Миллионы наших соотечественников пользуются в быту холодильниками, изготовленными ещё в советское время. Экономичные, долговечные, неприхотливые к колебаниям питающей сети, эти аппараты преданно несут свою вахту на кухне на протяжении нескольких десятилетий, иногда обслуживая несколько поколений семейного клана. Действительно, есть, чем гордиться: потребляемая мощность всего 120 Вт у холодильника «Кодры», а максимальная — у холодильника «Памир-5», которая равна 195 Вт, при этом везде в испарителе стабильно поддерживается температура на уровне -12°С. Общий полезный объем находится в районе 160…300 дм3, а объем низкотемпературного отделения колеблется в районе 1 6…45 дм3. Казалось бы, все хорошо, однако один параметр омрачает эксплуатацию этого аппарата, потому что приходится регулярно 1 раз в 2 месяца размораживать морозильную камеру на несколько часов, что огорчает, потому что современные холодильники этой процедуры не требуют. Правда, это их достоинство дается пользователю высокой ценой: потребляемая мощность от сети 220 В в среднем находится в районе 1200…2000 Вт, да и сама стоимость аппарата в несколько раз дороже отечественных, что для пользователя накладно вдвойне.
Ниже представлено описание простого электронного устройства для холодильника «Днепр», которое позволит в отечественных холодильниках избавиться от процедуры размораживания морозильника при сохранении его остальных технических достоинств, т.е. избавит пользователя от ситуации, когда в целом за год холодильник 10 месяцев работает, а 2 месяца стоит в режиме размораживания.
Работа схемы. На рис.1 показана принципиальная электрическая схема, на рис.2 — печатная плата.
Напряжение сети 220 В подается на схему управления с розетки, которая находится в самом холодильнике. При замыкании выключателя S1 напряжение попадает на первичную обмотку трансформатора Т1, с вторичной — на мостовой выпрямитель VD1, где оно выпрямляется, сглаживается конденсатором С2 и стабилизируется на уровне 12 В стабилитроном VD3. Дальше это напряжение подается на генератор напряжения, собранный на транзисторе VT1 с обвязками. Через датчик инея С8, который устанавливается в морозильной камере, напряжение подается на усилитель на транзисторе VT2 с обвязками. Идея состоит в том, чтобы в зависимости от слоя инея в морозильной камере передать на усилитель уровень напряжения, способный привести к опрокидыванию схемы таймера DD1 и срабатыванию реле К1, которое своими контактами К1.1 откроет мощный ключевой транзистор VT3, а он, в свою очередь, включит электродвигатель вентилятора Ml и подаст напряжение на резисторы Rl2-R14, выполняющие функцию нагревателей. Когда в холодном состоянии холодильник включается в работу, на стенках морозильной камеры постепенно появляется обледенение в виде инея, которое со временем превращается в толстый слой снега, прозванный в народе «шубой». Задачей этой схемы является контроль уровня определенной толщины начального слоя изморози на стенках морозильной камеры, а в случае его избытка включение нагревателя, прогретый воздух от которого по всей морозильной камере распространяется микровентилятором. Избыток инея растворяется, а контролируемый слой изморози остается на прежнем уровне. Так как в этом случае «шуба» не образуется, то и не требуется ее размораживание. Важными моментами являются: правильная установка емкостного датчика инея С8, и подбор тока нагревателей с учетом того, что размеры морозильной камеры у разных холодильников разные, а следовательно, и необходима разная интенсивность прогрева. Морозильные камеры изготовляют из дюралюминия, который обладает хорошей теплопроводностью, поэтому первоначально необходимо правильно установить вентилятор, который через пластмассовый раструб гонит прогретый воздух на металл морозильной камеры. Под воздействием прогретого воздуха избыток инея растворяется, далее электродвигатель выключается, и система переходит в «дежурный режим» в ожидании прироста слоя инея. Следует отметить, что для поддержания слоя инея на нужной толщине достаточна температура обдува в районе +10…+20°С, потому что температура внутри морозильной камеры находится на уровне -12°С, следовательно, затраты мощности на систему управления незначительны. Для защиты схемы от перенапряжений используются диоды VD4 и VD5. Включенное состояние схемы индицирует светодиод зеленого цвета свечения VD2.
Конструкция. При создании подобных конструкций следует определиться с удобством эксплуатации данной конструкции с основным изделием. В данном случае вся схема располагается в пластмассовой коробке вместе с электродвигателем вентилятора, на котором установлен сужающийся пластмассовый раструб подачи подогретого воздуха на корпус испарителя. В горловине раструба находятся нагревательные элементы (резисторы), величина мощности которых зависит от площади испарителя конкретного холодильника; кроме того, раструб должен иметь возможность смещаться в горизонтальной плоскости, что регулирует поток подогретого воздуха в место нагрева испарителя точечно или под углом. Эта мера меняет время нагрева всей площади испарителя и, как следствие, общий эффект регулирования толщины изморози на испарителе. Надо подчеркнуть, что правильная установка раструба нагревателя (расстояние горловины раструба от поверхности испарителя, а также правильный угол атаки по отношению к плоскости испарителя) являются определяющими, потому что их неправильная установка может привести к тому, что при чрезмерном перегреве испарителя фаза инея перейдет в фазу росы, испаритель полностью разморозится, и компрессор холодильника будет беспрерывно работать, стремясь набрать в испарителе нужную температуру, что недопустимо. Потому без преувеличения настройку этой системы можно назвать ювелирной. В холодильниках старой конструкции внутренний корпус изготовлен из оцинкованного железа, поэтому удобно крепить устройство к корпусу холодильника с помощью мощных магнитов. В этом случае исключается сверление корпуса холодильника и другие нежелательные слесарные манипуляции внутри корпуса холодильника, которые могут привести к утечке охлажденного воздуха из холодильника. По этой же причине подсоединение минуса питания схемы к испарителю морозильной камеры производится с помощью зажима типа «крокодил». Размеры, форма, расположение морозильной камеры в каждом конкретном холодильнике имеют свои особенности, поэтому расположение антиобледенителя пользователь определяет индивидуально. Удобнее всего расположить его снаружи морозильной камеры и под испарителем. В качестве датчика С8 удобно взять контактную пару от реле типа РЭС-48 или аналогичного, очистить место крепления на морозильной камере от грязи спиртом, приклеить изолятор контакта реле к корпусу испарителя клеем «Суперцемент» или «Момент». Вторым контактом датчика С8 будет служить сам корпус испарителя. Высота расположения контакта над испарителем определяется экспериментально, она ориентировочно равна 1,0… 1,5 мм. Другими словами, этой высотой допускается слой инея на морозильной камере. По мере дальнейшего прироста слоя инея следящая система будет включать нагреватель с вентилятором и растворять этот прирост, сохраняя его слой неизменной толщины. В качестве нагревателей удобно использовать готовые резисторы типа ОМЛТ-1, ОМЛТ-2, а для больших мощностей — резисторы типа С5-35. Важно помнить, что для них коэффициент нагрузки по мощности равен 0,5, т.е. допускается нагружать эти резисторы на половину их паспортной мощности. Монтаж схемы можно проводить с использованием печатной платы или навесным монтажом с использованием провода МГШВ-0,2 мм. Для соблюдения техники безопасности датчик С8 следует закрыть защитным чехлом.
Настройка. Для настройки необходимо следующее оборудование: ЛАТР, регулируемый блок питания, осциллоскоп, ламповый вольтметр, мультиметр, резисторы для подбора. С помощью ЛАТРа подать на схему напряжение 220 В, на конденсаторе С2 мультиметром проверить величину постоянного напряжения, оно должно быть порядка 15 В; светит светодиод VD2. На стабилитроне VD3 ламповый вольтметр показывает 12 В. Затем подключить осциллоскоп параллельно дросселю L1, а потенциометр R5 поставить в среднее положение; при этом на экране осциллоскопа должны быть гармонические колебания с частотой примерно 10 МГц. Такая достаточно высокая частота выбрана из тех соображений, что слой инея, играющий здесь роль емкостного датчика, имеет небольшую емкость, поэтому для увеличения чувствительности схемы требуется поднять частоту генератора. Регулировкой R5 следует выровнять форму кривой генератора.
Следующий этап — проверка работы емкостного датчика С8. Для этого необходимо движок потенциометра R8 выставить вверх по схеме на базу VT2. Подключить осциллоскоп и ламповый вольтметр параллельно дросселю L1, а пространство между контактом реле и корпусом испарителя заполнить легкой фракцией снега, который следует соскоблить с морозильника другого работающего холодильника, — это будет эквивалент емкостного датчика С8 с инеем, с которым следует провести черновую настройку схемы. На экране осциллоскопа должна быть видна синусоида, а ламповый вольтметр (при зазоре контакта датчика 1,5 мм) покажет напряжение порядка 100 мВ (зависит от слоя снега). С помощью спички разрыхлить снег под контактом и проверить показания вольтметра — они должны меняться. Это важный момент, потому что в реальной схеме прирост инея будет идти плавно, и схема должна оперативно реагировать.
При этом уровне напряжения реле К1 должно сработать; включится электродвигатель Ml, и начнется нагрев резисторов R12-R14. Электродвигатель можно пока отключить, а мультиметром надо проверить ток нагрузки через резисторы R12-R14. При оптимальных условиях нагрузочные резисторы в течение получаса прогреются примерно до +40°С. Для проверки воздействия этой температуры на морозильную камеру следует закрепить узкое сопло вентилятора на расстоянии 10 мм от морозильной камеры. В саму камеру соскрести с другого работающего холодильника снег и покрыть им дно проверяемой морозильной камеры. Теперь включить подогрев и вентилятор, засечь время по часам. Легкий слой снега на дне морозильной камеры должен раствориться примерно за 30 мин. В противном случае следует скорректировать нагрев подогревателей, увеличив или уменьшив величину их сопротивлений, или изменив угол атаки сопла вентилятора по отношению к корпусу морозильной камеры. После черновой настройки можно переходить к чистовой. Для этого необходимо полностью собрать всю схему и включить опытный холодильник в сеть, подождать, пока появиться изморозь на морозильной камере нужной толщины. Когда, на ваш взгляд, ее толщина достаточна для проверки, можно чуть прижать контакт датчика к дну камеры; при этом должен включиться вентилятор с подогревом, и слой инея должен постепенно раствориться в течение получаса, а электродвигатель вентилятора и подогрев отключатся. В случае необходимости производится повторная настройка схемы по вышеописанной методике. Следует также иметь в виду, что чувствительность всей схемы регулируется резистором R8.
Детали. Конденсаторы: С1 — К73-1 1 емкостью 0,82 мкФх400 В; С2 — К50-35 емкостью 1000 мкФх25 В; остальные — типа 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.
Резисторы: постоянные типа 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.
Полупроводники: VD1 — 3N259; VD3 — 2С512А; VD4, VD5 — КД209А; VT1 — 2N1893; VT2 — 2N6763; VT3 -ВС338; VD2 — AL366K; DD1 — NE555.
Трансформатор Т1 типа RM4LS; дроссель L1 типа SM-L15B; реле К1 типа FSMR-12; выключатель S1 типа ВТ2; предохранитель F1 типа ВП1-1 на 0,2 А; электродвигатель Ml — компьютерный «кулер» фирмы Intel на напряжение 12 В, ток потребления 0,44 А.
Соответствие номеров контактов печатной плате показано на рис.2, а подключаемым внешним элементам приведено в таблице:
Номера контактов на плате
Наименование цепи
1-2
Сеть 220 В
3-4
Выключатель S1
5-6
Предохранитель F1
7-8
Светодиод VD2
9-10
Датчик С8
11-12
Мотор М12, R12-R14
По материалам журнала Радіоаматор.