冷蔵庫のコントロールユニット。スキーム、説明

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冷蔵庫のコントロールユニット。無線エレクトロニクスと電気工学の百科事典

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著者は家庭内でのトラブルにより、STINOL-104 冷蔵庫の改良を始めざるを得なくなりました。サーモスタットが XNUMX 年間の運用で XNUMX 度目の故障でした。自分で取り付けるために新しいものを購入することはできませんでした。デバイスは、取り付けコストを含めてまったく受け入れられない価格で販売されました。読者の注目を集めた自家製デバイスは、通常のサーモスタットを単に置き換えるだけではありません。運転中に発生する多くの緊急事態において冷蔵庫を保護するための追加機能が提供されています。

コンプレッサー式冷蔵庫の弱点は、コンプレッサーを駆動する電気モーターが停止後しばらくして再びオンになると、過負荷がかかることです。過負荷の原因は、冷凍ユニットの凝縮器内に高圧の冷媒が長時間残留することです。

STINOL 冷蔵庫の取扱説明書では、コンプレッサーをオフにしてからオンにするまでの遅延時間が少なくとも 3 分である必要があると規定しています。しかし、今日では典型的な予期せぬ停電と再起動が発生するため、電子機器に「助けを求める」ことなしにこの要件を満たすことは不可能です。

冷蔵庫の電気モーターを保護するために、サーマルリレーがあります。通常は始動リレーと組み合わせて始動保護リレーと呼ばれます[1]。しかし、実際にはそのような保護は効果がないことがわかっています。

他の電気製品と同様に、主電源電圧が公称 220 V から大きく逸脱しないように冷蔵庫を保護することは役に立ちます。このトピックに関する多数の出版物 ([2、3] など) は、この問題の関連性を示しています。田舎でも大都市でも。

提案された制御ユニットは、次の機能を実行します。

コンプレッサーをオン/オフすると、冷蔵室内の設定温度を維持し、標準のサーモスタットに代わって、ヒステリシス（コンプレッサーのオンとオフの温度差）を調整することができます。
主電源電圧が標準から大幅に逸脱した場合、コンプレッサーを強制的にオフにします。
主電源電圧が標準から逸脱した後やサーモスタットによって開始された後など、いかなる理由であっても、スイッチをオフにしてから 5 分より前にコンプレッサーを再度オンにすることはできません。特に後者は、コンプレッサーを切った直後に温度調節を急激に下げる方向に回したり、冷蔵室のドアを開けたりすると危険な状況を引き起こしやすいため、重要です。

コントロールユニットの状態は、LED「動作」（コンプレッサーオン）、「一時停止」（コンプレッサーオフ）、「ロック」（XNUMX分間のスイッチオン禁止時間が経過していない）、「<」（主電源）によって表示されます。電圧が最小許容値を下回っています)、">" (ネットワーク上の電圧が許容最大値を超えています)。

ブロック図を図に示します。 1. これは、DA2 チップ上のサーモスタットアセンブリ、VT1 トランジスタおよび要素 DD1.1、DD1.2 上のターンオン遅延タイマー、DD1.3、DD1.4 要素上の主電源電圧制御ユニットで構成されます。 DD2 チップ、トランジスタ VT2、VT3 上のアクチュエーター。

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並列接続されたリレー K1 の接点は、冷蔵庫の標準的な温度コントローラーの接点の代わりに、コンプレッサーモーター回路に含まれています。

ユニットの電源ユニットは、変圧器 T1、整流器 (ダイオードブリッジ VD1)、および 1 V の電圧用の統合安定器 DA9 で構成されます。

リレー K1 が作動および解放されるときの整流器の負荷の変化が電圧制御ユニットの動作に影響を与えないように、抵抗器 R27 が設けられています。抵抗器 R3 は、リレー巻線がオンになっているときにトランジスタ VTXNUMX によって整流器に接続されます。電源が切れた状態。抵抗器の抵抗はリレー巻線の抵抗に等しいため、整流器から引き出される電流は変化しません。

ユニットが公称電圧 220 V でネットワークに接続されており、電圧制御ユニットがその動作に影響を及ぼさないと仮定します。トランジスタ VT1 が閉じ、コンデンサ C2 が放電され、素子 DD1.2 の出力の論理レベルが低く、ダイオード VD3 が開いているため、オペアンプ DA2 のサーモスタットは冷凍庫の低温に対応する状態にロックされています。したがって、コンプレッサーはオフになっています。トランジスタ VT2 が閉じ、リレー K1 は消勢されます。 LED HL1「ロック」および HL5「一時停止」が点灯します。

抵抗器 R5 を介してコンデンサ C2 を要素 DD2、DD1.1 のシュミットトリガのスイッチング閾値まで充電してから 1.2 分後、後者の出力レベルが高くなり、ダイオード VD3 が閉じ、サーモスタットが機能するようになります。 HL1 LED が消灯します。

冷蔵室の温度が上昇すると、サーミスタ RK1 の抵抗とその両端の電圧降下が減少します。オペアンプ DA2 の反転入力の電圧が非反転入力の電圧よりも低いような温度の場合、オペアンプの出力のレベルが高くなり、トランジスタ VT2 が開きます。そして、コンプレッサーをオンにするリレー K1 の動作。 LED HL4 は点灯しますが、HL5 は点灯しません。

冷蔵室内の温度が低下すると、オペアンプの反転入力の電圧が増加し、オペアンプの状態が変化し、コンプレッサーがオフになります。 LED HL4 が消灯し、HL5 - が点灯します。

リレーが解放された瞬間のトランジスタ VT2 のコレクタ両端の電圧降下により、コンデンサ C6 が充電され、充電電流パルスでトランジスタ VT20 が短期間 (1 ミリ秒間) 開きます。開いたトランジスタを通じて放電されたコンデンサ C2 は、ユニットをネットワークに接続した後と同様に、ゆっくりと充電を開始します。これにより、コンプレッサーの電源をオンにすることが 2 分間禁止されます。ダイオードＶＤ２は、リレーＫ１がオンになった瞬間に開くトランジスタＶＴ２を介してコンデンサＣ６が放電されるとき、負のパルスからトランジスタＶＴ１のエミッタ接合を保護する。

冷蔵室内の必要な温度は可変抵抗器R16を使用して設定されます。温度コントローラーのヒステリシスループの幅は、可変抵抗器 R20 によって調整されます。動作中にヒステリシスを変更する必要性については議論の余地がありますが、初期調整時にはこれを省略することはできません。ヒステリシスは、コンプレッサーが頻繁にオンにならず、動作の中断中に冷蔵室の壁の温度が正の値に達し、壁に形成された霜が蓄積せずに溶けるように十分である必要があります。

主電源電圧制御ユニットの動作を考えてみましょう。許容範囲内であれば、要素 DD1.3 の入力の電圧は低くなり、要素 DD2.1 の入力の電圧はスイッチングのしきい値を超えます。 DD2.3 要素の両方の入力のレベルは High で、その出力のレベルは Low であるため、ブロックの他のすべてのノードが上記の方法で動作できるようになります。

ネットワーク内の電圧が許容要素よりも低い場合、DD2.1 の状態が変わります。その出力の論理レベルはハイになり、要素DD2.3、DD2.4の出力も同様になる。 HL3 LED が点灯し、抵抗 R1 を介してベースに供給される電圧によってトランジスタ VT19 が開き、コンデンサ C2 が放電され、コンプレッサーがブロックされます。通常の電圧が回復すると、HL3 LED がオフになり、トランジスタ VT1 が閉じ、コンデンサ C2 の充電に必要な時間が経過した後、サーモスタットが動作できるようになります。

ネットワーク内の電圧が許容レベルを超える場合、要素 DD1.3 の出力のローレベルは、要素 DD1.4 および DD2.3 の出力のハイ設定につながります。その後、電圧が低下したときと同じようにすべてが起こりますが、HL3 LED の代わりに HL2 が点灯するだけです。

保護がトリガーされる主電源電圧値を 242 (トリミング抵抗 R5) および 187 V (トリミング抵抗 R6) に設定することをお勧めします。

ユニットは停電を許容できない電圧降下として認識します。コンプレッサーの停止に必要な時間を超える休憩時間が経過した場合、コンプレッサーの再起動を禁止することが重要です。ただし、反応が速すぎてもいけません。誤検知の可能性が高くなります (たとえば、同じネットワーク内に強力な電化製品が含まれている場合に発生します)。

ネットワーク内の電圧が突然低下した場合の上記のデバイスの応答時間（約 65 ミリ秒）は、許容最小値に対応する電圧まで放電するのに必要なコンデンサ C1 と、コンデンサ C2 の放電時間の合計です。トランジスタ VT1 が開いています。ネットワーク内の電圧の急激な増加に対する応答時間は 25 ... 40 ミリ秒と短くなります。この時間は、コンデンサ C1 を設定されたしきい値まで再充電し、コンデンサ C2 を放電するのに費やされます。

リレー K1、可変抵抗器 R16 および R20、サーミスタ RK1、およびヒュージブルリンク FU1 を除く、制御ユニットのすべての要素は、片面プリント基板上に配置されています (図 2)。

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コンデンサ04、C5 - KM-6または他のセラミック、残り - 輸入酸化物、およびコンデンサC2 - LLシリーズ（低漏れ電流）。コンデンサ C1 および C6 の許容電圧 (25 V) は、主電源電圧の緊急上昇に備えて余裕を持って選択されます。

トリマー抵抗器 R5 および R6 - SP4-1、永久 - MLT。可変抵抗器 R16 および R20 - シャフトの回転角度に対する抵抗の線形 (A) 依存性を持つ SPZ-12。これらの特定の抵抗器を選択する主な基準は、取り付けスリーブのねじ山が通常の冷蔵庫のサーモスタットのねじ山と同じであることです。

LED HL1 ～ HL3 - 赤、HL4 および HL5 - 緑に点灯します。図に示されているものに加えて、適切なサイズと発光色の他の LED (国内生産を含む) も適しています。 KR140UD608A マイクロ回路は、KR140UD608B または KR140UD708 に置き換えることができます。

変圧器 T1 は、冷蔵庫の計器コンパートメントに設置できるように、高さが低いものを選択する必要があります (下記を参照)。筆者は直径 40、高さ 28 mm の既製トランスをトロイダル磁気回路上に使用し、二次巻線 12 V、電流 0,3 A を使用しました。量産品のうち、たとえばトランス TP -321-5、TPK2-22が適合します。

緊急モードでは、ネットワークの電圧が時々 380 V に上昇することに注意してください。これは、主ケーブルの中性線が断線した場合などに発生します。このような電圧に耐えられない変圧器 T1 が故障しても、高価なコンプレッサーを搭載する必要がなくなり、この状況では望ましくないことになります。ヒューズリンク FU1 (VP1-1) は、変圧器を火災から保護するように設計されています。その品質には特別な注意を払う必要があり、いかなる場合も代替品に置き換えるべきではありません。

サーミスタ - MMT-1 または MMT-4。公称抵抗値が図の抵抗値と異なる場合は、抵抗R12の値を同量変更する必要があります。ただし、3 ... 4 kΩを超える抵抗を持つサーミスターを使用する価値はありません。これにより、サーモスタットのノイズ耐性が悪化します。

リレー K1 - 21 V DC 巻線を備えた RP-004-24。テストの結果、動作には 12 V で十分であり、16 V の電圧ではリレーは非常に確実に動作することがわかりました。別のリレー (たとえば、RENZZ) を使用できます。交換品を選択するときは、数アンペアに達するコンプレッサーの始動電流に耐えるリレー接点の能力に特別な注意を払う必要があります。

取り付けられたプリント基板とリレー K1 は、冷蔵庫上部のサービスコンパートメント内に配置されます。通常のサーモスタットのメイン接点群の代わりに、並列に接続されたリレー接点が接続されます。冷蔵庫の電源を長時間オフにするように設計された XNUMX 番目の接点グループは、ジャンパーに置き換えられます。現在、冷蔵庫をネットワークから切断するには、電源プラグをコンセントから抜くという XNUMX つの方法のみで行うことができます。著者によれば、これにより、予防および修理作業中に最大の電気的安全性が提供されます。

コンパートメントの一体化されたフロントパネルには、20 つのサーモスタット用の穴が設けられています。ただし、16 つ目は XNUMX コンプレッサー冷蔵庫でのみ使用可能であり、従来の XNUMX コンプレッサー冷蔵庫では、ここに可変抵抗器 RXNUMX を取り付けると便利です。リモート標準サーモスタットの代わりに可変抵抗器 RXNUMX が取り付けられています。

サービスコンパートメントのフロントパネルにさらに XNUMX つの穴を開ける必要があり、そこにコントロールユニット基板に取り付けられた LED が入ります。それらの隣に、説明的な碑文をパネルに適用することができます。

変圧器T1の一次巻線の結線（そのうちの1つ - 断線にはんだ付けされたヒューズリンクFUXNUMXを介して）は、冷蔵庫内の電源オン表示ランプにつながる主線に接続されています。

温度センサー (サーミスター RK1) と制御ユニット基板を接続するシールド線は、PVC などの絶縁チューブ内に配置され、標準サーモスタットベローズのリモート金属チューブのルートに沿って敷設されます。サーミスタ自体は冷蔵室内のジャバラ管の終端部分に設置されています。十分に断熱し、湿気や霜から保護する必要があります。

制御ユニットの確立は、主電源電圧制御ユニットの調整から始まります。これを行うには、調整可能な単巻変圧器 (LATR) を使用して、電圧を 187 V に下げます。トリマー抵抗器 R6 のエンジンを回転させることによって、HL3 LED の不安定な輝き (「点滅」) が実現されます。次に、電圧を 242 V に増加し、HL5 LED の状態に焦点を当てて、調整抵抗 R2 を同様に調整します。トリミング抵抗を調整した後、スライダーをニトロペイントでロックする必要があります。

さらに、ユニットをネットワークから切断すると、可変抵抗器 R16 が最小抵抗の位置に、R20 が最大抵抗の位置に移動します。主電源電圧が (LATR を使用して) 220 V に設定され、ユニットの電源がオンになります。 HL1 および HL5 LED が点灯し、約 5 分後に HL1 LED が消えます。必要に応じて、そのグローの継続時間とコンプレッサーの始動のブロックは、抵抗器 R2 を選択することによって変更されます。

さらなる調整を容易にするために、DD1.1 要素の入力 (ピン 8、9) はジャンパによって +9 V 回路、たとえば DD14 チップのピン 1 に一時的に接続されます。サーミスタ RK1 は溶けた氷に浸されています。温度が安定した後、可変抵抗器 R16 の抵抗値が徐々に増加し、リレー K1 が動作し、HL4 の LED が点火し、HL5 が消灯します。逆スイッチングは、抵抗 R16 の抵抗値がわずかに減少すると発生します。

ヒステリシス (リレーが作動するときと解放されるときの可変抵抗器 R16 のスライダーの位置の差) は、可変抵抗器 R20 の抵抗が減少するにつれて増加するはずです。テストの終了時に、以前に取り付けられた一時ジャンパが削除されます。

新しい制御ユニットで冷蔵庫の電源を入れる前に、可変抵抗器 R16 と R20 のスライダーを中間の位置に設定します。温度レジームを安定させるために冷蔵庫を十分な時間運転させた後、コンプレッサーの動作中に冷蔵室の後壁に形成された霜が一時停止していることを確認する必要があります。これが起こらない場合は、可変抵抗器 R20 でヒステリシスを大きくする必要があります。

庫内の平均温度は可変抵抗器R16により変化します。可変抵抗器を使用して希望の温度を達成できない場合は、抵抗器 R14 および R15 を選択する必要があります。

一部の冷蔵庫では、冷凍庫の自動霜取り機能が備えられています。8 ～ 10 時間の運転ごとに、自動化によりしばらくコンプレッサーが強制的にオフになり、その間、特別に取り付けられた発熱体が作動します。このモードでは、リレー K1 が作動し、HL4 LED が点灯してもコンプレッサーは動作しません。同様の状況を、同じ症状を伴うサーマルリレーが作動したときに発生するコンプレッサーモーターの保護と混同しないでください。コンプレッサーの「計画的」停止と緊急停止を区別するのは非常に簡単です。後者の場合、冷凍庫に設置されているファンは作動し続けます（ドアが閉まっているとき）。

このユニットは、温度センサー、調整および表示要素の位置、および必要に応じて、その機能を考慮してプリント基板の寸法を変更することで、他のモデルのコンプレッサー冷蔵庫にも取り付けることができます。

サーモスタットの要素であるサーミスタ RK1、DA2 チップ、VD3 ダイオード、抵抗 R12 ～ R16、R20、R21、コンデンサ C4、C5 を取り外し、図に従って抵抗 R23 の左側の出力を接続します。 DD1.2 エレメントの出力を使用するこのユニットは、あらゆる電気製品を主電源電圧の変動から保護するために使用できます。

文学

Lepaev D.、Kolyada V. 冷蔵庫の修理。 - M.: "SOLON-R", 2000.
Schreiber A. 電気ネットワーク内の電圧サージから保護するためのデバイス。 - ラジオ、2001 年、第 2 号、p. 46、47。
Korotkov I. 家庭用機器を異常なネットワーク電圧から保護するためのデバイス。 - ラジオ、2001 年、第 8 号、p. 39-42。

著者: A. Moskvin、エカテリンブルク

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