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 | Примечание | Магазин | Мой блокнот |
---|---|---|---|---|---|---|
DA1 | ИС источника опорного напряжения | LM385-2.5 | 1 | Поиск в магазине Отрон | ||
DA2 | Операционный усилитель | LM358N | 1 | Поиск в магазине Отрон | ||
DA3 | Линейный регулятор | LM317L | 1 | Поиск в магазине Отрон | ||
VT1 | Биполярный транзистор | BD139 | 1 | Поиск в магазине Отрон | ||
VT2, VT3 | Биполярный транзистор | C945 | 2 | Поиск в магазине Отрон | ||
VT4 | Биполярный транзистор | BD140 | 1 | Поиск в магазине Отрон | ||
VD1 | Стабилитрон | 12 Вольт | 1 | Поиск в магазине Отрон | ||
C1-C3 | Конденсатор | 1 мкФ | 3 | Поиск в магазине Отрон | ||
C4 | Конденсатор | 0.01 мкФ | 1 | Поиск в магазине Отрон | ||
C5, C6 | Конденсатор | 100 мкФ | 2 | Поиск в магазине Отрон | ||
R1 | Резистор | 4.3 кОм | 1 | Поиск в магазине Отрон | ||
R2 | Подстроечный резистор | 2.2 кОм | 1 | Поиск в магазине Отрон | ||
R3, R5, R13, R16 | Резистор | 20 кОм | 4 | Поиск в магазине Отрон | ||
R4 | Резистор | 1.5 кОм | 1 | Поиск в магазине Отрон | ||
R6, R7 | Резистор | 100 кОм | 2 | Поиск в магазине Отрон | ||
R8, R17 | Резистор | 1 кОм | 2 | Поиск в магазине Отрон | ||
R9 | Резистор | 180 кОм | 1 | Поиск в магазине Отрон | ||
R10, R14 | Резистор | 10 кОм | 2 | Поиск в магазине Отрон | ||
R11, R15 | Резистор | 2.2 кОм | 2 | Поиск в магазине Отрон | ||
R12 | Резистор | 56 кОм | 1 | Поиск в магазине Отрон | ||
R18 | Резистор | 12 Ом | 1 | Поиск в магазине Отрон | ||
Скачать список элементов (PDF)
Прикрепленные файлы:
- Плата_под_ЛУТ_DWG.rar (24 Кб)
Комментарии (38) | Я собрал (0) | Подписаться
Для добавления Вашей сборки необходима регистрация
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
[Автор]
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.
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
[Автор]
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.
[Автор]
[Автор]
[Автор]
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.
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.
[Автор]
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.
[Автор]
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.
[Автор]
http://s5.uploads.ru/SmzCY.png
[Автор]
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.
[Автор]
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.
[Автор]
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...
[Автор]
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.
[Автор]
[Автор]
Но выявилось несколько важных минусов:
- двигатель вентилятора пищит на малых оборотах.
- шим сигнал может проникать в другие цепи по питанию.
- частота оборотов зависит от напряжения питания, его нужно дополнительно стабилизировать
- не очень стабильная работа схемы вообще, не сравнить с той, что в статье, там стабильность очень хорошая
1. Чтобы двигатель не пищал на малых оборотах, уменьшите частоту ШИМ, увеличением ёмкости конденсатора С5 (на схеме в файле FAN_Control.jpg).
2. Чтобы ШИМ-сигнал не проникал в другие цепи, поставьте на входе LC-фильтр и увеличьте ёмкость конденсатора С1.
3. Для питания схемы используйте ИМС стабилизатора L7812 (КР142ЕН8Б).
4. И ещё, главное преимущество схемы с ШИМ – высокий КПД, так как MOSFET-транзистор работает в ключевом режиме, а в статье на биполярном транзисторе может рассеваться мощность в десятки ватт в виде тепла, т.е. очень низкий КПД.