Електронний антиобледенитель холодильника

Мільйони наших співвітчизників користуються в побуті холодильниками, виготовленими ще в радянський час. Економічні, довговічні, невибагливі до коливань живильної мережі, ці апарати віддано несуть свою вахту на кухні протягом декількох десятиліть, іноді обслуговуючи кілька поколінь сімейного клану. Дійсно, є чим пишатися: споживана потужність всього 120 Вт у холодильник "Кодри", а максимальна - у холодильника "Памір-5", яка дорівнює 195 Вт, при цьому скрізь у випарнику стабільно підтримується температура на рівні -12°С.

Загальний корисний об'єм знаходиться в межах 160...300 дм3, а об'єм низькотемпературного відділення коливається в межах 1 6...45 дм3. Здавалося б, усе добре, проте один параметр затьмарює експлуатацію цього апарату, так як доводиться регулярно 1 раз в 2 місяці розморожувати морозильну камеру на кілька годин, що засмучує, так як сучасні холодильники цієї процедури не вимагають. Правда, це їх перевага надається користувачеві високою ціною: споживана потужність від мережі 220 В В середньому знаходиться в межах 1200...2000 Вт, та й сама вартість апарату у кілька разів дорожче вітчизняних, що для користувача накладно подвійно.

Нижче представлено опис простого електронного пристрою для холодильника "Дніпро", яке дозволить у вітчизняних холодильниках позбутися процедури розморожування морозильника при збереженні його інших технічних переваг, тобто позбавить користувача від ситуації, коли в цілому за рік холодильник 10 місяців працює, а 2 місяці стоїть в режимі розморожування.

Робота схеми

На рис. 1 показана принципова електрична схема, на рис. 2 - друкована плата.

Рис. 1

Напруга мережі 220 В подається на схему управління з розетки, яка знаходиться в самому холодильнику. При замиканні вимикача S1 напруга попадає на первинну обмотку трансформатора Т1, з вторинної - на мостовий випрямляч VD1, де воно випрямляється, згладжується конденсатором С2 і стабілізується на рівні 12 В стабілітронів VD3. Далі ця напруга подається на генератор напруги, зібраний на транзисторі VT1 з обв'язування. Через датчик інею С8, який встановлюється в морозильній камері, напруга подається на підсилювач на транзисторі VT2 з обв'язування.

Ідея полягає в тому, щоб в залежності від шару інею в морозильній камері передати на підсилювач рівень напруги, здатний призвести до перекидання схеми таймера DD1 і спрацьовування реле К1, яке своїми контактами К1.1 відкриє потужний ключовий транзистор VT3, а він, у свою чергу, включають електродвигун вентилятора Ml і подасть напругу на резистори Rl2-R14, що виконують функцію нагрівачів. Коли в холодному стані холодильник включається в роботу, на стінках морозильної камери поступово з'являється обледеніння у вигляді інею, яке з часом перетворюється в товстий шар снігу, прозваний в народі "шубою". Завданням цієї схеми є контроль рівня певної товщини початкового шару паморозі на стінках морозильної камери, а в разі його надлишку включення нагрівача, прогріте повітря від якого по всій морозильній камері поширюється микровентилятором.

Надлишок інею розчиняється, а контрольований шар паморозі залишається на колишньому рівні. Так як в цьому випадку "шуба" не утвориться, то і не потрібно її розморожування. Важливими моментами є: правильна установка ємнісного датчика інею С8, і підбір струму нагрівачів з урахуванням того, що розміри морозильної камери у різних холодильників різні, а отже, необхідна різна інтенсивність прогрівання. Морозильні камери виготовляють з дюралюмінію, який володіє хорошою теплопровідністю, тому спочатку необхідно правильно встановити вентилятор, який через пластмасовий розтруб жене прогріте повітря на метал морозильної камери.

Під впливом прогрітого повітря надлишок інею розчиняється, потім електродвигун вимикається, і система переходить в черговий режим" в очікуванні приросту шару інею. Слід зазначити, що для підтримки шару інею на потрібній товщині достатня температура охолодження в межах +10...+20°С, так як температура всередині морозильної камери знаходиться на рівні -12°С, отже, витрати потужності на систему управління незначні. Для захисту схеми від перенапруг використовуються діоди VD4 і VD5. Включене стан схеми відображає світлодіод зеленого кольору світіння VD2.

Конструкція

При створенні таких конструкцій потрібно визначитися з зручністю експлуатації даної конструкції з основним виробом. У даному випадку вся схема розташовується в пластмасовій коробці разом з електродвигуном вентилятора, на якому встановлений звужується пластмасовий розтруб подачі підігрітого повітря на корпус випарника.

У горловині розтруба знаходяться нагрівальні елементи (резистори), величина потужності яких залежить від площі випарника конкретного холодильника; крім того, розтруб повинен мати можливість зміщуватися в горизонтальній площині, що регулює потік підігрітого повітря в місце нагріву випарника точково або під кутом. Ця міра змінює час нагрівання всієї площі випарника і, як наслідок, загальний ефект регулювання товщини паморозі на випарнику.

Треба підкреслити, що правильна установка розтруба нагрівача (відстань горловини розтруба від поверхні випарника, а також правильний кут атаки по відношенню до площини випарника) є визначальними, так як їх неправильна установка може привести до того, що при надмірному перегріві випарника фаза інею перейде у фазу роси, випарник повністю розморозиться, і компресор холодильника буде безперервно працювати, прагнучи набрати у випарнику потрібну температуру, що неприпустимо. Тому без перебільшення налаштування цієї системи можна назвати ювелірної. У холодильниках старої конструкції внутрішній корпус виготовлений з оцинкованого заліза, тому зручно кріпити пристрій до корпусу холодильника з допомогою потужних магнітів. У цьому разі виключається свердління корпусу холодильника і інші небажані слюсарні маніпуляції всередині корпусу холодильника, які можуть привести до витоку охолодженого повітря з холодильника.

З цієї ж причини під'єднання мінуса живлення схеми до випарника морозильної камери виробляється з допомогою затискача типу "крокодил". Розміри, форма, розташування морозильної камери в кожному конкретному холодильнику мають свої особливості, тому розташування запобігають обмерзанню користувач визначає індивідуально. Найзручніше розташувати його зовні морозильної камери і під випарником. В якості датчика С8 зручно взяти контактну пару від реле типу РЕЗ-48 або аналогічного, очистити місце кріплення на морозильній камері від бруду спиртом, приклеїти ізолятор контакту реле до корпусу випарника клеєм "Суперцемент" або "Момент". Другим контактом датчика С8 буде служити сам корпус випарника. Висота розташування контакту над випарником визначається експериментально, вона орієнтовно дорівнює 1,0... 1,5 мм. Іншими словами, цією висотою допускається шар інею на морозильній камері.

У міру подальшого приросту шару інею слідкуюча система буде включати нагрівач з вентилятором і розчиняти цей приріст, зберігаючи його шар незмінною товщини. В якості нагрівачів зручно використовувати готові резистори типу ОМЛТ-1, ОМЛТ-2, а для великих потужностей - резистори типу С5-35. Важливо пам'ятати, що для них коефіцієнт навантаження по потужності дорівнює 0,5, тобто допускається навантажувати ці резистори на половину їх паспортної потужності. Монтаж схеми можна проводити з використанням друкованої плати або навісним монтажем з використанням проводу МГШВ-0,2 мм. Для дотримання техніки безпеки датчик С8 слід закрити захисним чохлом.

Налаштування

Для установки необхідно наступне обладнання: ЛАТР, регульований блок живлення, осциллоскоп, ламповий вольтметр, мультиметр, резистори для підбору. З допомогою Латр подати на схему напруга 220 В, на конденсаторі С2 мультиметром перевірити величину постійної напруги, воно повинно бути близько 15; світить світлодіод VD2. На стабілітроні VD3 ламповий вольтметр показує 12 Ст. Потім підключити осциллоскоп паралельно дросселю L1, а потенціометр R5 поставити в середнє положення; при цьому на екрані осциллоскопа повинні бути гармонійні коливання з частотою приблизно 10 МГц. Така досить висока частота обрана з тих міркувань, що шар інею, грає тут роль ємнісного датчика, має невелику ємність, тому для збільшення чутливості схеми потрібно підняти частоту генератора. Регулюванням R5 слід вирівняти форму кривої генератора.

Наступний етап - перевірка роботи ємнісного датчика С8. Для цього необхідно движок потенціометра R8 виставити вгору за схемою на базу VT2. Підключити осциллоскоп і ламповий вольтметр паралельно дросселю L1, а простір між контактом реле і корпусом випарника заповнити легкої фракцією снігу, який слід зішкребти з морозильника іншого працюючого холодильника, - це буде еквівалент ємнісного датчика С8 з інеєм, з яким слід провести чорнову налаштування схеми. На екрані осциллоскопа повинна бути видна синусоїда, а ламповий вольтметр (при зазорі контакту датчика 1,5 мм) покаже напругу близько 100 мВ (залежить від шару снігу). За допомогою сірника розпушити сніг під контактом та перевірити показання вольтметра - вони повинні змінюватися. Це важливий момент, оскільки в реальній схемі приріст інею буде йти плавно, і схема повинна оперативно реагувати.

При цьому рівні напруги реле К1 має спрацювати; вмикається електродвигун Ml, і почнеться нагрівання резисторів R12-R14. Електродвигун можна відключити, а мультиметром треба перевірити струм навантаження через резистори R12-R14. При оптимальних умовах навантажувальні резистори протягом півгодини прогріються приблизно до +40°С. Для перевірки впливу цієї температури на морозильну камеру слід закріпити вузьке сопло вентилятора на відстані 10 мм від морозильної камери.

В саму камеру зішкребти з іншого працюючого холодильника сніг і покрити їм дно перевіряється морозильної камери. Тепер включити підігрів і вентилятор, засікти час за годинником. Легкий шар снігу на дні морозильної камери повинен розчинитися приблизно за 30 хв. В іншому випадку слід скоригувати нагрівання підігрівачів, збільшивши або зменшивши величину їх опорів, або змінивши кут атаки сопла вентилятора по відношенню до корпусу морозильної камери. Після чорнової налаштування можна переходити до чистової. Для цього необхідно повністю зібрати всю схему і включити досвідчений холодильник в мережу, почекати, поки з'явитися паморозь на морозильній камері потрібної товщини. Коли, на ваш погляд, її товщина достатня для перевірки, можна трохи притиснути контакт датчика до дна камери; при цьому повинен включитися вентилятор з підігрівом, і шар інею повинен поступово розчинитися протягом півгодини, а електродвигун вентилятора і підігрів відключаться. У разі необхідності проводиться повторне налаштування схеми за вищеописаною методикою. Слід також мати на увазі, що чутливість всієї схеми регулюється резистором R8.

Деталі

Конденсатори: С1 - К73-1 1 ємністю 0,82 мкФх400; С2 - К50-35 ємністю 1000 мкФх25; інші - типу КМ: СЗ - 0,01 мкФ; С4 - 22 пФ; С5 - 82 пФ; С6 - 4,7 пФ; С7 - 8,2 пФ; С9 - 100 пФ; СЮ - 0,1 мкФ;С11 -510пФ.

Резистори: постійні типу ОМЛТ-0,25; R1 - 1 МОм; R2, R4, R7 - 510 Ом; R3 - 1 кОм; R10 - 10 кОм; R9 - 5,6 кОм; R11 * - 22 кОм; R12*-R14* - 720 Ом; R5, R8 - В25Р на 10 кОм.
Напівпровідники: VD1 - 3N259; VD3 - 2С512А; VD4, VD5 - КД209А; VT1 - 2N1893; VT2 - 2N6763; VT3 -ВС338; VD2 - AL366K; DD1 - NE555.

Трансформатор Т1 типу RM4LS; дросель L1 типу SM-L15B; реле К1 типу FSMR-12; вимикач S1 типу ВТ2; запобіжник F1 типу ВП1-1 на 0,2 А; електродвигун Ml - комп'ютерний "кулер" фірми Intel на напругу 12 В, струм споживання 0,44 А.

Відповідність номерів контактів друкованій платі показано на рис. 2, а підключається зовнішніх елементів наведено в таблиці:

За матеріалами журналу " Радіоаматор

Публікація: www.cxem.net