таймер холодильных устройств

Формула изобретения

Таймер холодильных устройств, содержащий источник питания, счетчик времени, нагреватель, датчик окончания оттайки, компрессор, два выпрямителя, первый и второй гасящие элементы, трехконтактное реле, подвижный контакт которого подключен к второму полюсу источника питания, счетный вход счетчика времени через нагреватель соединен с первым полюсом источника питания, а через датчик окончания оттайки - со вторым неподвижным контактом реле, общий вывод счетчика времени соединен с подвижным контактом реле, компрессор включен между первым неподвижным контактом реле и первым полюсом источника питания, первые входы обоих выпрямителей соединены с общим выводом счетчика времени, второй вход первого выпрямителя через первый гасящий элемент соединен со вторым неподвижным контактом реле, а второй вход второго выпрямителя через второй гасящий элемент соединен с первым неподвижным контактом реле, выходы обоих выпрямителей связаны с выходом счетчика времени через последовательно соединенные пороговый элемент и обмотку реле.

Описание изобретения к патенту

Изобретение относится к области автоматики и может быть использовано для периодических включений исполнительных устройств автоматики переменного тока, например холодильных устройств.

Известен таймер (патент РФ №2167463, пр. 03.04.2000 г.), содержащий источник питания, счетчик времени, нагреватель, датчик окончания оттайки, компрессор, трехконтактное реле, подвижный контакт которого подключен к второму полюсу источника питания, счетный вход счетчика времени через нагреватель соединен со вторым неподвижным контактом реле и через датчик окончания оттайки соединен с первым полюсом источника питания, общий вывод счетчика времени соединен с первым неподвижным контактом реле и через компрессор соединен с первым полюсом источника питания, а вывод - с первым выводом обмотки реле, при этом второй вывод обмотки реле подключен к второму полюсу источника питания через дополнительно включенную управляющую цепь, представляющую собой последовательно соединенные пороговый элемент, выпрямитель и первый балластный резистор, входы выпрямителя включены между неподвижными переключающими контактами трехконтактного электромагнитного реле через второй балластный резистор.

Резисторы в известной схеме таймера являются гасящими элементами и предназначены для гашения излишнего напряжения источника питания. При этом основная функция второго балластного резистора - накопление энергии на выходе выпрямителя, достаточной для срабатывания реле.

В результате срабатывания реле (при переключении его подвижных контактов из положения “а” в положение “б”) параллельно второму балластному резистору подключается первый балластный резистор, основная функция которого заключается в обеспечении совместно со вторым балластным резистором удержания реле в сработанном состоянии.

Недостатком известной схемы таймера являются значительные потери энергии выпрямителя, связанные с тем, что при нахождении подвижных контактов реле в первоначальном положении - “а” (до срабатывания реле), первый балластный резистор оказывается подключенным параллельно выпрямителю, т.е. первый балластный резистор шунтирует выпрямитель. При этом через первый балластный резистор происходит утечка тока, питающего выпрямитель. Чем ниже значение сопротивления первого балластного резистора, тем больше ток утечки, проходящий через данный резистор.

При повышении значения сопротивления первого балластного резистора снижаются возможности по удержанию трехконтактного реле в сработанном состоянии (положение “б” подвижного контакта реле). В положении “б” подвижного контакта реле первый и второй балластные резисторы включаются параллельно, поэтому при значительных величинах сопротивления первого балластного резистора значение тока на выходе выпрямителя может быть недостаточно для удержания реле.

Таким образом, величина сопротивления первого балластного резистора зависит от величины сопротивления второго балластного резистора и от величины тока, необходимого для удержания реле. Т.е. выбор каждого из указанных схемных элементов зависит друг от друга и ограничен друг другом.

Кроме того, известный таймер может быть использован в холодильных устройствах, электрическая схема которых предусматривает подключение общего вывода счетчика времени к неподвижному контакту электромагнитного реле, например, в морозильниках “STINOL” - 106, 112.

Использование известной по патенту №2167463 схемы таймера в холодильных устройствах другого типа (электрическая схема которых предусматривает подключение общего вывода счетчика времени к подвижному контакту реле, например холодильники "DAEWOO", модели FR-3501, 3502, 3503, FR-3801, 3802, 3803) невозможно. Простое переключение общего вывода счетчика времени на подвижный контакт электромагнитного реле не обеспечит заданный алгоритм работы схемы, т.к. таймер при таком подключении будет считать время работы компрессора и время паузы после оттайки независимо от положения контактов датчика оттайки (напряжение на счетчик времени будет подаваться в обоих положениях подвижного контакта реле).

Техническая задача, решаемая предлагаемым изобретением, - расширение арсенала технических средств, относящихся к таймерам холодильных устройств, снижение потребления электроэнергии за счет снижения ее потерь в процессе работы таймера, повышение степени универсальности таймера.

Поставленная задача решается тем, что в таймере холодильных устройств, содержащем источник питания, счетчик времени, нагреватель, датчик окончания оттайки, компрессор, два выпрямителя, первый и второй гасящие элементы, трехконтактное реле, подвижный контакт которого подключен к второму полюсу источника питания, счетный вход счетчика времени через нагреватель соединен с первым полюсом источника питания, а через датчик окончания оттайки - со вторым неподвижным контактом реле, общий вывод счетчика времени соединен с подвижным контактом реле, компрессор включен между первым неподвижным контактом реле и первым полюсом источника питания, первые входы обоих выпрямителей соединены с общим выводом счетчика времени, второй вход первого выпрямителя через первый гасящий элемент соединен со вторым неподвижным контактом реле, а второй вход второго выпрямителя через второй гасящий элемент соединен с первым неподвижным контактом реле, выходы обоих выпрямителей связаны с выходом счетчика времени через последовательно соединенные пороговый элемент и обмотку реле.

В предложенной схеме таймера общий вывод счетчика времени подключен к подвижному контакту трехконтактного электромагнитного реле.

Работоспособность таймера обеспечена тем, что датчик оттайки включен между счетным входом счетчика времени и вторым неподвижным контактом реле, а нагреватель включен между счетным входом счетчика времени и первым полюсом источника питания. Входы второго выпрямителя подключены с одной стороны к подвижному контакту реле, а с другой стороны через второй гасящий элемент к первому неподвижному контакту реле.

При такой схеме подключения указанных элементов обеспечивается работа счетчика и таймера в целом по заданному алгоритму.

При подаче напряжения сети подвижный контакт реле находится в нормально-замкнутом состоянии “а” переключающих контактов. Ток течет от второго полюса источника питания через счетчик времени, нагреватель к первому полюсу источника питания. При этом нагреватель не работает, т.к. его внутреннее сопротивление значительно меньше внутреннего сопротивления счетчика времени. Одновременно ток от второго полюса источника питания поступает на компрессор и далее - к первому полюсу источника питания. Компрессор работает, счетчик считает время работы компрессора. После набора холода замыкаются контакты датчика оттайки, ток начинает течь по контуру от второго полюса источника питания через первый выпрямитель, первый гасящий элемент, датчик оттайки, нагреватель к первому полюсу источника питания. При этом нагреватель не работает, поскольку контакты реле находятся в положении “а”, при котором работает компрессор. При прохождении тока через первый гасящий элемент начинается переходный процесс установления выходного напряжения первого выпрямителя. После достижения напряжения на выходе первого выпрямителя значения, достаточного для надежного срабатывания реле, открывается пороговый элемент и подается напряжение питания на второй контакт обмотки реле. Срабатывание реле и переключение контактов в положение “б” произойдет при условии подачи на первую обмотку катушки реле необходимого напряжения с выхода счетчика времени, соответствующего заданному интервалу времени.

При переключении контактов в положение “б”, поскольку контакты датчика оттайки замкнуты, включается нагреватель, начинается оттайка холодильника. При этом ток течет по цепи: от второго полюса источника питания через замкнутые контакты датчика оттайки, нагреватель к первому полюсу источника питания.

Одновременно через второй гасящий элемент подается напряжение на входы второго выпрямителя, на выходе которого устанавливается выходное напряжение. При этом, компрессор не работает, а ток течет по цепи: второй полюс источника питания, второй выпрямитель, второй гасящий элемент, компрессор, первый полюс источника питания. При нахождении контактов реле в положении “б” цепь, образованная первым выпрямителем и первым гасящим элементом, оказывается закороченной и не работает. Питание обмотки реле осуществляется только от второго выпрямителя, т.е. выпрямители работают поочередно.

При нахождении контактов в положении “б” счетчик времени перестает работать, т.к. его входы шунтированы датчиком оттайки, контакты которого замкнуты.

Когда оттайка произошла, при достижении заданной температуры контакты датчика оттайки размыкаются. Через счетчик времени идет ток (по цепи: второй полюс источника питания, счетчик времени, нагреватель, первый полюс источника питания) и происходит отсчитывание паузы после оттайки, когда и компрессор и нагреватель не работают, т.к. внутреннее сопротивление счетчика времени значительно больше сопротивления компрессора и нагревателя.

По окончании паузы счетчик времени переходит в исходное состояние, снимается напряжение с первого вывода обмотки реле и контакты реле переключаются в положение “а”, цикл повторяется.

Таким образом, обеспечивается работа таймера по заданному алгоритму для тех типов холодильников, электрическая схема которых предусматривает подключение общего вывода счетчика времени к подвижному контакту реле.

Поскольку оба выпрямителя работают поочередно, токи через оба гасящих элемента текут также поочередно при соответствующем положении подвижного контакта (“а” или “б”), не происходит потерь энергии, поступающей на вход каждого выпрямителя. Выбор величины основной характеристики каждого гасящего элемента обусловлен исключительно необходимостью обеспечения срабатывания реле и удержания его в сработанном состоянии. Такой выбор осуществляется для каждого гасящего элемента самостоятельно независимо от параметров другого гасящего элемента. Т.е. каждый выпрямитель и все остальные схемные элементы таймера работают в оптимальном режиме без непроизводительных потерь энергии.

В качестве гасящих могут быть выбраны такие элементы, которые обеспечивают гашение излишнего напряжения своим сопротивлением (активным или реактивным). При этом величина энергии, накапливаемой на выходе выпрямителя, обратно пропорциональна величине этого сопротивления.

Величина этого сопротивления является основной характеристикой гасящего элемента.

Выбор величины основной характеристики первого гасящего элемента определяется только необходимым временем срабатывания трехконтактного реле. Выбор величины основной характеристики второго гасящего элемента определяется исключительно тем, при каком ее значении будет обеспечено удержание реле в сработанном состоянии. Выбор значений основных характеристик обоих гасящих элементов определяется только вышеуказанными условиями и не зависит от величины основной характеристики другого гасящего элемента, поскольку при работе таймера оба гасящих элемента не влияют друг на друга.

Таким образом, обеспечено снижение потерь энергии при работе таймера, а также обеспечивается его универсальность за счет того, что выбор схемных элементов (первого и второго гасящих элементов) определяется только их функциями и не зависит один от другого, что позволяет с меньшими ограничениями изменять некоторые характеристики таймера (например, время срабатывания реле после выдачи сигнала счетчика или потребления таймера в режиме работы компрессора) в зависимости от условий его использования.

Из уровня техники не выявлено конструкций таймеров, характеризующихся заявленной совокупностью признаков, следовательно, предлагаемое изобретение соответствует критерию патентоспособности “новизна”.

Заявленная совокупность признаков изобретения, которая обеспечивает расширение арсенала технических средств, относящихся к таймерам холодильных устройств, снижение потребления электроэнергии за счет снижения ее потерь в процессе работы таймера, повышение степени универсальности таймера по сравнению с известными из уровня техники, позволяет сделать вывод о том, что заявляемое изобретение соответствует критерию патентоспособности “изобретательский уровень”.

На чертеже представлена блок-схема таймера.

Таймер содержит:

1. Счетчик времени.

2. Трехконтактное электромагнитное реле.

3. Пороговый элемент.

4. Выпрямитель 1 питания.

5. Выпрямитель 2 питания.

6. Резистор 1.

7. Резистор 2.

8. Переключающие контакты трехконтактного электромагнитного реле.

9, 10, 11. Элементы периодического включения управляемого устройства (9 - нагреватель; 10 - датчик окончания оттайки; 11 - компрессор).

12. Первый полюс источника питания.

13. Второй полюс источника питания.

Подвижный контакт реле 2 подключен к второму полюсу источника питания 13. Счетный вход счетчика 1 времени через нагреватель 9 соединен с первым полюсом 12 источника питания и через датчик 10 окончания оттайки соединен с вторым неподвижным контактом реле. Общий вывод счетчика 1 времени соединен с подвижным контактом реле 2. Компрессор 11 включен между неподвижным контактом “а” реле 2 и первым полюсом 12 источника питания. Выход счетчика 1 соединен с первым выводом обмотки реле 2. Первые входы выпрямителей 4 и 5 соединены с общим выводом счетчика 1. При этом второй вывод выпрямителя 4 через резистор 6 соединен с неподвижным контактом “б” реле 2, а второй вывод выпрямителя 5 через резистор 7 соединен с неподвижным контактом “а” реле 2.

Выходы обоих выпрямителей 4 и 5 через пороговый элемент 3 соединены со вторым выводом обмотки реле 2.

Устройство работает следующим образом.

Таймер включен в систему оттайки холодильника.

При подаче напряжения сети подвижный контакт реле 2 находится в нормально-замкнутом состоянии "а" переключающих контактов 8. Через счетчик 1 идет ток и осуществляется отсчитывание времени работы компрессора 11. При этом нагреватель 9 не работает, т.к. внутреннее сопротивление счетчика 1 значительно больше сопротивления нагревателя 9. После набора холода контакты датчика 10 замыкаются, в результате чего через резистор 6 подается напряжение на входы выпрямителя 4 и начинается переходный процесс установления его выходного напряжения. При достижении напряжения, достаточного для надежного срабатывания реле 2, открывается пороговый элемент 3 и подает напряжение питания на второй контакт обмотки электромагнитного реле 2. Срабатывание реле 2 и переключение контактов 8 в положение “б” произойдет при условии подачи на первую обмотку катушки реле 2 необходимого напряжения с выхода счетчика 1, соответствующего заданному интервалу времени.

При переключении контактов 8 из положения “а” в положение “б” включается нагреватель 9 (замкнутыми контактами датчика 10), начинается оттайка холодильника. Одновременно через резистор 7 подается напряжение на входы выпрямителя 5, на выходе которого устанавливается выходное напряжение. При нахождении контактов 8 в положении “б” счетчик 1 перестает работать, т.к. его входные контакты шунтированы датчиком 10, контакты которого замкнуты.

Когда оттайка произошла, при достижении заданной температуры контакты датчика 10 размыкаются. Через счетчик 1 идет ток и происходит отсчитывание паузы после оттайки, когда и компрессор 11 и нагреватель 9 не работают, т.к. внутреннее сопротивление счетчика 1 значительно больше сопротивления компрессора 11 и нагревателя 9.

По окончании паузы счетчик 1 переходит в исходное состояние, снимается напряжение с первого вывода обмотки реле 2, и контакты 8 переключаются в положение “а”, цикл повторяется.