Использование плат управления вентиляторами от компьютерных БП

Недавно зашёл в гости к знакомому, а он сидит и разбирает старые блоки питания от компьютеров – хочет посмотреть, что там у них внутри. Руки по локоть грязные, пыль столбом стоит, но при этом стол аккуратно застелен газеткой. Похоже, что этот день закончится генеральной уборкой кабинета …

Я появился как раз в тот момент, когда «вскрытие показало», что использовать трансформаторы для аккумуляторной «зарядки» не получится. И весь интерес сразу переключился на вентиляторы с платой управления и, естественно, тут же возник вопрос «а нельзя ли это куда-нибудь применить?» Ну, положим, применить-то можно, а для чего? Цель какая?..

Посидели немного, попили кофе, обсудили варианты применения. В общем, сошлись на том, что я забираю вентиляторы для экспериментов, а там видно будет...

В долгий ящик это дело откладывать не стал, вечером занялся проверкой.

Платы управления разные (маркировка GDP-002 94V-0 на рис.1 и 3BS00195 на рис.2), но, судя по тому, что обе собраны на одинаковых микросхемах LM358, имеют по 2 транзистора (один NPN структуры, другой PNP) и по 2 питающих провода, то схемы не должны сильно отличаться. Правда, у одной есть терморезистор, а у другой его нет – из платы просто торчит жёлтый провод, обозначенный как «ОРР» (возможно, он когда-то шёл к терморезистору). Выводы питания тоже подписаны, но с ними можно и по цвету разобраться (чёрный – «минус», другой – «плюс»).

Рис.1

Рис.2

Сначала к лабораторному блоку питания была подключена плата с терморезистором. Вентилятор начал вращаться примерно при 10 В, шума почти нет, скорость вращения небольшая, поток воздуха слабый. При 12 В обороты увеличились ненамного, шум оставался примерно таким же. При проверке напряжения питания двигателя тестер показал 5 В.

Затем к терморезистору было поднесён горячий паяльник. Через несколько секунд обороты вентилятора резко увеличились и он заметно зашумел – напряжение на двигателе стало почти 12 В. При удаления паяльника и спустя 20-30 секунд, обороты резко падают до минимального значения. Получается, что у этой схемы нет плавной регулировки оборотов.

Далее к блоку питания была подключена другая плата. Вентилятор запустился при 5,5 В, скорость вращения небольшая, шума нет. При питании 12 В обороты увеличились ненамного, шум слабый, напряжение на проводах вентилятора 5 В.

При замыкании желтого проводника на «минус» питания схемы ничего не происходит, а замыкание на «плюс» заставляет запускаться вентилятор на максимальных оборотах (напряжение на двигателе около 12 В).

Для проверки возможности плавной регулировки оборотов, жёлтый провод был подпаян к движку переменного резистора сопротивлением 10 кОм, а его крайние выводы к «минусу» и к «плюсу» питания (рис.3). При напряжении на движке около +8,0 В двигатель начинает увеличивать обороты и уже при +8,5 В достигает максимума.

Рис.3

С этой платы была срисована схема (рис.4). На месте резистора R2 стоит стабилитрон на такое же напряжение, как и ZD1 (6,2 В).

Рис.4

Принцип работы схемы несложен – пока напряжения на инверсных входах компараторов ниже напряжений на их прямых входах, компараторы имеют «высокий уровень» на выходах и это держит транзистор Q1 в закрытом состоянии, а Q2 в открытом. В коллекторе Q2 стоит резистор такого сопротивления, что при распределении потенциалов между резистором и двигателем, на последнем «падает» 5 В. Это напряжение является опорным для компаратора ОР1.1. При повышении входного напряжения (точка «ОРР») до уровня, когда потенциал на инверсном входе ОР1.1 становится больше уровня на его прямом входе, он должен переключиться «в ноль» и открыть транзистор Q1, но этого не происходит, так как при открывании Q1 тут же повышается уровень опорного напряжения и возникает некоторое неустойчивое состояние с приоткрытым транзистором.

Для визуализации происходящих процессов были сняты напряжения в некоторых точках схемы (применялась программа SpectraPLUS и звуковая карта с открытыми входами, сигналы брались через делители на 10).

На рисунке 5 на верхнем графике показано изменение напряжения в точке «ОРР» с +7,5 В до +10 В, «полочкой» длительностью около 10 секунд и последующим спадом, а в правом канале – соответствующее по времени напряжение на двигателе вентилятора (выводы «CN1»). На рисунке 6 более подробно «увеличен по времени» участок длительностью около 20 секунд, начиная с 9 секунды записи и на нём видно, насколько рост выходного напряжения не пропорционален росту входного сигнала.

Рис.5

Рис.6

На рисунке 7 показано соответствие уровня на выходе компаратора ОР1.1 (верхний график) к уровню на выходе «CN1». Первые 2,5 секунды – плата управления обесточена, затем на неё подаётся питание и напряжение в точке «ОРР» начинает плавно увеличиваться (не показано). Примерно на 12 секунде компаратор ОР1.1 начинает срабатывать (понижается уровень постоянного напряжения и размытая линия на нём говорит о наличии пульсаций), напряжение на выходе «CN1» в этот момент растёт и на 17 секунде компаратор срабатывает уже полностью.

Рис.7

При проверке плат на лабораторном источнике питания выяснилось, что их режимы работы несколько меняются в зависимости от изменения питающего напряжения, т.е. «плавает» порог срабатывания.

Обе платы управления имеют небольшой выходной ток – на максимальном выходном напряжении он ограничен параметрами транзисторов PNP структуры, на минимальном – сопротивлениями резисторов в делителе напряжении. Судить о возможной нагрузке можно по тому, что на плате 3BS00195 установлен транзистор 2SA1270 (30 В; 0,5 А; 0,5 Вт), а на плате GDP-002 94V-0 стоит 2SB1116 (50 В; 1 А; 0,75 Вт).

Если немного изменить схему, показанную на рисунке 4 (применить большее напряжение питания, увеличить сопротивление резистора R9 и заменить стабилитроны на меньшее напряжение стабилизации), то можно расширить границы выходных напряжений. Такой вариант с пределами +2,6…+20 В был проверен, но он оказался плох тем, что при некоторых средних выходных напряжениях транзистор Q1 начинает достаточно сильно греться, так как на нём выделяется повышенная мощность. Здесь требуется его замена на более мощный (возможно, что и с радиатором).

Итак, с принципом работы плат управления более-менее понятно – одна, с маркировкой 3BS00195, имеет дискретный режим работы с получением на выходе минимального или максимального напряжения, а вторая, с маркировкой GDP-002 94V-0, имеет возможность для плавной регулировки, но управляющее напряжение находится на относительно небольшом участке возможных значений. Впрочем, этот участок можно сместить, изменив сопротивления резисторов R11 и R10, напряжения стабилизации стабилитронов и сопротивление R9.

Несложно превратить схему в простой "выключатель", подающий напряжение в нагрузку или снимающий его. Для этого достаточно убрать транзистор Q2 и правый вывод резистора R5 припаять к VCC (+12 В). Теперь компаратор ОР1.1 будет срабатывать при напряжении +6,2 В на его инверсном входе.

Что ж, теперь самое время подумать, куда их можно применить.

И, естественно, первое, что приходит на ум – это использовать их по прямому назначению – терморегулирование. Например, можно включать и выключать «вытяжку» в теплице или оранжерее.

Вторая мысль - используя фотодатчик и светодиодную ленту, можно управлять освещением (входной двери, коридора, просто вечернее или ночное дежурное освещение) (рис.8).

Рис.8

Можно использовать как сигнализатор чего либо. Если уменьшить минимальное выходное напряжение (или перевести в компараторный режим) и управлять схемой от контактных датчиков, то при подключении на выход звукового оповещателя «Иволга» (ток потребления 30 мА) может получиться простейшая охранная сигнализация для гаража или подворья (рис.9). Или, допустим, сигнализатор переполнения ёмкости с жидкостью.

Рис.9

Конечно, последние варианты сигнализаций можно собрать и без применения платы управления, а использовать только БП, контакты и оповещатель, но так ведь интересней!

И напоследок был проверен вариант «светомузыки-мигалки». Плата переведена в режим «компаратор» с порогом срабатывания около 0,6 В (рис.10, красным крестом показаны детали, которые следует удалить и место разрыва соединения, правый вывод R5 подключен к плюсовой шине питания). Сигнал управления формировался RC фильтром низкой частоты и выпрямлялся с удвоением (элементы, помеченные штрихом «`»). Источником сигнала был ЦАП с выходным напряжением около 1…2 В. Светодиод HL1 – отрезок светодиодной ленты с напряжением питания 12 В. Схема получилась, конечно, грубая - без компрессора или автоматической регулировки уровня, но принцип рабочий - НЧ сигналы отрабатывает хорошо (в приложении к тексту есть ссылка на видео файл с работой «светомузыки-мигалки» (mp4, 19 MB), но без музыкальный ряда (Ночной Патруль - Одиночество 1999 год)).

Рис.10

В общем, сразу так всего и не придумаешь. Пойду, порадую товарища...

Андрей Гольцов, г. Искитим

Список радиоэлементов

^{Скачать список элементов (PDF)}