Oreanda-online.ru

Регулятор оборотов вентилятора радиатора

ГАЗ 31 поколение. последнее. › Бортжурнал › Регулятор оборотов вентилятора охлаждения радиатора(из того что было под рукой).

Завалялась у меня платка DC/DC с ШИМ(ШиротноИмпульсныйМодулятор) на 555 таймере появилась идея использования этого же ШИМа для управления вентилятором системы охлаждения двигателя. Что это дает?
1.Плавное включение вентилятора без просадок бортового напряжения(достигается за счет плавного изменения напряжения на датчике) и как следствие продление жизни самого вентилятора.
2.Зависимость оборотов вентилятора от температуры двигателя.
3.Более стабильный температурный диаппазон двигателя(держится в районе 85 градусов)

Пы.Сы. Практика использования показала что работа устройства далека от совершенства и его эффективность сильно зависит от состояния радиатора (если теплоотдача радиатора “как у нового” то это устройство вполне способно “сбивать температуру” и штатная система включения вентилятора будет срабатывать крайне редко даже в 30 градусную жару, ну а если радиатор “подустал” то кроме плавного разгона вентилятора эта схема ничего более не даст), поэтому рекомендую использовать эту “поделку” только в параллель штатной системе включения вентилятора.
05.2015 Глюк
За время эксплуатации окислились контакты “минусового” провода подключения к бортовой сети — уши корпуса коммутатора, ключи замерли в открытом состоянии и конечно вентилятор закрутился на макс.оборотах “на постоянку”. Чистка контактов и установление надежной “массы” вернуло устройство к нормальным режимам работы, но ненадолго. Причиной неисправности оказался один из мосфетов, виновника определил по цвету перегрева его сток-исток контактов.

…продолжаем развивать тему дальше:

01.2019 Доводим слабые места
Как оказалось слабых мест в схеме хватает, попытаемся их исправить:

#Управление МОСФЕТами
даже самая продвинутая версия 555 таймера чип LMC555 является “медленной” для управления транзисторами МОСФЕТ. Как это проявляется? — Транзисторы работают “не в полную силу” от чего склонны нагреваться и терять свой ресурс иногда доходя до пробоя. .

#Улучшение реакции устройства на изменение температуры
в первоначальном исполнении обороты вентилятора нарастают с меньшей интенсивностью чем хотелось бы.

Далее фото платы в разных стадиях готовности, чисто для наглядности монтажа компонентов

Порядок первичной настройки:
1) замеряем характеристику датчика температуры (напряжение/температура)
2) к значению напряжения необходимой нам температуры добавляем 0.6В(насыщение транзистора А733) и получаем соответствующее этой температуре значение опорного напряжения.
3) подаем питание на схему и выставляем потенциометром необходимое опорное напряжение на эмитере транзистора А733,
настройка закончена, можно устанавливать блок в машину.

3 лучшие схемы регуляторов скорости вентиляторов

  1. Простая схема
  2. С датчиком температуры
  3. Для уменьшения шума
  4. Видео

Рассмотрим ТОП-3 рабочих схемы регулятора скорости вращения вентилятора. Каждая схема не только проверена, но и отлично подойдёт для воплощения начинающими радиолюбителями. К каждой схеме прилагается список необходимых компонентов для монтажа своими руками и пошаговые рекомендации.

Регулятор скорости вентилятора — простая схема

Предлагаемая ниже схема обеспечивает простую регулировку оборотов вентилятора без контроля оборотов. В устройстве использованы отечественные транзисторы КТ361 и КТ814. Конструктивно плата размещается непосредственно в блоке питания, на одном из радиаторов. Она имеет дополнительные посадочные места для подключения второго датчика (внешнего) и возможность добавить стабилитрон, ограничивающий минимальное напряжение, подаваемое на вентилятор.

Список необходимых радиоэлементов:

  • 2 биполярных транзистора — КТ361А и КТ814А.
  • Стабилитрон — 1N4736A (6.8В).
  • Диод.
  • Электролитический конденсатор — 10 мкФ.
  • 8 резисторов — 1х300 Ом, 1х1 кОм, 1х560 Ом, 2х68 кОм, 1х2 кОм, 1х1 кОм, 1х1 МОм.
  • Терморезистор — 10 кОм
  • Вентилятор.

Плата регулятора скорости вентилятора:

Фото готового регулятора скорости вентилятора:

Регулятор вентилятора с датчиком температуры

Как известно, вентилятор в блоках питания компьютеров формата AT вращается с неизменной частотой независимо от температуры корпусов высоковольтных транзисторов. Однако блок питания не всегда отдает в нагрузку максимальную мощность. Пик потребляемой мощности приходится на момент включения компьютера, а следующие максимумы — на время интенсивного дискового обмена.

  • Как сделать управляемую плату регулятора на 1,2–35 В

Если же учесть ещё и тот факт, что мощность блока питания обычно выбирается с запасом даже для максимума энергопотребления, нетрудно прийти к выводу, что большую часть времени он недогружен и принудительное охлаждение теплоотвода высоковольтных транзисторов чрезмерно. Иными словами, вентилятор впустую перекачивает кубометры воздуха, создавая при этом довольно сильный шум и засасывая пыль внутрь корпуса.

Уменьшить износ вентилятора и снизить общий уровень шума, создаваемого компьютером можно, применив автоматический регулятор частоты вращения вентилятора, схема которого показана на рисунке. Датчиком температуры служат германиевые диоды VD1–VD4, включенные в обратном направлении в цепь базы составного транзистора VT1VT2. Выбор в качестве датчика диодов обусловлен тем, что зависимость обратного тока от температуры имеет более выраженный характер, чем аналогичная зависимость сопротивления терморезисторов. Кроме того, стеклянный корпус указанных диодов позволяет обойтись без каких-либо диэлектрических прокладок при установке на теплоотводе транзисторов блока питания.

  • 2 биполярных транзистора (VT1, VT2) — КТ315Б и КТ815А соответственно.
  • 4 диода (VD1-VD4) — Д9Б.
  • 2 резистора (R1, R2) — 2 кОм и 75 кОм (подбор) соответственно.
  • Вентилятор (M1).

Резистор R1 исключает возможность выхода из строя транзисторов VT1, VT2 в случае теплового пробоя диодов (например, при заклинивании электродвигателя вентилятора). Его сопротивление выбирают, исходя из предельно допустимого значения тока базы VT1. Резистор R2 определяет порог срабатывания регулятора.

Следует отметить, что число диодов датчика температуры зависит от статического коэффициента передачи тока составного транзистора VT1, VT2. Если при указанном на схеме сопротивлении резистора R2, комнатной температуре и включенном питании крыльчатка вентилятора неподвижна, число диодов следует увеличить.

Необходимо добиться того, чтобы после подачи напряжения питания она уверенно начинала вращаться с небольшой частотой. Естественно, если при четырех диодах датчика частота вращения окажется значительно больше требуемой, число диодов следует уменьшить.

Устройство монтируют в корпусе блока питания. Одноименные выводы диодов VD1-VD4 спаивают вместе, расположив их корпусы в одной плоскости вплотную друг к другу. Полученный блок приклеивают клеем БФ-2 (или любым другим термостойким, например, эпоксидным) к теплоотводу высоковольтных транзисторов с обратной стороны. Транзистор VT2 с припаянными к его выводам резисторами R1, R2 и транзистором VT1 устанавливают выводом эмиттера в отверстие «-cooler» платы блока питания.

Налаживание устройства сводится к подбору резистора R2. Временно заменив его переменным (100–150 кОм), подбирают такое сопротивление введенной части, чтобы при номинальной нагрузке (теплоотводы транзисторов блока питания теплые наощупь) вентилятор вращался с небольшой частотой. Во избежание поражения электрическим током (теплоотводы находятся под высоким напряжением!) «измерять» температуру наощупь можно, только выключив компьютер. При правильно отлаженном устройстве вентилятор должен запускаться не сразу после включения компьютера, а спустя 2–3 мин после прогрева транзисторов блока питания.

Схема регулятора скорости вентилятора для уменьшения шума

В отличии от схемы, которая замедляет обороты вентилятора после старта (для уверенного запуска вентилятора), данная схема позволит увеличить эффективность работы вентилятора путем увеличения оборотов при повышении температуры датчика. Схема также позволяет уменьшить шум вентилятора и продлить его срок службы.

Читать еще:  Сравнить рено логан и лада ларгус

Необходимые для сборки детали:

  • Биполярный транзистор (VT1) — КТ815А.
  • Электролитический конденсатор (С1) — 200 мкФ/16В.
  • Переменный резистор (R1) — Rt/5.
  • Терморезистор (Rt) — 10–30 кОм.
  • Резистор (R2) — 3–5 кОм (1 Вт).

Настройка производится до закрепления термодатчика на радиаторе. Вращая R1, добиваемся, чтобы вентилятор остановился. Затем, вращая в обратную сторону, заставляем его гарантированно запускаться при зажимании терморезистора между пальцами (36 градусов).

Если ваш вентилятор иногда не запускается даже при сильном нагреве (паяльник поднести), то нужно добавить цепочку С1, R2. Тогда R1 выставляем так, чтобы вентилятор гарантированно запускался при подаче напряжения на холодный блок питания. Через несколько секунд после заpяда конденсатора, обороты падали, но полностью вентилятор не останавливался. Теперь закрепляем датчик и проверяем, как все это будет крутится пpи реальной работе.

Rt — любой терморезистор с отрицательным ТКЕ, например, ММТ1 номиналом 10–30 кОм. Терморезистор крепится (приклеивается) через тонкую изолирующую прокладку (лучше слюдяную) к радиатору высоковольтных транзисторов (или к одному из них).

Видео о сборке регулятора оборотов вентилятора:

Регулирование оборотов вентилятора радиатора hot end

Подпишитесь на автора

Подпишитесь на автора, если вам нравятся его публикации. Тогда вы будете получать уведомления о его новых постах.

Отписаться от уведомлений вы всегда сможете в профиле автора.

Статья относится к принтерам:

Вентилятор hot end один из самых маленьких в 3D принтере, но зачастую является одним из самых шумных вентиляторов. К тому же он обычно подключается напрямую к 12 вольтовой линии блока питания и молотит без перерыва, даже тогда, когда принтер не печатает, а просто включен в розетку.

Китайские вентиляторы, работающие на полных оборотах при простое принтера, приносят нам не только неприятное жужжание, но и осаждают лишнюю пыль на радиаторе hot end.

К тому же, во многих случаях не требуется работа этого вентилятора на полных оборотах. Если запитать его от 5 вольт шум значительно уменьшается, но это заканчивается забитым расплавленным пластиком трактом в процессе печати. Охлаждения перестает хватать во время печати участков с большим количеством откатов или просто из за повышенной температуры в помещении.

Хочу поделиться своим решением регулировки оборотов с обратной связью

1) Позволяет полностью остановить вентилятор, когда радиатор остынет до комнатной температуры

2) Во время печати вентилятор преимущественно работает на низких бесшумных оборотах

3) Обороты повышаются с ростом температуры на радиаторе hot end, например, во время частых откатов или при печати в закрытой камере

Реализация максимально проста и не требует подключения к ШИМ на плате управления (RAMPS) и внесения изменения в прошивку принтера или G-код.

Потребуется два резистора и транзистор, но резисторы не простые:

1) Терморезистор, такой же, как и в нагревательном блоке hot end. Если в хозяйстве его нет, то советую в любом случае заказать десяток – пригодится при ремонте нагревательного блока или стола.

2) Переменный резистор номинала порядка 30КОм

3) n-p-n транзистор, например КТ315, широко распространенный на постсоветском пространстве. Можно мощнее, но слабее нельзя, КТ315 работает на пределе.

Установку рассмотрю на примере китайского e3d v6.

1) На кусочке фольгированного с одной стороны текстолита размером 10 на 8 мм или в виде ‘вороньего гнезда’ собирается схема.

Монтаж на плате фото 1

Монтаж на плате фото 2

2) На ножки терморезистора надеваются изоляторы, хороший вариант использовать тефлоновые, но у меня нормально себя зарекомендовали и обычные кусочки изоляции снятые с проводников витой пары.

3) В двух нижних пластинах радиатора, прямо над нагревательным блоком, просверливается два отверстия диаметром 2.5мм. В одном из отверстий нарезается резьба под М3. Терморезистор крепится по тому же принципу что и в нагревательном блоке – выводы прижаты головкой винтика. Перед установкой терморезистора рекомендую его обильно смазать термопастой.

Отверстия для терморезистора

Терморезистор прижат винтом

4) Подключается вентилятор и питание, переменный резистор выкручивается в положение в котором вентилятор начинает вращаться.

5) Дать радиатору остыть до комнатной температуры и плавно вращая переменный резистор найти положение в котором вентилятор начнет останавливаться и в итоге остановится.

Будьте аккуратны при сборке схемы, особенно в виде ‘вороньего гнезда’, КТ315 легко сжечь подав на базу больше 6 вольт. Пока отлаживался, убил не один транзистор, благо он сам копеечный и ничего за собой не тянет. Лучше изолируйте цепь базы.

Видео демонстрации работы

Характеристики и надёжность

Данный регулятор трудится у меня уже довольно давно, экструдер успел пропустить через себя не один килограмм PLA и ABS. Проверено временем.

Специально для вас провел ‘лабораторную работу’ чтобы снять зависимость тока проходящего через вентилятор и температур радиатора и нагревательного блока. Ток замерял миллиамперметром в разрыве цепи вентилятора, а температура радиатора замерялась термопарой зажатой между второй и третьей пластиной. Каждый из режимов выдерживался более 10 минут.

Т блока (град.С) Т радиатора (град.С) Ток (мА) Комментарий

27 27 10 Вентилятор не вращается

60 35 30 Вентилятор не вращается

100 35 40 Вентилятор начал вращение

150 39 44 Обороты возросли, и будут расти далее

260 49 55 Максимальные обороты не достигнуты (70ма по паспорту вентилятора)

В заключение хочу показать высоту плавления PLA и ABS в тракте экструдера, прутки извлечены после 10 минут простоя в экструдере на 210 и 260 градусов соответственно. Пластик не вытекал под собственным весом т.к. сопло было закрыто столом. Белый кусочек прутка это ABS, зеленый – PLA.

Подпишитесь на автора

Подпишитесь на автора, если вам нравятся его публикации. Тогда вы будете получать уведомления о его новых постах.

Отписаться от уведомлений вы всегда сможете в профиле автора.

2 Схемы

Принципиальные электросхемы, подключение устройств и распиновка разъёмов

Аналоговый регулятор оборотов вентилятора с термоконтролем

Как известно, сейчас вместо больших и тяжелых радиаторов используются системы активного охлаждения с вентиляторами. В эпоху микропроцессоров и микроконтроллеров вентиляторы управляются, главным образом, с помощью ШИМ (англ. PWM — Pulse-Width Modulation), то есть регулируется ширина импульса, подаваемого на вентилятор. В некоторых случаях не стоит управлять вентилятором в импульсном режиме из-за повышенного риска помех, которые могут возникнуть в других частях схемы. Тогда нам и понадобится такой аналоговый контроллер оборотов.

Эта схема была разработана для активного охлаждения усилителя большой мощности и позволяет регулировать вращение сразу 4-х вентиляторов. Датчиком температуры здесь является транзистор BD139, так как точность не важна, а применение транзистора этого типа позволяет снизить стоимость всей системы термоконтроля.

Кроме того, корпус этого транзистора легко прикручивается к радиатору, обеспечивая хороший тепловой контакт. Регулировка оборотов заключается в плавной смене выходного напряжения, поэтому не создает никаких электропомех, благодаря чему идеально подходит даже для малошумящих усилителей мощности. При тихом прослушивании УМЗЧ, где мощность потерь маленькая, а радиатор холодный — вентиляторов не слышно совсем.

Читать еще:  Манометр вымпел мн 02

Принципиальная схема регулятора

Основа — двойной операционный усилитель U1 (LM358). Выбор этого операционного усилителя продиктован не только его низкой ценой и доступностью, но, прежде всего, возможностью работы при выходных напряжениях, близких к нижней шине питания, то есть около потенциала массы.

Первая половина операционного усилителя (U1A) работает в конфигурации дифференциального усилителя с коэффициентом усиления 1. Усиление установлено с помощью резисторов R4-R7 (100k) и в случае необходимости их можно изменить путем изменения соотношения R7/R4 при сохранении такого же отношения R6/R5.

Датчиком температуры является транзистор T1 (BD139), а точнее его переход база-коллектор, подключенный в направлении нужной проводимости. Резистор R1 (22k) ограничивает ток, который течёт через T1. Напряжение на базе транзистора T1 при комнатной температуре будет в пределах 600 мВ и как в типовом разъеме PN будет изменяться с увеличением температуры на величину около 2.3 мВ/К.

Конденсатор C1 (100nF) фильтрует напряжение, которое затем поступает на резистор R4, то есть вход дифференциального усилителя U1A. Делитель построен на R2 (22k), P1 (5к) и R3 (120R) и он позволяет регулировать напряжение, которое подается на резистор R5 — неинвертированный вход усилителя U1A. Конденсатор C2 (100nF) фильтрует напряжение. В простейшем случае с помощью потенциометра P1 необходимо установить напряжение на С2, равное напряжению на C1 при комнатной температуре. Это приведет к тому, что на выходе усилителя U1A (pin 1) напряжение равно 0 (при комнатной температуре) и будет расти примерно на 2.3 мВ/K с увеличением температуры.

Вторая половина микросхемы (U1B) — усилитель с Ку 61, за значение которого отвечают элементы R9 (120k) и R8 (2k). Усиление задаётся соотношением этих резисторов, увеличенным на 1.

Исполнительный элемент — транзистор Дарлингтона T2 (TIP122), работающий в качестве буфера напряжения с большим максимальным выходным током. Резистор R10 (330R) ограничивает ток базы транзистора.

Напряжение с выхода U1A повышается более чем в 60 раз, после чего попадает на транзистор T2. Ток, протекающий через транзистор поступает через диоды D1-D4 (1N4007) на разъемы GP2-GP5, к которым подключают вентиляторы. Конденсаторы C5-C8 (100uF) фильтруют питание вентиляторов, а, кроме того, устраняют помехи, которые генерируют вентиляторы во время работы.

О блоке питания термоконтроллера. Система питается напряжением 15 В с током, соответствующим номиналам моторов. Напряжение питания подается на разъем GP1, а конденсаторы C3 (100nF) и C4 (100uF) являются его фильтрами.

Сборка схемы

Монтаж системы управления моторами не сложен, пайку следует начать с установки одной перемычки. Порядок подключения к плате остальных элементов любой, но удобно начать с резисторов и светодиодов, а в конечном итоге электролитическими конденсаторами и разъемами. Способ монтажа транзистора T2 и термодатчика T1 очень важен.

Следует иметь в виду, что транзистор Т2 работает линейно, поэтому выделяется большая мощность потерь, которая непосредственно переводится в тепло. Плата спроектирована так, чтобы можно было ее прикрутить к радиатору. Транзисторы T1 и T2 необходимо смонтировать на длинных выводах и их отогнуть, чтобы можно было установить на радиатор. Не забудьте прокладки, чтоб изолировать их электрически от радиатора.

Запуск и настройка

Схема, собранная из исправных компонентов, должна заработать сразу. Нужно только помнить о настройке порога с помощью потенциометра P1 так, чтобы при комнатной температуре вентиляторы крутились медленно. Напряжение на вентиляторе при этом режиме составляет около 4 В и достигает 12 В для температуры 80 градусов, то есть при росте примерно на 60 градусов.

Зная необходимый диапазон изменения выходного напряжения и соответствующий ему диапазон изменения температуры можно вычислить коэффициент усиления ОУ U1B. Приведет это к изменению диапазона выходного напряжения, выраженное в милливольтах, а значит к изменению температуры от постоянного значения 2.3 mV/K. Тогда нужно будет с помощью потенциометра P1 всего лишь настроить такую точку работы, чтобы при комнатной температуре выходное напряжение было равно требуемому при расчете нижней границы.

Регулятор скорости вращения вентилятора: виды устройства и правила подключения

Вентилятор является одним из малозаметных, но чрезвычайно важных приборов, помогающих создавать благоприятные условия для работы, отдыха и просто приятного проведения времени.

Без него не смогут функционировать компьютеры, холодильники, кондиционеры и другая техника. Для максимально эффективной работы различных устройств используют регулятор скорости вращения вентилятора.

Из нашего материала вы узнаете о том, какие бывают регуляторы, особенностях их работы. Также мы расскажем, как своими руками собрать прибор и что для этого потребуется.

Виды и особенности устройства

Существует множество видов вентиляторов, они задействованы в работе систем климат-контроля, компьютеров, ноутбуков, холодильников, многой другой офисной и бытовой техники.

Чтобы контролировать скорость вращения его лопастей, часто применяется небольшой элемент – регулятор. Именно он позволяет продлить срок использования оборудования, а также, значительно снизить уровень шума в помещении.

Назначение прибора для управления скоростью

Когда кондиционер или вентилятор постоянно работает в режиме максимальной мощности, предусмотренной производителем, это неблагоприятно сказывается на сроке эксплуатации. Отдельные детали просто не могут выдержать такой ритм и быстро ломаются.

Поэтому часто можно встретить рекомендации делать запас по мощности при выборе различного рода оборудования, чтобы оно не работало на пределе.

Также часто в холодильных установках, компьютерах и другой технике определенные элементы перегреваются в процессе работы. Чтобы они не расплавились, производитель предусмотрел их охлаждение за счет работающих вентиляторов.

Но не все выполняемые задачи требуют максимальной скорости движения вентилятора/кулера. При офисной работе компьютера или поддержании постоянной температуры в холодильной установке нагрузка значительно меньше, чем при выполнении сложных математических вычислений или заморозке соответственно. А вентилятор, не имеющий регулятора, будет вращаться с одинаковой скоростью.

Скопление большого количества мощной техники, функционирующей в одном помещении, способно создавать шум на уровне 50 децибел и более за счет одновременно работающих вентиляторов на максимальных оборотах.

В такой атмосфере человеку сложно работать, он быстро утомляется. Поэтому целесообразно использовать приборы, способные снизить уровень шума вентилятора не только в производственных цехах, но и в офисных помещениях.

Помимо перегрева отдельных деталей и снижения уровня шума регуляторы позволяют рационально использовать технику, уменьшая и увеличивая при необходимости скорость вращения лопастей оборудования. Например, в системах климат-контроля, используемого во многих общественных местах и производственных помещениях.

Одной из важных деталей умных приборов потолочного вентилирования помещения являются регуляторы оборотов. Их работу обеспечивают показатели датчиков температуры, влажности, давления. Вентиляторы, используемые для перемешивания воздуха в помещении спортзала, производственного цеха или офисного кабинета, помогают экономить средства, затрачиваемые на отопление.

Читать еще:  Кто производит шины виатти брина

Это происходит за счет равномерного распределения нагретого воздуха, циркулирующего в помещении. Вентиляторы нагнетают верхние теплые слои вниз, перемешивая их с более холодными нижними. Ведь для комфорта человека важно, чтобы в нижней части комнаты, а не под потолком, было тепло. Регуляторы в таких системах следят за скоростью вращения, замедляя и ускоряя скорость движения лопастей.

Основные разновидности регуляторов

Контроллеры оборотов вентилятора востребованы. Рынок изобилует различными предложениями и рядовому пользователю, не знакомому с особенностями устройств, легко потеряться среди различных предложений.

Регуляторы отличаются по принципу действия.

Выделяют такие типы устройств:

  • тиристорные;
  • симисторные;
  • частотные;
  • трансформаторные.

Первый тип приборов применяется для корректировки оборотов однофазных приборов, имеющих защиту от перегрева. Изменение скорости происходит за счет влияния регулятора на мощность подаваемого напряжения.

Второй тип является разновидностью тиристорных устройств. Регулятор может одновременно управлять приборами постоянного и переменного тока. Характеризуется возможностью плавного понижения/повышения скорости оборотов при напряжении вентилятора до 220 В.

Третий тип устройств изменяет частоту подаваемого напряжения. Основная задача – получить питающее напряжение в пределах 0-480 В. Контроллеры применяются для трехфазного оборудования в системах вентилирования помещений и в мощных кондиционерах.

Трансформаторные контроллеры могут работать с одно- и трехфазным током. Они изменяют выходное напряжение, регулируя работу вентилятора и защищая прибор от перегрева. Могут использоваться в автоматическом режиме для регулировки оборотов нескольких мощных вентиляторов, учитывая показатели датчиков давления, температуры, влажности и прочие.

Чаще всего в быту применяются симисторные регуляторы. Их относят к типу XGE. Можно обнаружить много предложений от разных производителей – они компактные и надежные. Причем диапазон цен также будет весьма широк.

Трансформаторные же устройства довольно дорогие – в зависимости от дополнительных возможностей они могут стоить 700 долларов и более. Они относятся к регуляторам типа RGE и способны регулировать обороты очень мощных вентиляторов, используемых в промышленности.

Особенности использования приборов

Регуляторы оборотов вентилятора используются в промышленном оборудовании, в офисных помещениях, спортзалах, кафе, других местах общественного пользования. Также часто можно встретить такие контролеры в системах климат-контроля для домашнего использования.

Системы вентилирования, используемые в фитнес-центрах, а также, кондиционеры, включаемые для обогрева в офисных помещениях, чаще всего содержат регулятор скорости вращения. Причем это не простой дешевый вариант, а дорогостоящее трансформаторное устройство, способное регулировать скорость вращения мощных приборов.

Простейший регулятор для вентилятора постоянного тока

Вентиляторы могут использоваться для охлаждения схем, но постоянное вращение при номинальном напряжении приводит к механическом износу, прежде всего, подшипников. Включая вентилятор лишь по мере необходимости, и на скорости, соразмерной температуре, можно существенно продлить срок его жизни, так же, как и срок жизни охлаждаемой им аппаратуры.

Простейшая схема управления лишь включает и выключает вентилятор, но расплатой за простоту являются коммутационные помехи по питанию и высокие механические нагрузки на вентилятор. Пропорциональные контроллеры, безусловно, более элегантны. Они включаются при переходе температуры через определенный порог, увеличивают скорость вращения по мере роста температуры, плавно снижают скорость, когда схема начинает остывать, и, наконец, останавливаются совсем.

Однако, большинство пропорциональных регуляторов скорости вращения вентиляторов неоправданно сложны, поскольку охлаждение схем – задача далеко не из области точных наук. Предлагаемая на Рисунке 1 схема ничуть не менее эффективна, чем навороченные регуляторы, и много раз с успехом использовалась. Для схемы необходимы только термисторный датчик температуры, MOSFET транзистор, резистор и конденсатор для блюстителей схемотехнической нравственности. Предполагается, что термистор имеет отрицательный температурный коэффициент. Если вы располагаете термистором с положительным коэффициентом, поменяйте его местами с резистором R1.

Простейший пропорциональный регулятор для вентилятора постоянного тока можно сделать на термисторе и MOSFET транзисторе.

При комнатной температуре напряжение на затворе транзистора ниже типового порогового уровня Vgs(th), ток стока отсутствует, и вентилятор выключен. По мере роста температуры, сопротивление термистора падает, напряжение Vgs(th) растет, и транзистор начинает открываться. При достаточно высокой температуре транзистор входит в насыщение, и вентилятор начинает вращаться с максимальной скоростью. Практически получается, что интервал температур, в котором вентилятор из выключенного состояния достигает максимальной скорости, равен приблизительно 5 °C.

Пороговая температура, при которой начинается вращение вентилятора, устанавливается резистором R1. Для примера, пороговое напряжение затвора MOSFET транзистора NTD4959NH фирмы ON Semiconductor равно 2.0 ±0.5 В. Сопротивление RТЕРМ термистора ERTJ1VR103H производства Panasonic при температуре 25 °C имеет типовое значение 10 кОм. Чтобы установить порог 40 °C при напряжении питания вентилятора 12 В, сопротивление резистора должно быть:

Взяв типовое значение Vgs(th) = 2 В и сопротивление термистора при 40 °C RТЕРМ = 5.067 кОм (из справочных данных), находим ближайшее значение в ряду 1% резисторов R1 = 1.00 кОм.

Вследствие технологического разброса пороговых напряжений Vgs(th), температура включения также будет иметь разброс от экземпляра к экземпляру. При небольшом объеме производства проблему можно решить, заменив R1 подстроечным резистором. Но это увеличит цену изделия, поэтому, возможно, вам придется просто смириться с этим фактом.

По счастью, N-канальные MOSFET транзисторы имеют отрицательный температурный коэффициент напряжения порога, что, отчасти, компенсирует последствия разброса Vgs(th). Тем не менее, необходимо убедиться, что разброс температур включения будет приемлем для вашей системы.

Двигаясь в обратном направлении, от крайнего верхнего к крайнему нижнему значению указанного в справочных данных порогового напряжения Vgs(th), рассчитаем диапазон пороговых температур для наихудшего случая:

Vgs(th)мин. = 1.5 В и R1 = 1.00 кОм

Таким образом, вентилятор начнет вращаться при

RТЕРМ = 1.00 кОм × (12 В – 1.5 В)/1.5 В = 7.00 кОм,

что, согласно справочным данным, произойдет при температуре 33 °C. Аналогично, при самом большом пороговом напряжении, вращение вентилятора начнется при сопротивлении термистора 3.80 кОм и температуре 46 °C. Поскольку пороговое напряжение большинства MOSFET транзисторов будет располагаться вблизи середины указанной в справочнике зоны разброса, мы вправе ожидать, что температура включения вентилятора в крупных партиях изделий будет находиться в диапазоне 40 ±3 °C.

Теперь, несколько аспектов, на которые следует обратить внимание. Прежде всего, схема применима только к небольшим вентиляторам постоянного тока. Для больших вентиляторов, или массивов вентиляторов, схема будет неэффективной, а с вентиляторами переменного тока вовсе неработоспособной. Далее, необходимо посмотреть в справочных материалах на вентилятор, способен ли он работать в режиме периодического включения. Как правило, большинство вентиляторов на это рассчитаны. Но иногда требуется, чтобы скорость не падала ниже определенного минимального значения. В таком случае, поставьте резистор параллельно MOSFET транзистору.

И, наконец, нельзя забывать о том, что при средней скорости вращения вентилятора, MOSFET транзистор работает в линейном режиме и может рассеивать значительную мощность. Поскольку такое происходит только при вращении вентилятора, самым простым решением будет размещение транзистора на пути воздушного потока.

Перевод: AlexAAN по заказу РадиоЛоцман

Ссылка на основную публикацию
Adblock
detector