Бываю ситуации, когда вышедший из строя терморегулятор холодильника сразу заменить не удается. На время заменить штатный регулятор можно самодельным, схема которого представлена на рисунке 1.
Основой схемы служит операционный усилитель К157УД1 средней мощности с выходным током до 300ма, что позволило подключить оптотиристор U1, непосредственно к выходу микросхемы без буферного транзистора. ОУ включен по схеме компаратора. Температуру отключения компрессора холодильника или испарителя устанавливают резистором R1. Разницу между температурами включения и выключения устанавливают резистором R4. Вместо электронного ключа, собранного на оптосимисторе U1 и мощном симисторе VS1, можно применить реле с током коммутации 10А. В этом случае обмотка реле подключается непосредственно к выводу 6 микросхемы DA1 и выводом 3 DA2. К этим же выводам подключают и демпфирующий диод, вывод катода, которого должен быть соединен с выводом 3 микросхемы DA2. В случае применения реле, необходимо будет увеличить емкость конденсатора С5 до одной микрофарады. Диоды D1, D2 нужны для компенсации падения напряжения на выходном транзисторе микросхемы DA1, если в схеме будет использован электронный ключ, то эти диоды можно удалить, соединив вывод 2 DA2 непосредственно с землей.
Все детали устройства кроме предохранителя установлены на печатной плате, выполненной из одностороннего стеклотекстолита.
Скачать схему и рисунок печатной платы.
Данный электронный термостат для холодильника поможет в тех случаях, когда собственный (заводской) термостат неисправен или его точность работы уже недостаточна. В старых холодильниках используется механический термостат температуры с использованием жидкости или газа, которыми заполнен капилляр.
При изменении температуры меняется и давление внутри капилляра, которое передается на мембрану (сильфона). В результате термостат включает и выключает компрессор холодильника. Конечно же, подобная система термостатирования имеет низкую точность, и детали ее со временем изнашиваются.
Описание работы термостата для холодильника
Как известно температура хранения пищевых продуктов в холодильной камере должна быть +2…8 градусов Цельсия. Рабочая температура холодильника +5 градусов.
Электронный терморегулятор для холодильника характеризуется двумя параметрами: температура запуска и остановки (либо средняя температура плюс значение гистерезиса) компрессора. Гистерезис необходим для предотвращения слишком частого включения компрессора холодильника.
В данной схеме предусмотрен гистерезис в 2 градуса при средней температуре в 5 градусов. Таким образом, компрессор холодильника включается, когда температура достигнет + 6 градусов и отключается при снижении ее до + 4 градусов.
Этот температурный интервал достаточный для поддержания оптимальной температуры хранения продуктов, и при этом он обеспечивает комфортную работу компрессора, предотвращая его чрезмерный износ. Это особенно важно для уже старых холодильников, использующих термореле для запуска двигателя.
Электронный термостат является подходящей заменой оригинального термостата. Терморегулятор считывает температуру с помощью датчика, сопротивление которого меняется в зависимости от изменения температуры. Для этих целей довольно часто используют термистор (NTC), но проблема заключается в его низкой точности и необходимости в калибровке.
Для обеспечения точной установки контролируемой температуры и избавления от многочасовой калибровки, в данном варианте термостата для холодильника был выбран датчик температуры LM35. Он представляет собой интегральную схему, линейно откалиброванную в градусах Цельсия, с коэффициентом 10 мВ на 1 градус Цельсия. В связи с тем, что пороговая температура близка к нулю, относительное изменение выходного напряжения велико. Поэтому сигнал с выхода датчика можно контролировать с помощью простой схемы состоящей всего из двух транзисторов.
Так как выходное напряжение слишком мало, чтобы открыть транзистор VT1, датчик LM35 включен как источник тока. Его выход нагружен резистором R1 и поэтому сила тока на нем изменяется пропорционально температуре. Этот ток влечет падение на резисторе R2. Падение напряжения управляет работой транзистора VT1. Если падение напряжения превышает пороговое напряжение перехода база-эмиттер, транзисторы VT1 и VT2 открываются, реле К1 включается, чьи контакты подключены вместо контактов старого термостата.
Резистор R3 создает положительно обратную связь. Это добавляет небольшой ток к сопротивлению R2, который сдвигает порог и тем самым обеспечивает гистерезис. Обмотка электромагнитного реле должна быть рассчитана на 5…6 вольт. Контактная пара реле должна выдерживать необходимый ток и напряжение.
Датчик LM35 расположен внутри холодильника в подходящем месте. Сопротивление R1 припаивается непосредственно к датчику температуры, что в свою очередь позволяет соединить LM35 с монтажной платой всего двумя проводами.
Провода соединяющие датчик могут внести в схему помехи, поэтому для подавления помех добавлен конденсатор С2. Схема работает от источника питания 5 вольт построенного на стабилизаторе 78L05. Потребление тока главным образом зависит от типа используемого реле. Блок питания должен быть надежно изолированы от сети.
Большим преимуществом этой схемы является то, что она начинает работать сразу при первом запуске и не нуждается в калибровке и настройке. Если возникнет необходимость немного изменить уровень температуры, то это можно сделать путем подбора сопротивлений R1 или R2. Сопротивление R3 определяет величину гистерезиса.
Вот конструкция термостата для холодильника, который работает уже более 2 лет. А всё началось с того, что вернувшись с работы и открыв холодильник обнаружил там тепло. Поворот регулятора термостата не помог – холод не появлялся. Поэтому решил не покупать новый блок, который к тому же редкий, а сам сделать электронный термостат на ATtiny85. С оригинальным термостатом разница в том, что датчик температуры лежит на полке, а не спрятан в стенке. Кроме того, появились 2 светодиода – они сигнализируют что агрегат включен или температура выше верхнего порога.
Схема термостата холодильника на МК
Фото оригинального термостата и самодельного
Для подключения потребовалось провести второй провод 220 В (взял от лампы освещения) для питания трансформатора.
Разъем, к которому подключен потенциометр – это одновременно разъем программирования ISP.
Плата защищена от влаги специальным лаком для печатных плат.
Термостат в настоящее время работает без проблем, и что главное – обошёлся по цене примерно в 10 раз меньше оригинального.
Трансформатор тут на 6 В. Был выбран такой, чтобы свести к минимуму потери на микросхеме 7805.
Реле здесь можно поставить и на 12 В. Если взять на него напряжение до стабилизатора. Чтобы снизить расходы, можно было бы создать блок питания бестрансформаторным, хотя найдутся сторонники и противники такого решения (электробезопастность). Еще одно сокращение расходов – это исключение микроконтроллера AVR. Есть термометры Даллас, которые могут работать тоже в режиме термостата.
