Устройство термостатирования для холодильно-нагревательной установки
THERMAL CONDITIONING DEVICE FOR COOLING-HEATING PLANT

Настоящее изобретение относится к холодильно-нагревательной технике для хранения продуктов различного вида. Более конкретно настоящее изобретение относиться к устройству термостатирования для холодильно-нагревательной установки.
В настоящее время существует необходимость в установках для хранения продуктов, работающих, с одной стороны, как холодильники, с другой стороны - как нагреватели, их называют холодильно-нагревательные установки. Такие установки применяют в том случае, если хранении продуктов осуществляется в не отапливаемых помещениях, например в не отапливаемых продовольственных складах, в которых температура воздуха может меняться от положительных значений до отрицательных значений, или наоборот, в зависимости от изменения температуры окружающей среды, т.е. от погоды. Кроме этого, применение таких холодильно-нагревательных установок целесообразно тогда, когда продукты нужно хранить вне каких-либо помещений, т.е. в условиях открытого воздуха, когда продукт храниться в установке, а сама установка находиться на улице.
В отличие от холодильника, работа которого сводится только к охлаждению продукта, холодильно-нагревательная установка работает с одной стороны в режиме холодильника при температурах окружающей среды, которые выше температуры верхнего порогового значения, например +6°С, или в режиме нагревателя, когда температуры окружающей среды ниже нижнего порогового значения, например +2°С. При этом нужно понимать, что нижнее и верхнее пороговые значения задаются или производителями установок, или пользователями установок, в зависимости от особенностей применяемой холодильно-нагревательной установки и специфики хранения продукта.
В большинстве случаев холодильно-нагревательная установка содержит рабочую камеру для хранения продукта (далее - рабочая камера), компрессор, который обеспечивает работу установки в режиме холодильника, как правило он устанавливается в корпусе установки вне рабочей камеры, нагреватель, который обеспечивает работу установки в режиме нагревателя, как правило он устанавливается в рабочую камеру, и устройство термостатирования для холодильно-нагревательной установки, которое обеспечивает перевод установки из режима нагревателя в режим холодильника при увеличении температуры окружающей среды и преодолении верхнего порогового значения, или наоборот, из режима холодильника в режим нагревателя при уменьшении температуры окружающей среды нижнего порогового значения. Другими словами устройство термостатирования для холодильно-нагревательной установки - это устройство, автоматически выключающее компрессор и включающее нагреватель при уменьшении температуры окружающей среды и преодоления нижнего порогового значения, и автоматически выключающее нагреватель и включающее компрессор при увеличении температуры окружающей среды и преодоления верхнего порогового значения.
Известно устройство термостатирования для холодильно-нагревательной установки, раскрытое в публикации патента RU 2112909 С1 (дата публикации - 10.06.1998). Данный документ раскрывает бытовую холодильно-нагревательную установку, содержащую термостатируемый шкаф с рабочей камерой, последовательно соединенные задатчик температуры в рабочей камере, вычитающий элемент, управляющее устройство, исполнительное устройство и холодильный агрегат, например, парокомпрессионного типа, с испарителем и конденсатором, датчик температуры внутри камеры, соединенный с вторым входом вычитающего элемента, согласно изобретению термостатируемый шкаф или его часть размещена вне отапливаемого помещения, в том числе и на открытом воздухе, дополнительно в установку введены последовательно соединенные второе исполнительное устройство и электронагреватель, размещенный в рабочей камере термостатируемого шкафа, причем вход второго управляющего устройства соединен с выходом вычитающего элемента.
Детальный анализ этого документа (патента RU 2112909 С1) показал, что он раскрывает устройство термостатирования для холодильно-нагревательной установки, содержащее два температурных датчика, один из которых установлен в рабочей камере установки, а другой вне холодильно-нагревательной установки. Выходные сигналы с выходов этих температурных датчиков сравниваются вычитающим устройством, и в зависимости от знака разности включается либо компрессор (парокомпрессорный холодильный агрегат) либо нагревательный элемент (электронагреватель), установленный в рабочей камере. Таким образом осуществляется переключение установки из режима холодильника в режим нагревателя, или наоборот из режима нагревателя в режим холодильника, при этом раскрытое в патенте RU 2112909 С1 устройство термостатирования по мнению изобретателей позволяет снизить энергопотребление холодильно-нагревательной установки, т.е. установка работает в наиболее экономичном режиме.
Практика использования холодильно-нагревательных установок вышеописанного типа показала, что их эксплуатация с условиях низких температур окружающей среды, т.е. температур ниже +4°С, даже в течении непродолжительного времени невозможна и даже опасна. Это обусловлено тем, что компрессор при работе в условиях низких температур окружающей среды очень быстро выходит из строя из-за трудностей. Тяжелый запуск компрессора, т.е. запуск компрессора при пониженной температуре окружающей среды, может быть спровоцирован, например, повышением температуры в рабочей камере при загрузке продукта, некорректной работой сравнивающего вычитающего устройства, некорректной работой одного или каждого температурного датчика. Даже небольшое количество запусков компрессора в условиях низких температур окружающей среды, когда смазка компрессора находимся не в жидком, а в загустевшем состоянии, быстро выводит компрессор из строя. В лучшем случае это приводит к поломке холодильно-нагревательной установки, в худшем - к ее возгоранию. Следует так же учитывать, что компрессор является самой дорогостоящим агрегатом установки и его ремонт или замена является дорогим мероприятием. Это является технической проблемой в рамках настоящей патентной заявки.
Мы пришли к заключению, что для надежной и безопасной эксплуатации холодильно-нагревательной установки в ее конструкции должно быть предусмотрено устройство термостатирования, которое, помимо своей основной функции переключения устройства с режима холодильника в режим нагревателя, или наоборот, обеспечивало бы защиту компрессора от автоматического или ручного включения в условиях низких температур окружающей среды.
В целом техническим результатом настоящего изобретения является создание устройства термостатирования для холодильно-нагревательной установки, конструкция которого обеспечивала бы, помимо своей основной функции переключения устройства из режима холодильника в режим нагревателя, или наоборот, защиту компрессора от автоматического или ручного включения в условиях низких температур окружающей среды, и как следствие этого - повышало бы надежность и безопасность эксплуатации холодильно-нагревательной установки.
Вышеуказанный технический результат достигнут в устройстве термостатирования для холодильно-нагревательной установки (первый вариант исполнения), содержащем датчик внешней температуры, который установлен снаружи холодильно-нагревательной установки, триггер Шмитта, вход которого подключен к выходу датчика внешней температуры, коммутатор, первый вход, т.е. вход управления, которого подключен к выходу триггера Шмитта, второй вход которого подключен к выходу термостата холодильно-нагревательной установки, установленному в камере для хранения продукта, и первый выход которого подключен к входу компрессора холодильно-нагревательной установки, инвертор, вход которого подключен к второму выходу коммутатора и выход которого подключен к входу нагревателя, который установлен в камере для хранения продукта холодильно-нагревательной установки.
Данная устройство термостатирования для холодильно-нагревательной установки, с одной стороны, обеспечивает корректную работу холодильно-нагревательной установки в заданном режиме, определяемом термостатом холодильника, и, с другой стороны, обеспечивает защиту компрессора от запуска при низких температурах окружающей среды. Более конкретно, защиту компрессора от запуска при пониженных температурах окружающей среды осуществляют датчик внешней температуры, который измеряет температуру внешней среды и на выходе формирует напряжение постоянного тока, пропорциональное указанной температуре окружающей среды, триггер Шмитта, который формирует команды управления коммутатором в зависимости от изменения напряжения постоянного тока на выходе датчика внешней температуры, и коммутатор, который в свою очередь включает или отключает компрессор в зависимости от команд управления, получаемых от триггера Шмитта. Если холодильно-нагревательная установка находиться в окружающей среде, температура которой ниже предельно допустимой для запуска компрессора, то именно эти элементы устройства термостатирования в конечном итоге не позволят запустить компрессор.
Вышеуказанный технический результат достигнут и в устройстве термостатирования для холодильно-нагревательной установки (второй вариант исполнения), содержащем датчик внешней температуры, который установлен снаружи холодильно-нагревательной установки, триггер Шмитта, вход которого подключен к выходу датчика внешней температуры, коммутатор, второй вход которого подключен к выходу термостата холодильно-нагревательной установки, установленному в камере для хранения продукта, и первый выход которого подключен к входу компрессора холодильно-нагревательной установки, инвертор, вход которого подключен к второму выходу коммутатора и выход которого подключен к входу нагревателя, который установлен в камере для хранения продукта холодильно-нагревательной установки, компаратор, вход которого подключен к выходу датчика внешней температуры, первый логический элемент «или», первый вход которого подключен к выходу компаратора, второй вход которого подключен к выходу триггера Шмитта и выход которого подключен к первому входу, т.е. входу управления, коммутатора.
Дело в том, что наиболее уязвимым элементом устройства термостатирования является датчик внешней температуры, так как он расположен вне установки, как правило на открытом воздухе, и он может оборван или сломан, например, в результате вандальных действий или при неаккуратной транспортировке установки. В этом случае, т.е. в случае, когда датчик температуры работает некорректно, на входе триггера Шмитта образуется высокое напряжение, которое подается на вход компаратора, который формирует только команду отключения компрессора, проходящую через первый логический элемент «или», на вход коммутатора, отключающего компрессор. Таким образом обеспечивается защита компрессора при некорректной работе датчика внешней температуры.
Если датчик внешней температуры работает корректно, то он измеряет температуру внешней среды и на своем выходе формирует напряжение постоянного тока, пропорциональное температуре окружающей среды. Напряжение постоянного тока от датчика поступает на входы триггера Шмитта и компаратора. Триггер Шмитта формирует команды управления коммутатором в зависимости от изменения напряжения постоянного тока на выходе датчика внешней температуры, компаратор в этом случае не работает. Коммутатор, в свою очередь, включает или отключает компрессор в зависимости от команд управления, получаемых от триггера Шмитта. Команда от триггера Шмитта на коммутатор проходит через первый логический элемент «или», который обеспечивает прохождение команды или от триггера Шмитта или от компаратора при отказе работы датчика внешней температуры. Если холодильно-нагревательная установка находиться в окружающей среде, температура которой ниже предельно допустимой для запуска компрессора, то корректно работающий датчик внешней температуры, триггер Шмитта и коммутатор не позволят запустить компрессор, а если датчик температур работает некорректно, то компаратор и первый логический элемент «или» не позволят запустить компрессор. Другими словами рассматриваемый вариант устройства термостатирования предотвращает запуск компрессора при низких температурах окружающей среды и/или при некорректной работе датчика внешней температуры.
Вышеуказанный технический результат достигнут и в устройстве термостатирования для холодильно-нагревательной установки (третий вариант исполнения), содержащем датчик внешней температуры, который установлен снаружи холодильно-нагревательной установки, триггер Шмитта, вход которого подключен к выходу датчика внешней температуры, коммутатор, второй вход которого подключен к выходу термостата холодильно-нагревательной установки, установленному в камере для хранения продукта, и первый выход которого подключен к входу компрессора холодильно-нагревательной установки, инвертор, вход которого подключен к второму выходу коммутатора и выход которого подключен к входу нагревателя, который установлен в камере для хранения продукта холодильно-нагревательной установки, компаратор, вход которого подключен к выходу датчика внешней температуры, первый логический элемент «или», первый вход которого подключен к выходу компаратора, второй вход которого подключен к выходу триггера Шмитта, блок задержки электрического сигнала, вход которого подключен к выходу первого логического элемента «или», и второй логический элемент «или», первый вход которого подключен к выходу блока задержки электрического сигнала, второй вход которого подключен к выходу первого логического элемента «или» и выход которого подключен к первому входу, т.е. входу управления, коммутатора.
Компрессор может поломаться из-за частых включений в единицу времени, спровоцированных резким и разнонаправленным изменением температуры окружающей среды, т.е. требуется защита компрессора. Защита компрессора обеспечивается дополнением устройства термостатирования блоком задержки электрического сигнала и вторым логическим элементом «или» с заранее запрограммированной задержкой, которая ограничивает количество запусков компрессора в единицу времени. Это защищает компрессор от частых включений и выключений, и, таким образом, снижается вероятность поломки компрессора, увеличивается надежность и безопасность работы холодильно-нагревательной установки.
В целом устройство термостатирования вышеописанного типа защищает компрессор от запуска при низких температурах окружающей среды, предотвращает запуск компрессора при некорректной работе датчика внешней температуры и защищает компрессор от поломок, спровоцированных многократном переходом холодильно-нагревательной установки из режима нагревателя в режим холодильника (запуск компрессора), чередующимся с многократным переходом холодильно-нагревательной установки из режима холодильника в режим нагревателя (остановка компрессора), в течении короткого промежутка времени.
Вышеуказанный технический результат достигнут и в устройстве термостатирования для холодильно-нагревательной установки (четвертый вариант исполнения), содержащем датчик внешней температуры, который установлен снаружи холодильно-нагревательной установки, триггер Шмитта, вход которого подключен к выходу датчика внешней температуры, коммутатор, второй вход которого подключен к выходу термостата холодильно-нагревательной установки, установленному в камере для хранения продукта, и первый выход которого подключен к входу компрессора холодильно-нагревательной установки, инвертор, вход которого подключен к второму выходу коммутатора и выход которого подключен к входу нагревателя, который установлен в камере для хранения продукта холодильно-нагревательной установки, компаратор, вход которого подключен к выходу датчика внешней температуры, первый логический элемент «или», первый вход которого подключен к выходу компаратора, второй вход которого подключен к выходу триггера Шмитта, и блок задержки электрического сигнала, вход которого подключен к выходу триггера Шмитта и выход которого подключен к третьему входу первого логического элемента «или».
Этот, четвертый вариант, устройства термостатирования для холодильно-нагревательной установки аналогичен третьему варианту выполнения устройства термостатирования, но он более прост, так как в его конструкции отсутствует второй логического элемент «или», а первый логический элемент «или» имеет дополнительный вход для подключения блока задержки электрического сигнала. Это устройство термостатирование обеспечивает корректную работу холодильно-нагревательной установки при максимальной защите компрессора от запуска при низких температурах окружающей среды и/или при некорректной работе датчика внешней температуры и/или от частых включений или выключений.
Дальнейшее описание устройств термостатирования, выполненных в соответствии с настоящим изобретением, будет осуществлено с помощью чертежей, на которых:
Фиг. 1 изображает принципиальную блок-схему устройства термостатирования для холодильно-нагревательной установки, выполненному согласно изобретению, по первому варианту исполнения;
Фиг. 2 - принципиальную блок-схему устройства термостатирования для холодильно-нагревательной установки, выполненному согласно изобретению, по второму варианту исполнения;
Фиг. 3 - принципиальную блок-схему устройства термостатирования для холодильно-нагревательной установки, выполненному согласно изобретению, по третьему варианту исполнения;
Фиг. 4 - принципиальную блок-схему устройства термостатирования для холодильно-нагревательной установки, выполненному согласно изобретению, по четвертому варианту исполнения.
Ниже со ссылками на Фиг. 1 будет рассмотрено устройство термостатирования для промышленной холодильно-нагревательной установки, предназначенной для хранения овощей в не отапливаемом складе.
Устройство термостатирования для холодильно-нагревательной установки содержит датчик 1 внешней температуры, который установлен снаружи холодильно-нагревательной установки 2. Кроме этого устройство термостатирования содержит триггер Шмитта 3, вход которого подключен к выходу датчика 1 внешней температуры, коммутатор 4, первый вход, т.е. вход управления, которого подключен к выходу триггера Шмитта 3, второй вход которого подключен к выходу термостата 5 холодильно-нагревательной установки 2, установленному в камере 6 для хранения продукта (овощей), и первый выход которого подключен к входу компрессора 7 холодильно-нагревательной установки 2, и инвертор 8, вход которого подключен к второму выходу коммутатора 4 и выход которого подключен к входу нагревателя 9, который установлен в камере 6 для хранения продукта холодильно-нагревательной установки 2.
пээ
Для питания электронных элементов, а именно датчика 1 внешней температуры, триггера Шмитта 3, коммутатора 4 и инвертора 8, предусмотрен блок питания 10, преобразующий напряжение питающей электросети 220 В, 50 Гц, в постоянные стабилизированные напряжения U равные 6 В и 12 В. Блок питания 10 своим входом подключается к питающей электросети, и своими выходами ко входам указанных электронных элементов. Кроме этого, сам холодильник также подключается к питающей электросети 220 Вт, 50 Гц, напряжение которой подается на вход термостата 5.
В штатном режиме, т.е. в режиме, когда температура в складе не понижается ниже температуры, при которой запуск компрессора запрещен, устройство термостатирования работает нижеследующим образом. Сигнал в виде изменяющегося пропорционально температуре внешней среды напряжения постоянного тока подается с выхода датчика 1 температуры на вход триггера Шмитта 3. На выходе триггера Шмитта 3 устанавливается напряжение низкого уровня, которое подается на управляющий вход коммутатора 4. Напряжение низкого уровня не переключает коммутатор 4, поэтому термостат 5, который подключен через коммутатор 4 к компрессору 7 и нагревателю 9, включает или выключает их в обычном режиме охлаждения или нагревания.
Если температура в складе понижается ниже температуры, при которой запуск компрессора запрещен, то на выходе датчика 1 температуры напряжение постоянного тока понижается и становится ниже порога переключения триггера Шмитта 3. В этом случае на выходе триггера Шмитта 3 устанавливается напряжение высокого уровня, которое подается на управляющий вход коммутатора 4. Коммутатор 4 отключает компрессор 7 и подключает выход термостата 5 к входу инвертора 8. При снижении температуры в холодильной камере 6 ниже нижнего предела термостата 5 на его выходе напряжение снижается до нулевого уровня. В этом случае на выходе инвертора 8 устанавливается высокое напряжение, которое подается на вход нагревателя 9. Нагреватель 9 включается и температура в холодильной камере 6 повышается. Как только температура в холодильной камере достигает верхнего предела термостата 5, на выходе термостата 5 появляется высокое напряжение, соответственно на выходе инвертора 8 напряжение снижается до нулевого уровня и нагреватель 9 отключается. Температура в холодильной камере 6 будет понижаться за счет низкой температуры окружающей среды. Указанный процесс будет повторяться до повышения температуры окружающей среды.
Ниже со ссылками на Фиг. 2 будет рассмотрено устройство термостатирования для промышленной холодильно-нагревательной установки, предназначенной для хранения сырой рыбы в не отапливаемом складе. Устройство термостатирования для холодильно-нагревательной установки содержит датчик 1 внешней температуры, который установлен снаружи холодильно-нагревательной установки 2. Кроме этого устройство термостатирования содержит триггер Шмитта 3, вход которого подключен к выходу датчика 1 внешней температуры, и коммутатор 4, второй вход которого подключен к выходу термостата 5 холодильно-нагревательной установки 2, установленному в камере 6 для хранения продукта (сырой рыбы), и первый выход которого подключен к входу компрессора 7 холодильно-нагревательной установки 2. Кроме этого устройство термостатирования содержит инвертор 8, вход которого подключен к второму выходу коммутатора 4 и выход которого подключен к входу нагревателя 9, который установлен в камере 6 для хранения продукта холодильно-нагревательной установки 2, компаратор 11, вход которого подключен к выходу датчика 1 внешней температуры, и первый логический элемент «или» 12, первый вход которого подключен к выходу компаратора 11, второй вход которого подключен к выходу триггера Шмитта 3 и выход которого подключен к первому входу, т.е. входу управления, коммутатора 4.
пээ
Для питания электронных элементов, а именно датчика 1 внешней температуры, триггера Шмитта 3, коммутатора 4, инвертора 8, компаратора 11 и первого логического элемента «или» 12, предусмотрен блок питания 10, преобразующий напряжение питающей электросети 220 В, 50 Гц, в постоянные стабилизированные напряжения U, равные 6 В и 12 В. Блок питания 10 своим входом подключается к питающей электросети, и своими выходами ко входам указанных электронных элементов. Кроме этого, сам холодильник также подключается к питающей электросети 220 Вт, 50 Гц, напряжение которой подается на вход термостата 5.
В штатном режиме, т.е. в режиме, когда температура в складе не понижается ниже температуры, при которой запуск компрессора запрещен, устройство термостатирования работает нижеследующим образом. Сигнал в виде изменяющегося пропорционально температуре внешней среды напряжения постоянного тока подается с выхода датчика 1 температуры на вход триггера Шмитта 3. На выходе триггера Шмитта 3 устанавливается напряжение низкого уровня, которое подается на первый вход первого логического элемента «или» 12, на выходе которого также установится напряжение низкого уровня, которое подается на управляющий вход коммутатора 4. Напряжение низкого уровня не переключает коммутатор 4, поэтому выход термостата 5 подключен через коммутатор 4 к компрессору 7 и включает его в обычном режиме охлаждения.
Если температура в складе понижается ниже температуры, при которой запуск компрессора запрещен, то на выходе датчика 1 температуры напряжение постоянного тока понижается и становится ниже порога переключения триггера Шмитта 3. На выходе триггера Шмитта 3 устанавливается напряжение высокого уровня, которое подается на первый вход первого логического элемента «или» 12, и, соответственно, на его выходе установится напряжение высокого уровня, которое подается на управляющий вход коммутатора 4. Коммутатор 4 отключает компрессор 7 и подключает выход термостата 5 к входу инвертора 8. При снижении температуры в холодильной камере 6 ниже нижнего предела термостата 5 на его выходе напряжение снижается до нулевого уровня. В этом случае на выходе инвертора 8 устанавливается высокое напряжение, которое подается на вход нагревателя 9. Нагреватель 9 включается и температура в холодильной камере 6 повышается. Как только температура в холодильной камере достигает верхнего предела термостата 5, на выходе термостата 5 появляется высокое напряжение, соответственно на выходе инвертора 8 напряжение снижается до нулевого уровня и нагреватель 9 отключается. Температура в холодильной камере 6 будет понижаться за счет низкой температуры окружающей среды. Указанный процесс будет повторяться до повышения температуры окружающей среды.
Если работа датчика 1 внешней температуры некорректна из-за его поломки, то устройство термостатирования работает нижеследующим образом. При поломке датчика 1 внешней температуры, или обрыве соединительных проводов на входах термостата 5 и компаратора 11, появляется высокое напряжение, которое значительно выше напряжения постоянного тока, чем при нормальной работе датчика 1 внешней температуры. На выходе компаратора 11 установится напряжение высокого уровня, которое подается на второй вход первого логического элемента «или» 12. На выходе первого логического элемента «или» 12 также установится напряжение высокого уровня, которое подается на управляющий вход коммутатора 4. В этом случае коммутатор 4 отключает компрессор 7. Последующее включение компрессора 7 возможно только после устранения указанных выше неполадок.
Ниже со ссылками на Фиг. 3 будет рассмотрено устройство термостатирования для торговой холодильно-нагревательной установки, предназначенной для хранения прохладительных напитков в условиях открытого воздуха. Такое устройство термостатирования для холодильно-нагревательной установки содержит датчик 1 внешней температуры, который установлен снаружи холодильно-нагревательной установки 2. Кроме этого установка термостатирования содержит триггер Шмитта 3, вход которого подключен к выходу датчика 1 внешней температуры, коммутатор 4, второй вход которого подключен к выходу термостата 5 холодильно-нагревательной установки 2, установленному в камере 6 для хранения продукта (прохладительных напитков), и первый выход которого подключен к входу компрессора 7 холодильно-нагревательной установки 2, инвертор 8, вход которого подключен к второму выходу коммутатора 4 и выход которого подключен к входу нагревателя 9, который установлен в камере 6 для хранения продукта холодильно-нагревательной установки 2, компаратор 11, вход которого подключен к выходу датчика 1 внешней температуры, и первый логический элемент «или» 12, первый вход которого подключен к выходу компаратора 11, второй вход которого подключен к выходу триггера Шмитта 3. Кроме этого устройство термостатирования содержит блок 13 задержки электрического сигнала, вход которого подключен к выходу первого логического элемента «или» 12, и второй логический элемент «или» 14, первый вход которого подключен к выходу блока 13 задержки электрического сигнала, второй вход которого подключен к выходу первого логического элемента «или» 12 и выход которого подключен к первому входу, т.е. входу управления, коммутатора 4.
пээ
Для питания электронных элементов, а именно датчика 1 внешней температуры, триггера Шмитта 3, коммутатора 4, инвертора 8, компаратора 11, первого логического элемента «или» 12, блока задержки 13 и второго логического элемента «или» 12, предусмотрен блок питания 10, преобразующий напряжение питающей электросети 220 В, 50 Гц, в постоянные стабилизированные напряжения U, равные 6 В и 12 В. Блок питания 10 своим входом подключается к питающей электросети, и своими выходами ко входам указанных электронных элементов. Кроме этого, сам холодильник также подключается к питающей электросети 220 Вт, 50 Гц, напряжение которой подается на вход термостата 5.
В штатном режиме, т.е. в режиме, когда температура окружающей среды (открытого воздуха) не понижается ниже температуры, при которой запуск компрессора запрещен, то устройство термостатирования работает нижеследующим образом. Сигнал в виде изменяющегося пропорционально температуре внешней среды напряжения постоянного тока подается с выхода датчика 1 температуры на вход триггера Шмитта 3. На выходе триггера Шмитта 3 устанавливается напряжение низкого уровня, которое подается на первый вход первого логического элемента «или» 12, на выходе которого также установится напряжение низкого уровня, которое подается на первый вход второго логического элемента «или» 14 и на вход элемента 13 задержки. На выходе второго логического элемента «или» 14 установится также напряжение низкого уровня, которое подается на управляющий вход коммутатора 4. Напряжение низкого уровня не переключает коммутатор 4, поэтому выход термостата 5 подключен к компрессору 7 и включает, или выключает, его в обычном режиме охлаждения.
Если температура открытого воздуха понижается ниже температуры, при которой запуск компрессора запрещен, то на выходе датчика 1 температуры напряжение постоянного тока понижается и становится ниже порога переключения триггера Шмитта 3. На выходе триггера Шмитта 3 устанавливается напряжение высокого уровня, которое подается на первый вход первого логического элемента «или» 12, соответственно, на его выходе устанавливается напряжение высокого уровня, которое подается на первый вход второго логического элемента «или» 14, соответственно на его выходе также устанавливается напряжение высокого уровня, которое подается на управляющий вход коммутатора 4. Коммутатор 4 отключает компрессор 7 и подключает выход термостата 5 к входу инвертора
8. При снижении температуры в холодильной камере 6 ниже нижнего предела термостата 5 на его выходе напряжение снижается до нулевого уровня. В этом случае на выходе инвертора 8 устанавливается высокое напряжение, которое подается на вход нагревателя
9. Нагреватель 9 включается и температура в холодильной камере 6 повышается. Как только температура в холодильной камере 6 достигает верхнего предела термостата 5, то на выходе термостата 5 появляется высокое напряжение, соответственно на выходе инвертора 8 напряжение снижается до нулевого уровня и нагреватель 9 отключается. Температура в холодильной камере 6 будет понижаться за счет низкой температуры окружающей среды (открытого воздуха). Указанный процесс будет повторяться до повышения температуры окружающей среды.
Если работа датчика 1 внешней температуры некорректна из-за его поломки, то устройство термостатирования работает нижеследующим образом. При поломке датчика 1 внешней температуры, или обрыве соединительных проводов на входах термостата 5 и/или компаратора 11, появляется высокое напряжение, которое значительно выше напряжения постоянного тока, чем при нормальной работе датчика 1 внешней температуры. На выходе компаратора 11 установится напряжение высокого уровня, которое подается на второй вход первого логического элемента «или» 12. На выходе первого логического элемента «или» 12 также установится напряжение высокого уровня, которое подается на первый вход второго логического элемента «или» 14, соответственно, на его выходе установится напряжение высокого уровня, которое подается на управляющий вход коммутатора 4. Коммутатор 4 отключает компрессор 7. Последующее включение компрессора 7 возможно только после устранения вышеуказанных поломок.
Если устройство термостатирования работает в условиях резких и разнонаправленных изменений температуры окружающей среды, то при повышении температуры окружающей среды напряжение постоянного тока на выходе датчика 1 внешней температуры становится выше уровня напряжения включения компрессора 7, в результате этого на выходе триггера Шмитта 3 напряжение изменится с высокого уровня на низкий. Напряжение на первом входе первого логического элемента «или» 12, и, соответственно, на его выходе также установится напряжение низкого уровня. При резком переходе (скачке) напряжения с высокого уровня на низкий на входе элемента 13 задержки, который подключен к выходу первого логического элемента «или» 12, и на выходе элемента 13 задержки устанавливается напряжение высокого уровня, которое подается на второй вход второго логического элемента «или» 14. На выходе второго логического элемента «или» 14 будет поддерживаться напряжение высокого уровня, на время, определяемое элементом 13 задержки, и составляет несколько минут. Соответственно, на это время будет переключен коммутатор 4 и компрессор 7 не включится. Поэтому независимо от скорости чередования моментов изменения температуры внешней среды, количество запусков компрессора 7 будет ограничено. Это также повышает надежность его работы.
Ниже со ссылками на Фиг. 4 будет рассмотрено устройство термостатирования для торговой холодильно-нагревательной установки, так же предназначенной для хранения прохладительных напитков в условиях открытого воздуха. Такое устройство термостатирования для холодильно-нагревательной установки, содержит датчик 1 внешней температуры, который установлен снаружи холодильно-нагревательной установки 2, триггер Шмитта 3, вход которого подключен к выходу датчика 1 внешней температуры, коммутатор 4, второй вход которого подключен к выходу термостата 5 холодильно-нагревательной установки 2, установленному в камере 6 для хранения продукта, и первый выход которого подключен к входу компрессора 7 холодильно-нагревательной установки 2, и инвертор 8, вход которого подключен к второму выходу коммутатора 4 и выход которого подключен к входу нагревателя 9, который установлен в камере 6 для хранения продукта холодильно-нагревательной установки 2. Кроме этого устройство термостатирования содержит компаратор 11, вход которого подключен к выходу датчика 1 внешней температуры, первый логический элемент «или» 12, первый вход которого подключен к выходу компаратора 11, второй вход которого подключен к выходу триггера Шмитта 3, и блок 13 задержки электрического сигнала, вход которого подключен к выходу триггера Шмитта 3 и выход которого подключен к третьему входу первого логического элемента «или» 12.
пээ
Для питания электронных элементов, а именно датчика 1 внешней температуры, триггера Шмитта 3, коммутатора 4, инвертора 8, компаратора 11, первого логического элемента «или» 12 и блока задержки 13, предусмотрен блок питания 10, преобразующий напряжение питающей электросети 220 В, 50 Гц, в постоянные стабилизированные напряжения U, равные 6 В и 12 В. Блок питания 10 своим входом подключается к питающей электросети, и своими выходами ко входам указанных электронных элементов. Кроме этого, сам холодильник также подключается к питающей электросети 220 Вт, 50 Гц, напряжение которой подается на вход термостата 5.
В штатном режиме, т.е. в режиме, когда температура открытого воздуха не понижается ниже температуры, при которой запуск компрессора запрещен, устройство термостатирования работает нижеследующим образом. Сигнал в виде изменяющегося пропорционально температуре внешней среды напряжения постоянного тока подается с выхода датчика 1 температуры на вход триггера Шмитта 3. На выходе триггера Шмитта 3 устанавливается напряжение низкого уровня, которое подается на первый вход первого логического элемента «или» 12, на выходе которого также установится напряжение низкого уровня, которое подается на управляющий вход коммутатора 4. Напряжение низкого уровня не переключает коммутатор 4, поэтому выход термостата 5 подключен к компрессору 7 и включает или выключает его в обычном режиме охлаждения.
Если температура открытого воздуха понижается ниже температуры, при которой запуск компрессора запрещен, то на выходе датчика 1 температуры напряжение постоянного тока понижается и становится ниже порога переключения триггера Шмитта 3. На выходе триггера Шмитта 3 устанавливается напряжение высокого уровня, которое подается на первый вход первого логического элемента «или» 12, соответственно, на его выходе установится напряжение высокого уровня, которое подается на управляющий вход коммутатора 4. Коммутатор 4 отключает компрессор 7 и подключает выход термостата 5 к входу инвертора 8. При снижении температуры в холодильной камере 6 ниже нижнего предела термостата 5 на его выходе напряжение снижается до нулевого уровня. В этом случае на выходе инвертора 8 устанавливается высокое напряжение, которое подается на вход нагревателя 9. Нагреватель 9 включается и температура в холодильной камере 6 повышается. Как только температура в холодильной камере 6 достигает верхнего предела термостата 5, на выходе термостата 5 появляется высокое напряжение, соответственно на выходе инвертора 8 напряжение снижается до нулевого уровня и нагреватель 9 отключается. Температура в холодильной камере 6 будет понижаться за счет низкой температуры открытого воздуха. Указанный процесс будет повторяться до повышения температуры открытого воздуха.
Если работа датчика 1 внешней температуры некорректна из-за его поломки, то устройство термостатирования работает нижеследующим образом. При поломке датчика 1 внешней температуры, или обрыве соединительных проводов на входах термостата 5 и/или компаратора 11, появляется высокое напряжение, которое значительно выше напряжения постоянного тока, чем при нормальной работе датчика 1 внешней температуры. На выходе компаратора 11 установится напряжение высокого уровня, которое подается на второй вход первого логического элемента «или» 12. На выходе первого логического элемента «или» 12 также установится напряжение высокого уровня, которое подается на управляющий вход коммутатора 4. Коммутатор 4 отключает компрессор 7. Последующее включение компрессора 7 возможно только после устранения вышеуказанных неисправностей.
Если устройство термостатирования работает в условиях резких и разнонаправленных изменений температуры окружающей среды, то при повышении температуры окружающей среды напряжение постоянного тока на выходе датчика 1 внешней температуры становится выше уровня напряжения включения компрессора 7, и на выходе триггера Шмитта 3 напряжение изменится с высокого уровня на низкий. Напряжение на первом входе первого логического элемента «или» 12, и, соответственно, на его выходе также установится напряжение низкого уровня. При резком переходе (скачке) напряжения с высокого уровня на низкий на входе элемента 13 задержки, который подключен к выходу триггера Шмитта 3, и на выходе элемента 13 задержки установится напряжение высокого уровня, которое подается на третий вход первого логического элемента «или» 12. На выходе первого логического элемента «или» 12 будет поддерживаться напряжение высокого уровня, на время, определяемое элементом 13 задержки, оно составляет несколько минут. Соответственно, на это время будет переключен коммутатор 4 и компрессор 7 не включится. Поэтому независимо от скорости чередования моментов изменения температуры внешней среды, количество запусков компрессора 7 будет ограничено. Это также повышает надежность работы компрессора 7.
В целом смыслом изобретений в рамках настоящей патентной заявки является автоматическая защита компрессора холодильно-нагревательной установки от выхода из строя, спровоцированного понижением температуры окружающей среды до значений, при которых компрессор не должен запускаться, и/или спровоцированного некорректной работой датчика внешней температуры, которая может возникнуть из-за поломки датчика по любой причине, и/или спровоцированного резкими и разнонаправленными изменениями температуры окружающей среды.