Термоящик «по науке»

В. Банников

В 4-м выпуске научно-популярной серии «Сделай сам» за 1991 год (здесь идет речь о серии издательства «Знание», наш же альманах «Сделай сам» начал выходить только в этом году) опубликованы весьма полезные статьи: А. Ф. Вершков «От холода… или термоящик» и Ю. В. Проскурин «И еще раз от холода, или погреб на балконе». Достоинство этих публикаций не столько в их актуальности — она несомненна, сколько в том, что они дают реальную возможность всем желающим изготовить в домашних условиях и из подручных средств эти незаменимые для горожанина «средства выживания».

Что касается конструкции термоящика, то она у авторов статей весьма продумана и достойна наивысших оценок. Стоит лишь добавить, что для той же цели с успехом подойдет отслуживший свой срок бытовой холодильник. Ведь принцип работы термоящика и холодильника примерно один и тот же. С одной стороны, оба они должны иметь хорошую термоизоляцию, препятствующую теплообмену с окружающей средой, с другой — и тот, и другой служат для поддержания в своем объеме постоянной температуры, используя для этого электроэнергию. Принципиальная же разница между ними лишь в одном: холодильник сам создает мороз, а термошкаф использует дармовой природный холод. Можно еще сказать, что первый из них «борется» с теплом квартиры, а второй — с холодом улицы.

Что же касается электрической части упомянутых устройств, то она, на мой взгляд, весьма далека от совершенства и нуждается в определенной доработке. Как раз этому вопросу и посвящена данная статья.

КАКАЯ ДОЛЖНА БЫТЬ ЭЛЕКТРИКА?

В чем же состоят недостатки электрики описанных термоящиков?

Разумеется, в том, что они работоспособны, никаких сомнений нет. Основные их недостатки заключаются лишь в низкой надежности электроподогрева с помощью обычных ламп накаливания в их стандартном включении, а также в неудобстве управления режимом электроподогрева. Поясним это.

Весьма примечательно, что оба автора солидарны прежде всего в одном: максимальная электрическая мощность, потребляемая подогревателем термоящика, должна составлять 80 Вт. При этом для электроподогрева А. Ф. Вершков ставит 3 лампы накаливания мощностью 15,25 и 40 Вт (в сумме 80 Вт), а Ю. В. Проскурин 2 лампы по 40 Вт. Общий у них также и принцип регулирования степени электроподогрева — в зависимости от погодных условий (температуры наружного воздуха) они предлагают регулировать температуру внутри термоящика простым включением (выключением) лампочек. Однако следует сразу отметить и некоторую разницу. Очевидно, конструкция А. Ф. Вершкова в этой части все же предпочтительней, так как, имея набор из 3 ламп разной мощности, удается обеспечить целых 6 степеней подогрева, устанавливая мощность нагревателя в 15, 25, 40, 55, 65 и 80 Вт. При этом поддерживать температуру внутри ящика на требуемом уровне в 2…4 °C (таковы научные рекомендации) существенно легче.

Отметим также, что дефицитные сейчас обыкновенные лампы накаливания не лучшие нагреватели, они легко повреждаются не только чисто механически, но и в результате броска тока в момент включения «холодной» лампы. Ведь опасность перегорания ее нити тем выше, чем ниже начальная температура нити, то есть при работе ламп на морозе вероятность их перегорания в момент включения значительно выше.

О «МЯГКОМ» ВКЛЮЧЕНИИ ЛАМП

Для обеспечения «мягкого» включения бытовых ламп накаливания автором этих строк уже предложено довольно несложное устройство, которое было опубликовано в журнале «Радио» № 12 за 1990 год (статья «Защита электроосветительных приборов»). Но поскольку этот журнал читают в основном радиолюбители, а проблема продления срока службы ламп в доме интересует едва ли не каждого, имеет смысл вкратце повторить основное содержание этой статьи. Тем более что в наше время всеобщего дефицита приобретение новой электролампочки зачастую превращается в настоящую проблему.

Основная причина перегорания бытовых ламп накаливания состоит в том, что в момент их включения подводимая к нити лампы мощность многократно (в 10 раз и более) превышает номинальную, так как сопротивление нити накала в холодном состоянии значительно меньше, чем в нагретом То есть при включении лампы по ее нити накала наносится своеобразный удар — в конце концов лампа не выдерживает этих ударов и перегорает. При «мягком» подключении лампы ток через нить увеличивается плавно, не достигая экстремального значения, и долговечность лампы неизмеримо возрастает.

Чтобы обеспечить «мягкое» включение лампы EL1, придется собрать небольшую электронную схему (рис. 1). Пусть новичков в электронике она не смущает: при исправных деталях и правильном монтаже эта схема работает сразу и в каком-либо налаживании не нуждается.

Рис. 1. Схема для «мягкого» включения лампы (двухполюсник обведен пунктирной линией)

Схема представляет собой двухполюсник, включенный «в разрыв» провода, подводящего питание от сети переменного тока напряжением 220 В. Именно эта особенность схемы позволяет расположить электронную добавку в любом удобном месте: возле лампы EL1, около выключателя SA1 или даже подвесить небольшой в пластмассовой коробочке, на проводах питания лампы.

Как же работает схема защиты ламп от перегорания?

Диоды VD1-VD4 включены по мостовой схеме (рис. 2), особенность которой состоит в том, что если накоротко замкнуть между собой катоды диодов VD1 и VD3 (нижние выводы на схеме) с анодами диодов VD2 и VD4 (верхними выводами), то лампа EL1 будет гореть (разумеется, при замкнутых контактах выключателя SA1) точно так же, как если бы диодного моста VD1-VD4 не было вовсе. (На рисунке перемычка обозначена пунктирной линией.) Если соответствующие катоды и аноды диодов не будут закорочены, то лампа EL1 не загорится.

Рис. 2. Мостовая схема выпрямителя (диоды для наглядности расположены так же, как и в схеме на рис. 1)

Объяснение этому простое. В первом случае положительная (относительно нижнего провода) полуволна синусоидального напряжения сети пойдет через диоды VD3 и VD2, а отрицательная — через диоды VD4 и VD1. Во втором же случае диоды VD1 и VD3, а также VD 2 и VD4 образуют две пары, в каждой из которых они включены хотя и последовательно, но во встречном направлении. Естественно, что при этом все они будут закрыты как для положительной, так и для отрицательной полуволн сетевого напряжения

После того как мы познакомились с принципом работы диодного мостика VD1-VD 4, расскажем и о работе всей схемы в целом.

После замыкания контактов выключателя SAI конденсатор С1 не заряжен и транзистор VT1 закрыт. Это равносильно разомкнутым между собой катодам диодов VD1 и VD3, а также анодов диодов VD2 и VD4. Ясно, что лампа EL1 гореть не будет. Однако довольно быстро конденсатор С1 зарядится через резистор R1 и диодный мостик. При