Регулятор вращения вентилятора схема

Регулятор вращения вентилятора схема

Основная изюминка схемы умного куллера, это использование в качестве датчика температуры сопротивление встречно включенных диодов шотки, например PSR10C40CT.

Автоматический регулятор скорости вращения вентилятора описание работы аналоговой схемы

Вход схемы подсоединен к выпрямительному мосту самодельного блока питания. В зависимости от настройки, вентилятор может автоматически срабатывать даже при изменении температуры корпуса диодной сборки от комнатной до температуры части тела человека.

Разместить такой «датчик» к радиатору на блоке питания не предствляет проблем: Конструкция имеет отверстие для крепежа под винт М3 и нехилую площадь теплового контакта с радиатором.

Напряжение на входе схемы устройства не должно быть выше максимально допустимое напряжение стабилизатора 7815. Настройка конструкции заключается в изменении сопротивления подстроечного сопротивления при выбранной температуре так, чтобы куллер начинал крутиться. С увеличением температуры, частота вращения будет автоматически возрастать.

Данная схема использующая составной элемент дарлингтона дает возможность автоматически регулировать скорость вращения вентилятора, в зависимости от температуры окружающей среды:

Датчик температуры LM335 предназначен для работы от -40 до +1000 градусов. Напряжение на нем будет увеличиваться на 10 мВ вместе с температурным ростом. Напряжение с преобразователя подается на неинвертирующий вход операционного усилителя LM741. Со стабилитрона 1N4733 на инвертирующий вход, через потенциометр, идет опора уровнем 5.1 В. Потенциометром pflf.n порог срабатывания куллера. Транзистор находится в выходном каскаде усилителя и используется для управления вентилятором.

Конструкция в принципе похожа на предыдущую, но в этом варианте из журнала Радио за 2000 год, температурным датчиком являются германиевые диоды VD1-VD4, подсоединенные в обратном направлении в цепь базы составного транзистора. Выбор в качестве датчика диодов не случаен, а потому, что зависимость обратного тока от температуры имеет более выраженный характер, чем аналогичная зависимость сопротивления терморезисторов. Кроме того, стеклянный корпус является отличным диэлектриком, являясь огромным плюсом при установке на металлический теплоотвод транзисторов источника питания.

Сопротивление R1 защищает составной транзистор в случае теплового пробоя диодов (например, при заклинивании электродвигателя). Его номинал подбирают, исходя из предельного тока базы VT1. Сопротивление R2 в схеме регулятора задает порог срабатывания.

В основе этой схемы регулятора лежит микроконтроллер PIC18F25K20, который изменяет скорость вращения при помощи ШИМ (широтно-импульсной модуляции). Это дает такие схемотехнические преимущества как: плавная регулировка скорости оборотов, низкий уровень шума, высокая долговечность эксплуатации и надежность, меньшее энергопотребление схемой и ток запуска.

МК получает данные температуры с типового термодатчика D18B20 и выдает управляющий ШИМ-сигнал на PORTC.2 с 6-ю разными уровнями: ШИМ 15%, темпереатура до 49°; 30% — 50°; 40% — 51°; 50% — 52°; 75% — 53°; 100% > 54°. ШИМ-сигнал с МК следует на транзистор Q1. В конструкции использовано два транзистора, для того, чтобы ток Iк на Q2 был достаточен для старта вращения. Т.К принципиальная схема PIC18F25K20 может выдать самое большое 3.6В, и 15% от 3.6В будет 0.5В, то для открытия транзистора Q1 требуется 0.7В.

Возможно управление куллером между 5В и +/-12В. Максимальная токовая нагрузка для BC338 — 800 мА, поэтому можно управлять двумя и более вентиляторами, но чтобы их общий ток не превышал данного номинала. Выход МК подсоединен к Q1 и Q2, которые работают как типовой переключатель. Диод D3 применяется для защиты от магнитных полей вентилятора, без него, после отключения схемы обратный ток может следовать на Q2 и пробить его. Печатную плату и прошивку к МК забираем по ссылке выше.

Эта специализированная микросхема, была разработана специально для стабилизации и регулировки скорости вращения электродвигателя. Применялась она в зарубежных кассетных магнитолах.

Как видим, схема регулятора скорости достаточно простая, и состоит всего из нескольких радио элементов. Работает она сразу после подачи питания, а регулятором можно настраивать скорость вращения вентилятора, снижая его шум. При использовании переменного сопротивления с максимальным номиналом более чем 1 кОм, вначале регулировки появляется полоса полной остановки скорости регулятора.

Применение преобразователей частоты Danfoss для управления вентиляторами конденсаторов и градирен

Применение преобразователей частоты для управления вентиляторами конденсаторов и градирен позволяют значительно повысить эффективность их работы и уменьшить потребление электроэнергии.

Управление конденсатором холодильной системы

Воздушный конденсатор конструктивно состоит из теплообменника и вентиляторов, которые потоком атмосферного воздуха охлаждают теплообменник.
Регулирование производительности вентиляторов конденсатора в зависимости от температуры окружающей среды позволяет повысить эффективность холодильной системы в целом. Преобразователь частоты регулирует скорость вращения электродвигателя вентилятора согласно давления конденсации, которая зависит от температуры наружного воздуха. При этом, снижение температуры конденсации на 1°C, позволяет снизить энергопотребление компрессоров на 2–3%. Например, для Москвы, экономия может достигнуть 15–20% от энергопотребления всей холодильной системы.

Управление градирнями

Градирня представляет собой устройство для охлаждения большого количества теплоносителя направленным потоком атмосферного воздуха.
Существует несколько способов оптимального, с точки зрения энергопотребления, управления градирнями:
• управление вентиляторами градирни по температуре теплоносителя на выходе из конденсатора;
• управление насосами конденсатора по температуре воды конденсатора.

Охлаждающий вентилятор градирни управляется в зависимости от температуры воды в конденсаторе.
Преобразователь частоты поддерживает точную скорость вращения вентилятора, необходимую для охлаждения воды.
Управление скоростью вращения вентилятора осуществляется при помощи датчика температуры, расположенного в нижней части градирни. Кроме того, преобразователь частоты может обеспечить цикличность работы вентилятора посредством специальной функции “Сон”.

Данная функция позволяет автоматически останавливать вентилятор, когда потребность в охлаждении воды находится на низком уровне в течении заданного интервала времени. Когда нагрузка на систему возрастает, преобразователь частоты запускает электродвигатели вентиляторов для обеспечения требуемых параметров охлаждения.

Использование метода управления производительностью насосов вместо дросселирования клапаном позволяет экономить порядка 20-40% электроэнергии, обеспечивая при этом требуемые параметры температуры и скорости потока воды.

Ввод в эксплуатацию

Преимущества применения преобразователей частоты

Для вентиляторов конденсатора

Для градирни (вентиляторы и насосы)

Пример. Расчет экономии электроэнергии с использованием преобразователей частоты для вентиляторов конденсаторов

На конденсаторе холодильной системе используются несколько вентиляторов суммарной мощностью 2,56 кВт. Установка работает 3500 часов в год, необходимо поддерживать температуру конденсации на уровне 35°С. Установка состоит из четырех вентиляторов, мощность каждого 0,64 кВт.

Потребляемая энергия при ступенчатом регулировании = 8970,2 кВт/ч
Потребляемая энергия при использовании Преобразователя частоты = 3363,84 кВт/ч
Стоимость преобразователя серии VLT Micro Drive FC 51 мощностью 3 кВт ≈ 12 250 руб.
Стоимость 1 кВт/ч электроэнергии ≈ 3 руб.
Экономия = 8970,2 – 3363,84 = 5606,36 кВт/ч.
Экономия в руб = 5606,36 * 3 = 16 819 руб.
Отдельно посчитаем экономию, которая достигается за счет энергосберегающих функций «Данфосс».
Напомним, что функция АЕО дает 5% экономии, автоматическая адаптация двигателя добавляет 5%.

Общая дополнительная экономия составит 10%.
Экономия за год = 0,1 * 3 * 2,56 * 3500 = 2 688 руб.
Общая экономия электроэнергии = 16 819 + 2 688 = 19 507 руб.
Экономия за счет встроенного логического контроллера составит 4000 руб (это стоимость внешнего контроллера).
Экономия за счет бесплатного обучения в учебном центре «Данфосс» основам работы с преобразователям частоты 24 000 руб (это стоимость обучения для двух человек).

Заметим, что мы провели расчет не для всех преимуществ преобразователей частоты «Данфосс», итоговая экономия будет еще больше.

Сведем все расчеты в таблицу

В итоге, на один вентилятор с преобразователем частоты экономия в год составит 47 507 руб. Покупка преобразователя частоты в данном случае окупится менее чем за полгода.

Пример. Расчет экономии электроэнергии с использованием преобразователей частоты для градирен

Градирня с вентилятором мощность 30 кВт. Установка работает 7000 часов в год.
70% времени вентилятор работает с производительностью 85%, остальное время на номинальной скорости.
Учитывая, что потребляемая мощность электродвигателя прямо пропорциональна кубу производительности насоса и КПД установки приблизительно равно 0.8, получим:
Потребляемая Мощность = 30 кВт x (0.853)/КПД установки (0.8) = 23 кВт= 76,7 % (от номинальной мощности).
Стоимость преобразователя серии VLT HVAC Basic FC 101 мощностью 30 кВт ≈ 101 500 руб.
Стоимость 1 кВт/ч электроэнергии ≈ 3 руб.
Экономия за сутки = (30 кВт – 23 кВт) * 24 ч * 0,7 = 117,6 кВт/ч.
Экономия за сутки = 3 * 117,6 = 352,8 руб.
Экономия за год = 352,8 руб * 292 дней ≈ 103017,6 руб.
Отдельно посчитаем экономию, которая достигается за счет энергосберегающих функций «Данфосс».

Напомним, что функция АЕО дает 5% экономии, автоматическая адаптация двигателя добавляет 5%.
Общая дополнительная экономия составит 10%.
Экономия за сутки = 3 * 0,1 * 30 * 24 * 0,7 = 151,2 руб.
Экономия за год = 151,2 * 295 = 44 604 руб.
Общая экономия электроэнергии = 103 017 + 44 604 = 147621 руб.
Экономия за счет встроенного логического контроллера составит 4000 руб (это стоимость внешнего контроллера).
Экономия достигаемая за счет встроенного дросселя на звене постоянного тока может составить около 8000 руб (это стоимость внешнего дросселя для такой мощности).
Экономия за счет бесплатного обучения в учебном центре «Данфосс» основам работы с преобразователям частоты 24 000 руб (это стоимость обучения для двух человек).

Заметим, что мы провели расчет не для всех преимуществ преобразователей частоты «Данфосс», итоговая экономия будет еще больше.

Сведем все расчеты в таблицу

В итоге, на один вентилятор с преобразователем частоты экономия в год составит 183 621 руб.

Покупка преобразователя частоты в данном случае окупится менее чем за год.

Как подключить потенциометр к вентилятору — Вокруг-Дом — 2021

Подключение потенциометра к вентилятору является простым способом управления скоростью вращения вентилятора. Однако этот метод безопасно работает только с вентилятором постоянного тока, а не с вентилятором переменного тока. Скорость вращения вентиляторов постоянного тока является функцией применяемого уровня напряжения постоянного тока. Скорость вращения вентилятора переменного тока обычно определяется частотой подключенного к ним источника переменного тока. Эти инструкции относятся к 12-вольтовому вентилятору постоянного тока, например, к настольному компьютеру.

Типичный компьютерный вентилятор постоянного тока

Шаг 1

Осмотрите вентилятор постоянного тока, чтобы убедиться, что он свободно вращается, и найдите паспортную табличку, на которой должны быть указаны рабочие характеристики, включая номинальное напряжение и ток. Как минимум, это должно включать значения, подобные приведенным ниже, которые взяты из типичного компьютерного вентилятора постоянного тока: Рабочее напряжение — от 8 до 14 вольт Потребляемый ток — 0,08 ампер Потребляемая мощность — 0,96 Вт Многие производители сокращают вольт, ампер и ватт.

Шаг 2

Рассчитайте сопротивление двигателя постоянного тока, используя формулу закона Ома: сопротивление (R) = напряжение (E) / ток (I). Для этого вентилятора это будет R = 14 / 0,08. Решив это уравнение, вы получите сопротивление 175 Ом. Это говорит вам о номинальном значении сопротивления нужного вам потенциометра, а 0,96 Вт говорит о минимальной требуемой мощности. Если эта информация недоступна, используйте мультиметр для измерения сопротивления двигателя вентилятора постоянного тока.

Шаг 3

Подключите вентилятор к 12-вольтовой батарее, чтобы убедиться, что он работает, затем отсоедините его. Двигатель будет иметь два провода для питания постоянного тока, обычно красный — это напряжение, а черный — это земля. Выберите линейный (не аудио) потенциометр, который соответствует или превосходит спецификации. В этом случае линейный потенциометр мощностью 1 Ом мощностью 175 Ом будет работать нормально и позволит вам снизить скорость вращения вентилятора примерно вдвое при настройке минимальной скорости. Чем больше значение сопротивления потенциометра, тем медленнее вы сможете запустить вентилятор.

Шаг 4

Подсоедините ползунок к красному проводу, прикрепленному к вентилятору. Потенциометр будет иметь три контакта; центральный известен как ползунок. Припаяйте провод, а затем отрежьте торчащие концы, которые могут быть опасными или создать возможное короткое замыкание.

Шаг 5

Поверните ручку управления по часовой стрелке. Представьте, что ползунок внутри горшка теперь движется к одному концу горшка, когда вы поворачиваетесь. Прикрепите другой кусок красного провода к концу, к которому, как вы подозреваете, движется ползунок. Пока не паяйте соединение. Сделайте соединение временно безопасным с помощью изоленты. Присоедините другой конец этого красного провода к батарее. Подключите черный провод от вентилятора к другой клемме аккумулятора. Вентилятор должен вращаться, и скорость должна изменяться по мере вращения регулятора.

Шаг 6

Переключите красный провод на другой конец кастрюли, если вы хотите изменить направление вращения кастрюли, чтобы замедлить вентилятор. Когда вы будете удовлетворены работой, удалите изоленту и припаяйте соединение.

Как подключить микрофон к гитарному усилителю

Профессиональное аудиооборудование может быть чрезвычайно дорогим. Даже дешевые системы оповещения обычно стоят не менее 200 долларов. Иногда тратить эти деньги просто не .

Как подключить (подключить) два сотовых телефона через Bluetooth для передачи файлов

Как подключить (подключить) Bluetooth-гарнитуру к телефону

Bluetooth — это беспроводная технология, которая может связать ваш телефон с гарнитурой, компьютером, другим телефоном или, в крайнем случае, с вашим автомобилем и домом. Для того, чтобы ваш телефон и Bluetooth для .

Управление скоростью вращения вентилятора с помощью Arduino и симистора

В микроконтроллерной технике обычно для плавного управления чем-либо (интенсивность свечения лампы, скорость вращения двигателя, вентилятора и т.д.) используется широтно-импульсная модуляция (ШИМ). И подобные проекты мы уже рассматривали на нашем сайте, например, управление яркостью свечения светодиода, скоростью вращения вентилятора. Но в данной статье мы рассмотрим способ управления скоростью вращения вентилятора переменного тока с помощью платы Arduino и симистора (TRIAC).

Предупреждение : в рассматриваемом проекте используется работа с напряжением переменного тока 220 В, которое очень опасно для здоровья человека если не соблюдать требуемых мер безопасности. Будьте осторожны, не прикасайтесь голыми руками к компонентам проекта, которые могут оказаться под напряжением 220 В.

Необходимые компоненты

1. Плата Arduino Uno (купить на AliExpress).
2. Оптопара 4N25 (для детектора перехода через ноль) (купить на AliExpress).
3. Потенциометр 10 кОм (купить на AliExpress).
4. Оптопара MOC3021 (купить на AliExpress).
5. Понижающий трансформатор (0-9)V, 500 mA (купить на AliExpress).
6. Симистор (TRIAC) BT136 (купить на AliExpress).
7. Вентилятор переменного тока на 220 В.
8. Соединительные провода.
9. Резисторы (купить на AliExpress).

Принцип управления вентилятором переменного тока с помощью Arduino

Данный принцип управления мы разделим на следующие 4 части:

1. Детектор перехода через ноль.
2. Схема управления углом сдвига фаз.
3. Потенциометр для управления скоростью вращения вентилятора.
4. Схема генерации ШИМ сигнала.

Рассмотрим эти этапы более подробно.

1. Детектор перехода через ноль

В нашей домашней сети напряжение переменного тока составляет 220 В, которое изменяется с частотой 50 Гц. Полярность этого сигнала периодически изменяется: в первой половине периода ток течет в одном направлении – возрастает, достигает своего максимального значения, и затем снова уменьшается до нуля. Затем в следующем полупериоде ток начинает течь в обратном направлении (отрицательном), достигает своего максимума и затем снова возвращается к нулю. Для управления скоростью вращения вентилятора нам необходимо будет управлять пиковыми значениями тока в обоих полупериодах. Для этого нам необходимо будет знать точку перехода через ноль (zero voltage crossing) сигнала.

На рисунке ниже представлена схема детектора перехода через ноль, которая как раз и предназначена для обнаружения этой самой точки. В этой схеме на первом этапе напряжение понижается с 220 В до 9 В с помощью понижающего трансформатора и затем оно подается на контакты 1 и 2 оптопары 4N25. В составе оптопары 4N25 есть светодиод, который подключен к ее контактам 1 и 2. Следовательно, когда напряжение переменного тока приближается к нулю, светодиод в составе оптопары выключается, транзистор оптопары закрывается и на выходе схемы будет напряжение 5V. А когда напряжение переменного тока достигает своего максимума, светодиод в составе оптопары загорается, транзистор оптопары открывается, и на выходе схемы будет напряжение 0V. Таким образом, сигнал с выхода этой схемы можно непосредственно подавать на плату Arduino и с ее помощью можно будет обнаруживать эти переходы напряжения переменного тока через ноль.

2. Схема управления углом сдвига фаз

После обнаружения момента перехода сигнала через ноль нам необходимо будет управлять промежутками времени, в течение которых на двигатель вентилятора необходимо будет подавать напряжение, и промежутками, в течение которых на двигатель вентилятора не надо будет подавать напряжение (интервалы ON и OFF). Таким образом, мы получим своеобразный ШИМ сигнал, с помощью которого будет происходить управление скоростью вращения вентилятора. Для формирования этого сигнала в нашем проекте мы будем использовать симистор BT136, который отлично подходит на роль электронного переключателя мощности для сигнала переменного тока.

Симистор (TRIAC) представляет собой переключатель переменного тока с 3 контактами, который можно переключать сигналом небольшой мощности, подаваемым на его вывод затвора (управляющий контакт). При этом в отличие от тиристора, который управляет переключением мощности только в одном направлении, с помощью симистора можно управлять переключением мощности в двух направлениях.

Принцип управления симистора переменным током показан на следующем рисунке.

Как показано на рисунке, мы можем переключать, к примеру, симистор на угле 90 градусов при помощи подачи отпирающего импульса на его управляющий вывод. В этом случае мы будем подавать ток на лампу только в половине времени положительной полуволны сигнала (на графике время t1), соответственно, лампа будет гореть вполовину мощности. Уменьшая или увеличивая это время мы можем заставить лампу гореть ярче или тусклее.

Частота сигнала переменного тока в нашей сети составляет 50 Гц, соответственно, период сигнала равен 1/f =20 миллисекунд. Значит, половина периода будет равна 10 мс. Поэтому мы можем изменять время t1 на приведенном графике для управления яркостью свечения лампы переменного тока в диапазоне от 0 до 10 мс (10000 мкс).

Оптопара

Оптопару также называют оптроном или оптоизолятором. Она используется для обеспечения изоляции (развязки) между двумя электрическими цепями, одна из которых, к примеру, работает с переменным током, а другая – с постоянным. Оптопара состоит из светодиода, который излучает инфракрасный свет, и фотодатчика, который обнаруживает этот свет. В нашем случае мы использовали оптопару MOC3021.

На следующем рисунке представлена схема соединения оптопары MOC3021 и симистора.

3. Потенциометр для управления скоростью вращения вентилятора

В нашем проекте для управления скоростью вращения вентилятора переменного тока мы использовали потенциометр. Как мы знаем, потенциометр имеет 3 вывода и работает фактически как делитель напряжения, обеспечивая на своем среднем контакте выход изменяющегося напряжения. Сигнал с этого выхода подается на аналоговый контакт платы Arduino, которая измеряет напряжение этого сигнала и использует это значение напряжения для управления скоростью вращения вентилятора.

4. Схема генерации ШИМ сигнала.

На заключительном этапе импульс ШИМ сигнала подается на симистор, с помощью которого происходит его отпирание/запирание, и, соответственно, симистор производит управление скоростью вращения вентилятора путем регулировки количества мощности, подаваемого на него. ШИМ сигнал формируется платой Arduino. Более подробно о формировании ШИМ сигнала с помощью платы Arduino можно прочитать в этой статье.

Схема проекта

Схема управления скоростью вращения вентилятора с помощью платы Arduino и симистора представлена на следующем рисунке.

Примечание : мы использовали сборку схемы проекта на макетной плате только для демонстрации возможностей проекта. Вы ни в коем случае не должны подавать напрямую напряжение 220 В на вашу макетную плату. Как видно из представленного ниже рисунка, для сборки той части схемы, которая работает с напряжением 220 В, мы использовали отдельную перфорированную плату.

Объяснение программы для Arduino

Полный код программы приведен в конце статьи, здесь же мы кратко рассмотрим его основные фрагменты.

В нашей схеме используется ШИМ сигнал для управления скоростью вращения вентилятора. На нашем сайте вы можете посмотреть все проекты, в которых использовался ШИМ сигнал.

Первым делом в программе мы должны объявить все используемые переменные. В нашей схеме симистор BT136 подключен к контакту 6 платы Arduino. А в переменной speed_val мы будем хранить значение скорости вентилятора.

Реостат для регулировки скорости вращения кулеров

Шум, издаваемый вентиляторами в современных компьютерах довольно сильный, и это является достаточно распространенной проблемой среди пользователей. Помочь в снижении шума, издаваемого компьютерными вентиляторами системного блока, может регулятор частоты вращения вентилятора или кулера. В продаже имеются различные регуляторы, имеющие разнообразные дополнительные функции и возможности (контроль температуры, автоматическую регулировку скорости и т.д.).

Схема регулятора оборотов вентилятора.

Схема достаточно простая, и содержит всего три электронных компонента: транзистор, резистор, и переменный резистор.

В схему специально введён постоянный резистор R2, назначение которого ограничить минимальные обороты вентилятора, для того, что бы даже при самых низких оборотах обеспечить его надёжный запуск. Иначе пользователь может поставить слишком низкое напряжение на вентиляторе, при котором он будет продолжать крутиться, но которого будет недостаточно для его запуска при включении.

• В схеме применен довольно распространенный транзистор КТ815, его несложно приобрести на радио рынке, или даже выпаять из старой советской аппаратуры. Подойдет любой транзистор из серии КТ815, КТ817 или КТ819, с любой буквой в конце.

• Переменный резистор, применяемый в схеме, может быть совершенно любым, подходящим по габаритам, главное, он должен иметь сопротивление 1кОм.

• Постоянный резистор может быть любого типа с сопротивлением 1 или 1.2 кОм.

Монтаж и подключение регулятора скорости.
Монтаж всей схемы осуществляется прямо на ножках переменного резистора, и проводится очень просто:

регулятор оборотов

в разрыв цепи +12В, как показано на рисунке.
Внимание! Если у вашего вентилятора имеется 4 вывода, и их расцветка: черный, желтый, зелёный и синий (у таких плюс питания подаётся по желтому проводу), то регулятор включается в разрыв желтого провода.

Готовый, собранный регулятор оборотов вентилятора устанавливается в любом удобном месте системного блока, например, спереди в заглушке, пятидюймового отсека, или сзади в заглушке плат расширения. Для этого сверлится отверстие, необходимого диаметра для применяемого Вами переменного резистора, далее он вставляется в него и затягивается специальной, идущей с ним в комплекте гайкой. На ось переменного резистора, можно надеть подходящую ручку, например от старой советской аппаратуры.

Стоит заметить, что если транзистор в Вашем регуляторе будет сильно нагреваться (например, при большой потребляемой мощности вентилятором кулера или если через него подключено сразу несколько вентиляторов), то его следует установить на небольшой радиатор. Радиатором может служить кусочек алюминиевой или медной пластины толщиной 2 — 3 мм, длиной 3 см и шириной 2 см. Но как показала практика, если к регулятору подключен обычный компьютерный вентилятор с потребляемым током 0.1 — 0.2 А, то в радиаторе нет необходимости, так как транзистор нагревается совсем незначительно.