Аналоговий регулятор оборотів вентилятора з термоконтролем

Як відомо, зараз замість великих і важких радіаторів використовуються системи активного охолодження з вентиляторами. В епоху мікропроцесорів і мікроконтролерів вентилятори управляються, головним чином, за допомогою ШІМ (англ. PWM — Pulse-Width Modulation), тобто регулюється ширина імпульсу, що подається на вентилятор. У деяких випадках не варто управляти вентилятором в імпульсному режимі через підвищений ризик перешкод, які можуть виникнути в інших частинах схеми. Тоді нам і знадобиться такий аналоговий контролер оборотів.

Ця схема була розроблена для активного охолодження підсилювача великої потужності і дозволяє регулювати обертання відразу 4-х вентиляторів. Датчиком температури тут є транзистор BD139, так як точність не важлива, а застосування транзистора цього типу дозволяє знизити вартість всієї системи термоконтроля.

Крім того, корпус цього транзистора легко прикручується до радіатора, забезпечуючи хороший тепловий контакт. Регулювання оборотів полягає в плавній зміні вихідної напруги, тому не створює ніяких електропомех, завдяки чому ідеально підходить навіть для малошумливих підсилювачів потужності. При тихому прослуховуванні УМЗЧ, де потужність втрат маленька, а радіатор холодний — вентиляторів не чути зовсім.

Принципова схема регулятора

Принципова схема аналогового регулятора обертів мотора

Основа — подвійний операційний підсилювач U1 (LM358). Вибір цього операційного підсилювача продиктований не тільки його низькою ціною і доступністю, але, перш за все, можливістю роботи при вихідних напругах, близьких до нижньої шині харчування, тобто близько потенціалу маси.

Перша половина операційного підсилювача (U1A) працює в конфігурації диференціального підсилювача з коефіцієнтом підсилення 1. Посилення встановлено за допомогою резисторів R4-R7 (100k) і в разі потреби їх можна змінити шляхом зміни співвідношення R7 / R4 при збереженні такого ж ставлення R6 / R5.

Датчиком температури є транзистор T1 (BD139), а точніше його перехід база-колектор, підключений в напрямку потрібної провідності. Резистор R1 (22k) обмежує струм, який тече через T1. Напруга на базі транзистора T1 при кімнатній температурі буде в межах 600 мВ і як в типовому роз’ємі PN буде змінюватися зі збільшенням температури на величину близько 2.3 мВ / К.

Конденсатор C1 (100nF) фільтрує напругу, яка потім надходить на резистор R4, тобто вхід диференціального підсилювача U1A. Дільник побудований на R2 (22k), P1 (5к) і R3 (120R) і він дозволяє регулювати напругу, що подається на резистор R5 — неінвертірованний вхід підсилювача U1A. Конденсатор C2 (100nF) фільтрує напругу. У найпростішому випадку за допомогою потенціометра P1 необхідно встановити напругу на С2, що дорівнює напрузі на C1 при кімнатній температурі. Це призведе до того, що на виході підсилювача U1A (pin 1) напруга дорівнює 0 (при кімнатній температурі) і буде рости приблизно на 2.3 мВ / K зі збільшенням температури.

Друга половина мікросхеми (U1B) — підсилювач з Ку 61, за значення якого відповідають елементи R9 (120k) і R8 (2k). Посилення задається співвідношенням цих резисторів, збільшеним на 1.

Виконавчий елемент — транзистор Дарлінгтона T2 (TIP122), що працює в якості буфера напруги з великим максимальним вихідним струмом. Резистор R10 (330R) обмежує струм бази транзистора.

Напруга з виходу U1A підвищується більш ніж в 60 разів, після чого потрапляє на транзистор T2. Струм, що протікає через транзистор надходить через діоди D1-D4 (1N4007) на роз’єми GP2-GP5, до яких підключають вентилятори. Конденсатори C5-C8 (100uF) фільтрують харчування вентиляторів, а, крім того, усувають перешкоди, які генерують вентилятори під час роботи.

Про блоці живлення термоконтроллера. Система харчується напругою 15 В з струмом, відповідним номіналах моторів. Напруга живлення подається на роз’єм GP1, а конденсатори C3 (100nF) і C4 (100uF) є його фільтрами.

збірка схеми

Монтаж системи управління моторами не складний, пайку слід почати з установки однієї перемички. Порядок підключення до плати інших елементів будь-якої, але зручно почати з резисторів і світлодіодів, а в кінцевому підсумку електролітичними конденсаторами і роз’ємами. Спосіб монтажу транзистора T2 і термодатчика T1 дуже важливий.

Слід мати на увазі, що транзистор Т2 працює лінійно, тому виділяється велика потужність втрат, яка безпосередньо перекладається в тепло. Плата спроектована так, щоб можна було її прикрутити до радіатора. Транзистори T1 і T2 необхідно змонтувати на довгих висновках і їх відігнути, щоб можна було встановити на радіатор. Не забудьте прокладки, щоб ізолювати їх електрично від радіатора.

Запуск і настроювання

Схема, зібрана з справних компонентів, повинна запрацювати відразу. Потрібно тільки пам’ятати про налаштування порогу за допомогою потенціометра P1 так, щоб при кімнатній температурі вентилятори крутилися повільно. Напруга на вентиляторі при цьому режимі складає близько 4 В і досягає 12 В для температури 80 градусів, тобто при зростанні приблизно на 60 градусів.

Знаючи необхідний діапазон зміни вихідного напруги і відповідний йому діапазон зміни температури можна обчислити коефіцієнт посилення ОУ U1B. Призведе це до зміни діапазону вихідної напруги, виражене в мілівольтах, а значить до зміни температури від постійного значення 2.3 mV / K. Тоді потрібно буде за допомогою потенціометра P1 всього лише налаштувати таку точку роботи, щоб при кімнатній температурі вихідна напруга була дорівнює необхідному при розрахунку нижньої межі.

Ссылка на основную публикацию