Автоматика для тостера

Тостер, это бытовой электроприбор для приготовления хлебных тостов. Качество приготовления хлеба не всегда удовлетворяет покупателя, то он кажется излишне сырой, то нет поджаристой хрустящей корочки. Исправить внешний вид и вкусовые качества хлеба помогает электрический прибор - тостер.

При всех положительных свойствах по приготовлению тостов есть несколько недоработок, и одна из них, по словам потребителей, не угадаешь состояние конечного результата - тосты могут оказаться после приготовления в тостере непропеченными или подгореть до золы. Виновны в этом несколько факторов: отсутствие какой-либо градации хлеба по его состоянию перед приготовлением в тостере; влияние нестабильного напряжения электросети; электромеханический замок с пружиной, которая вытягивается от времени эксплуатации и нестабильная работа механического реле времени.

Напряжение сети на термоэлементах не регулируется и они работают с перегревом при завышенных параметрах электросети. Во время работы тостера и по окончании приготовления тоста необходимо охлаждать внутреннее пространство корпуса тостера для снижения температуры после отключения, что предотвратит ускоренное обгорание термоэлементов. Принудительная вентиляция в тостере отсутствует. Неудобно, обжигая руки, доставать тосты из горячего тостера или пользуясь острыми предметами извлекать упавшие кусочки хлеба, можно, случайно, повредить термоэлементы электронагревателей.
По условиям эксплуатации тостер не должен включатся без наличия тостов в корзинах, хотя это неверно, не один пекарь не начнёт печь хлеб в непрогретой печи.

В состав тостера входит корпус, внутри которого находится металлическое устройство с нагревательными элементами и механизмом подачи тостов в жарочную печь. При нажатии на рычага тостера корзины с тостами опускаются, через концевой выключатель подаётся на электросхему напряжение электросети. Для удержания механизма в рабочем состоянии установлен электромагнит с выдержкой времени, установленной регулятором интенсивности пропекания.

 Недостатки выявленные при пользовании тостером были доработаны из условия сорта хлеба : ржаной, пшеничный, сдобный и градаций состояния: свежий, подсушенный, сухой. Повышенная влажность хлеба требует большего расхода энергии и времени пропекания. На корпусе прибора эти градации помечаются знаками. Часть времени работы прибора должно расходоваться на подсушку хлеба, а большая часть на поджарку внешней поверхности тоста. Напряжение и мощность во втором случае возрастают. Сушка идёт несколько десятков секунд, при росте напряжения на подогревателе по экспоненте и далее на полном напряжении происходит пропекания тостов. В схеме мы регулируем время подсушки тоста – при сухом хлебе оно равно нулю, при влажном, оно максимальное, остальные временные интервалы устанавливаются от типа хлеба тоста. Вентилятор типа кулер, от компьютерных систем, позволят автоматически проводить продувку внутреннего объёма тостера во время пропекания тостов.

Плата с радиокомпонентами устанавливается в противоположном от вентилятора отсеке. Регуляторы установки пропекания тостов R2,R3 и кнопка аварийного отключения SB1 - «Стоп» закреплены на лицевой части корпуса.
Принципиальная схема тостера состоит из программируемого реле времени на аналоговом таймере DA1, ключевого устройства блокировки механизма с концевым выключателем SA1 и электромагнитом YA1, кнопки приостановления пропекания «Стоп» и симисторного регулятора мощности нагревательного элемента EK1. Вентилятор М1 включается автоматически при достижении напряжения на коллекторе транзистора VT2 относительно плюса питания не менее 5 вольт, ввиду наличия в кулере электронной схемы на транзисторах и датчика Холла, с питанием 12 вольт.
Нагревательный элемент ЕК1 включается в сеть бесконтактным регулятором тока на симисторе VS1. Управление углом задержки включения симистора выполняется через диодно-тиристорную оптопару U1, в дополнительные функции которой входит гальваническое разделение сетей с низким и высоким напряжением питания и дополнительное усиление сигнала управления с преобразованием его с постоянного в переменное напряжение, что удобно для регулирования напряжения на нагрузке. Светодиод индикации HL1 указывает на рабочее состояние устройства.

Резисторы R2,R3 внешней цепи таймера позволяют установить длительность пропекания тостов по типу хлеба : пшеничный, ржаной или сдобный и по состоянию: сухой, подсушенный или свежий. Содержание влаги в перечисленных градациях существенно отличается и разница времени приготовления тостов превышает одной минуты. Резистором R7 регулируется мощность пропекания тостов. Снизить воздействие колебаний напряжения электросети удалось простым методом, без применения дорогостоящих автотрансформаторов, введением в электронную схему датчика температуры RK1. Небольшое отклонение температуры при изменении напряжения сети воздействует на сопротивление терморезистора RK1, что приводит к стабилизации параметров.

Питание электронной схемы выполнено на маломощном сетевом трансформаторе Т1 с выпрямителем переменного тока на импульсных диодах VD3-VD4 и конденсаторе фильтра С5. Питание таймера DA1 и резисторов моста выполнено от аналогового стабилизатора DA2.
Таймер работает в режиме ждущего мультивибратора. При переводе рычага механизма тостера в нижнее положение замыкается цепь концевого выключателя SA1, напряжение сети подаётся на принципиальную схему, питание поступит на таймер с внешними цепями, нулевое напряжение на конденсатора С1 в момент включения нижним компаратором разрешит работу таймера и зарядку конденсатора С2, на выходе 3 установится высокий уровень напряжения с длительностью Т1= 0,69(RK1+R2+R3)C2. Высокий уровень выхода таймера через ограничительный резистор R6 откроет ключ на транзисторе VT1, сработает электромагнит YA1 блокировки механизма.

Напряжение на конденсаторе С4 в цепи управления регулятором мощности термоэлементов, возрастёт по экспоненте с выдержкой времени, зависящей от значения сопротивления резисторов R8. Симистор VS1 откроется на определённый угол синусоиды сетевого напряжения, уже при небольшом токе через светодиод оптопары U1 нагревательные элементы начнут подогреваться. При полностью открытом состоянии транзистора VT2 запускается вентилятор кулера M1 и мощность на нагревательных элементах будет поддерживаться на заданном резистором R7 уровне.

При достижении напряжения на конденсаторе С2 уровня в 2/3 Un сработает верхний компаратор таймера DA1 по входу 6, внутренний триггер переключит выход 3 таймера на нулевой уровень, внутренний транзистор начнёт разряжать конденсатор C2 в течение нескольких секунд. Обесточенная обмотка электромагнита YA1 позволит вернуться механизму в исходное состояние, за счёт возвратной пружины, концевой выключатель SA1 разомкнёт цепь питания схемы.
При необходимости процесс пропекания тоста можно остановить нажатием на кнопку «Стоп», напряжение смещения на базе транзистора VT1 снизится до нуля, ток через обмотку электромагнита прекратится, механизм выйдет из удержания и цепь сетевого питания SA1 разомкнётся. Повторное включение может быть произведено нажатием рычага механизма не ранее чем через 4-6 секунд.
Резистор R9 в цепи коллектора транзистора VT2 ограничивает импульсный ток через светодиод оптопары и индикатор включения сети HL1. Резистор R10 снижает ток управления через симисторVS1 до паспортной величины.

Регулировки:
Собранную на печатной плате электронную схему тостера следует отрегулировать: движки резисторов R2,R3,R7 установить в среднее положение, подать напряжение на схему включением концевого выключателя SA1,механизм заблокируется электромагнитом в нижнем положении и через установленное время отключится с самовозвратом в исходное положение. Если тост пережарен при приготовлении, мощность нагрева следует уменьшить увеличением номинала резистора R7, если не готов - уменьшить. При установке платы в тостер используется штатный концевой выключатель SA1, хотя его открытое состояние не отвечает требованиям техники безопасности и по возможности его надо заменить на герметичный концевой выключатель. Электромагнит также используется заводской. На его месте можно использовать катушку реле постоянного тока на напряжение не выше 12 вольт. Основное требование к электромагниту, удержание корзин в нижнем положении. Для снижения усилия возвратной пружины места её крепления немного подогнуть, усилие пружины уменьшится. Вентилятор устанавливается с противоположной от цепей управления стороны, между пластмассовым корпусом и механическим устройством подачи тостов. Плата с радиодеталями схемы крепится вертикально, ручки регуляторов установки интенсивности пропекания выводятся наружу через отверстия в корпусе, кнопку приостановки пропекания «Стоп» закрепить выше регуляторов интенсивности, светодиод состояния устройства закрепить между регуляторами пропекания. Клеммы подключения: регуляторов установки режимов пропекания - резисторов R2,R3; вентилятора М; светодиода HL1; кнопки «Стоп»; первичной обмотки сетевого трансформатора Т1 и клеммы «А»- анод, YE – управляющий электрод симистора - обозначены на печатной плате квадратными выводами. Терморезистор RK1 остаётся на плате и контролирует температуру между корпусом и внутренней металлической частью тостера.

В схеме применены радиодетали от старых мониторов и радиоаппаратуры. Резисторы типа МЛТ -0,125, СП-3, конденсаторы типа К 50-18, КМ, К73.
Аналог микросхемы DA1 тип 555.
Оптопару U1 можно заменить на АОУ 115 Г, АОУ160А с корректировкой выводов на печатной плате.
Диоды VD3- VD4 рассчитаны на ток в один ампер, мост VD5 в 300 мА, 250 вольт.
Симистор можно заменить на ВТ136 или КУ 228 В.
Трансформатор применён на выходной ток не менее 300 мА и напряжение в 12-14 вольт переменного тока.

Литература: И.П.Шелестов. Радиолюбителям полезные схемы, СОЛОН -Пресс.Москва 2003г.

Теги:

• 555