Inverteris su nutildytu ventiliatoriumi: 4 žingsniai (su nuotraukomis)

2024 Autorius: John Day | [email protected]. Paskutinį kartą keistas: 2024-01-30 10:49

Tai yra nuolatinės srovės keitiklio keitimo projektas.

Mėgstu saulės energiją savo buityje naudoti apšvietimui, USB įkroviklių maitinimui ir kt. Aš reguliariai vairuoju 230 V įrankius su saulės energija per keitiklį, taip pat naudodamas aplink savo automobilį esančius įrankius, maitinančius juos iš automobilio akumuliatoriaus. Visiems šiems scenarijams reikalingas 12V-230V keitiklis.

Tačiau vienas keitiklių naudojimo trūkumas yra nuolatinis integruoto aušinimo ventiliatoriaus keliamas triukšmas.

Mano keitiklis yra gana mažas, maksimali 300 W išėjimo galia. Aš naudoju vidutines apkrovas (pvz., Lituoklį, sukamąjį įrankį, taškinius žibintus ir tt), o keitikliui paprastai nereikia nuolat priverstinio oro srauto per korpusą.

Taigi išgelbėkime save nuo to baisaus triukšmo, kai ventiliatorius piktai suskaido orą visa savo galia, ir valdyk ventiliatorių temperatūros jutikliu!

1 žingsnis: funkcijos

Aš svajojau apie ventiliatoriaus valdymo grandinę su 3 būsenomis:

1. Keitiklis yra kietas, o ventiliatorius tyliai veikia esant mažam apsisukimų dažniui (raundai per minutę). Pasirinktinis LED indikatorius šviečia žaliai.
2. Inverteris tampa šiltesnis. Ventiliatorius įjungiamas visu greičiu, o šviesos diodas tampa geltonas.
3. Inverteris dar labiau pakelia temperatūrą. Skamba triukšmą sukeliantis garsinis signalas, rodantis, kad šilumos lygis pakenktų keitikliui, o ventiliatorius negali kompensuoti šilumos išsklaidymo.

Kai tik padidėjęs ventiliatoriaus aktyvumas gali atvėsinti keitiklį, grandinė automatiškai grįžta į 2 būseną, o vėliau į raminančią būseną 1.

Niekada nereikia rankinio įsikišimo. Jokių jungiklių, jokių mygtukų, jokios priežiūros.

2 žingsnis: reikalingi komponentai

Norint sumaniai valdyti inverterio ventiliatorių, jums reikia bent šių komponentų:

• operacinio stiprintuvo mikroschema (naudojau dvigubą op-amp LM258)
• termistorius (6,8 KΩ) su fiksuotos vertės rezistoriumi (4,7 KΩ)
• kintamas rezistorius (500 KΩ)
• PNP tranzistorius, skirtas ventiliatoriui valdyti, ir 1 KΩ rezistorius tranzistoriui išsaugoti
• pasirinktinai puslaidininkinis diodas (1N4148)

Naudodami šiuos komponentus galite sukurti temperatūros valdomą ventiliatoriaus valdiklį. Tačiau jei norite pridėti LED indikatorių, jums reikia daugiau:

• du šviesos diodai su dviem rezistoriais arba vienas dviejų spalvų šviesos diodas su vienu rezistoriumi
• jums taip pat reikia NPN tranzistoriaus, kad galėtumėte valdyti šviesos diodą

Jei taip pat norite įspėjimo apie perkaitimą funkcijos, jums reikės:

• garsinis signalas ir dar vienas kintamasis rezistorius (500 KΩ)
• pasirinktinai kitas PNP tranzistorius
• pasirinktinai du fiksuotos vertės rezistoriai (470 Ω garso signalui ir 1 KΩ tranzistoriui)

Pagrindinė priežastis, kodėl aš įdiegiau šią grandinę, yra ventiliatoriaus nutildymas. Originalus ventiliatorius buvo stebėtinai garsus, todėl jį pakeičiau mažos galios ir daug tylesne versija. Šis ventiliatorius sunaudoja tik 0,78 vatus, todėl mažas PNP tranzistorius gali jį valdyti neperkaitęs, kartu maitindamas šviesos diodą. 2N4403 PNP tranzistorius yra skirtas maksimaliai 600 mA srovei savo kolektoriuje. Ventiliatorius veikia 60 mA veikimo metu (0,78 W / 14 V = 0, 06 A), o šviesos diodas papildomai sunaudoja 10 mA. Taigi tranzistorius gali saugiai juos tvarkyti be relės ar MOSFET jungiklio.

Garsinis signalas gali veikti tiesiogiai be rezistoriaus, tačiau man pasirodė, kad jo triukšmas yra per didelis ir erzinantis, todėl pritaikiau 470 Ω rezistorių, kad garsas taptų draugiškesnis. Antrojo PNP tranzistoriaus galima praleisti, nes op-amp gali tiesiogiai valdyti mažą signalą. Tranzistorius yra tam, kad sklandžiau įjungtų/išjungtų garso signalą, pašalindamas neblunkantį garsą.

3 žingsnis: dizainas ir schema

Įdėjau šviesos diodą ant keitiklio korpuso viršaus. Tokiu būdu jį galima lengvai pamatyti iš bet kurio žiūrėjimo kampo.

Inverterio viduje papildomą grandinę įdėjau taip, kad ji neužstotų oro srauto. Be to, termistorius turėtų būti ne oro sraute, o ne taip gerai vėdinamame kampe. Tokiu būdu jis daugiausia matuoja vidinių komponentų, o ne oro srauto temperatūrą. Pagrindinis inverterio šilumos šaltinis yra ne MOSTFET (kurią temperatūrą matuoja mano termistorius), o transformatorius. Jei norite, kad jūsų ventiliatorius greitai reaguotų į keitiklio pakeitimus, termistoriaus galvą prijunkite prie transformatoriaus.

Kad viskas būtų paprasta, aš pritvirtinau grandinę prie korpuso dvipuse lipnia juostele.

Grandinė maitinama iš keitiklio aušinimo ventiliatoriaus jungties. Tiesą sakant, vienintelis keitimas, kurį padariau keitiklio vidiniuose komponentuose, yra ventiliatoriaus laidų nutraukimas ir mano grandinės įterpimas tarp ventiliatoriaus jungties ir paties ventiliatoriaus. (Kitas pakeitimas yra skylė, išgręžta korpuso viršuje šviesos diodui.)

Kintamieji potenciometrai gali būti bet kokio tipo, tačiau pirmenybė teikiama sraigtiniams žoliapjovėms, nes jie gali būti tiksliai sureguliuoti ir yra daug mažesni už potenciometrus. Iš pradžių sureguliavau spiralinę žoliapjovę, kuri įjungia ventiliatorių iki 220 KΩ, matuojant teigiamą pusę. Kitas žoliapjovė nustatytas į 280 KΩ.

Puslaidininkinis diodas yra skirtas išvengti indukcinės srovės tekėjimo atgal, kai ventiliatoriaus elektromotorius yra tik išjungtas, tačiau rotorius vis tiek sukasi pagal savo impulsą. Tačiau diodo naudojimas čia yra neprivalomas, nes su tokiu mažu ventiliatoriaus varikliu indukcija yra tokia maža, kad ji negali pakenkti grandinei.

LM258 yra dvigubas op-amp lustas, kurį sudaro du nepriklausomi operaciniai stiprintuvai. Mes galime pasidalyti termistoriaus išėjimo varža tarp dviejų op-amp stiprintuvų įvesties kaiščių. Tokiu būdu mes galime įjungti ventiliatorių žemesnėje temperatūroje, o garsinį signalą - aukštesnėje temperatūroje, naudojant tik vieną termistorių.

Norėčiau naudoti stabilizuotą įtampą, kad galėčiau valdyti savo grandinę ir gauti pastovius įjungimo/išjungimo temperatūros taškus, kurie nepriklauso nuo akumuliatoriaus, kuriame veikia keitiklis, įtampos lygio, tačiau taip pat noriu, kad grandinės konstrukcija būtų kuo paprastesnė, todėl Aš atsisakiau idėjos naudoti įtampos reguliatorių ir opto-jungiklio jungiklį, kad ventiliatorius būtų valdomas nereguliuojama įtampa, kad būtų maksimalus apsisukimų dažnis.

Pastaba: Šioje schemoje pateikta grandinė apima visas anksčiau paminėtas funkcijas. Jei norite mažiau ar kitų funkcijų nei grandinė, turite atitinkamai pakeisti. Pavyzdžiui, šviesos diodo išjungimas ir nieko nekeitimas gali sukelti gedimą. Taip pat atkreipkite dėmesį, kad rezistorių ir termistoriaus vertės gali skirtis, tačiau jei naudojate ventiliatorių, kurio parametrai skiriasi nuo mano, taip pat turite pakeisti rezistoriaus vertes. Galiausiai, jei jūsų ventiliatorius yra didesnis ir reikalauja daugiau energijos, nei į grandinę reikės įtraukti relę arba MOSFET jungiklį - nedidelis tranzistorius sudegs dėl srovės, kurią išleidžia jūsų ventiliatorius. Visada išbandykite prototipą!

ĮSPĖJIMAS! Pavojų gyvybei!

Inverteriai, kurių viduje yra aukšta įtampa. Jei nesate susipažinę su aukštos įtampos komponentų saugos principais, NEGALIMA ATIDARYTI INVERTERIO!

4 žingsnis: nustatykite temperatūros lygius

Naudojant du kintamus rezistorius (mano atveju - potenciometrus arba sraigtinius žoliapjoves), galima reguliuoti temperatūros lygį, kuriame veikia ventiliatorius ir garsinis signalas. Tai bandymų ir klaidų procedūra: turite rasti tinkamus nustatymus atlikdami kelis bandymo ciklus.

Pirmiausia leiskite termistoriui atvėsti. Tada nustatykite pirmąjį potenciometrą iki taško, kuriame jis perjungia šviesos diodą iš žalios į geltoną, o ventiliatorių - nuo mažo iki didelio apsisukimų. Dabar palieskite termistorių ir leiskite jam sušilti pirštų galiukais, kol derinsite potenciometrą, kol jis vėl išjungs ventiliatorių. Tokiu būdu nustatysite maždaug 30 laipsnių Celsijaus temperatūrą. Tikriausiai norite, kad ventiliatorius įjungtų šiek tiek aukštesnę temperatūrą (galbūt virš 40 Celsijaus), todėl įjunkite žoliapjovę ir išbandykite naują įjungimo/išjungimo lygį, šiek tiek pašildydami termistorių.

Antrąjį potenciometrą, valdantį garso signalą, galima nustatyti (žinoma, esant aukštesnei temperatūrai) tuo pačiu metodu.

Savo ventiliatoriaus valdomą keitiklį naudoju su dideliu pasitenkinimu - ir tyloje.;-)