ТАЙМЕР ВМЕСТО ТЕРМОСТАТА

Отказ в работе термостата компрессионного холодильника чреват либо размораживанием холодильной камеры, либо перегоранием беспрерывно работающего мотора. Выручить в данной ситуации (временно — до покупки термостата или постоянно, если хладоагрегат старой модели) может самодельный автомат, периодически включающий холодильник.

Отличительная особенность автомата, по сравнению с разработками, опубликованными ранее, — компактность, использование более современной элементной базы и широкий диапазон продолжительности выдержки, который подбором номиналов некоторых деталей можно сделать от многих минут до нескольких дней. Причем последнего удается достичь благодаря применению во времязадающей цепи конденсатора С2 с двойным электрическим слоем — ионистора. К тому же в устройстве имеются два независимых регулятора, которыми устанавливают продолжительность: «Работа» (R5) и «Пауза» (R6).

Основа автомата — мультивибратор на операционном усилителе (ОУ) DA1, управляющий работой генератора коротких импульсов. Выполненный на однопереходном транзисторе VT1 , тот, в свою очередь, обеспечивает открытие симистора VS1. Питается генератор от сети через выпрямитель на диодах VD5, VD6 с балластным конденсатором С5. Для питания мультивибратора установлен параметрический стабилизатор, состоящий из балластного резистора R7 и стабилитронов VD1, VD2.

Мультивибратор собран по известной схеме с времязадающим конденсатором С2 и независимыми цепями его зарядки (VD3, R1, R5) и разрядки (VD4, R2, R6). Конденсатор разряжается и заряжается не полностью, а между двумя значениями напряжения (примерно 5,2 и 4,2 В), определяемого резисторами R3 и R4 и питанием ОУ. Это сделано для того, чтобы не превысить рабочее напряжение конденсатора и реализовать малые выдержки при небольшом зарядном и разрядном токах.

Мультивибратор вырабатывает прямоугольные импульсы, длительность которых и продолжительность пауз между ними зависят от номинала переменных резисторов. Когда на выходе ОУ напряжение близко к питающему (режим «Работа»), начинает работать генератор на однопереходном транзисторе. Импульсы от него поступают на управляющий электрод симистора. Тот, открываясь в начале каждого полупериода, подает на нагрузку практически все сетевое напряжение. Частота следования импульсов значительно превышает частоту сети, поэтому симистор устойчиво работает с нагрузкой в виде электродвигателя холодильника.

Поскольку для нормальной работы симистора на переменном напряжении надо на его управляющий электрод подавать импульсы отрицательной полярности, схема включения однопереходного транзистора несколько отличается от традиционной: управляющий электрод симистора подключен к эмиттерной цепи транзистора. Когда на выходе ОУ оказывается напряжение, близкое к нулю (режим «Пауза»), генератор перестает работать — и симистор не открывается. Нагрузка обесточивается.

Для указанных на схеме номиналов элементов и конкретного экземпляра конденсатора С2 продолжительность режима «Работа» определяется по формуле t_p = 0,1 (R1 + R5)C2, а режима «Пауза» — по формуле t_n = 0,1 (R2 + R6)C2. Продолжительность каждого режима можно изменять от двух минут до трех часов.

При неработающем автомате конденсатор С2, естественно, разряжен, а сразу после включения таймера он должен зарядиться до напряжения примерно 5,2 В. Это означает, что продолжительность первого цикла «Работа» будет почти в R4/R3 раза больше установленной резистором R5. Для хладоагрегата такая задержка даже полезна, поскольку он успеет набрать необходимую температуру.

Следует учитывать еще одно обстоятельство, связанное с первым включением таймера в сеть: пока заряжается конденсатор С3, устройство может работать неустойчиво. Лучше всего подключать нагрузку к таймеру через 10—20 с после начала его работы.

В автомате допустимо применять: конденсатор С2 — К58-96, К58-9в; С1, С3 — К52, К50-35; С4 — КМ, КЛС, К73; С5 — К73; переменные резисторы — СПО, СП4 с характеристикой А (линейная); постоянные — МЛТ, С2-33. В качестве однопереходного транзистора VT1 подойдут КТ117А — КТ117Г. Диоды VD3, VD4 — КД104А, a VD5, VD6 — любые выпрямительные с допустимым обратным напряжением не менее 300 В. Желательно, чтобы симистор был типа КУ208В или КУ208Г: при мощности нагрузки до 300 Вт (но не выше 1,1 кВт) такой полупроводниковый прибор можно использовать без радиатора.

Монтаж большинства деталей выполняется на печатной плате из фольгированного стеклотекстолита. Укрепляется она внутри корпуса, на лицевой стенке которого устанавливаются переменные резисторы и розетка для включения нагрузки. Возможен вариант замены конденсатора С5 резистором МЛТ-2 с сопротивлением 12 кОм и монтажа симистора на общей печатной плате. Диод VD6 следует удалить.

Налаживание таймера сводится к подбору для резистора R7 (при работающем генераторе на однопереходном транзисторе) такого номинала, чтобы напряжение на конденсаторе С3 было на треть больше, чем на катоде стабилитрона VD1. Если сопротивление окажется превышающим 1 кОм, придется увеличить емкость конденсатора С5.

Затем проводят градуировку шкал у переменных резисторов. Сделать это лучше так: уточнить тестером номинал R1 и определить длительность цикла «Работа» (t₀) при нулевом сопротивлении резистора R5. Затем градуировать шкалу резистора R5 по формуле t = t_o (R1 + R5)/ R1, измеряя общее сопротивление последовательно включенных резисторов R1 и R5. Аналогично выполняется градуировка шкалы и у резистора R6.

Для большей продолжительности каждого цикла надо уменьшать зарядный и разрядный токи, то есть увеличивать номиналы резисторов R1, R2, R5, R6, а также R3 (при этом увеличится напряжение, до которого будет заряжаться конденсатор С2, но оно не должно превышать рабочее). Кроме того, следует применять ОУ с меньшими входными токами. К примеру, чтобы увеличить максимальную продолжительность выдержки до одного или нескольких дней, рекомендуется стабилитроны КС147А заменить на КС133А, в качестве ОУ применить К140УД12, номиналы резисторов R5, R6 увеличить в несколько раз, a R3 — в 10—20 раз.

Желательно также для повышения надежности работы всего устройства в целом подключить 0,25-ваттный резистор на 510—750 кОм параллельно конденсатору С5, а последовательно установить еще и токоограничительное сопротивление (36—47 Ом с номинальной мощностью рассеивания 0,5 Вт).

И. АЛЕКСАНДРОВ,

г. Курск