Схема устройства для защиты стиральной машины от накипи

В инструкции по эксплуатации стиральных машин указано на применение специальных стиральных порошков, очищающих от накипи и извести барабан стиральной машины и нагреватели воды. Применение таких порошков при использовании жесткой воды приводит к разъеданию металла барабана, особенно этому подвержены изделия из алюминия и сплавов; стальные барабаны, выполненные из нержавеющей стали, служат более длительное время.

Вода представляет собой химическое соединение водорода и кислорода, но в ее составе содержатся и катионы положительно заряженных металлов. Жесткая вода насыщена солями кальция, магния, натрия и калия.

Известковые налеты на поверхности барабанов стиральных машин — это результат отложения кальция Са ++ и магния Мg ++, которые входят в химический состав практически любой воды. В речную воду они поступают из подземных ключей, где вымываются из карбонатов — солей углекислой кислоты (доломитов, кальцитов, малахитов).

Вода в городские водопроводы поступает из пресноводных водохранилищ после очистки от крупных механических примесей и последующего хлорирования.

Взвешенные кристаллы катионов металлов, имея положительный заряд, легко осаждаются на поверхность барабана стиральной машины, с отрицательным потенциалом относительно земли.

Опыты, проведенные с водой, дали потрясающие результаты: струя воды (независимо — горячая или холодная), выходящая из водопроводного крана, имеет за счет катионов металлов положительный потенциал в 1300 милливольт относительно корпуса стиральной машины.

Через несколько часов потенциал холодной воды падает почти в десять раз, а горячей воды остается почти на том же уровне и не зависит от снижения температуры во времени. Ток короткого замыкания воды не превышает двух микроампер, то есть вода представляет собой слабый электролит с энергией в 0,4 милливатта.

Минеральная вода, взятая с глубины 300…400 метров, по содержанию катионов почти в десятки раз превосходит речную воду, пить такую воду без разбавления неминерализованной очищенной водой практически невозможно.

Осаждение на поверхности барабана катионов кальция, магния, натрия и калия и их аккумуляция постепенно приводит к образованию твердого кристаллического налета. При кипячении воды накипь образуется более интенсивно за счет увеличения энергетического потенциала и ускорения осаждения катионов металлов.

Тонкий налет на барабане и электротенах водо подогревателя переходит в твердое образование — накипь, которая снижает теплообмен с водой, а электрохимический процесс в воде приводит к преждевременному выходу оборудования из строя.

Предупредить образование накипи на поверхности барабана и электротенах стиральной машины возможно с устранением потенциала корпуса стиральной машины относительно воды, насыщенной катионами металлов. Установка радиоэлектронного прибора компенсации потенциала, с выходным напряжением, противоположным по полярности существующему напряжению, позволяет выполнить эту задачу.

Если цепь компенсации потенциала направить во встречной полярности от водопровода к стиральной машине, то движение положительно заряженных катионов металлов к металлу барабана стиральной машины прекратится, и после процесса стирки они будут вынесены водой в слив. Ток в цепи компенсации не превышает 10 мкА, при внутреннем сопротивлении воды 10…100 кОм. Источник тока в таком приборе может работать сколько угодно долго с минимальным расходом энергии.

В прибор (рис. 1) входят: источник тока, стабилизатор микротоков, регулятор установки напряжения противо — ЭДС, индикатор баланса напряжений. Прибор устанавливается в любом удобном для эксплуатации месте: на стене или внутри корпуса стиральной машины, к корпусу стиральной машины подключается вывод с положительным напряжением, а к крану водопровода — минус источника тока компенсации.

Данную технологию защиты от образования накипи возможно использовать при эксплуатации котельного оборудования и водоподогревателей после предварительного проведения исследований по замеру потенциалов и принятию решения по их снижению и устранению электронным методом. Применение технологии защиты для снижения коррозии металлов в сварных и болтовых соединениях металлов продлит срок эксплуатации корпусов технических устройств.

Электронная схема защиты стиральной машины от накипи представляет собой стабилизированный регулятор низкого напряжения, выполненный на транзисторах с разным типом проводимости. Потребление тока нагрузкой и схемой стабилизатора не превышает 2 мА в режиме индикации состояния.

Источником тока является батарея или аккумулятор на напряжение 2*1,5 В типа АА или Ni-Cd аккумулятор GP30AAK3DBML на напряжение 3,6 В и емкость 270 мА*ч от радиотелефонов. Емкости такой батареи хватит на несколько лет работы. Стабилизация выходного напряжения происходит в схеме по двум цепям.

Первая цепь стабилизирует выходное напряжение относительно входного, получаемого от источника тока, так как напряжение батареи после продолжительной эксплуатации падает от внутреннего саморазряда, образования кристаллов на элементах батареи, повышении внутреннего сопротивления и понижении емкости. Опорное напряжение снимается со стабилитронов на диодах VD1, VD2 (рис. 1).

Слабый ток с резистора R1 усиливается трехкаскадным усилителем с гальванически связанными элементами на транзисторах разной проводимости VT1…VT3.

Для повышения коэффициента усиления выходной каскад выполнен на составном транзисторе VT1, VT2 с коэффициентом усиления, равным произведению Ку обоих транзисторов, это позволяет более четко поддерживать выходное напряжение при низком напряжении источника тока.

Для смещения рабочей характеристики на базу VT2 подано небольшое начальное смещение положительного напряжения через резистор R2. Транзистор VT3 обратной проводимости, открытый опорным напряжением на диодах VD1, VD2, повышает напряжение смещения на базе транзистора VT2 относительно минуса питания, чем и поддерживает стабильное напряжение на выходе схемы.

Вторичная цепь стабилизации тока и установки выходного напряжения состоит из усилителя на транзисторах VT4, VT5. За счет обратной связи с выхода схемы стабилизатора на узел опорного напряжения на транзисторе VT3 напряжение поддерживается независимо от нагрузки.

При повышении выходного напряжения его падение на резисторе R6 увеличивается, транзистор VT5 открывается и открывает транзистор VT4, напряжение на светодиоде HL1 в цепи эмиттера транзистора VT3 увеличивается, транзистор закрывается и уменьшает ток базы транзистора VT2. Ток, ограниченный резистором R3, проходит через открытый транзистор VT4 и зажигает светодиод HL1, указывая на повышение напряжения.

При понижении напряжения на выходных клеммах при увеличении тока нагрузки транзисторы VT4, VT5 закрываются, напряжение на эмиттере транзистора VT3 понижается, транзистор открывается и напряжение в цепи нагрузки возрастает. Диод защиты от короткого замыкания VD3 автоматически снизит опорное напряжение на базе транзистора VT3, транзистор закроется и ток нагрузки при коротком замыкании ограничится до допустимых пределов, защищая маломощный транзистор VT1 в цепи питания нагрузки от пробоя и перегрева.

Схема защиты стиральной машины от накипи собрана на плате размером 64×41 мм из фольгированного стеклотекстолита и помещена с батареей элементов в пластмассовый корпус подходящих размеров. Светодиод применен с малым током зажигания красного свечения на ток 2 мА. Транзисторы прямой проводимости типа КТ361 и обратной типа КТ315Б. Конденсаторы малогабаритные типа КМ и К50.

Перед эксплуатацией на выход схемы подключить нагрузку в виде резистора сопротивлением 10… 100 кОм, резистором R6 выставляется выходное напряжение в 1,2… 1,3 В. К выходным клеммам подключить тестер в режиме измерения токов до 100 мА, уточнить ток короткого замыкания, при его превышении более 20 мА снизить сопротивление резистора R3 практически до нуля.

Устройство закрепляется на стене около стиральной машины, вывод положительной шины многожильным изолированным проводом сечением 1-2 мм подключить к любому болту на задней стенке корпуса стиральной машины, отрицательный вывод подключить к водопроводному крану, с которого подается вода в стиральную машину (по шлангу).