый, красный или черный - соединяет термостат с компрессором;
• коричневый - фазный провод, ведущий в розетку;
• белый, желтый или зеленый - ведет к лампочке, показывающей, что холодильник включен;
• полосатый желто-зеленый - заземление.

Начиная от размера контактов, месторасположения, терморегуляторы могут различаться настройками контактных групп (силовые или слаботочные) и предназначением (среднетемпературные или морозильные). Например, использование внешнепохожего температурного датчика К57-2,5 вместо К59-2,5, приведет обмерзанию в холодильной камере задней стенки и изменению температурного режима холодильника.

Для поддержания необходимого диапазона температуры в современном холодильнике используется специальное устройство терморегулятор, сокращенно термостат. Термостат холодильника осуществляет включение и отключения компрессора. Иногда возникает ситуация, когда он выходит из строя, а заменить его нечем, тогда можно найти правильное решение и изготовить его своими руками, рассмотрим схему такого устройства.

Термостат обладает гальванической развязкой с питающим напряжением и позволяет поддерживать с достаточно хорошей точностью температуру внутри камеры холодильника.

Температурного датчиком является LM335. На самом деле, как следует из описания, это стабилизатор напряжения, параметры которого чувствительны к изменениям температуры. Подключается LM335 только двумя контактами. Катод подсоединен к плюсу через нагрузочный резистор R1, а анод к минусу.

Напряжение с LM335 поступает на прямой вход компаратора TLC271, на его инверсном входе имеется потенциал с делителя напряжения на сопротивлениях R3,R4,R5.

Температурный диапазон во внутренней камере холодильника, регулируют переменным сопротивлением R4. Если температура возрастет выше этого диапазона, то напряжение на прямом входе компаратора уменьшится по сравнению с инверсным входом. Это создаст на выходе компаратора сигнал логической единицы, что и откроет транзистор.

В коллекторной цепи транзистора КТ3102 подсоединены два оптотиристора. Их светодиодные части соединены последовательно, а их тиристорные составляющие параллельно и встречно-направлено. Поэтому появляется интересная возможность управлять переменным током (первый тиристор оптопары работает на первой полуволне, а второй на второй полуволне. Компрессор холодильника включается.

Как только температура внутри камеры холодильника снизится ниже установленного диапазона, то на выходе компаратора сформируется уровень логического нуля и компрессор отключится.

При данном варианте схемы, компрессор включается, когда температура достигнет + 6 градусов и отключается при понижение ее до + 4 градусов Цельсия.

Этого температурного интервала вполне достаточно для поддержания необходимой температуры хранения продуктов, и при этом обеспечивается комфортная работа компрессора, предотвращая его сильный износ. Это особенно актуально в устаревших моделях, с применением термореле для запуска двигателя.

Терморегулятор считывает температуру датчиком LM35, сопротивление которого меняется в зависимости от температуры в холодильной камере, линейно откалиброванную с коэффициентом 10 мВ на 1 градус Цельсия.

Так как выходного напряжения явно недостаточно, чтобы открыть VT1, датчик LM35 включен по схеме источника тока. Его выход нагружен сопротивлением R1 и поэтому сила тока меняется пропорционально температуре в камере. Этот ток влечет падение на сопротивление R2. Падение напряжения управляет работой первого биполярного транзистора VT1. Если падение напряжения выше уровня порогового напряжения эмиттерного перехода, оба транзистора открываются, реле К1 срабатывает, а его фронтовые контакты и запускают электродвигатель.

Сопротивление R3 создает цепочку положительной обратной связи. Это обеспечивает гистерезис для предотвращения слишком частого включения компрессора. Обмотка электромагнитного реле должна быть на пять вольт, а его контакты должны выдерживать ток и напряжение через них протекающего, смотри .

Датчик температуры LM35 расположен внутри холодильного агрегата в правильном месте. Сопротивление резистора R1 припаивается непосредственно к датчику, чтобы можно было соединить LM35 с платой всего двумя проводами.

Если потребуется немного откорректировать уровень температуры, то это можно сделать подбором номинала сопротивлений резисторов R1 или R2. Резистор R3 задает величину гистерезиса.

Основой конструкции является операционный усилитель К157УД1 с выходным током 300ма, что дает возможность подсоединить оптотиристор, непосредственно к выходу ОУ без использовния буферного транзистора. ОУ включен как компаратор. Температуру отключения компрессора холодильника задают сопротивлением R1. Разницу между температурами включения и отключения задают сопротивлением R4.

Вместо электронного ключа на оптосимисторе и мощном симисторе VS1, можно использовать обычное реле с током коммутации на 10 Ампер. В этом случае обмотка реле подсоединена к шестому выводу микросхемы DA1 и третим выводом DA2. К этим же выводам подсоединен и демпфирующий диод. В случае использования реле, потребуется будет увеличить номинал емкости конденсатора С5 до 1 мкф. Если в конструкции будет использован электронный ключ, то диоды VD1 и VD2 можно исключить, соединив второй вывод DA2 непосредственно с корпусом.

Ведь никто не может запретить нам использовать, одну из них для возможной замены.

Была рассмотрена упрощенная схема термостата. Сейчас разберем второй ее вариант.

После проверки электросхемы на макетной плате, чувствовалась неудовлетворенность тем, что приходится применить целый корпус микросхемы ради использования одного инвертора. Конечно, возможно было заменить инвертор на транзистор, но хотелось обойтись двумя корпусами. Поэтому была применена электросхема, показанная на рис. 1.31.

Второй вариант самодельного термостата

В ней исключен инвертор, а управление ключами для RC-цепи паузы производится с выхода 14 разряда делителя DD1. Временные диаграммы работы двух соседних разрядов счетчика показаны на рис. 1.32а. Если делимая частота не изменяется, то интервалы срока tl, t2, t3, t4 одинаковы и равны половине периода импульсов младшего разряда счетчика.

При включении по предложенной схеме временная диаграмма будет примерно выглядеть, как на рис. 1.32б.

При появлении единицы на выходе 14 разряда счетчика (состояние 01) RC-генератор работает с включенными времязадающими элементами паузы - Rl, RЗ, Сl. Следующее состояние счетчика 10. Единица на выходе 15 разряда вкл времязадающие элементы работы - R2, С2 и в параллель R2 подключаются резисторы Rl, RЗ, R4.

Генератор работает с иной частотой и поэтому период срока tl не равен интервалу срока t2. При состоянии счетчика 11 - в параллель включаются времязадающие элементы и паузы и работы.

Причем, если при параллельном включении емкости Сl, С2 суммируются, то значения резисторов вычисляются по известной формуле и всегда будут меньше меньшего значения из-за в параллель включенных (при указанных на схеме номиналах разность между максимальным и минимальным влиянием на величина электроцепи работы составит 1 кОм).

Период срока t3 будет отличаться от интервала t2, но их сумма составит срок работы холодильника. Состояние 00 интересно тем, что значения емкостей С l, С2 не только суммируются между собой, но и с малыми величинами емкостей переходов открытых ключей в последовательном включении. То есть, суммарная емкость времязадающей электроцепи будет очень маленькой.

Даже с включенным в RC-цепь большим сопротивлением Rl + RЗ+ R4 частота генератора будет большой, а период срока t4 составит доли секунды (максимально - 0,8 с, минимально - 0,2 с). Момент t4 прибавляется к интервалу tl и составляет период паузы. Интервал работы, при указанных на схеме номиналах, равно 20…23 мин. момент паузы изменяется от 3 до 30 мин. Практически определено, что любой режим холодильника возможно задавать изменением только длительности паузы.

Если вам необходимы другие интервалы периода работы и паузы, то надо руководствоваться простым правилом. Для уменьшения влияния времязадающих цепей на расчетную частоту при их совместном включении следует в RC-цепи, подключенной к старшему разряду счетчика (вывод 5 микросхемы DD1), увеличивать номинал емкости. А в RС-цепи, подключенной к младшему разряду счетчика (вывод 4) - увеличивать номиналы резисторов.

Единица с выхода 15 разряда счетчика сквозь сопротивление R5 и ключ на транзисторе VT1 вкл промежуточное электрореле Kl. Промежуточное электрореле выбрано для того, чтобы уменьшить габариты блока питания. Для быстрого выхода холодильника на режим после размораживания, в разрыв базы транзистора возможно поставить тумблер. Один контакт тумблера пойдет на плюс питания, а второй на контакт 5 микросхемы DD1. Приблизительно через час непрерывной работы, холодильник наберет температуру и тумблер возможно переключить на режим регулирования температуры.

Примечание: в качестве альтернативного варианта можно применить ранее описываемый .

Детали самодельного термостата холодильника

Электрореле применено марки РЭС6 паспорт РФ0.452.145. Более мощное электрореле на 220 В может быть любым с контактами, выдерживающими коммутацию тока не менее 10 А. На рис. 1.33 дана топология платы со стороны печатных проводников, а на рис. 1.34 - вид со стороны установки элементов. Резисторы МЛТ0,125, R3 - СП00,5.

Конденсаторы: Cl - КМ5Б, С2 - К7317. Микросхему К561КТЗ возможно заменить без изменения печатной платы на К176КТ1. Электрореле Кl и емкость фильтра С3 расположены совместно с блоком питания.

Термостат для холодильника своими руками

Всё началось с того, что вернувшись с работы и открыв холодильник обнаружил там тепло. Поворот регулятора термостата не помог - холод не появлялся. Поэтому решил не покупать новый блок, который к тому же редкий, а сам сделать электронный термостат на ATtiny85. С оригинальным термостатом разница в том, что датчик температуры лежит на полке, а не спрятан в стенке. Кроме того, появились 2 светодиода - они сигнализируют что агрегат включен или температура выше верхнего порога.

Схема устройства:

Для подключения потребовалось провести второй провод 220 В (взял от лампы освещения) для питания трансформатора.

Разъем, к которому подключен потенциометр - это одновременно разъем программирования ISP.

Плата защищена от влаги специальным лаком для печатных плат.

Трансформатор тут на 6 В. Был выбран такой, чтобы свести к минимуму потери на микросхеме 7805.

Реле здесь можно поставить и на 12 В. Если взять на него напряжение до стабилизатора. Чтобы снизить расходы, можно было бы создать блок питания бестрансформаторным, хотя найдутся сторонники и противники такого решения (электробезопастность). Еще одно сокращение расходов - это исключение микроконтроллера AVR. Есть термометры Даллас, которые могут работать тоже в режиме термостата.