Вместо
термостата холодильника.
Поломался
термостат (или как часто говорят -
реле регулятор) трёх камерного
холодильника. При любых бытовых
поломках достаю двенадцатые номера
журнала "Радио". Нашел статью
В.В.Банникова "Вместо термостата
холодильника" [1] и быстро собрал
схему. Собрал то быстро, но долго
настраивал. Только после удаления
резистора R3 схема более или менее
заработала. Неустойчивая работа
схемы В.В.Банникова и большие
габариты устройства, обусловленные
применением электролитических
конденсаторов большой ёмкости,
побудили разработать свою схему.
Решая задачу "в
лоб", собрал схему, которая дана
на рис.1. Генератор на микросхеме DD1
[2] имеет две независимые
времязадающие цепи соответственно
R1, R3, C1; и R2, R3, C2; которые
переключаются ключами на
микросхеме DD3. Управление ключами
осуществляется импульсами с выхода
пятнадцатого разряда делителя DD1 и
инвертора DD2.1. При высоком уровне на
выводе 5 DD1 к внутренним логическим
элементам микросхемы К176ИЕ5
подключаются резисторы R2, R4 и
конденсатор C2 через ключи DD3.1 и DD3.4.
При низком уровне на выводе 5
микросхемы К176ИЕ5 к выводам 11 и 12 DD1
через ключи DD3.3 и DD3.2 подключаются
соответственно резисторы R1, R3 и
конденсатор C1. Таким образом, если
параметры времязадающих цепей
различны, то длительность импульса
будет отличаться от длительности
спада. Получается RC-генератор с регулируемыми
параметрами. Частоту RC-генератора
можно приближенно определить по
формуле F=0,7/RC [2]. На выводе 5 DD1
частота генератора разделится на
32768. Диапазон регулировок можно
задавать в больших пределах от
десятых долей секунды до многих
часов. Так,
например, при R=3,3 мОм, С=1мкФ T=455
часов (F=0,2Гц).
При расчётах
длительности необходимо помнить,
что время работы или паузы
холодильника будет составлять
половину расчетной, так как с
выхода 15 берётся только часть
периода либо высокий уровень, либо
низкий. Резисторы R1 и R2 необходимы
для задания минимальных значений
работы и паузы холодильника.
Элементы R2, R4, C2 определяют время
работы холодильника (контакты реле
К1 замкнуты), а элементы R1, R3, C1 -
длительность паузы.
Практически
определено, что достаточен
диапазон регулировок от 5 до 30
минут. Для такого диапазона
необходимо принять следующие
значения времязадающих цепей:
R1=R2=43к, R3=R4=470к, C1=C2=0,15мк. Для больших
диапазонов регулировок значения
переменных резисторов можно
увеличить до 1мОм.
После проверки
схемы на макетной плате
чувствовалась неудовлетворённость
тем, что приходится использовать
корпус микросхемы ради применения
одного инвертора. Конечно, можно
было заменить инвертор на
транзистор, но хотелось обойтись
двумя корпусами. Поэтому была
разработана схема,сч
представленная на рис.2. В этой
схеме исключён инвертор, а
управление ключами RC-цепи паузы
производится с выхода 14 делителя DD1.
Временные диаграммы работы двух
соседних разрядов счётчика даны на
рис.3а. Если делимая частота не
изменяется, то интервалы времени t1,
t2, t3, t4 одинаковы и равны половине
периода импульсов младшего разряда
счётчика. При включении по
предложенной схеме временная
диаграмма будет приблизительно
выглядеть как на рис.3б.
При появлении
единицы на 14 разряде счётчика
(состояние 01) RC-генератор работает с
включенными времязадающими
элементами паузы - R1, R3, C1. Следующее
состояние счётчика 10. Единица на 15
разряде включает времязадающие
элементы работы - R2, C2 и параллельно
R2 подключаются резисторы R1, R3, R4.
Генератор работает с другой
частотой и поэтому интервал
времени t1 не равен интервалу
времени t2. При состоянии счётчика 11
параллельно включаются
времязадающие элементы и паузы и
работы. Причём, если при
параллельном включении емкости C1, C2 суммируются, то
значения резисторов вычисляются по
известной формуле и всегда будут
меньше меньшего значения из
параллельно включенных резисторов
(при указанных на схеме номиналах
разность между максимальным и
минимальным влиянием на
сопротивление цепи работы составит
1 кОм). Интервал времени t3 будет
отличаться от интервала t2, но их
сумма составит время работы
холодильника. Состояние 00
интересно тем, что значения
ёмкостей C1, C2 не только суммируются
между собой, но и с малыми
величинами ёмкостей переходов
открытых ключей в последовательном
включении. То есть суммарная
ёмкость времязадающей цепи будет
очень маленькой. Даже с включённым
в RC-цепь большим резистором R1+R3+R4
частота генератора будет большой, а
интервал времени t4 составит доли
секунды (максимально 0,8 секунды,
минимально 0,2 секунды). Время t4
прибавляется к времени t1 и
составляет время паузы.
Время работы, при
указанных на схеме номиналах, равно
20-23 минуты. Время паузы изменяется
от 3 до 30 минут. Практически
определено, что любой режим
холодильника можно задавать
изменением только длительности
паузы.
Если вам
необходимы другие интервалы
времени работы и паузы, то надо
руководствоваться простым
правилом. Для уменьшения влияния
времязадающих цепей на расчетную
частоту при их совместном
включении необходимо в RC-цепи,
подключённой к старшему разряду
счётчика, увеличивать номинал
ёмкости. А в RC-цепи, подключённой к
младшему разряду счётчика,
необходимо увеличивать номиналы
резисторов.
Единица с выхода
15 разряда счётчика через резистор R5
и ключ на транзисторе VT1 включает
промежуточное реле К1.
Промежуточное реле выбрано для
того, чтобы уменьшить габариты
блока питания. Применено реле типа
РЭС6 паспорт РФО.452.145. Более мощное
реле на 220 В может быть любым с
контактами, выдерживающими
коммутацию тока не менее 10 А.
На рис.4 дана
схема печатной платы со стороны
печатных проводников. Красным
выделены проводники со стороны
установки элементов.
Резисторы МЛТ-0,125,
R3 -СПО-0,5. Конденсаторы: С1 - КМ5Б, С2 -
К73-17. Микросхему К561КТ3 можно
заменить без изменения печатной
платы на К176КТ1. Реле К1 и
конденсатор фильтра C3 расположены
совместно с блоком питания. На рис.5
дано расположение элементов на
печатной плате.
Литература.
Банников В.В.
Вместо термостата холодильника. -
Радио, 1994, ?8, с. 33-34.
Бирюков С.А.
Цифровые устройства на МОП -
интегральных микросхемах. - М.,
Радио и связь, 1990.
