Защитный контроллер предназначен для предотвращения повреждения электродвигателя бытового холодильника при возникновении ненормальных условий эксплуатации холодильника. Микросхема серии PSoC (программируемая система на кристалле), включающая в себя как микроконтроллер, так и ресурсы для построения двух АЦП и других периферийных узлов, позволяет обеспечить эффективную защиту холодильника при минимальных затратах - всего 17 компонентов. Рассмотренный ниже защитный контроллер эффективен в местах с нестабильным энергоснабжением.
Введение
В условиях нехватки электроэнергии или перегрузки линии электроснабжения нередко возникает ситуация, когда в сетевой розетке напряжение имеется, но оно не укладывается ни в какие стандарты. Автор этой заметки живет в доме (расположенном в самом конце линии электроснабжения), в котором сетевое напряжение почти всегда ниже нормы 220 В (прямо сейчас около 190 В), временами снижаясь до 150 и даже 120 Вольт.
Многому из домашней техники «противопоказано» такое питание, особенно холодильникам и другим устройствам с электродвигателями асинхронного типа. В случае с холодильником проблема усугубляется тем, что, как правило, холодильник работает круглосуточно и без присмотра. Например, для моего холодильника требуется номинальное напряжение 220 В при допустимых пределах отклонения от 187 до 242 В. В холодильнике имеется пускозащитное реле, которое отключает электродвигатель при неудавшемся пуске, что обычно случается при сетевом напряжении от 150 до 170 В или менее. Однако это устройство, срабатывающее от разогрева повышенным потребляемым током, быстро остывает и, буквально через каждую минуту-другую пытается снова включить электродвигатель. В результате чего само это реле приходит в негодность (обычно из-за повреждения контактов). Кроме того, иногда компрессор на пружинной подвеске начинает раскачиваться с нарастающей амплитудой. Если в такой момент холодильник не отключить, то приходится чистить частично обгоревшие контакты пускозащитного реле (недавно мне пришлось их заменить). Возможно также механическое повреждение холодильного агрегата. Такова моя практика, для холодильников других типов возможны другие последствия, в зависимости от соотношения параметров пускозащитного реле и электродвигателя. Например, пускозащитное реле может «выжить», «пожертвовав» компрессором. Имеются сообщения, что некоторые холодильники критичны к повторному пуску через несколько секунд после того, как электродвигатель отключился из-за кратковременного перерыва питания.
В случае с моим холодильником производитель не ответственен за поломку, поскольку эксплуатация холодильника производилась с нарушением технических условий – при недостаточном напряжении питания. И хотя за качество напряжения отвечает энергетическая компания, редко кто пытается призвать ее к ответственности. Обычно за ремонт холодильника приходится платить владельцу холодильника.
Существуют и другие угрозы электродвигателю. Например, неправильное функционирование датчика – реле температуры, оставленная незакрытой дверь холодильника или же сосед со своим сварочным аппаратом, подсаживающий напряжение в линии, и многое другое, приводящее к перегрузке и перегреву электродвигателя.
Как защитить агрегат?
Обратим внимание на тот факт, что в большинстве случаев снижение напряжения сети ниже допустимого предела продолжается не более чем 0,5...2,5 часа. И если на этот относительно короткий период обеспечить более гибкое включение и отключение электродвигателя (или холодильника в целом), то проблема будет практически решена.
Очевидное техническое решение: конечно, работой холодильника должен управлять встроенный защитный контроллер. Встроенный контроллер позволяет оптимально реализовать все необходимые функции по управлению работой объекта, включая защитные. Вероятно, большинство производимых в настоящее время холодильников именно так и устроено. Вместе с тем в эксплуатации (в России, например) остается огромное число холодильников, изготовленных 10, 20, а то и 40 лет назад. Так, в моем холодильнике, изготовленном в 1988 г., нет ни одного полупроводникового компонента. Точно так же, как и в холодильнике моих родителей, изготовленном в 60-е годы. Тем не менее, эти холодильники до сих пор работают и проработают очень долго при единственном условии – соблюдении условий эксплуатации.
Внешний защитный контроллер может быть использован для защиты и продления срока службы такого холодильника. Принципиальное отличие внешнего контроллера от встроенного заключается в возможности его применения с существующими холодильниками, без необходимости в них что-либо переделывать. Просто теперь холодильник подключается к сети через внешний контроллер. «Умная» микросхема PSoC, расположенная в контроллере, будет следить за поведением «глупого» пускозащитного реле и холодильника в целом, отслеживая величины напряжения питания и потребляемого тока, моменты включения и отключения компрессора. Кроме PSoC, контроллер включает в себя симистор для включения/выключения питания холодильника по командам от PSoC. Устройство защитного контроллера показано на электрической принципиальной схеме (см. рис. 1).
Читать далее статью в полном объеме (pdf)
Рис. 1. Схема защитного контроллера для холодильника
Cypress Semiconductor
Application Note AN2102a
Связанная серия компонентов: CY8C25xxx, CY8C26xxx
Азим Гаджиев
Макро Групп
