Setting96.ru

Строительный журнал
1 просмотров
Рейтинг статьи
1 звезда2 звезды3 звезды4 звезды5 звезд
Загрузка...

Простейший регулятор для вентилятора постоянного тока

Простейший регулятор для вентилятора постоянного тока

Вентиляторы могут использоваться для охлаждения схем, но постоянное вращение при номинальном напряжении приводит к механическом износу, прежде всего, подшипников. Включая вентилятор лишь по мере необходимости, и на скорости, соразмерной температуре, можно существенно продлить срок его жизни, так же, как и срок жизни охлаждаемой им аппаратуры.

Вебинар «Новые решения STMicroelectronics в области спутниковой навигации» (17.11.2021)

Простейшая схема управления лишь включает и выключает вентилятор, но расплатой за простоту являются коммутационные помехи по питанию и высокие механические нагрузки на вентилятор. Пропорциональные контроллеры, безусловно, более элегантны. Они включаются при переходе температуры через определенный порог, увеличивают скорость вращения по мере роста температуры, плавно снижают скорость, когда схема начинает остывать, и, наконец, останавливаются совсем.

Однако, большинство пропорциональных регуляторов скорости вращения вентиляторов неоправданно сложны, поскольку охлаждение схем – задача далеко не из области точных наук. Предлагаемая на Рисунке 1 схема ничуть не менее эффективна, чем навороченные регуляторы, и много раз с успехом использовалась. Для схемы необходимы только термисторный датчик температуры, MOSFET транзистор, резистор и конденсатор для блюстителей схемотехнической нравственности. Предполагается, что термистор имеет отрицательный температурный коэффициент. Если вы располагаете термистором с положительным коэффициентом, поменяйте его местами с резистором R1.

Простейший пропорциональный регулятор для вентилятора постоянного тока можно сделать на термисторе и MOSFET транзисторе.

При комнатной температуре напряжение на затворе транзистора ниже типового порогового уровня Vgs(th), ток стока отсутствует, и вентилятор выключен. По мере роста температуры, сопротивление термистора падает, напряжение Vgs(th) растет, и транзистор начинает открываться. При достаточно высокой температуре транзистор входит в насыщение, и вентилятор начинает вращаться с максимальной скоростью. Практически получается, что интервал температур, в котором вентилятор из выключенного состояния достигает максимальной скорости, равен приблизительно 5 °C.

Пороговая температура, при которой начинается вращение вентилятора, устанавливается резистором R1. Для примера, пороговое напряжение затвора MOSFET транзистора NTD4959NH фирмы ON Semiconductor равно 2.0 ±0.5 В. Сопротивление RТЕРМ термистора ERTJ1VR103H производства Panasonic при температуре 25 °C имеет типовое значение 10 кОм. Чтобы установить порог 40 °C при напряжении питания вентилятора 12 В, сопротивление резистора должно быть:

Взяв типовое значение Vgs(th) = 2 В и сопротивление термистора при 40 °C RТЕРМ = 5.067 кОм (из справочных данных), находим ближайшее значение в ряду 1% резисторов R1 = 1.00 кОм.

Вследствие технологического разброса пороговых напряжений Vgs(th), температура включения также будет иметь разброс от экземпляра к экземпляру. При небольшом объеме производства проблему можно решить, заменив R1 подстроечным резистором. Но это увеличит цену изделия, поэтому, возможно, вам придется просто смириться с этим фактом.

По счастью, N-канальные MOSFET транзисторы имеют отрицательный температурный коэффициент напряжения порога, что, отчасти, компенсирует последствия разброса Vgs(th). Тем не менее, необходимо убедиться, что разброс температур включения будет приемлем для вашей системы.

Двигаясь в обратном направлении, от крайнего верхнего к крайнему нижнему значению указанного в справочных данных порогового напряжения Vgs(th), рассчитаем диапазон пороговых температур для наихудшего случая:

Vgs(th)мин. = 1.5 В и R1 = 1.00 кОм

Таким образом, вентилятор начнет вращаться при

RТЕРМ = 1.00 кОм × (12 В – 1.5 В)/1.5 В = 7.00 кОм,

что, согласно справочным данным, произойдет при температуре 33 °C. Аналогично, при самом большом пороговом напряжении, вращение вентилятора начнется при сопротивлении термистора 3.80 кОм и температуре 46 °C. Поскольку пороговое напряжение большинства MOSFET транзисторов будет располагаться вблизи середины указанной в справочнике зоны разброса, мы вправе ожидать, что температура включения вентилятора в крупных партиях изделий будет находиться в диапазоне 40 ±3 °C.

Теперь, несколько аспектов, на которые следует обратить внимание. Прежде всего, схема применима только к небольшим вентиляторам постоянного тока. Для больших вентиляторов, или массивов вентиляторов, схема будет неэффективной, а с вентиляторами переменного тока вовсе неработоспособной. Далее, необходимо посмотреть в справочных материалах на вентилятор, способен ли он работать в режиме периодического включения. Как правило, большинство вентиляторов на это рассчитаны. Но иногда требуется, чтобы скорость не падала ниже определенного минимального значения. В таком случае, поставьте резистор параллельно MOSFET транзистору.

Читать еще:  Регулировка дверей шкафа hettich

И, наконец, нельзя забывать о том, что при средней скорости вращения вентилятора, MOSFET транзистор работает в линейном режиме и может рассеивать значительную мощность. Поскольку такое происходит только при вращении вентилятора, самым простым решением будет размещение транзистора на пути воздушного потока.

Регуляторы скорости вращения вентилятора, частотные преобразователи для систем вентиляции и кондиционирования — производство в Санкт-Петербурге, продажа в Москве, СПб, поставки по России. Закажите оптом по доступной цене.

СРС, СРМ

Симисторный регулятор скорости для однофазных асинхронных двигателей. Плавное регулирование скорости. Широкий диапазон регуляторов: от 1 до 7 А. Скрытый и поверхностный монтаж. Настраиваемый нижний предел регулирования.

СРМ2,5Щ и СРМ5Щ

СРМ2,5Щ и СРМ5Щ

Симисторный регулятор скорости для однофазных асинхронных двигателей для установки в щиты управления. Пластмассовый корпус на DIN-рейку. Плавное регулирование скоростью вращения. Управление внешним сигналом 0-10 В или внешним потенциометром 4,7-10 кОм.

VLT Micro Drive FC 51

VLT Micro Drive FC 51

VLT® Micro Drive является преобразователем частоты общепромышленного применения, способным управлять двигателями мощностью до 22 кВт. Он отлично подходит для работы в промышленных установках и системах отопления, вентиляции и кондиционирования воздуха.

ATV212

ATV212

Частотный преобразователь. Управление трехфазными асинхронными двигателями мощностью от 0,75 до 75 кВт. Предназначен для использования в современных системах отопления, вентиляции и кондиционирования воздуха (HVAC). Производство Schneider Electric.

ATV310

ATV310

Частотный преобразователь. Управление трехфазными асинхронными двигателями мощностью от 0,37 до 11 кВт. Предназначен для использования в современных системах отопления, вентиляции и кондиционирования воздуха (HVAC). Производство Schneider Electric.

SDI

Самая экономичная серия преобразователей частоты. Управление трехфазными асинхронными двигателями мощностью от 0,4 до 4,0 кВт. Позволяют подключать трехфазные вентиляторы на 380 В к бытовой однофазной сети 220 В. Данные частотные преобразователи предназначены для использования совместно с вентиляторами и насосами. Производство INSTART.

MCI

Управление трехфазными асинхронными двигателями мощностью от 0,37 до 22 кВт. Предназначен для использования там, где требуется векторное управление с открытым контуром: вентиляторы, насосы, дробилки, компрессоры и прочее. Имеют предустановленные установки для наиболее востребованных задач. Производство INSTART.

FCI

Управление трехфазными асинхронными двигателями мощностью от 4,0 до 630 кВт. Предназначен для использования там, где требуется векторное управление с открытым и замкнутым контуром: конвейеры, подъемные механизмы, станки и прочее. Имеют возможность подключения плат расширения и предустановленные установки для наиболее востребованных задач. Производство INSTART.

Регуляторы скорости вращения асинхронных двигателей применяются в системах вентиляции для управления расходом воздуха.

Симисторные регуляторы предназначены для плавного изменения скорости вращения однофазных асинхронных двигателей. Регулирование ведется от минимально возможного значения напряжения (при котором вентилятор начинает стабильно вращаться, обычно это 120В) до значения 220В.

Частотные преобразователи ATV212 предназначены для управления трехфазными асинхронными двигателями мощностью от 0,75 до 75 кВт. Легко интегрируется в систему обслуживания зданий за счет использования различных коммуникационных карт.

Аналоговый регулятор оборотов вентилятора с термоконтролем

Как известно, сейчас вместо больших и тяжелых радиаторов используются системы активного охлаждения с вентиляторами. В эпоху микропроцессоров и микроконтроллеров вентиляторы управляются, главным образом, с помощью ШИМ (англ. PWM — Pulse-Width Modulation), то есть регулируется ширина импульса, подаваемого на вентилятор. В некоторых случаях не стоит управлять вентилятором в импульсном режиме из-за повышенного риска помех, которые могут возникнуть в других частях схемы. Тогда нам и понадобится такой аналоговый контроллер оборотов.

Эта схема была разработана для активного охлаждения усилителя большой мощности и позволяет регулировать вращение сразу 4-х вентиляторов. Датчиком температуры здесь является транзистор BD139, так как точность не важна, а применение транзистора этого типа позволяет снизить стоимость всей системы термоконтроля.

Кроме того, корпус этого транзистора легко прикручивается к радиатору, обеспечивая хороший тепловой контакт. Регулировка оборотов заключается в плавной смене выходного напряжения, поэтому не создает никаких электропомех, благодаря чему идеально подходит даже для малошумящих усилителей мощности. При тихом прослушивании УМЗЧ, где мощность потерь маленькая, а радиатор холодный — вентиляторов не слышно совсем.

Принципиальная схема регулятора

Принципиальная схема аналогового регулятора оборотов мотора

Читать еще:  Где найти регулировку параметров цвета рабочего стола

Основа — двойной операционный усилитель U1 (LM358). Выбор этого операционного усилителя продиктован не только его низкой ценой и доступностью, но, прежде всего, возможностью работы при выходных напряжениях, близких к нижней шине питания, то есть около потенциала массы.

Первая половина операционного усилителя (U1A) работает в конфигурации дифференциального усилителя с коэффициентом усиления 1. Усиление установлено с помощью резисторов R4-R7 (100k) и в случае необходимости их можно изменить путем изменения соотношения R7/R4 при сохранении такого же отношения R6/R5.

Датчиком температуры является транзистор T1 (BD139), а точнее его переход база-коллектор, подключенный в направлении нужной проводимости. Резистор R1 (22k) ограничивает ток, который течёт через T1. Напряжение на базе транзистора T1 при комнатной температуре будет в пределах 600 мВ и как в типовом разъеме PN будет изменяться с увеличением температуры на величину около 2.3 мВ/К.

Конденсатор C1 (100nF) фильтрует напряжение, которое затем поступает на резистор R4, то есть вход дифференциального усилителя U1A. Делитель построен на R2 (22k), P1 (5к) и R3 (120R) и он позволяет регулировать напряжение, которое подается на резистор R5 — неинвертированный вход усилителя U1A. Конденсатор C2 (100nF) фильтрует напряжение. В простейшем случае с помощью потенциометра P1 необходимо установить напряжение на С2, равное напряжению на C1 при комнатной температуре. Это приведет к тому, что на выходе усилителя U1A (pin 1) напряжение равно 0 (при комнатной температуре) и будет расти примерно на 2.3 мВ/K с увеличением температуры.

Вторая половина микросхемы (U1B) — усилитель с Ку 61, за значение которого отвечают элементы R9 (120k) и R8 (2k). Усиление задаётся соотношением этих резисторов, увеличенным на 1.

Исполнительный элемент — транзистор Дарлингтона T2 (TIP122), работающий в качестве буфера напряжения с большим максимальным выходным током. Резистор R10 (330R) ограничивает ток базы транзистора.

Напряжение с выхода U1A повышается более чем в 60 раз, после чего попадает на транзистор T2. Ток, протекающий через транзистор поступает через диоды D1-D4 (1N4007) на разъемы GP2-GP5, к которым подключают вентиляторы. Конденсаторы C5-C8 (100uF) фильтруют питание вентиляторов, а, кроме того, устраняют помехи, которые генерируют вентиляторы во время работы.

О блоке питания термоконтроллера. Система питается напряжением 15 В с током, соответствующим номиналам моторов. Напряжение питания подается на разъем GP1, а конденсаторы C3 (100nF) и C4 (100uF) являются его фильтрами.

Сборка схемы

Монтаж системы управления моторами не сложен, пайку следует начать с установки одной перемычки. Порядок подключения к плате остальных элементов любой, но удобно начать с резисторов и светодиодов, а в конечном итоге электролитическими конденсаторами и разъемами. Способ монтажа транзистора T2 и термодатчика T1 очень важен.

Следует иметь в виду, что транзистор Т2 работает линейно, поэтому выделяется большая мощность потерь, которая непосредственно переводится в тепло. Плата спроектирована так, чтобы можно было ее прикрутить к радиатору. Транзисторы T1 и T2 необходимо смонтировать на длинных выводах и их отогнуть, чтобы можно было установить на радиатор. Не забудьте прокладки, чтоб изолировать их электрически от радиатора.

Запуск и настройка

Схема, собранная из исправных компонентов, должна заработать сразу. Нужно только помнить о настройке порога с помощью потенциометра P1 так, чтобы при комнатной температуре вентиляторы крутились медленно. Напряжение на вентиляторе при этом режиме составляет около 4 В и достигает 12 В для температуры 80 градусов, то есть при росте примерно на 60 градусов.

Зная необходимый диапазон изменения выходного напряжения и соответствующий ему диапазон изменения температуры можно вычислить коэффициент усиления ОУ U1B. Приведет это к изменению диапазона выходного напряжения, выраженное в милливольтах, а значит к изменению температуры от постоянного значения 2.3 mV/K. Тогда нужно будет с помощью потенциометра P1 всего лишь настроить такую точку работы, чтобы при комнатной температуре выходное напряжение было равно требуемому при расчете нижней границы.

Регулировка оборотов кулера компьютера

Регулировка оборотов кулера компьютера

В последнее время практически все разрабатываемые кулеры и материнские платы имеют четырехконтактное подключение. Четвертый контакт выступает в роли управляющего и выполняет функцию регулировки оборотов вентилятора, о чем детально вы можете прочитать в другой нашей статье. Управляет скоростью не только BIOS в автоматическом режиме — доступно и самостоятельное выполнение этой операции, о чем мы поговорим далее.

Читать еще:  Регулировка света с помощью пульта

Регулирование оборотов процессорного кулера

Как известно, в корпусе компьютера чаще всего вмонтировано несколько вентиляторов. Давайте сначала рассмотрим основное охлаждение — процессорный кулер. Такой вентилятор обеспечивает не только циркуляцию воздуха, но и уменьшает температуру за счет медных трубок, если такие, конечно, имеются. Существуют специальные программы и встроенное ПО материнской платы, позволяющее увеличивать скорость оборотов. Кроме этого выполняться данный процесс может и через BIOS. Детальные инструкции по этой теме читайте в другом нашем материале.

Регулировка процессорного кулера в программе

Если увеличение скорости требуется при недостаточном охлаждении, то уменьшение позволяет снизить энергопотребление и исходящие от системного блока шумы. Такое регулирование происходит подобным образом, как и повышение. Советуем обратиться за помощью к нашей отдельной статье. Там вы отыщете развернутое руководство по уменьшению скорости лопастей процессорного кулера.

Еще существует ряд специализированного программного обеспечения. Конечно, SpeedFan является одним из самых популярных вариантов, однако мы рекомендуем ознакомиться и со списком других программ по регулировке скорости вентилятора.

В случае когда вы все еще наблюдаете проблемы с температурным режимом, дело может быть вовсе не в кулере, а, например, в засохшей термопасте. Разбор этой и других причин перегрева CPU читайте далее.

Регулировка оборотов корпусного кулера

Предыдущие советы подходят и для корпусных кулеров, которые подключены к разъемам на материнской плате. Особое внимание хотелось бы обратить на программу SpeedFan. Данное решение позволяет по очереди регулировать обороты каждого подключенного вентилятора. Главное — он должен быть соединен с материнской платой, а не блоком питания.

Сейчас многие вертушки, устанавливаемые в корпус, работают от блока питания через Molex либо другой интерфейс. В таких ситуациях стандартное регулирование скоростей неприменимо. Энергия к такому элементу подается постоянно под одним и тем же напряжением, что заставляет его работать на полную мощность, и чаще всего ее значение — 12 Вольт. Если вы не хотите приобретать никакие дополнительные компоненты, можете просто поменять сторону подключения, перевернув провод. Так мощность снизится до 7 Вольт, что почти в два раза меньше максимальной.

Переключение питания молекс для компьютерного кулера

Под дополнительным компонентом мы подразумеваем реобас — специальное устройство, позволяющее вручную настраивать скорость вращения кулеров. В некоторых дорогих корпусах такой элемент уже встроен. Есть и специальные кабели для его подключения к материнской плате и другим вентиляторам. Каждое такое устройство обладает своим планом соединения, поэтому обратитесь в инструкцию к корпусу, чтобы узнать все подробности.

Встроенный в корпус реобас для кулера

После успешного подключения изменение значений осуществляется путем изменения положения регулировщиков. Если у реобаса есть электронный дисплей, то на нем будет отображаться текущая температура внутри системного блока.

Вид съемного реобаса для кулера PC

Кроме этого на рынке продаются дополнительные реобасы. Они монтируются в корпус разными средствами (зависит от типа конструкции устройства) и соединяются с кулерами посредством идущих в комплекте проводов. Инструкции по соединению всегда идут в коробке с комплектующим, поэтому с этим проблем возникнуть не должно.

Установка реобаса для компьютерного кулера

Несмотря на все плюсы реобаса (удобство использования, быстрое регулирование каждого вентилятора, отслеживание температуры), его минусом является стоимость. Не у каждого пользователя найдутся деньги на приобретение такого устройства.

Теперь вы знаете о всех доступных методах регулирования скорости вращения лопастей на разных компьютерных вентиляторах. Все решения различаются по сложности и затратам, поэтому каждый сможет выбрать оптимальный вариант для себя.

ЗакрытьМы рады, что смогли помочь Вам в решении проблемы.

Помимо этой статьи, на сайте еще 12384 инструкций.
Добавьте сайт Lumpics.ru в закладки (CTRL+D) и мы точно еще пригодимся вам.

Отблагодарите автора, поделитесь статьей в социальных сетях.

ЗакрытьОпишите, что у вас не получилось. Наши специалисты постараются ответить максимально быстро.

голоса
Рейтинг статьи
Ссылка на основную публикацию
ВсеИнструменты
Adblock
detector