Главная » Автоматика в быту
Призовой фонд
на январь 2017 г.
1. 5000 руб.
Академия Благородных Металлов
2. 1000 руб.
Radio-Sale
3. Регулируемый паяльник 60 Вт
Паяльник
4. 600 руб.
От пользователей
5. Тестер компонентов LCR-T4
Паяльник

Похожие статьи:


Регулятор скорости вращения вентиляторов 12В

Силовые элементы источников питания или усилителей мощности, нуждающиеся в охлаждении, далеко не всегда работают на полную мощность, и если для охлаждения используется вентилятор на 12В, он будет создавать лишний шум, впустую обдувая радиатор. Предлагаемое устройство позволит минимизировать шум, изменяя скорость вращения лопастей пропорционально температуре нагрева радиатора.

Схема регулятора представлена ниже.

В качестве температурного датчика используется переход база-эмиттер транзистора VT1. При прохождении стабильного тока через переход транзистора изменение температуры на 1 градус приводит к изменению прямого падения напряжения на величину около 2,1 мВ. Источник стабильного тока на 1,25 мА собран на стабилизаторе DA3, источник опорного напряжения 2,5 В на DA1. Оба стабилизатора способствуют получению стабильных характеристик регулятора при изменении температуры окружающей среды и питающего напряжения.

При нагреве транзистора VT1 прямое падение напряжения на нём начинает уменьшаться. ОУ DA2.1 вычитает это напряжение из опорного напряжения, устанавливаемого подстроечным резистором R2, и умножает на 5. Таким образом, нагрев транзистора VT1 приводит к линейному росту напряжения на выходе DA2.1 - 10,5 мВ на каждый градус Цельсия. Далее, сигнал поступает на выходной усилитель, собранный на элементах DA2.2, VT2, VT4. Элементы VT3, VD1, R16, R17 образуют ограничитель, который не позволяет выходному напряжению превысить уровень в 12,75 В. Этот уровень определяется суммой падения напряжения на стабилитроне VD1 и напряжением база – эмиттер транзистора VT3, при котором последний, открываясь, начинает ограничивать ток базы VT2, и, следовательно, выходное напряжение. Это позволяет запитывать регулятор от источника питания с напряжением до 18В без риска для вентилятора и использовать его в уже собранных конструкциях, не имеющих источника +12В. Резистор R9 обеспечивает начальное смещение выходного напряжения усилителя, поскольку вращение лопастей 12-ти вольтовых вентиляторов, в зависимости от их мощности, прекращается при напряжении менее 5…4 В. Резисторы ООС R11, R12 определяют коэффициент усиления, или, другими словами, значение температуры, при которой скорость вращения достигает максимума. При указанных на схеме номиналах она равна около 65 градусам.

Чертежи расположения элементов, печатная плата и фото собранного устройства показаны ниже.

Настройка регулятора начинается с подбора номинала резистора R9 – установке минимальной скорости вращения. Для этого на плату подаётся питание 12…18В, подключается вентилятор, регулировочный винт R2 выкручивается в нижнее по схеме положение. Напряжение, подаваемое на вентилятор, должно быть в диапазоне 4,5…4,9В. Придерживая и отпуская лопасти, убедитесь, что установленного напряжения достаточно для их запуска и последующего вращения. Если это окажется не так – уменьшите номинал R9, если выходного напряжения мало для уверенного запуска лопастей, или увеличьте, если начальная скорость велика.

Следующим этапом регулировочный винт R2 плавно выкручивается в верхнее по схеме положение, при этом вольтметром контролируется напряжение на выв.1 ОУ DA2.1. Контролируемое напряжение с начального значения в 37…47 мВ доводят до 50…60 мВ. После этого этапа настройка завершается, регулятор готов к работе.

Если требуется более интенсивное охлаждение, необходимо увеличить сопротивление резистора R12. При этом температура радиатора будет ниже, но шум от вентилятора станет более заметен.

В качестве термодатчика можно использовать любой транзистор или диод. Транзисторы структуры p-n-p необходимо включать обратной полярностью – эмиттер на вход 1, базу – на вход 2 платы регулятора. Для лучшей точности усиления пары резисторов R5, R6 и R7, R10 желательно подобрать с минимальным разбросом сопротивления соответственно. Регулятор сохраняет работоспособность при питающем напряжении до 22 В. Однако не стоит забывать о том, что излишек напряжения остаётся на транзисторе VT4, что приводит к его интенсивному нагреву и необходимости в более эффективном радиаторе, чем на фотографии.

Ниже приведено видео работы устройства. Мультиметр слева измеряет температуру датчика, прикреплённого к алюминиевой пластине, а мультиметр справа – напряжение, подаваемое на вентилятор. На видео заметен уровень ограничения выходного напряжения, а также температура, при которой скорость вращения оборотов начинает понижаться.

Список радиоэлементов

Обозначение Тип Номинал Количество ПримечаниеМагазинМой блокнот
DA1 ИС источника опорного напряжения
LM385-2.5
1 Поиск в FivelВ блокнот
DA2 Операционный усилитель
LM358N
1 Поиск в FivelВ блокнот
DA3 Линейный регулятор
LM317L
1 Поиск в FivelВ блокнот
VT1 Биполярный транзистор
BD139
1 Поиск в FivelВ блокнот
VT2, VT3 Биполярный транзистор
C945
2 Поиск в FivelВ блокнот
VT4 Биполярный транзистор
BD140
1 Поиск в FivelВ блокнот
VD1 Стабилитрон12 Вольт1 Поиск в FivelВ блокнот
C1-C3 Конденсатор1 мкФ3 Поиск в FivelВ блокнот
C4 Конденсатор0.01 мкФ1 Поиск в FivelВ блокнот
C5, C6 Конденсатор100 мкФ2 Поиск в FivelВ блокнот
R1 Резистор
4.3 кОм
1 Поиск в FivelВ блокнот
R2 Подстроечный резистор2.2 кОм1 Поиск в FivelВ блокнот
R3, R5, R13, R16 Резистор
20 кОм
4 Поиск в FivelВ блокнот
R4 Резистор
1.5 кОм
1 Поиск в FivelВ блокнот
R6, R7 Резистор
100 кОм
2 Поиск в FivelВ блокнот
R8, R17 Резистор
1 кОм
2 Поиск в FivelВ блокнот
R9 Резистор
180 кОм
1 Поиск в FivelВ блокнот
R10, R14 Резистор
10 кОм
2 Поиск в FivelВ блокнот
R11, R15 Резистор
2.2 кОм
2 Поиск в FivelВ блокнот
R12 Резистор
56 кОм
1 Поиск в FivelВ блокнот
R18 Резистор
12 Ом
1 Поиск в FivelВ блокнот
Добавить все

Скачать список элементов (PDF)

Прикрепленные файлы:

Теги:

Опубликована: 0 1
Я собрал 0 Участие в конкурсе 0
x

Оценить статью

  • Техническая грамотность
  • Актуальность материала
  • Изложение материала
  • Полезность устройства
  • Повторяемость устройства
  • Орфография
0

Средний балл статьи: 0 Проголосовало: 0 чел.

Комментарии (36) | Я собрал (0) | Подписаться

+2
Александр #
1. Отрицательное напряжение есть не на всех БП.
2. Лучше приподнять датчик относительно земли - тем самым сделать смещение для ОУ
3. Большая точность здесь не нужна. Можно убрать LM317 и запитать датчик от опоры 2,5 через резистор, получиться то же самое.
Тогда можно будет подключать к стандартному разъему на МБ для вентиляторов
Ответить
-5

[Автор]
Kampfkatze #
1. Отрицательное напряжение регулятору и не нужно. Он запитывается от однополярного источника +12...18В. На схеме вывод "-12В" идёт на землю.
2. В смещении для ОУ нет необходимости - у LM358N при однополярном питании входы работают от 0В.
3. LM317 никак не мешает подключить плату к стандартному разъёму для вентиляторов. Хорошая линейность получается только со стабильным источником тока. Я бы не стал экономить 15р на LM'ке и ставить резистор. Предсказуемость работы схемы, на мой взгляд, дороже.
Ответить
+2
Александр #
1. Про -12в я просмотрел по схеме. Я полагаю это шло на минус питания ОУ, если так - тогда на схеме ошибка.
2. У LM-ки как вы говорите при питание от одно полярного питания смещение максимум от 2 до 7 мВ. А здесь заявленная чувствительность 2,1 мВ.
3. Зачем здесь линейность большая - вы что боритесь за каждый оборот / град?
P.S. Чем проще - тем лучше
Ответить
-5

[Автор]
Kampfkatze #
1. На схеме совершенно недвусмысленно изображён контакт платы 4 "-12В", который по отношению к самому устройству являетя "корпусом", что, собственно и изображено на схеме. Никаких ошибок тут нет.
2. Да, у LM385N смещение до 7 мВ. Но только это никакое отношение к чувствительности в 2,1 мВ не имеет. Начальное смещение имеет фиксированное значение, которое в данном случае компенсируется резистором R2. А вот температурный дрейф - да, имеет, но 20 мкВ на градус цельсия величина существенно меньшая, чем 2,1 мВ. Не так-ли?
3. Почему бы и не побороться, если можно сделать что-то лучше? Надо же как-то развиваться, а иначе зачем тогда вообще заниматься электроникой - сейчас не 80ые, всё можно приобрести в магазине.
P.S. Иногда простота - хуже воровства.
Ответить
+2
Artos5 #
А не страшно VT4 ставить без диода? Ведь может стать чревато для него. Или я чего не понимаю?
Ответить
-4

[Автор]
Kampfkatze #
Артём, я не понял, куда стоило бы поставить диод. Для VT4 чреват вторичный (тепловой) пробой - при большом напряжении питания, большой нагрузке и маленьком радиаторе. Как и где диод сможет устранить эту опасность?
Ответить
+2
Artos5 #
Очень желательно поставить диод (тот же FR207) между коллектором и эмиттером этого транзистора, только в обратном направлении. Это защитит транзистор от возможного обратного напряжения.
Ответить
-4

[Автор]
Kampfkatze #
Диод не нужен. Откуда на VT4 возьмётся обратное напряжение? От вентилятора точно не будет.
Ответить
+2
Artos5 #
А от туда что вентилятор - это индуктивная нагрузка. Думаю дальше не надо объяснять. Еще, устройство было бы очень ценным, если бы у него было не линейное регулирование, а ключевое (ШИМ).
Ответить
-4

[Автор]
Kampfkatze #
Вообще-то кое-что объяснить надо... Вы предлагаете защитить транзистор VT4 диодом, поставив его между коллектором и эмиттером. При таком включении диода он откроется только в том случае, если напряжение на нагрузке - вентиляторе станет больше, чем питающее напряжение + падение напряжения на самом диоде. Бесколлекторный двухфазный мотор, который применяется в вентиляторах - совсем не то же самое, что дроссель в обратноходовом источнике питания, который сначала накапливает энергию, а потом отдаёт в нагрузку. На обмотках мотора, конечно, возникают выбросы напряжения за счёт самоиндукции – «иголки», но эти выбросы уменьшают до безопасного уровня в самом вентиляторе, для защиты ключей, и уж конечно для транзистора VT4 они не могут представлять никакой опасности. А тот незначительный «мусор», что остаётся в цепи питания вентилятора фильтруется элементами R18, C6. Так что диод не нужен.
А что касается ШИМ – есть четырёхпроводные вентиляторы, специально предназначенные для такого регулирования, но это уже совсем другая история. Регулятор, описанный в статье, работает с более распространёнными трёхпроводными, которые для режима ШИМ не предназначены.
Ответить
+2
Artos5 #
При таком включении диода он откроется только в том случае, если напряжение на нагрузке - вентиляторе станет больше, чем питающее напряжение + падение напряжения на самом диоде.
Неправильно. Он откроется если напряжение на коллекторе будет обратное. Прямое напряжение выше питающего в BLDC моторов вряд ли будет.
Это легко может случиться, так как вентилятор - это индуктивная нагрузка.
Я-бы лично не стал рисковать и поставил бы либо диод, либо транзистор заменил бы "мосфетом", например тем же IRF9540.
Ответить
-4

[Автор]
Kampfkatze #
Диод между коллектором и эмиттером VT4 можно включить двумя способами: анод на эмиттер, катод на коллектор, и наоборот – катод на эмиттер, анод на коллектор. В первом случае напряжение питания через диод будет подаваться сразу на вентилятор, т.е. никакого регулирования не будет вообще – зато «защищать» нечего. Во втором случае, диод будет открываться только при напряжении большем, чем питание. Но от обратного напряжения на VT4 это никак не спасёт. Что – неправильно? Если уж действительно есть опасность обратного напряжения, то диод надо ставить не на транзистор, а на нагрузку - катод на коллектор VT4, анод на землю.
Про «индуктивную нагрузку вентилятора» я уже писал. Добавлю ещё только, что регулирование линейное, а не ШИМ, и ток через нагрузку протекает постоянный, а не переменный. Индуктивность не страшна, опять же есть R18, C6. Но диод с мосфетом поставьте на всякий случай, если есть такое желание.
Ответить
+2
Artos5 #
Если включить катодом к эмиттеру, а анодом к коллектору то как раз транзистор будет защищать от обратного напряжения (которого "биполярники" боятся).
Ответить
-5

[Автор]
Kampfkatze #
Вы нарисуйте на схеме диод согласно Вашему предложению. Анод диода (плюс) к коллектору - это выход регулятора - "плюс" нагрузки, катод диода - к плюсу питания (эмиттеру VT4), а "минус" нагрузки - к "минусу" питания - земле. Далее, согласно Вашим представлениям об индуктивной нагрузке вентиляторов происходит следующее - в какой-то момент возникает обратное напряжение, и вентилятор превращается в генератор напряжения обратной полярности. Ну что же, в романах у Стругацких и не такое случалось, но не суть. Теперь минус нагрузки (бывший плюс вентилятора) соединён с ПЛЮСОМ (АНОДОМ) диода, а плюс нагрузки (бывший минус вентилятора) - с корпусом (минусом питания) регулятора. А теперь, внимание, вопрос: каким образом через предлагаемый Вами диод будет проходить ток, и защищать "биполярник", который боится? А никак не будет. О чём и было написано ранее.
Ответить
+2
Artos5 #
Посмотрите внимательно видео: http://www.youtube.com/watch?v=8CdCN4N_LZ4
На 1:25 минуте показывается как работает дроссель. Так вот двигатель точно такой эффект дает. И катушка именно ИНВЕРТИРУЕТ напряжение (Обратное ЭДС) , когда происходит отключение.
И теперь еще скажите что я не прав.
Ответить
-4

[Автор]
Kampfkatze #
Выше уже писал и про дроссель, и про бесколлекторный двигатель, и про RC цепочку, и про то, как будет работать "защитный" диод по предлагаемой Вами схеме. Как работает дроссель мне известно, и его электрические свойства я вроде бы не отрицал. К аргументам Вы не прислушиваетесь, поскольку главная цель - доказать свою правоту любой ценой. Ну что же, если для Вас так важно выглядеть умнее других - пожалуйста, считайте, что Вы правы.
Отредактирован 23.08.2013 08:24
Ответить
+2
Artos5 #
Вот так я предлагал сделать:
http://s5.uploads.ru/SmzCY.png
Отредактирован 23.08.2013 13:28
Ответить
-5

[Автор]
Kampfkatze #
Да я понял, как Вы хотели сделать. Хуже от диода конечно не будет, это так, но я же уже писал, что нет в нём необходимости. Ну хоть осциллографом посмотрите, что происходит на выводах питания вентилятора - нет там даже намёка на обратное напряжение.
Отредактирован 25.08.2013 14:59
Ответить
+2
Artos5 #
Да мне все равно кто прав, а кто нет. Я просто хотел подсказать, что в той части нужен диод. Диод стоит 20коп. а Вы раздули на все 10грн. Неужели трудно добавить диод в схему?
Все, больше сюда не лезу. Желаю успехов! И желаю чтобы ваше устройство не сгорало по непонятным причинам ;)
И не стоит на меня обижаться или злиться. Я ничего плохого не хотел вам.
Ответить
+2
Artos5 #
А что касается ШИМ – есть четырёхпроводные вентиляторы, специально предназначенные для такого регулирования, но это уже совсем другая история. Регулятор, описанный в статье, работает с более распространёнными трёхпроводными
Я имел в виду разработать устройство с ключевым регулированием. Можно сделать на интегральных ШИМ контроллерах , той же: mc34063. Или на МК: Attiny13
Отредактирован 22.08.2013 13:05
Ответить
-1

[Автор]
Kampfkatze #
Можно сделать всё что угодно. Вот и займитесь, главное - мосфеты с диодами на всякий случай не забудьте. Посмотрим, что получится. Только какое это имеет отношение к конкретной статье?
Ответить
+3
demo1420 #
Правду говоришь!
Похоже автор не понимает, что будет если поменять этот вентик и поставить тот, что подешевле, подключить к схеме просто крутануть крыльчатку или дунуть. Диод нужен однозначно! Правда фр207 это сильно, 1н4148 за глаза..
Насчёт ШИМ однозначно нужен ибо при питании в 18В и на минимальных оборотах для самой схемы потребуется не хилый радиатор! А ШИМ можно реализовать на NE555, изменяя скважность, и не нужны МК и спец микры.
Ответить
+3
Artos5 #
Я ему это тоже пытался доказать. Пусть не верит, спалит, разок второй, будет знать :)
Ответить
-5

[Автор]
Kampfkatze #
Раскрутите крыльчатку самого дешёвого вентилятора, и посмотрите осциллографом или мультиметром, есть ли там "обратное" и проч. напряжение.
При 18В и малых оборотах ток, потреблямый вентилятором, будет существенно меньше рабочего, соответственно мощность, рассеиваемая транзистором, тоже будет меньше.
P.S. Автор, конечно, не понимает - он всего лишь собрал устройство и написал статью. Это любой может. То ли дело писать абсурд в комментариях, а потом упорствовать в своих заблуждениях - на это способны лишь избанные...
Ответить
0
Andrew #
Симпатичная схемка. В смд исполнении была бы ещё лучше. Но назвать её "регулятором скорости вращения" как-то не очень корректно - нет обратной связи по этой величине. Скорее это регулятор усреднённой температуры в точке подключения датчика.
Ответить
-4

[Автор]
Kampfkatze #
Можно и так назвать. С корректными названиями всегда возникают затруднения. А СМД хорошо, конечно, только зрение не у всех позволяет, да и элементную базу только в крупных городах без проблем приобрести можно. А ждать по почте больше месяца как-то напрягает...
Ответить
0
Andrew #
SMD можно паять под линзой - сам так делаю, чтобы глаза на лоб не вылезли, и резисторы 1206 не настолько мелкие.
Хорошо бы ещё предусмотреть какую-нибудь индикацию аварии (если вентилятор остановится по каким-либо причинам), чтобы выдавался сигнал по превышению некоторой предельной температуры. А то можно же понадеяться на принудительное охлаждение и зажарить что-нибудь.
Ответить
-4

[Автор]
Kampfkatze #
Индикацию аварии по превышении температуры сделать не сложно, но потребуется ещё один ОУ, а это уже LM324 в DIP-14, ещё один подстроечный резистор и несколько обычных. Плата будет больше. Но в принципе, можно было бы заняться...
Ответить
0
Artos5 #
Не могу паять через линзу.... Глаза вылазят. Паяю, бывает, очень мелкие детали.
Ответить
0
КЭП #
Приятно видеть олдскульную аналоговую схемотехнику. А то сейчас контроллеры да контроллеры.
Ответить
0
Андрей #
Можно ли заменить опер LM358 другим? Например NE5532
Ответить
-4

[Автор]
Kampfkatze #
Должен подойти КР1040УД1, точно подойдёт AD823, но он дороговат. NE5532 от однополярного питания в этой схеме работать не будет.
Ответить
+2
aragorn1125 #
Задам глупой вопрос, а зачем городить такую сложную схему если все можно решить по старинке полевиком и термистором?
Ответить
+2
Константин #
Абсолютно согласен с Aragorn1125! Зачем городить кучу компонентов при минимальной функциональности с кучей биполярных транзисторов, если можно сделать на меньшем числе компонентов с ШИМ управлением на MOSFET транзисторе. Схема во вложении…
Прикрепленный файл: FAN_Control.jpg
Ответить
-1
Анатолий #
Схема супер - работает как часики. Собрал, настроил, как описали - и все заработало. Вместо BD140 поставил КТ814А, вместо LM317 - SE8117TA. Диода (как уговаривали выше) не ставил. Правда, желательно R2 ставить многооборотный - уж очень острая настройка, но мне хватило и обычного подстроечника.
Ответить
0
oleg5d75 #
Диод выходному транзистору нужен 100 % и лучше всего всеже применять ШИМ регулятор для таких нагрузок как вентилятор охлаждения двигателя так как токи потребления данных устройств доходят до 15...20 ампер и как следствие транзистор впустую будет рассеивать десятки ватт в виде тепла
Ответить
Добавить комментарий
Имя:
E-mail:
не публикуется
Текст:
Защита от спама:
В чем измеряется электрическое сопротивление?
Файлы:
 
Для выбора нескольких файлов использйте CTRL

Радиореле 220В
Радиореле 220В
Набор для сборки - LED лампа Конструктор - темброблок на LM1036
вверх