Главная » Автоматика в быту
Призовой фонд
на июль 2019 г.
1. 1000 руб
Паяльник
2. Регулируемый паяльник 60 Вт
Паяльник
3. 100 руб.
От пользователей

Температурное ШИМ управление 4-х проводным вентилятором

Как-то мне достались несколько мощных четырёхпроводных вентиляторов из старого сервера. Для охлаждения инверторов самое оно. Такие вентиляторы можно использовать и без ШИМ управления, просто подав питание 12В, но при рабочем токе 1,6А шум становится невыносимым, да и не всегда нужна такая производительность. Немного поэкспериментировав выяснил, что частота вращения лопастей растёт пропорционально увеличению коэффициента заполнения импульсов на входе 4 вентилятора. Причём численное значение самой частоты в диапазоне 5…20 кГц никак не влияет на скорость вращения, влияние оказывает только коэффициент заполнения. Ниже представлена схема и фотография платы терморегулятора.

В качестве датчика температуры используется переход база - эмиттер любого n-p-n транзистора, например BD139 или КТ415. Элементы DA1, R1 обеспечивают прохождение через датчик стабильного тока. При увеличении температуры на датчике происходит уменьшение падения напряжения 2,1 мВ на каждый градус Цельсия, причём эта зависимость линейная. ОУ DA3.1 выполняет предварительное усиление на 5 разницы между напряжением на p-n переходе датчика температуры и опорным напряжением, поступающим со стабилизатора DA2. Далее сигнал поступает на усилитель постоянного тока DA3.2. Дополнительное усиление необходимо для работы генератора прямоугольных импульсов, выполненного на ОУ DA3.3. Частота следования импульсов около 6 кГц. Для изменения скважности от 0 до 100% генератору необходим диапазон напряжения от 1,2В до 3,0В, которое поступает с выв.7 DA3.2. Диод VD3 необходим для развязки уровней напряжения между DA3.3 и схемой управления вентилятора. В данном случае необходим именно диод Шоттки, поскольку вентилятор начинает вращение при наличии постоянного напряжения на входе ШИМ от 0,5 В. Элементы VD1, VD2, C3, R2, R5 при подаче питания на регулятор формируют на короткое время, около 4 секунд, напряжение смещения на выв.3 ОУ DA3.1, что приводит включение вентилятора на максимальных оборотах. Это поможет прокрутить крыльчатку в случае её запыления.

Для настройки регулятора подстроечный резистор R10 выкручивается до максимального значения сопротивления. После этого подстройкой резистора R4 добиваются минимальных оборотов вращения вентилятора, это примерно 10-15% от максимального потребляемого тока. Далее, резистором R10, изменяя коэффициент усиления ОУ DA3.2, можно установить требуемую точку равновесия между достигнутой температурой датчика и максимальной скоростью вращения. Иными словами, чем больше усиление, тем при меньшей температуре наступит интенсивный обдув, и наоборот. А компромисс между допустимой температурой нагрева и шумом вентилятора – за вами.

В архиве чертеж печатной платы и схема расположения элементов.

Список радиоэлементов

Обозначение Тип Номинал Количество ПримечаниеМагазинМой блокнот
С1 Конденсатор1 мкф1 Поиск в Utsource В блокнот
С2 Электролитический конденсатор4.7 мкф 25В1 Поиск в Utsource В блокнот
С3 Электролитический конденсатор47 мкф 25В1 Поиск в Utsource В блокнот
С4 Электролитический конденсатор100 мкф 16В1 Поиск в Utsource В блокнот
C5 Конденсатор1 мкф1 SMD 0805Поиск в Utsource В блокнот
С6 Конденсатор3300 пФ1 Поиск в Utsource В блокнот
С7 Конденсатор0.01 мкф1 SMD 0805Поиск в Utsource В блокнот
DA1 Линейный регулятор
LM317L
1 Поиск в Utsource В блокнот
DA2 ИС источника опорного напряжения
TL431
1 Поиск в Utsource В блокнот
DA3 Операционный усилитель
LM324-N
1 Поиск в Utsource В блокнот
R1 Резистор
430 Ом
1 Поиск в Utsource В блокнот
R2 Резистор
100 кОм
1 Поиск в Utsource В блокнот
R3, R6 Резистор
20 кОм
2 Поиск в Utsource В блокнот
R4, R10 Подстроечный резистор2.2 кОм2 3296WПоиск в Utsource В блокнот
R5, R12, R13 Резистор
2.4 кОм
3 Поиск в Utsource В блокнот
R7, R8 Резистор
100 кОм
3 Поиск в Utsource В блокнот
R9 Резистор
3.3 кОм
1 Поиск в Utsource В блокнот
R11 Резистор
27 кОм
1 Поиск в Utsource В блокнот
R14 Резистор
10 кОм
1 Поиск в Utsource В блокнот
R15 Резистор
68 кОм
1 Поиск в Utsource В блокнот
R16 Резистор
100 кОм
1 Поиск в Utsource В блокнот
R17 Резистор
2.4 кОм
1 Поиск в Utsource В блокнот
VD1, VD2 Выпрямительный диод
1N4148
2 Поиск в Utsource В блокнот
VD3 Диод Шоттки
1N5817
1 Поиск в Utsource В блокнот
XS1, XS2 Клеммник301-021-122 Поиск в Utsource В блокнот
XP1 Штекер на платуWF-41 Поиск в Utsource В блокнот
Добавить все

Скачать список элементов (PDF)

Прикрепленные файлы:

Теги:

Опубликована: Изменена: 24.01.2019 0 1
Я собрал 0 5
x

Оценить статью

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

Средний балл статьи: 3.1 Проголосовало: 5 чел.

Комментарии (37) | Я собрал (0) | Подписаться

0
Публикатор #
На форуме автоматически создана тема для обсуждения статьи.
Ответить
0
Vslz #
Частота следования импульсов около 6 кГц
Форма сигнала на выходе ОУ LM324 при такой частоте будет похожа на трапецию, а то и хуже. Медленный слишком этот ОУ для генерации 6 кГц прямоугольника.
Отредактирован 15.01.2019 20:34
Ответить
-1
Smelter2 #
Этот ОУ работает на частотах до 1 МГц. Для 6 кГц Вам, наверное core i7 нужен, чтобы быстро было? Рядами фурье всё всегда в синусоиду раскладывается, где и когда Вы видели прямоугольник? Отличная статья и работа.
Ответить
+2
BARS_ #
ядами фурье всё всегда в синусоиду раскладывается, где и когда Вы видели прямоугольник?
Это тут при чем?

Этот ОУ работает на частотах до 1 МГц.
В даташите сказано, что это пропускная способность. И не 1, а 1,2 МГц. Только вот нарастание напряжения на выходе у него всего 0,5В/мкс. Ну и прямоугольник на выходе у него выглядит как-то так
Прикрепленный файл: Screenshot_62.png
Ответить
-2
Smelter2 #
А вот так выглядят "прямоугольные" импульсы во всех без исключения цифровых компонентах, работающих на любых частотах. ("яды фурье" - это такая сумма синусоид, которые вообще не прямоугольные).
Прикрепленный файл: slide_52.jpg
Прикрепленный файл: square_impulse.jpg
Ответить
0
BARS_ #
Только вот фронты там наносекундные, а не микросекундные. Ясен пень, что идеальных фронтов не бывает.
Ответить
+1
Vslz #
где и когда Вы видели прямоугольник
Смелтер, не надо умничать, предлагается сложное устройство с ШИМ- сигналом на выходе. Если хотите получить именно ШИМ, а не пойми что, то надо учитывать особенности применения компонентов. В противном случае, нафига усложнять, если "вентилятор все схавает" ?
Этот ОУ работает на частотах до 1 МГц
вам померещилось. 1МГц - частота единичного усиления. Такие ОУ годятся для усиления аналоговых медленных сигналов. Для формирования ШИМ нужен компаратор, хватит копеечного LM393, а не Core i7, как вы предложили. :)\

Вот тут почитайте, что пишут про ОУ:
http://forum.cxem.net/index.php?/blogs/entry/323-быстродействие-оу-по-сравнению-с-компараторами/

вот так выглядят "прямоугольные" импульсы во всех без исключения цифровых компонентах
Фееричная чушь ). Как студент, только что открывший сию науку )). Если ограничить полосу пропускания 15-20 гармониками, то будет ваша кривулина. Для "поковырять в носу и поудивляться" - пойдет. Для управления силой - нет.
Ответить
-3
Smelter2 #
Да что Вы говорите: 6 КГц – это очень быстрый сигнал, с которым этому ОУ не справиться? Вы всё на core i7 собираете? Вот именно такие инженеры проектируют дешманские "силоуправлялки", которые ни разу не учитывают реальную физику процессов, и выпускаются эти устройства сразу на свалку.
Ответить
+1
BARS_ #
Вы слышали про такой параметр, как время нарастания сигнала на выходе? Почитайте, очень интересный параметр, который и объясняет, почему далеко не каждый ОУ может создать крутые фронты на выходе. А помимо нарастания напряжения еще есть ток, который определяет, насколько быстро ОУ сможет зарядить емкость линии, которая у него на выходе висит. и если бы внимательно читали даташиты (да и вообще умели их читать), то заметили бы, что у LM324 нарастание напряжения всего 0,5 В/мкс. А это значит, что подъем напряжения от 0 до 12 В будет длиться 24 мкс. и столько же в обратную сторону. А теперь открываем даташит на LM393, и внезапно видим, что у него время переключения 0,3 мкс. Как думаете, разница есть? Вот такие, как вы, и собирают кривые "силоуправлялки", которые ни разу не учитывают реальную физику процессов.
Отредактирован 21.01.2019 15:18
Ответить
-1
Smelter2 #
А в 6 кГц сколько микросекунд? Вы свой рисуночек "всего" в шесть раз должны уменьшить, чтобы два импульса в него поместилось. Так давайте же, нарисуйте в правильном масштабе и посмотрим на что похожи 6 кГц и 0.5 В/мкс. Или Вам это сложно осознать?
Ответить
+1
BARS_ #
6КГц - это период примерно 166мкс. Из которых 50 мкс будет занято переходным процессом, т.е. 1/3 времени. В случае с вентилятором ничего страшного не происходит, ибо у него есть своя логика. Но стоит заменить его на силовой транзистор и получаем кипятильник вместо ШИМ регулятора с КПД на уровне линейных схем.

Так давайте же, нарисуйте в правильном масштабе и посмотрим на что похожи 6 кГц и 0.5 В/мкс
А на что им быть похожими? Вы не можете представить себе трапецию, грань которой "длится" 25 мкс? Я вот себе это очень хорошо представляю. Так же хорошо я себе представляю в какой нагрев выливаются такие фронты.
Ответить
-1
Smelter2 #
Так о чём речь и идёт: если бы у бабушки были мужские причиндалы, то она была бы дедушкой! Вы в этой схеме где-то увидели силовое управление? Так к чему тогда камлания, что этот ОУ сильно медленный. Для 6 кГц этот ОУ будет выдавать "почти" прямоугольник. И даже если он "слегка" трапеция, это вообще никак ни на что не влияет. И не 50, а 48, не 166, а 167...
Отредактирован 24.01.2019 05:55
Ответить
0
BARS_ #
Если бы вы читали комменты ВНИМАТЕЛЬНО, то увидели бы, что уже давно было сказано, что для вентиляторов по барабану какая форма сигнала. А речь шла про то, что ОУ мало пригодны для формирования прямоугольника. И все, не более.
Ответить
+1

[Автор]
Grenik #
ОУ действительно медленный, и крутых фронтов на 6 кГц нет. Но в данном случае это никак на регулирование не влияет, вентилятор к форме импульса не требователен - хоть треугольник, главное - изменение скважности. Проверял на практике. А если так, то зачем тратиться на более экзотичные ОУ?
Отредактирован 16.01.2019 07:51
Ответить
0
BARS_ #
Все верно, разница была бы, если бы управление шло через силовой транзистор, а т.к. ШИМ подан на вход вентилятора, то вообще фиолетово, какие там фронты.
Ответить
0
Vslz #
Никто не запрещает, просто указал, что для этого гораздо лучше копеечный компаратор подойдет. Разве это экзотика? Или шибко дорого ?
Нет. Зато правильнее и универсальней.

Кстати, сигнал управления оборотами вентилятора, приходящий на разъем CPUFAN имеет достаточно крутые фронты и частоту около 22 кГц (период 45 мкс). На двух различных системных платах (на которых я замерял) частота была приблизительно одинаковой.
Вот тут есть мои измерения с осциллограммой:
http://cxem.net/comp/comp217.php

А вот это - из даташита на процессоры Интел, английским по белому написано, PWM с частотой 21-28 кГц, и никак не 6 кГц. Чем это грозит не знаю. Но стандарт есть стандарт.
Отредактирован 22.01.2019 18:22
Прикрепленный файл: Intel.jpg
Ответить
0

[Автор]
Grenik #
Я не против стандартов. Но надо же всё таки различать требования при проектировании марсохода и любительской поделки. Что касается пониженной частоты и крутизны фронтов - я вначале подавал сигнал с генератора. Исследовал, так сказать. Так вот - в диапазоне от 5 до 30 кГц не было замечено никакой разницы вообще, ни по скорости вращения, ни по потребляемому току. Дыма, пламени и вони - тоже. Так что, на мой взгляд, "для дома для семьи" стандарт можно немножечко подвинуть
Ответить
0
andro #
А таймер 555 никак нельзя использовать вместо всего этого?
Ответить
+1

[Автор]
Grenik #
А как на нём организовать преобразование напряжение - скважность? Что-то я простых путей для 555 не вижу...
Ответить
+2
andro #
Simplest High Frequency PWM With NE555
Одно из плеч можно сделать на терморезисторе.
Ответить
+1

[Автор]
Grenik #
Такое ощущение, что диапазон регулирования будет узким. Хотя, конечно, надо макетировать.
Ответить
0
Pauk #
Да можно и вообще на транзисторах, если форма импульсов не критична.
Ответить
0
pcb432 #
BD139 или КТ415
Хотелось бы посмотреть на зтот транзистор.
Ответить
0

[Автор]
Grenik #
На который из двух, Вами указанных? Если Вы о втором, то это ошибка, конечно, имелся ввиду КТ815. Отечественные компоненты уже давно канули в лету. Уже стал забывать про КТ, ГТ, КР1401УД2, КРхххЕН, КД522 и проч.(
Ответить
0
andro #
У меня имеются радиодетали советского производства и Я с успехом применяю их.
Ответить
0
Smelter2 #
Отечественные компоненты переживут Ваших правнуков. До сих пор работают во всех сферах и продолжают выпускаться, те же КРЕНки, КД522 и проч.
Ответить
+1
BARS_ #
Это относится к любым компонентам. Иностранные приборы ровно так же работают.
Ответить
+1
Smelter2 #
Если Вам сложно следить за ходом мысли, сообщаю, что речь шла именно об отечественных компонентах.
Ответить
+1

[Автор]
Grenik #
Я же не говорил, что отечественные компоненты плохие. У меня их, кроме резисторов, просто нет, и в магазине, между прочим, уже давно тоже. Минусуйте тем, кто довёл до такого.
Ответить
-1
Smelter2 #
Такие утверждения "давно", "канули" и доводят до такого. Во всех радиомаркетах запасы, как советских компонентов, так и новейших азиатских. На радиорынке так же "залежи" чего хочешь, от радиактивных авиационных высотомеров, до сверхэкологичных современных МК и ПЛИС, которые совсем без свинца. Что куда кануло, если радиолампы до сих пор выпускаются. Вот вообще не вижу хоть какого-нибудь дефицита радиокомпонентов. Зачем людей в заблуждение вводите?
Ответить
+1

[Автор]
Grenik #
Я ничего не утверждал (никакие утверждения не способны разрушить производство, если что), никого никуда не вводил и никого не агитировал. Если в Вашей реальности полно советских запасов повсюду - пользуйтесь ими. Безсвинцовыми сверхэкологичными компонентами, которые не совсем "наши". К сожалению, кроме радиоактивных бла-бла-метров 50х годов выпуска, и радиоламп, которых тоже вроде лабают по сей день, но аудиофилы стараются найти серии EL, почему-то ничего нет. Мне приходится довольствоваться тем, что продаётся в "радиомаркетах". Хотелось бы знать, что это такое... А выбор там "азиатский", даже не знаю, переживут эти компоненты моих внуков, но других радиодеталей я в продаже не вижу...
Ответить
0
Smelter2 #
Утверждения побуждают делать выбор в пользу азиатского производства... А потом мы удивляемся, как же так, всё делается в Китае, ой-ой, ничего своего не осталось.
Ответить
0
BARS_ #
Если вы не в курсе, ответственная элементная база до сих пор выпускается и развивается.
Ответить
+1
Андрей #
частота вращения лопастей растёт пропорционально увеличению скважности импульсов
Точно имеется ввиду скважность, а не заполнение импульсов? По вашему выходит чем короче импульс, тем быстрее крутится вентилятор?
Ответить
0

[Автор]
Grenik #
Ошибся! Конечно заполнение. Отправил текст на доработку. Спасибо, что заметили.
Ответить
0
krugerv59 #
На принципиальной схеме выводы 2,3 DA1 взаимно не перепутаны?
Ответить
0

[Автор]
Grenik #
Нет. Всё как надо.
Ответить
Добавить комментарий
Имя:
E-mail:
не публикуется
Текст:
Защита от спама:
В чем измеряется напряжение?
Файлы:
 
Для выбора нескольких файлов использйте CTRL

Радиореле 220В
Радиореле 220В
200 Вт усилитель класса D на IRS2092 LC-измеритель LC100-A
вверх