9. Элементы для регулировки и контроля температуры

9. Элементы для регулировки и контроля температуры

Для установки и контроля температуры воды при стирке или воздуха при сушке применяются термостаты различных конструкций. Термостаты могут быть регулируемыми, нерегулируемыми (т. н. «кликсоны») и защитного типа.

На рис. 9.1 представлены некоторые типы нерегулируемых термостатов, а на рис. 9.2 такие же термостаты, но в малогабаритном исполнении.

Рис. 9.1. Обычные биметаллические нерегулируемые термостаты

Рис. 9.2. Малогабаритные нерегулируемые термостаты и термопредохранитель

На рис. 9.3 показано внутреннее устройство нерегулируемого термостата. Основу его составляет биметаллическая мембрана сферической формы.

Рис. 9.3. Принцип действия биметаллического термостата

Термостаты с мембраной устанавливаются в бак СМА таким образом, чтобы его металлический корпус с мембраной имел непосредственный контакт со средой внутри бака. Для этого в баках сделаны соответствующие круглые сквозные отверстия. Малогабаритные термостаты обычно устанавливаются на наружных сторонах металлических баков или камер сушки. Внутреннее устройство малогабаритных термостатов точно такое же. Принцип действия нерегулируемых термостатов простой: при нагревании до определенной температуры (той, на которую рассчитан термостат), биметаллическая мембрана практически мгновенно выгибается в обратную сторону. При этом она перемещает также и керамический плунжер (керамический стерженек диаметром 1,5–2,5 мм), который в свою очередь размыкает исполнительные контакты. По остывании мембрана принимает первоначальную форму, и исполнительные контакты вновь замыкаются. По начальному состоянию контактов термостаты бывают нормально закрытыми типа NC т. е. в холодном состоянии контакты такого термостата — замкнуты между собой или нормально открытыми типа NO (NA) (контакты изначально не замкнуты). На корпусах термостатов или на их металлических крышках обычно имеется маркировка с обозначением состояния контактов и значением температуры срабатывания. Например: 130 NC — нормально закрытый (контакты замкнуты) термостат с температурой включения 130 °C, или 30 NO (NA) — нормально открытый (контакты незамкнуты), температура срабатывания 30 °C. Обозначения NO или NA зависят от страны-производителя данного изделия. На термостатах привозных СМА может также присутствовать маркировка с обозначением температуры по шкале Фаренгейта. Например, на рис. 9.4 показан подобный термостат.

Рис. 9.4. Пример обозначения температур срабатывания

Его маркировка обозначает температуру включения и сброса. По функциональному назначению термостаты бывают регулируемыми и защитными. Защитные термостаты имеют в основе биметаллическую мембрану. В отличие от регулируемых термостатов мембрана в защитном после остывания не возвращается в первоначальное положение. Для повторного включения после остывания в корпусе термостата сделана специальная кнопка, которая при нажатии возвращает мембрану в первоначальное положение. На рис. 9.5 показаны некоторые модели защитных термостатов.

Рис. 9.5. Защитные термостаты

По конструкции термостаты бывают сдвоенными и совмещенными. В обоих имеется по две мембраны, настроенных на разные температуры. Каждая из мембран связана с исполнительными контактами через свой керамический плунжер. Вот, например, на рис. 9.6 показан термостат совмещенного типа: в одном корпусе размещены регулируемый и защитный термостат с кнопкой возврата.

Рис. 9.6. Устройство сдвоенного термостата

Ясно, что одна из мембран имеет в центре отверстие через которое проходит соответствующий плунжер. Совмещенными могут быть и NО- и NC-термостаты, все зависит от конструктивных особенностей СМА. Нерегулируемые термостаты в схемах СМА как правило соединены последовательно с ТЭНом и защитным термостатом.

Наряду с биметаллическими термостатами широко применяются газонаполненные термостаты. Они также бывают регулируемыми и нерегулируемыми. Последние настроены на заводе-изготовителе и имеют фиксированные значения температур срабатывания. Рассмотрим, как устроены газонаполненные термостаты. На рис. 9.7 представлено несколько типов регулируемых термостатов.

Рис. 9.7. Типы регулируемых термостатов

Подобные термостаты служат для установки и поддержания температуры воды или моющего раствора в баке СМА. Принцип работы таких термостатов показан на рис. 9.8. Основу термостатов составляет так называемый гидравлический контур, который показан на рис. 9.9.

Рис. 9.8. Принцип действия регулируемого газонаполненного термостата

Рис. 9.9. Соединительный капиляр с камерой нагрева и сильфоном. Гидравлический контур

Он состоит из сильфона и камеры нагрева — баллона. Сильфон и баллон соединены длинной тонкой трубочкой — капилляром, «одетым» в защитную оболочку (кембрик) из хлорвинила. Сильфон находится в корпусе термостата, а баллон установлен на баке СМА в специальном сквозном отверстии через резиновую прокладку.

Как действуют подобные термостаты? Внутри гидравлического контура находится фреон (определенная марка). При нагревании баллона газ расширяется и сильфон переключает исполнительные контакты. Подобные термостаты могут быть как двухконтактными, так и трехконтактными. Вернемся к нашему термостату подробнее. Как уже упоминалось, сильфон с исполнительными контактами находится в отдельном корпусе, который устанавливается на панели управления. Ручка установки температуры нагрева имеет соответствующие обозначения: от значка *, обозначающего выключенное состояние, до цифры 90–95 °C — это максимальная температура, которая может быть задана. Также на ручке или на шкале панели может присутствовать и значение начальной температуры (минимума), как правило, это 30 °C. Это минимально возможная из заданного диапазона температур.

Ручка установки температуры надета на ось регулировки. Эта ось имеет несколько ниток мелкой резьбы, благодаря которой ось при вращении немного сдвигается вверх или вниз. Нижним торцом ось связана непосредственно с сильфоном, который в свою очередь связан с контактной системой и с регулировочным винтом, которым на заводе осуществляют точную настройку термостата. В положении, когда задана какая-либо температура нагрева, контакты С и 1 замкнуты. По достижении заданной температуры сильфон расширяется и замыкаются контакты С и 2 — так работает трехконтактный термостат. Подобные термостаты также бывают и с фиксированными настройками на несколько значений температур. Такие термостаты называются многопозиционными, и у них отсутствует ручка управления. На рис. 9.10 показан один из таких термостатов.

Рис. 9.10. Трехпозиционный нерегулируемый термостат

Основу его также составляет гидравлический контур из баллона цилиндрической вытянутой формы, капилляра в защитной оболочке и сильфона, который помещен в корпус с контактной системой. Регулировочные винты законтрены краской.

Проверку термостатов можно произвести, аккуратно нагревая их крышку, под которой находится биметаллическая мембрана, или нагревая баллон. Лучше всего при проверке использовать теплую или горячую воду. Состояние контактов термостата контролируется омметром или звуковой «прозвонкой». Основной дефект газонаполненных термостатов — это повреждение капилляра: он может быть обломан или перетерт в каком-либо месте. Обозначения термостатов в некоторых электросхемах СМА показаны на рис. 9.11.

Рис. 9.11. Примеры обозначений термостатов на электросхемах

А теперь напомним, как происходят измерения и контроль температуры воды в СМА с электронными модулями управления. Эти модули (или блоки) бывают двух типов: в первом типе еще присутствует электромеханический программатор со всеми своими функциями: подключение ТЭНа, переключение направления ведущего мотора, включение сливного насоса-помпы и т. д. Во втором типе модулей управление всеми силовыми элементами — мотором, ТЭНом, насосом, клапанами — осуществляется с помощью электронных ключей на основе мощных полевых транзисторов в редких моделях СМА или, чаще, симисторов.

В обоих типах модулей чувствительными элементами для контроля температуры служит так называемые NTC-термисторы.

Внешний вид некоторых показан на рис. 9.12.

Рис. 9.12. Типы термисторов

А на рис. 9.13 показано устройство термисторов.

Рис. 9.13. Устройство термисторов

Как видно, в корпусе из металла или термостойкой пластмассы находится термосопротивление (терморезистор) с отрицательным коэффициентом сопротивления (Negaitive Temperature Control). При увеличении температуры терморезистор уменьшает свое сопротивление в десятки раз. Термисторы обычно устанавливают в специальные отверстия в баке СМА так, чтобы днище корпуса термистора, к которому приклеено термосопротивление, имело непосредственный контакт со средой внутри бака СМА. Довольно часто термистор цилиндрической формы устанавливают прямо в основании ТЭНа, например, как на рис. 9.14.

Рис. 9.14. Термистор встроенный в основание нагревательного элемента

В этом случае в уплотняющей резине и в скобах проделаны дополнительные отверстия для термистора.

Принцип измерения (контроля температуры) — по сути: измерения сопротивления методом сравнения измеряемой величины с образцовой мерой — широко известен под именем мостовой схемы Уитстона, или моста Уитстона. В нашем случае мы имеем дело с одинарным мостом. Схема его показана на рис. 9.15.

Рис. 9.15. Принцип работы измерительной схемы на основе моста Уитстона

Для удобства понимания схема представлена в виде квадрата из четырех резисторов. У этого квадрата две диагонали: АВ и CD. К точкам А и В прикладывается разность потенциалов (напряжение источника питания), а между точками С и D разность потенциалов измеряется (т. е. с этих точек снимается управляющее напряжение для последующих каскадов измерительной схемы в электронном модуле). Предположим, мост находится в состоянии баланса: R₁ = R₃, a R₂= R₄, т. е. между точками С и D разность потенциалов равно нулю. Если изменить величину хотя бы одного из сопротивлений, например R2, то между точками С и D возникнет разность потенциалов, которая будет тем больше, чем больше изменится сопротивление R₂. На месте R₂ у нас установлен термистор, а для балансировки моста будем использовать резистор R₄. Именно он будет служить для задания значения температуры, до которой должна будет нагреться вода в баке СМА.

В реальных электросхемах СМА этот резистор может быть переменным — в этом случае обеспечивается плавная регулировка, либо может быть установлен регулятор ступенчатого типа — на несколько фиксированных значений температуры. Такие регуляторы могут состоять из набора отдельных резисторов либо набора резисторов в виде интегральной матрицы. Внешний вид некоторых регуляторов показан на рис. 9.16.

Рис. 9.16. Типы регуляторов температуры

В главе «Программаторы» мы упоминали электромагнит — термостоп. Именно с диагонали CD снимается сигнал для управления этим электромагнитом. Сигнал подается сначала на каскады усиления, а затем на симистор, через который и подается напряжение питания на обмотку элестромагнита. По достижении баланса мостовой схемы, т. е. по достижении установленной температуры, напряжение питания снимается (симистор закрывается) и программа стирки будет продолжаться.

Для каждой конкретной электросхемы СМА применяется термистор определенного номинала. Позже мы отметим это на некоторых примерах электросхем СМА.

В заключение этой главы приведем фрагмент электросхемы СМА. В основе этой схемы все тот же мост Уитстона. Он включен на входе усилителя постоянного входа (операционный усилитель) — назовем его «блок сравнения параметров». Изменение величины сопротивления термистора сравнивается с заданным значением (значение температуры задается ступенчатым регулятором). На выходе блока включено реле, которое отключает нагрузку (ТЭН) при совпадении величин сопротивлений на входе блока. Точно так же вместо реле на входе блока может быть включен и управляющий симистор. через который будет подаваться напряжение питания на ТЭН.

В заключение раздела приведем номиналы термисторов, применяющихся в разных СМА.

СМА группы «Electrolux»: серия EWM 2000, EWM 1000 PLUS;

— 6.0 кОм при 20 °C; 0.64 кОм при 80 °C.

Серия EWM 1000: -17,3 кОм при 30 °C; 2,3 кОм при 85 °C.

СМА группы «Candy»: 27,0 кОм при 22 °C.

СМА «Ardo»: 5,8 кОм при 22 °C.

СМА «General Electric»: 24,0 кОм при 22 °C; 12,0 кОм при 22 °C в зависимости от модели.

СМА «Thomson» и «Brandt»: 50,0 кОм при 20 °C.

CMA «Whiripool»: 35,9 кОм при 22 °C.

Рис. 9.17. Фрагменты измерительной схемы

Данный текст является ознакомительным фрагментом.