Устройство тепловой защиты электрочайника - Electrik-Ufa.ru
Рейтинг статьи
1 звезда2 звезды3 звезды4 звезды5 звезд (пока оценок нет)
Загрузка...

Устройство тепловой защиты электрочайника

Принцип работы электрочайника

Трудно представить современную жизнь без электрочайников. Высокая скорость нагрева, привлекательный внешний вид и низкое количество потребляемой энергии сделали его незаменимым прибором на любой кухне, как в доме, так и в офисе. Данная статья ознакомит вас с устройством современного электрочайника и поможет разобраться во всех тонкостях его работы.

Немного истории

Идея создания такого устройства принадлежит американскому полковнику Кромптону, который впервые продемонстрировал свое изобретение на Чикагской всемирной ярмарке 1893 года. Нагревательный элемент был вмонтирован в подставку чайника, что на порядок увеличивало время и расход электроэнергии, требуемой для нагрева воды. Из-за указанных недостатков, устройство не смогло привлечь к себе внимание широкой публики.

Взяв за основу идею Кромптона, англичанин Артур Лардж усовершенствовал модель, установив нагревательный элемент прямо во внутреннюю поверхность прибора, что позволило сократить время нагрева до минимума.

Первый электрочайник серийного производства был выпущен в Германии в начале 20 столетия компанией AEG. Некоторые модели до сих пор можно встретить в музеях современного дизайна по всему миру.

Виды ТЭН

Современные модели электрических чайников состоят из следующих компонентов:

  • специальная подставка,
  • нагревательный элемент,
  • корпус,
  • стеклянная колба,
  • термостат.

Так как основной частью любого чайника является нагревательный элемент (ТЭН), то по своей конструкции устройства классифицируются по типу нагревательной поверхности.

  1. Нагревательная поверхность открытого типа, как правило, представляет собой пластину из нержавеющей стали, которая располагается на дне корпуса и имеет непосредственный контакт с водой. Такой тип ТЭНов характерен для моделей низкого ценового диапазона.
  2. Нагревательная поверхность закрытого типа представлена специальной поверхностью, изолированной от контакта с водой. Это позволяет избежать возникновения накипи на стенках и на самом ТЭНе устройства. Устройства с такими нагревательными поверхностями характеризуются более высокой стоимостью.

Как все работает

Для того чтобы понять, как работает любое устройство, необходимо ознакомится с его схемой. Схема электрочайника выглядит следующим образом:

Электрический ток подается на контакты специальной подставки XP1. Далее ток проходит через терморегулятор S1. С данного регулятора ток поступает на контакты ТЭНа. HL – световой индикатор. S2 — выключатель тепловой защиты, который не участвует в процессе нагрева воды. Он срабатывает лишь в том случае, если колба чайника пуста.

Данная схема чайника довольно условна и может отличаться в зависимости от модели и количества дополнительных функций устройства.

В более обобщенном виде, принцип работы электрочайника заключается в последовательном осуществлении следующих действий:

  1. Устанавливая устройство на специальную подставку, пользователь подключает чайник к электросети и нажатием кнопки активирует работу аппарата. Посредством электрического тока, нагревательный элемент кипятит воду. Максимально допустимая температура нагрева для таких приборов составляет 100 градусов по Цельсию. Из-за различных примесей, присутствующих в водопроводной воде, это значение может снизиться до 93-95 градусов.
  2. Термостат определяет температуру нагрева воды и, после достижения определенной отметки, автоматически отключает подачу электричества на нагревательный элемент.
  3. Если на вашем устройстве установлен режим поддержания температуры, чайник будет осуществлять постоянный подогрев воды после ее остывания до определенной температуры.

Многие современные модели устроены по принципу термоса: внутренняя колба изолирована от внешнего корпуса «воздушной подушкой», что способствует более долгому сохранению высокой температуры.

При выборе электрического чайника стоит обратить на материал, из которого он сделан. Устройства с металлической основой дольше всего нагреваются и используют большое количество энергии. Керамические чайники долго сохраняют тепло и отличаются более высокой скоростью нагрева.

Керамический чайник Rolsen RK-1008 C

Механизм автоматического отключения

В основе данного механизма лежит биметаллическая пластина, которая реагирует на количество горячего пара, поступающего из колбы аппарата. В разных моделях устройств этот механизм располагается в разных местах, что не оказывает никакого влияния на эффективность или долговечность.

При закипании вода начинает выделять большое количество горячего пара, который проходит через трубку к специальной пластине. Горячий пар нагревает язычок пластины и, под действием температуры, она надавливает на кнопку переключателя.

Как правило, в качестве трубки для передачи пара используют полость ручки-держателя. Этот вариант является наиболее предпочтительным, поскольку исключается возможность возникновения протечки.

Меры предосторожности

Перед тем, как начать пользоваться чайником, следует внимательно ознакомиться с инструкцией по эксплуатации. Если по каким-либо причинам она отсутствует, необходимо придерживаться следующих правил.

  1. Никогда не включайте прибор, если количество воды в нем не превышает минимально допустимое значение. В противном случае это приведет к сгоранию электросхемы.
  2. Для бесперебойной работы прибора рекомендуется использовать отдельную розетку.
  3. Никогда не накрывайте корпус чайника другими предметами.
  4. Если сетевой провод вышел из строя или был поврежден, прекратите пользование устройством.
  5. Регулярно производите чистку внутренней поверхности, предварительно отключив прибор от электросети.

Правила пожарной безопасности при эксплуатации электрических сетей и электронагревательных приборов

Элементарные правила пожарной безопасности при эксплуатации электрических сетей и электронагревательных приборов

Для того чтобы электроприборы не стали источником пожара, необходимо соблюдать элементарные правила пожарной безопасности.

По типам конструкции нагревательных элементов можно выделить три группы электронагревательных устройств:

  • Нагревательные элементы открытого типа.
  • Нагревательные элементы закрытого типа.
  • Герметически закрытые нагревательные элементы.

классификация оборудования по сфере использования, выделяют устройства:

  1. Для нагрева воды (в системах водоснабжения, отопления, для стирки и приготовления пищи).
  2. Для нагрева воздуха (в сушильном и отопительном оборудовании).
  3. Для приготовления пищи (за счет нагрева поверхностей с посудой и непосредственного нагрева посуды).
  4. Ручные инструменты и приборы с электронагревательными элементами (паяльники, пирографы, утюги).
  5. Для обогрева человеческого тела.

Проектирование, монтаж, эксплуатацию электрических сетей, электроустановок и электротехнических изделий, а также контроль за их техническим состоянием необходимо осуществлять в соответствии с требованиями нормативных документов по электроэнергетике.

Электроустановки и бытовые электроприборы в помещениях, в которых по окончании рабочего времени отсутствует дежурный персонал, должны быть обесточены, за исключением дежурного освещения, установок пожаротушения и противопожарного водоснабжения, пожарной и охранно-пожарной сигнализации.

Другие электроустановки и электротехнические изделия (в том числе в жилых помещениях) могут оставаться под напряжением, если это обусловлено их функциональным назначением и (или) предусмотрено требованиями инструкции по эксплуатации.

Не допускается прокладка и эксплуатация воздушных линий электропередачи (в том числе временных и проложенных кабелем) над горючими кровлями, навесами, а также открытыми складами горючих веществ, материалов и изделий.

В соответствии с требованиями правил пожарной безопасности при эксплуатации действующих электроустановок запрещается:

•использовать приемники электрической энергии (электроприемники) в условиях, не соответствующих требованиям инструкций безопасности организаций-изготовителей. Использовать приемники, имеющие неисправности, которые в соответствии с инструкцией по эксплуатации могут привести к пожару, а также эксплуатировать электропровода и кабели с поврежденной или потерявшей защитные свойства изоляцией;

•пользоваться поврежденными розетками, рубильниками, другими электроустановочными изделиями;

•обертывать электролампы и светильники бумагой, тканью и другими горючими материалами, а также эксплуатировать светильники со снятыми колпаками (рассеивателями), предусмотренными конструкцией светильника;

•пользоваться электроутюгами, электроплитками, электрочайниками и другими электронагревательными приборами, не имеющими устройств тепловой защиты, без подставок из негорючих теплоизоляционных материалов, исключающих опасность возникновения пожара;

•применять нестандартные (самодельные) электронагревательные приборы, использовать некалиброванные плавкие вставки или другие самодельные аппараты защиты от перегрузки и короткого замыкания;

Читайте также:  Как подключить двухклавишный выключатель к двум лампочкам

•размещать (складировать) у электрощитов, электродвигателей и пусковой аппаратуры горючие (в том числе легковоспламеняющиеся) вещества и материалы.

•пользоваться всеми видами бытовых нагревательных приборов в складских и взрывопожароопасных помещениях.

•использовать электроприборы не соответствующие требованиям инструкций организаций-изготовителей, имеющие неисправности, которые могут привести к пожару.

•использовать электроприборы с электропроводами и кабелями, у которых повреждена или потеряла защитные свойства изоляция.

Запрещается эксплуатация электронагревательных приборов при отсутствии или неисправности терморегуляторов, предусмотренных конструкцией.

Отверстия в местах пересечения электрических проводов и кабелей (проложенных впервые или взамен существующих) с противопожарными преградами в зданиях и сооружениях, должны быть заделаны огнестойким материалом до включения электросети под напряжение.

В случае возникновения чрезвычайной ситуации звоните «01» или «101»

Если вы нашли ошибку: выделите текст и нажмите Ctrl+Enter

Устройство электрического чайника

Сегодня практически невозможно найти квартиру, где на кухне отсутствует электрический чайник. Электрочайник является не сложным бытовым электрическим прибором для нагрева воды. В данной статье мы рассмотрим его устройство. Это, возможно, пригодится вам для его ремонта, ведь как и любой прибор чайники иногда ломаются.

Принцип работы и электрическая схема электрочайника


Понять принцип работы любого электроприбора помогает его электрическая схема, на которой показано, что куда и как подается и происходит.

Работает чайник следующим образом. Через электрическую вилку напряжение (ток) с помощью гибкого шнура подается на контакты подставки. В основании чайника имеются свои контакты, которые соединяются с контактами на подставке. Далее ток идет через термовыключатель, который включается с помощью клавиши на чайнике и отключается автоматически, когда вода в чайнике закипит. Выключатель тепловой защиты непосредственно в работе электрочайника не участвует, всегда включен и срабатывает только в случае, если чайник находится во включенном состоянии без воды. С выключателей ток поступает трубчатый электрический нагреватель – ТЭН. Светодиодная лампочка нужна для индикации включенного состояния прибора.

Устройство электрочайника

Подставка электрического чайника

В своей конструкции подставка имеет три электрических контакта — два подпружиненных в концентрических канавках и один в центре. Центральный контакт (под штырь) — это соединение с заземляющим проводником РЕ. Два других (медные пластинки) — подают напряжение на чайник (220 В).

Нагревательный элемент (ТЭН)

Если снять крышку электрочайника, то на его дне мы увидим нагревательный элемент. Он либо открытый (изогнутый ТЭН), либо закрытый (металлический диск).

На концах нагревательного элемента имеются изолированные керамикой от корпуса выводы для подачи питающего напряжения. К ним приварены контактной сваркой стальные плоские контакты, на которые надеваются накидные клеммы.

Включение и защита чайника

Для подачи напряжения на нагревательный элемент (включение чайника) в ручке прибора имеется электрический выключатель с размыкающимся и замыкающимся контактами.

Для защиты чайника от перегрузок в сети в нем устанавливается тепловое реле. Оно чаще всего совмещается в выключателем, расположенным в ручке электроприбора. Реле отключает напряжение в случае короткого замыкания, скачков напряжения и нагрева электрических проводов.

Также для защиты электрочайника в нем устанавливается термостат. Он располагается, как правило, рядом с нагревательным элементом. Его задача отключить прибор в случае чрезмерного нагрева ТЭНа — забыли налить воду в чайник или она выкипела. Термостат представляет собой биметаллическую пластину, которая изгибается при сильном нагреве, что приводит к размыканию контактов. Как только пластина остывает, она снова замыкает контакты.

Индикатор включения электрочайника

В большинстве моделей чайников в основании или на клавише включения устанавливают индикатор включенного состояния. Это чаще всего светодиодная лампочка, напряжения на один контакт которой подается через выключатель чайника. Т.е. мы включаем прибор — загорается лампочка, прибор отключен — лампочка не горит.

Это что касается электротехнической составляющей конструкции электрочайника. Теперь поговорим немного о его других элементах.

Корпус электроприбора

Корпус электрического чайника может быть выполнен из пластика, стекла или металла. Более дешевые из пластика, более дорогие модели — из стекла.

Подставка прибора, как правило, выполняется из того же материала, что и сам чайник.

Колба чайника

В более простых и дешевых моделях колбой для воды служит сам корпус электрочайника. В более «продвинутых» кроме корпуса существует и колба (металлическая или стеклянная). Она располагается внутри корпуса, но не касается его, тем самым обеспечивая пространство между колбой и корпусом. Данное пространство обеспечивает сохранение высокой температуры воды долгое время. Т.е. чайник — это еще и термос.

Как отремонтировать электрочайник

Нередко возникает такая неприятная ситуация, как выход чайника из строя, причем в самый неподходящий момент. Можно сдать вышедший из строя электроприбор в ремонт, но это займет время. Также может не оказаться свободных мастеров и придется еще дольше обходиться без чайника. Или, возможно, причиной выхода из строя могла быть мелкая легкоустранимая неисправность – тогда будет жалко выкинутых на ремонт средств.

В общем, почему бы не попробовать выполнить ремонт самостоятельно, сэкономив при этом время и средства? В данной статье приведем рекомендации, которые помогут определить неисправность электрочайника и по возможности устранить ее.

Электрическая схема и принцип работы электрочайника

Большинство электрочайников, не зависимо от их стоимости имеют схожую конструкцию. Для наглядности приведем типичную схему электрочайника:

Для того чтобы найти неисправность электрочайника необходимо понимать принцип его работы. Опишем вкратце принцип работы по приведенной схеме, показывая наглядно все элементы схемы. Электричество из бытовой сети поступает через штепсельную вилку и провод к подставке.

Далее ток идет от подставки к чайнику через специальную контактную часть. Непосредственно в электрочайнике проводник заземления соединен с металлическими частями электрочайника. Нулевой и фазный проводники в специальном узле выведены на клеммы 1 и 2 (см. схему).

В этом же узле находится тепловая защита – термореле. На электрической схеме показано, что термореле находится в разрыве фазного проводника.

Тепловая защита служит для защиты ТЭНа чайника от повреждения в случае включения чайника без воды, либо если крышка чайника открыта, и он долгое время работает, не отключаясь автоматически. В нормальном режиме контакт термореле находится в замкнутом состоянии. Он размыкается в случае чрезмерного перегрева по вышеприведенным причинам.

Далее от клеммы 2 напряжение поступает напрямую к ТЭНу на клемму 4, а от клеммы 1 к другому выводу ТЭНа на клемму 3, но не напрямую, а через кнопку включения чайника.

Кнопка включения чайника позволяет вручную включать и отключать чайник, она имеет биметаллическую пластину, которая при достижении определенной температуры воздействует на отключение кнопки – то есть при закипании воды данная кнопка осуществляет автоматическое отключение электрочайника.

Параллельно выводам ТЭНа чайника подключается индикаторная лампа или подсветка – в зависимости от конструктивных особенностей электрочайника. Это может быть обычная лампа либо светодиодная подсветка, подключенная через драйвер питания.

Итак, начинаем поиск неисправности. Прежде всего, необходимо убедиться в том, что причиной неработоспособности чайника не было срабатывание вышеописанной тепловой защиты. Если срабатывание было, то необходимо подождать, пока защита не вернется в исходное состояние – то есть пока не замкнутся контакты. Если срабатывания защиты не было – переходим к поиску неисправности.

Читайте также:  Подключение вытяжки на кухне к электричеству

Проверка подставки электрочайника

Не спешите разбирать чайник. Очень часто причиной, по которой чайник не греет, является отсутствие контакта между контактными элементами электрочайника и подставки либо нарушение контакта в питающем проводе и вилке.

Откручиваем шурупы на подставке и снимаем крышку. Берем мультиметр, ставим в режим прозвонки и проверяем целостность шнура от штепсельной вилки до контактов. В недорогих электрочайниках производитель с целью экономии ставит шнур сечением, которое ниже допустимого для нагрузки электрочайника.

Например, для чайника мощностью 2 кВт устанавливают питающий провод сечением 0,75 кв. мм, а по факту может быть еще меньшее сечение. В процессе эксплуатации электрочайника такой провод нагревается, что в конечном итоге может привести к его повреждению либо отгоранию в месте подключения к вилке.

Если прозвонка показала обрыв провода, то необходимо приобрести новый провод большего сечения, которое соответствует нагрузке чайника. Например, для 2 кВт чайника достаточно будет провода сечением 1-1,5 кв. мм. Также необходимо приобрести новую вилку – подойдет евровилка, рассчитанная на нагрузку 16 А.

Далее необходимо оценить состояние контактной части подставки. Если видны следы нагара, то это свидетельствует о плохом контакте подставки с контактной частью электрочайника.

Не зависимо от того, является ли это причиной, по которой не работает чайник в данный момент, следует зачистить контакты от нагара и немного подогнуть их, обеспечив большую жесткость контакта с электрочайником.

Следует одеть подставку на чайник, при этом обратить внимание на контакты – они должны подгибаться при установке чайника на подставку. Если контакт не прижимается, значит он прослабился, и его нужно слегка подогнуть вверх. Сильно подгибать контакты нельзя, чтобы не сместить их с места.

Собираем подставку и проверяем работоспособность электрочайника. Если чайник по прежнему не работает, то переходим непосредственно к поиску неисправности внутри электрочайника.

Проверка работоспособности ТЭНа электрочайника

Возможна ситуация, когда индикаторная лампочка (подсветка) чайника светится, а сам чайник не греет. В данном случае две причины – перегорел ТЭН либо нарушен контакт в месте подключения к ТЭНу. Снимаем крышку чайника, отвинтив несколько шурупов. Отдельные типы чайников, в том числе и рассмотренный в данной статье, помимо шурупов имеют специальные пазы, которые держат крышку чайника.

Не имея опыта вскрытия электроприборов, можно повредить электрочайник, добавив к существующей неисправности еще одну. Для снятия крышки необходимо вогнуть ее внутрь. Вставив в имеющиеся отверстия отвертки – сначала в отверстия 1 и 2, затем в 3 и 4. Отгибая крышку внутрь, пазы крепления крышки выходят и она снимается.

Возвращаемся к поиску неисправности. Проверяем целостность цепей внутри чайника. Далее проверяем целостность ТЭНа, сдвинув изоляцию для доступа к выводам. Устанавливаем мультиметр в режим измерения сопротивления на самый меньший предел – в данном случае 200 Ом и измеряем сопротивление ТЭНа.

Прибор показал сопротивление 24,1 Ом, что свидетельствует об исправности ТЭНа. Перегоревший ТЭН показывает очень большое сопротивление – мультиметр покажет несколько МОм. Можно также проверить ТЭН мультиметром в режиме прозвонки.

При исправном нагревательном элементе прибор покажет небольшое значение падения напряжения, а если ТЭН неисправен, то прибор покажет обрыв – единицу.

Если возникла необходимость снять клеммы, то не следует их срывать, как часто делают по незнанию. Сорванная клемма при одевании на место не обеспечит нормального контакта и в следующий раз станет причиной выхода чайника из строя.

Клеммы легко снимаются, если слегка надавать острым предметом в отверстие, при этом одновременно ее стягивая. Если на клемме находится изоляция, то перед снятием клеммы ее необходимо сдвинуть.

Нормально снятая клемма также легко одевается обратно. Но в любом случае необходимо проверить надежность контакта, и если клемма одета недостаточно жестко, то ее следует снять и слегка поджать пассатижами.

Если проверка показала, что ТЭН неисправен, то в данном случае необходимо подумать, целесообразно ли приобретать новый нагревательный элемент. Если чайник недорогой, то установка нового ТЭНа будет стоить как новый чайник.

Если ТЭН исправен, но чайник не греет, то следует проверить целостность других цепей. Необходимо проверить, поступает ли напряжения с контактной части чайника к клеммам 1 и 2.

Прозваниваем мультиметром как показано на фото. Если один контакт прозванивается, а другой нет, то это свидетельствует о том, что разомкнут контакт термореле, о котором упоминалось в начале статьи. Бывают случаи самопроизвольного размыкания контактов защиты.

Если не было признаков перегрева, чайник без воды не включался, но контакт тепловой защиты разомкнут, то это свидетельствует о неисправности данного элемента. Можно попробовать подогнуть биметаллическую пластину (или пластины – в зависимости от конструкции электрочайника), обеспечив замыкание контакта защиты.

Если устранить неисправность не получается, то рекомендуется полностью заменить данный узел. Возможно, также включить цепь напрямую, без тепловой защиты, принудительно замкнув контакты в данном узле. Но при этом следует помнить о последствиях отсутствия тепловой защиты.

В случае включения чайника без воды при отсутствии защиты ТЭН будет разогреваться до тех пор, пока не перегорит. При этом возможно возгорание чайника. Во избежание негативных последствий не следует эксплуатировать электрочайник без термореле.

Еще одной причиной неработоспособности электрочайника может быть поломка кнопки включения чайника. Неработоспособность кнопки определяется путем прозвонки между клеммой 1 выводом ТЭНа 3 (см. схему).

Если при включенном положении кнопки прибор показывает обрыв между контактами 1 и 3, то это свидетельствует о том, что кнопка неисправна либо нарушена целостность контакта в месте подключения к кнопке. Необходимо вскрыть часть корпуса электрочайника на ручке, получив доступ к кнопке и в зависимости от неисправности – восстановить целостность контакта либо заменить кнопку.

Существуют также отдельные типы электрочайников со встроенными электронными устройствами, обеспечивающие функции таймера, регулировки температуры нагрева воды. При возникновении неисправности такого чайника можно проверить рассмотренные в данной статье узлы – ТЭН, контакты, соединительные проводники. Но если причиной его неисправности является выход из строя электронных составляющих, то для устранения такой неисправности нужно иметь соответствующие навыки и квалификацию – поэтому лучше сдать такой чайник в ремонт опытному специалисту.

Электронное реле для чайника

Дорогие друзья, предлагаю вашему вниманию электронную схему термореле для электрических чайников, самоваров и других, очень нужных в любом хозяйстве водонагревательных приборов. Данная схема была применена для ремонта китайского электрочайника, в котором термореле вышло из строя, но нагревательный элемент остался не повреждённым. На мой взгляд, это довольно распространённая ситуация, когда невозможно найти комплектующие для вашего любимого чайника из-за особенностей его конструкции. В общем, если нам не повезло и на рынке нет запчастей, это нас не остановит в стремлении попить горячего чая или кофе.

Функционирует устройство следующим образом: термореле непрерывно находится в режиме ожидания нажатия кнопки S2. При замыкании кнопки формируется импульс тока, который поступает на счётный вход T-триггера DA1 (вывод 3) и переключает его из состояния 0 в состояние 1 (вывод 1). Это приводит к открытию транзистора VT2 и срабатыванию реле, которое своими контактами подключает нагреватель к электросети. В случае повторного нажатия кнопки S2, следующий импульс переключит триггер в противоположное состояние, что приведёт к отключению нагревателя. Таким образом, нажатия на кнопку S2 включают или выключают чайник. Теперь давайте разберёмся, каким образом происходит отключение нагревателя при закипании воды. Триггер приведён в единичное состояние, вода нагревается и кипит. Пар, испаряющийся с поверхности воды, через паропровод (есть в каждом автоматическом электрочайнике) поступает на терморезистор R3 с отрицательным температурным коэффициентом. Это приводит к уменьшению его сопротивления, что в свою очередь открывает транзистор VT1. Положительное напряжение с эмиттера VT1 подаётся на установочный вход R (вывод 4) триггера, что приводит к его сбросу (Reset). Триггер переключается в состояние 0, нагреватель отключается. К входу R также подключена цепь задержки C4-R7, формирующая почти двухсекундный импульс сброса в первоначальный момент, когда схема получает питание. Это необходимо для удерживания триггера в нулевом состоянии до завершения всех переходных процессов при подключении чайника в сеть. Для подавления дребезга контактов S2, в схему введена цепь С5-R8, благодаря которой на счётный вход триггера поступают чёткие одиночные импульсы и предотвращаются множественные быстрые срабатывания.

Читайте также:  Как подключить тройной выключатель на три лампочки

Процесс наладки сводится к подбору сопротивления резистора R4. Делается это следующим образом: вместо R4 подсоединяют переменный резистор c сопротивлением 10 КОм, а терморезистор R3 опускают в кипящую воду. Переменный резистор выкручивается на максимальное сопротивление. Затем переводим триггер в единичное состояние, реле должно замкнуть контакты без нагрузки и плавно уменьшаем сопротивление переменного резистора. Как только реле выключится (триггер сброшен), измеряем сопротивление переменного резистора. Полученное значение для температуры 100°С, но у нас нет необходимости так нагревать терморезистор R3 (датчик), т.к. если вода не кипит, то пар практически не образовывается, следовательно датчик не нагревается. А если пар интенсивно выделяется, ещё не факт, что его температура 100°С. При пониженном атмосферном давлении, например, высоко над уровнем моря, вода будет кипеть и интенсивно выделять пар при 70-80°С. Поэтому увеличиваем полученное значение сопротивления на 300 Ом и впаиваем ближайший по значению постоянный резистор. Таким образом порог срабатывания реле снижается приблизительно до 85°С (триггер сбросится, как только датчик нагреется до 85°C, это означает, что вода в чайнике кипит, пар уже интенсивно выделяется, тепло по паропроводу переносится к датчику и быстро его нагревает). В любом случае рекомендую ориентироваться на парообразование. Можно попробовать подсоединить датчик, например, к корпусу чайника, однако из-за тепловой инерции, устройство не будет достоверно определять момент кипения воды – если воды мало, она вся выкипит до отключения нагревателя. Если её много, реле может выключиться до закипания воды (внутри чайника все компоненты схемы греются, шутка ли – рядом ТЭН в 1,5-2 КВт). Возможно отрегулировать датчик на меньшую температуру срабатывания реле, и по её достижении включать таймер задержки, который через несколько секунд отключит нагреватель. Но определить, сколько секунд необходимо ожидать очень сложно из-за разного объёма воды. Я так пробовал и у меня не получилось, реле работает не адекватно. Поэтому – самый лучший признак того, что вода кипит – это бурное выделение пара.

Питается схема постоянным током с напряжением 15V. Блок питания выполнен по бестрансформаторной схеме с гасящим конденсатором С1. Амплитуда напряжения ограничивается симметричным супрессором (защитным диодом) до 16V и поступает на выпрямительный мост VD2, на котором падает от 0.5 до 1V. В результате на конденсаторе C2 получаем напряжение 15-15.5V. Стоит отметить, что при срабатывании реле, напряжение на выходе блока питания «просаживается» на 5V, до 10.5V, но это никак не влияет на работу устройства и вполне достаточно для надёжного удержания контактов реле.

На входе термореле в обязательном порядке следует установить термопредохранитель F1 с температурой перегорания 130-140°С. ВНИМАНИЕ! Это самый важный элемент схемы, это тот последний рубеж, за которым следует пожар при нештатной ситуации. Стоит деталь копейки, но убережёт от большой беды. Ещё раз повторюсь: установка термопредохранителя обязательна, замена обычным плавким предохранителем недопустима. Принцип действия другой. Термопредохранитель – разрывает цепь при достижении определённой температуры, плавкий предохранитель разрывает цепь при достижении определённой силы тока, это не одно и то же. При сборке устройства требуется предельная аккуратность в изготовлении и монтаже, применение исключительно качественных электронных компонентов, рассчитанных на высокую температуру. Недопустимо применение для пайки и лужения печатной платы легкоплавких припоев (сплав Розе, Вуда и др.) Электрочайник – это настоящие адские условия работы для электронного устройства с высокой температурой и влажностью. Также будьте предельно внимательны при наладке устройства, во избежание поражения электрическим током. В этой схеме применён бестрансформаторный блок питания и разность потенциалов между любой частью устройства и землёй практически равна амплитудному напряжению электросети.

В схеме применены радиоэлементы как в SMD исполнении, так и в обычных выводных корпусах. Размер всех SMD деталей – 1206. Неполярные конденсаторы – керамические, SMD, можно снять с неисправной материнской платы компьютера, там же можно достать SMD транзистор VT1, подойдёт любой, со структурой NPN. С неисправного компьютерного блока питания можно снять термистор R2, назначение которого ограничивать броски тока в момент зарядки конденсатора. Весьма надёжная штука, практически никогда не ломается. Применять плёночные или проволочные резисторы не рекомендую, со временем пробиваются между витками и начинают подгорать. Но если ничего другого нет – ставьте несколько штук (лучше три по пол ватта) последовательно. Сопротивление R2 – до 50 Ом. Транзистор VT2 – с коэффициентом усиления не менее 200, иначе реле не будет срабатывать. Возможно применение составного или полевого транзистора. Но у меня прекрасно работает и обычный кремневый.

Элементы F1,C1,R1,HL1,R10,R3,S2,REL1 вынесены за пределы печатной платы и располагаются в любом удобном месте корпуса чайника, желательно как можно дальше от нагревательного элемента. Термопредохранитель припаивается непосредственно к контактам нагревателя, для крепления остальных элементов оптимально использовать силиконовый клей-герметик, при застывании он превращается в резину и выдерживает высокую температуру – до 180°С. На печатной плате достаточно места для сверления отверстий под монтаж на болтах. Печатную плату после сбора необходимо покрыть двумя слоями лака, со всех сторон, с просушкой перед нанесением второго слоя. Провода применять с изоляцией 105°С или выше. Для кнопки S2, питания реле и терморезистора R3 провода можно нарезать из старого компьютерного шлейфа IDE 40 pin. В нём довольно толстая (300V) и термостойкая изоляция (105°C) – то, что надо. После закрепления всех узлов конструкции внутри чайника, их необходимо дополнительно теплоизолировать куском стеклоткани или другого не горючего материала, с высокой температурой плавления (подойдёт кевлар, можно взять из старых рукавиц сварщика). Термодатчик также необходимо тщательно защитить. Припаиваем к нему провода, с термоусадочными трубками, затем окунаем датчик в лак, высушиваем его, одеваем на контакты термоусадку, нагреваем, чтобы она стянулась, затем снова окунаем датчик в лак и высушиваем.

Ссылка на основную публикацию
Adblock
detector