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

Как сделать блок плавного управления вентилятором радиатора на ВАЗ

Как сделать блок плавного управления вентилятором радиатора на ВАЗ

В этой статье хочу поделиться опытом собственной разработки адаптивного контроллера охлаждения электровентилятора для инжекторных и карбюраторных ВАЗов. На рынке уже существуют несколько подобных вариантов, и наверное самый популярный из них это контроллер «Борей», производства фирмы «Силычъ». Устройство, описанное в этой статье, работает схожим образом. Назовем его «Надёжный контроллер вентилятора охлаждения ВАЗ2110 на базе «ардуино» (опыт разработки)».

Принцип работы

Таким образом, рабочая температура двигателя на малых скоростях и в летних пробках фактически не превышает 90-92 o C, за исключением конечно аномальной летней жары. За 9 месяцев работы контроллера (с апреля по декабрь) и 15 000 км пробега, на моём ВАЗ 2110 1.6 16V (+ГБО) двигатель ни разу не нагревался больше 95 o C, и соответственно ни разу не сработала штатная система охлаждения.

Разработка и реализация

За основу схемы управления был взят AVR микроконтроллер семейства Tiny, в моем случае – ATTiny85. Но также можно было использовать любой ардуино-совместимый микроконтроллер семейства AVR Tiny, MEGA, а также готовые ардуино-платы с небольшими дополнениями. Для силовой части был использован очень мощный мосфет-транзистор IRF1405 (можно использовать и менее мощный). С помощью отладочной ардуино-платы были сняты показания датчика при пороговых значениях температуры (90-95 С).

Истории наших читателей

«Гребаный таз. «

Всем привет! Меня зовут Михаил, сейчас расскажу историю о том, как мне удалось обменять двенашку на камри 2010г. Все началось с того, что меня стали дико раздражать поломки двенашки, вроде ничего серьезного не ломалось, но по мелочи, блин, столько всего, что реально начинало бесить. Тут и зародилась идея о том, что пора менять машину на иномарку. Выбор пал на таёту камри десятых годов.

Да, морально то я созрел, а вот финансово никак не мог потянуть. Сразу скажу, что я против кредитов и брать машину, тем более не новую, в кредит это неразумно. Зарплата у меня 24к в месяц, так что насобирать 600-700 тысяч для меня практически нереально. Начал искать различные способы заработка в интернете. Вы не представляете сколько там развода, чего только не пробовал: и ставки на спорт, и сетевой маркетинг, и даже казино вулкан, в котором удачно проиграл около 10 тысяч(( Единственным направлением, в котором мне, казалось, можно заработать — это торговля валютой на бирже, это называют форексом. Но когда начал вникать, понял что это оочень сложно для меня. Продолжил копать дальше и наткнулся на бинарные опционы. Суть та же, что на форексе, но разобраться намного проще. Начал читать форумы, изучать трейдерские стратегии. Попробовал на демо счете, потом завел реальный счет. Если честно начать зарабатывать удалось не сразу, пока понял всю механику опционов, слил около 3000 рублей, но как оказалось это был драгоценный опыт. Сейчас зарабатываю 5-7 тыс. рублей в день. Машину удалось купить спустя пол года, но как по мне это неплохой результат, да и дело не в машине, у меня изменилась жизнь, с работы естественно уволился, появилось больше свободного времени на себя и семью. Будете смеяться, но работаю прямо на телефоне)) Если ты хочешь изменить свою жизнь как я, то вот что советую сделать прямо сейчас:
1. Зарегистрируйтесь на сайте
2. Потренируйтесь на Демо-счете (это бесплатно).
3. Как только что-то будет получаться на Демо-счете, пополняйте РЕАЛЬНЫЙ СЧЕТ и вперед, к НАСТОЯЩИМ ДЕНЬГАМ!
Также советую скачать приложение на телефон, с телефона работать намного удобнее. Скачать тут.

Принцип регулировки оборотов вентилятора — обычный ШИМ. В двух словах, для тех, кто не знает, что такое ШИМ (широтно-импульсная модуляция) — это изменение ширины импульсов (в нашем случае постоянного тока с напряжением 12В) определённой частоты для регулировки силы тока на нагрузке (в нашем случае вентиляторе), что обеспечивает управление скоростью вращения любого электродвигателя постоянного тока (анимация и видео ниже):

Т.е. чем шире импульс, тем больше ток, и тем быстрее скорость вращения вентилятора и наоборот.

На видео «крутилка» (потенциометр) имитирует показания с датчика ОЖ. при повышении/понижении температуры.

Таким образом, цель разработки заключалась в реализации управления электровентилятора ШИМ-сигналом на основании показаний датчика температуры ОЖ. С серьезным подходом к программированию микроконтроллеров у меня пока проблемы ))), так что было решено использовать платформу ардуино с собственным и очень простым языком программирования для начинающих. И на основании многих примеров, взятых из интернета, была разработана программа для управления микроконтроллером.

Принципиальная схема устройства выглядит следующим образом:

Это уже доработанная схема с подстройкой порога температуры срабатывания. Питание осуществляется от вывода «D» генератора, что позволяет контроллеру работать только при заведенном двигателе, хотя это не критично и можно запитываться от «зажигания». В схеме реализована стабилизация питания микроконтроллера (5В) на базе преобразователя VR1. В роли драйвера силового транзистора-VT1 используется оптрон-DD2. Транзистор нуждается в охлаждении, так как через него проходят большие токи (около 10 Ампер). Подойдет любой радиатор площадью охлаждающей поверхности в 30 кв. см и выше.

Также обязательна установка предохранителей по «+» питания контроллера (не мене 100милиАмпер), и по цепи массы – не менее 20 Ампер (так как коммутация вентилятора силовым транзистором осуществляется именно по «массе»)! Номиналы всех радиодеталей должны быть четко соблюдены. Частота ШИМ-сигнала была подобрана экспериментальным путем во избежании низкочастотных помех в бортовой сети, а также для снижения шумов обмоток электродвигателя вентилятора при малых оборотах, и составляет 100Гц.

Печатная плата проектировалась «на коленке», поэтому корпус и проводка собрана из подручных материалов:

Рисунок печатной платы не принципиальный, кому интересно все материалы в архиве.

Подключение. Крыльчатка вентилятора используется 8-лопасная, так как от стандартной 4-лопасной крыльчатки эффекта на низких оборотах очень мало + лишня вибрация никогда не добавляла комфорта.

Видео испытаний, подключение:

По итогам сборки заморочек получилось, конечно, много, но себестоимость устройства составила около 10 у.е.))) и это хорошо! Любые вопросы пишите в комментариях.

Читайте также другие доработки пуска и работы вентилятора радиатора автомобилей ВАЗ.

Как лучше доработать пуск вентилятора двигателя?

Регулятор оборотов вентилятора охлаждения автомобиля

Представляю вашему вниманию схему пропорционального управления оборотами вентилятора охлаждения автомобиля в зависимости от температуры охлаждающей жидкости.
Потребность данной схемы возникла во время перехода от механической термомуфты на электрический вентилятор.

Схема состоит из 3-х блоков. Блок управления питанием, блок контроля температуры и регулирования ШИМ, блок силового управления.

Блок управления питанием.
На автомобиле устанавливался достаточно мощный вентилятор (потребление порядка 20А при максимальных оборотах) поэтому было важно обеспечить стабильную и безопасную работу схемы по питанию учитывая работу ШИМ регулирования, которая дает жесткую, динамическую нагрузку с резкими фронтами. В схеме по питанию установлены достаточно емкие сглаживающие конденсаторы. В момент подачи напряжения, при заряде конденсаторов возникают очень большие токи, нужно было осуществить схему плавной зарядки сглаживающих конденсаторов. Я принципиально не хотел ставит механические реле. Выбор пал на доступный по цене и наличию интеллектуальный ключ U4 IR3310
При отсутствии напряжения на контакте ЗАЖИГАНИЕ, схема находится не в активном состоянии, ключ U4 выключен (максимальный ток утечки ничтожно мал, 15 µA, что практически никак не сказывается на состоянии аккумуляторной батареи при длительным простое автомобиля).
При подаче напряжения на контакт ЗАЖИГАНИЕ, через резистор R13 начинают заряжаться конденсаторы С12 – С17. При достижении напряжения на конденсаторах Vаккум. -2.4V срабатывает тригер шимитта на U5.1 который открывает ключ U4. Одновременно с этим, закрывается оптопара VO1, начинается заряд конднсатора C9 и мягкий старт генерации ШИМ U2 на TL494 (сразу при включении оптопара VO1 находиться в активном состоянии и не дает начать генерацию ШИМ до момента включения интеллектуального ключа U4).

Блок контроля температуры и регулирования ШИМ.
Собран на U2, популярной специализированной микросхеме TL494. В качестве датчика температуры использован датчик U1 LM235 с линейной зависимостью напряжения от температуры. На C9 и R7 собрана схема мягкого старта, что обеспечивает плавный запуск оборотов вентилятора во всех режимах. Величина заполнения ШИМ сигнала (обороты электродвигателя) регулируются внутренним усилителем ошибки IN_1. Второй усилитель ошибки отключен. Резистором R2 задается порог температуры, при котором начинается вращение вентилятора. Резистором R5 задается коэффициент усиления усилителя ошибки, т.е. этим резистором мы настраиваем второй порог, температуру при которой обороты вентилятора достигнут максимума. Частота генерации ШИМ лежит вне диапазона человеческого слуха, 19.64кГц

Блок силового управления.
Используется достаточно мощный MOSFET транзистор Q1 IRFP064N, который с запасом по току и по мощности управляет 20-ти амперным электомотором. Т.к. транзистор Q1 имеет достаточно “тяжелый” затвор, поэтому используется специализированный драйвер U3 TC4420. При использовании N-канального Mosfet транзистора, подключение электромотора вентилятора получается двух проводным, без подключения к общей массе автомобиля. Для меня это было некритично, штатной системы охлаждения не было, поэтому делать совместимость по обшей массе не нужно было. К тому-же по N-канальные MOSFET транзисторы имеют существенно лучшие характеристики, цену и доступнее на рынке.

Детали и конструкция.
Термодатчик U1 LM235 устанавливается на силиконовой герметике в глухое отверстие болта М12, который в свою очередь вкручивается (на фум ленте) в нержавеющую трубку, вставленную на хомутах в разрыв тепловой магистрали на выходе из термостата. Трубку можно сделать самому или есть уже готовые трубки на автрынке. Можно придумать и иной вариант крепления термодатчика. Я сначала думал вкрутить болт с термодатчиком прямо в корпус термостата, просверлив и нарезав соответствующую резьбу. Но потом передумал, решил, что проще шланг разрезать и вставить вставку.
Конденсаторы C12 – C17 на напряжение минимум 25В и температурным диапазоном до +105°C
Резистор R15 5Вт
Резисторы R2 и R5 многооборотные.
Особое внимание нужно обратить на диод D3, он должен быть ультрабыстрым, отлично подходит BYV27-200 и на диодную сборку D1. При Работе ШИМ на достаточно мощную индуктивную нагрузку, которой является электромотор, возникают сильные обратные выбросы ЭДС самоиндукции электромотора. Для гашения обратных выбросов я использовал диодную сборку из двух диодов Шоттки, которые используются в компьютерных блоках питания. Но с диодами Шоттки нужно быть аккуратным, они очень хороши, достаточно быстрые и имеют маленькое падение напряжение на переходе, но очень легко пробиваются при превышении обратного напряжения! Я использовал достаточно высоковольтные диоды Шоттки VS-60CPQ150PBF.
Если подобных диодов нет, то вполне можно использовать более доступные ультрабыстрые диоды на ток порядка 15А (они обычно достаточно высоковольтные, на несколько сотен вольт и более). При выборе диода стараться подобрать с минимальным временем восстановления и меньшим прямым напряжение на переходе. Такой диод тоже будет отлично работать, только будет немного больше нагреваться чем диод Шоттки.

Печатная плата из двухстороннего стеклотекстолита. U4, Q1 и D1 установлены на общий радиатор через теплопроводящие прокладки. Радиатор использовал в виде алюминиевого уголка, на одной грани которого установлены элементы, а второй гранью уголок крепиться к металлическому шасси автомобиля для отвода тепла. При правильной топологии платы, особого нагрева элементов не происходит. Подключение силовых проводов от аккумулятора и к эекторомотору я использовал винтовые клеммы на плате под винты M4. Провода желательно делать как можно короче и достаточного сечения, особенно это касается проводов подключения самого электромотора. Я использовал провода по 7.5мм2 (по три провода 2.5мм2 в паралель).
При разводке платы нужно обязательно обратить внимание на правильное разделение сигнальных и силовых линий. Как питания так и земли. В одну точку делается подвод и с этой точки идет силовая линия на силовые элементы и с этой же точки идет отдельная линия на питание сигнальной части (питание ШИМ и т.п.). Если снимать питание на сигнальные части с какой-либо части силовой линии- то будет очень большая “грязь” по питанию в сигнальной части, что отобразиться на стабильности работы схемы. При правильной разводке платы, схема позволяет вывести диапазон ШИМ на частоту порядка 20кГц при сохранении крутизны фронтов управляющих импульсов и без существенного нагрева деталей. Больше всего нагревается интеллектуальный ключ на U4. На нем при максимальных оборотах вентилятора рассеивается до 3Вт. Q1 и D1 греются существенно меньше. Также нужно обратить внимание на достаточную толщину дорожек питания к драйверу U3, конденсатор C7 нужно располагать как можно ближе к U3 и блокировочные конденсаторы C8 и C11 должны подключаться как можно ближе к соотв. выводам микросхемы. Также важно затвор транзистора Q1 располагать как можно ближе к выходу драйвера U3, в идеале по прямой кратчайшей линии через резистор R6. Все это приводит к тому, что получается минимизировать возможные просадки по питанию и отсутствие больших паразитных емкостей в цепях затвора силового транзистора. И как результат хороший фронт импульса и отсутствие паразитных потерь.

Первое включение.
Первое включение желательно проводить через автомобильную лампочку мощностью 40-60Вт (от фар) включенную вместо предохранителя F1. Это защитит от перегорания силовых цепей в случае если вдруг будут ошибки в монтаже. Электромотор и термодатчик пока не подключаем. Подключаем питание от аккумулятора и вывод ЗАЖИГАНИЕ подключаем к плюсовой схеме аккумулятора. Если лампа не загорелась (может кратковременно и незначительно загореться в момент включения), тогда ошибок в монтаже нету, можно лампочку убрать и поставить предохранитель.
Далее вместо нагрузки- электромотора, подключаем автомобильную лампочку-нагрузку от габаритов, 5Вт (можно любую другую, не сильно мощную). Движки резисторов R2 и R5 ставим примерно в среднее положение. Подключаем питание от аккумулятора и на вывод ЗАЖИГАНИЕ подключаем к плюсовой схеме. Примерно через секунду должен загореться светодиод D5 Питание. Должна загореться лампочка-нагрузка в полный накал (при обрыве или отсутствии датчика температуры ШИМ переходит на максимальное заполнение). Если лампочка загорелась, тогда подключаем датчик температуры. Лампочка как может продолжать гореть, так может и перестать гореть. Вращая построечный резистор R2 добиваемся того, чтобы лампочка начала гореть в пол накала. Если после этого взять в руку датчик температуры или поднести паяльник, то интенсивность свечения лампы начнет увеличиваться. В таком случае ШИМ регулятор собран и отслеживает температуру датчика.

Настройка температурных порогов.
Для настройки понадобится или хороший цифровой вольтметр или термометр.
У меня обычный атмосферный дизель и температура открытия термостата составляет 86 °C. За нижний порог я взял именно эту температуру. Температуру, при которой вентилятор будет работать на максимальных оборотах я взял равной 94 °C. У вашего автомобиля эти значения могут отличаться. Это для примера.
Я предпочел настраивать пороги дома на стенде, хотя можно настроить и сразу на автомобиле.
Берем термодатчик, вставляем его в небольшой кусочек пенопласта и бросаем его в кастрюлю с водой с таким расчетом чтобы пенопласт плавал на поверхности, а часть датчика была погружена в воду. Начинаем нагревать воду. При 86 °C вентилятор должен начать уверенно вращаться на небольших оборотах. Это настраиваем резистором R2
Далее нагреваем воду до 94 °C и с помощью R5 добиваемся чтобы при этой температуре обороты достигли максимальных. Это можно отследить по потребляемому току амперметром (ток перестанет увеличиваться) или осциллографом по максимальному заполнению ШИМ (95%).
В моем случае стартовая точка 86 °C + диапазон усиления настроен таким образом, что максимальные обороты при 94 °C. При изменении температуры на 8°C обороты изменяются от минимальных до максимальных. Если я теперь изменю положения R2 к примеру, на 80°C не трогая R5, то у меня получится рабочий диапазон от 80+8=88 °C
Таким образом можно без проблем настроить нужную нам стартовую температуру и нужный диапазон.
Можно настроить диапазон без термометра, просто имея цифровой вольтметр.
Термодатчик LM235 имеет линейную зависимость напряжения от температуры и напряжение на датчике легко просчитывается по формуле 273.15 +t = напряжение в милливольтах.
Можно просто измерять напряжение на датчике вольтметром.
при 86°C
273.15-86=187.15мВ=1.8715В
при 94°C
273.15-94=179.15мВ=1.7915В

Несколько слов про частоту ШИМ.
При частоте ШИМ 1-2кГц выяснилось, что сам электромотор превращается в некоторое подобие электроизлучателя, начинает достаточно сильно и противно пищать. Учитывая, что у меня микроавтобус и мотор находиться под сиденьем водителя, то перспектива поставить себе под сиденье такого себе сверчка особо не радовала). Решил выводить диапазон ШИМ вне звукового. На форумах высказываются различные мнения касательно того, какая частота ШИМ оптимальна. Есть мнения что на высоких частотах электродвигатель уже может нормально не работать, сильно теряет тягу и прочее. Задал частоту порядка 20кГц, то никакого писка уже совершенно нету. И что меня удивило, что электромотор достаточно неплохо себя чувствует при работе на этой частоте. Делал замеры, если использовать частоту 20кГц, то тяга электромотора становиться совсем незначительно меньше (примерно до 10%) по отношению к тому, если используется частота ШИМ 1кГц.

На автомобиле данное устройство отработало сезон. Нареканий никаких нет. Даже в самую сильную жару стрелка термометра стоит стабильно в середине температурного диапазона. Что меня радует, существенно снизился шум, как результат снятого ненужного ремня и массивной термомуфты.

Спасибо за внимание, с уважением Виталий Билецкий.

Регулятор оборотов вентилятора охлаждения радиатора от температуры своими руками

Данная схема работает следующим образом: Чем выше температура двигателя-тем быстрее вращается вентилятор охлаждения. И наоборот, чем ниже температура-тем медленнее вращается вентилятор,таким образом пока не остановится. Так же данный ШИМ регулятор снижает на грузку на бортовую сеть автомобиля, и избавляет от реле.

Схема собрана на Мосфетах и так же микросхеме ne555

Схема ШИМ ругулятора:

Для уменьшения нагрева нужно использовать несколько мосфетов повторяя цепочку R3-VT1 в параллель, количество транзисторов зависит от мощности вентилятора 200Вт — два транзистора, 300Вт — три транзистора, при больших мощностях возможно придется усиливать выходной какскад 555 таймера:

Важный момент:для равномерного распределения тока нагрузки по мосфетам используем провода сечения 1 — 1,5 кв.мм одинаковой длинны соединяя силовые выводы мосфетов с общими точками схемы.
Так как при работе вентилятора в цепи (акумулятор-вентилятор-регулятор-корпус»земля») течет значительный ток (30А) используем в этой цепи провода сечением не менее 6 кв.мм, а для обеспечения безопасности ставим в эту цепь 40А предохранитель.

Настройка:

Прогреваем двигатель до 85 градусов и вращением движка резистора R7 добиваемся включения вентилятора на половину его мощьности. Алгоритм работы устройства такой, что при повышении температуры двигателя обороты вентилятора повышаются, при понижении температуры обороты вентилятора уменьшаются. В дальнейшем нужно произвести подстройку так чтобы при 80-82 градусах вентилятор не включался.

Радио-как хобби

Система автоматического управления вентилятором своими руками.

Часто в радиолюбительской практике возникает необходимость охлаждать методом обдува какие-либо мощные активные элементы: регулирующие транзисторы в блоках питания, в выходных каскадах мощных УНЧ, радиолампы в выходных каскадах передатчиков и т.д.

Конечно, проще всего включить вентилятор на полные обороты. Но это не самый лучший выход-шум вентилятора будет напрягать и мешать.

Система автоматического управления вентилятором-вот что может быть выходом из ситуации.

Такая система автоматического управления вентилятором, будет управлять включением/выключением и оборотами вентилятора в зависимости от температуры.

В данной статье предложен простой, бюджетный выход из ситуации…

Итак, некоторое время тому назад знакомый товарищ попросил изготовить ему систему автоматического регулирования оборотов вентилятора охлаждения для зарядного устройства. Поскольку готового решения у меня не было-пришлось поискать что-либо подходящее в интернете.

Всегда руководствуюсь принципом –«делать жизнь как можно проще», поэтому подыскивал схемы попроще, без всяких там микроконтроллеров, которые сейчас суют где надо, и где не надо. Попалась на глаза статья :http://dl2kq.de/pa/1-11.htm. Решено было испытать описанные в ней автоматы управления вентилятором…

Система автоматического управления вентилятором №1.

Принципиальная схема устройства показана ниже:

В данном случае применен вентилятор с рабочим напряжением 12 В.

Схема питается напряжением 15…18 В. Интегральный стабилизатор типа 7805 задает начальное напряжение на вентиляторе. Транзистор VT1 управляет работой интегрального стабилизатора. В качестве датчиков температуры использованы кремниевые транзисторы (VT2 и VT3) в диодном включении.

Схема работает следующим образом: в холодном состоянии датчиков температуры напряжение на них максимально. Транзистор VT1 полностью открыт, напряжение на его коллекторе ( а значит и на выводе 2 интегрального стабилизатора) составляет десятые доли вольта. Напряжение, подаваемое на вентилятор почти равно паспортному выходному напряжению микросхемы LM7805, и вентилятор вращается на небольших оборотах.

По мере прогрева датчиков температуры ( одного любого из них, или обеих) напряжение на базе VT1 начинает уменьшаться. Транзистор VT1 начинает закрываться, напряжение на его коллекторе увеличивается, а соответственно, увеличивается и напряжение на выходе микросхемы LM7805.

Обороты вентилятора также увеличиваются и плавно достигают максимальных. По мере остывания датчиков температуры происходит обратный процесс и обороты вентилятора уменьшаются.

Количество датчиков может быть от одного до нескольких ( мною опробовано три параллельно включенных датчика). Датчики могут быть установлены как рядом друг с другом ( для повышения надежности срабатывания), так и размещены в разных местах.

Изначально данная схема разрабатывалась для применения в мощном ламповом усилителе мощности КВ диапазона, отсюда большое количество блокировочных конденсаторов. При применении данной системы автоматического управления режимом работы вентилятора, скажем, в блоках питания, или в мощных усилителях НЧ блокировочные конденсаторы можно не устанавливать.

Данная схема интересна еще и тем, что датчики температуры могут быть как закреплены на радиаторах мощных транзисторов, диодов и иметь непосредственный тепловой контакт с ними,так и установлены на весу, в потоке теплого воздуха.

В качестве транзисторов VT1…VT3 можно применить любые кремниевые транзисторы в пластиковом корпусе и структуры n-p-n. Мною успешно испытаны транзисторы КТ503, КТ315, КТ3102, S9013, 2N3904. Подстроечный резистор R2 служит для установки минимальных оборотов вентилятора.

При настройке данной системы автоматического управления режимом работы вентилятора подстроечным резистором R2 устанавливают минимальные обороты вентилятора. Затем, нагревая датчик, или датчики, каким-либо источником тепла убеждаются в работоспособности системы и возможность срабатывания её от разных датчиков независимо.

Данная схема достаточно чувствительна-можно настроить её на срабатывание даже от нагевания датчика температуры рукой. Важное замечание. Схема измеряет не абсолютную температуру, а разность температур между переходами транзистора VT1 и датчиков VT2 и VT3. Поэтому плата устройства должна быть размещена в месте, исключающем дополнительный нагрев. Интегральный стабилизатор должен быть снабжен небольшим радиатором.

Система автоматического управления вентилятором №2.

Здесь описано аналогичное устройство, но имеющее некоторые особенности.

Дело вот в чем. Часто бывают случаи, когда система автоматического управления режимом работы вентилятора установлена в изделии, где имеется всего лишь одно питающее напряжение -12В, но и вентилятор рассчитан на работу от напряжения 12 В.

Для достижения максимальных оборотов вентилятора необходимо подать на него полное напряжение,или, другими словами, регулирующий элемент системы автоматического управления режимом работы вентилятора должен иметь практически близкое к нулю падение напряжения на нем. И в этом смысле схема, описание которой изложено выше, не подходит.

В этом случае применимо другое устройство, схема которого представлена ниже:

Регулирующим элементом служит полевой транзистор с очень низким сопротивлением канала в открытом состоянии. Мною использован транзистор типа PHD55N03.

Он имеет следующие характеристики: максимальное напряжение сток-исток -25 В, максимальный ток стока- 55 А, сопротивлением канала в открытом состоянии -0,14 мОм.

Подобные транзисторы применяются на материнских платах и платах видеокарт. Я добыл этот транзистор на старой материнской плате:

Цоколевка этого транзистора:

Именно очень низкое сопротивление канала в открытом состоянии и позволяет приложить к вентилятору практически полное напряжение питания.

В этой схеме датчиком температуры служит терморезистор R1 номиналом 10 кОм. Терморезистор должен быть с отрицательным температурным коэффициентом сопротивления ( типа NTC).

Номинал терморезистора R1 может быть от 10 до 100 кОм, соответственно нужно изменить и номинал подстроечного резистора R2. Так, для терморезистора номиналом 100 кОм, сопротивление подстроечного резистора R2 должно быть 51 или 68 кОм. Подстроечным резистором R2 в данной схеме устанавливается порог срабатывания схемы.

Данная схема работает по принципу термоуправляемого реле: вентилятор включен/выключен в зависимости от температуры датчика.

Конструктивно, терморезистор R1 размещается на радиаторе транзисторов, которые обдувает вентилятор. Подстроечным резистором R2 при настройке схемы добиваются старта вентилятора при пороговой (начальной) температуре.

В качестве VT1 подойдет любой полевой транзистор с напряжением стока выше 20 В и сопротивлением канала в открытом состоянии менее 0,5 Ома.

Если напряжение питания не стабилизировано, то порог срабатывания схемы будет плавать, со всеми вытекающими последствиями. В этом случае полезно будет запитать терморезистор от стабильного источника питания, например -78L09.

Ниже приведен модернизированный вариант этой схемы. В данной схеме предусмотрена возможность независимой регулировки как минимальных оборотов при нормальной температуре, так и температуру, с которой обороты вентилятора начинают увеличиваться.

Здесь цепь R5, R6,VD2 позволяет установить минимальные обороты вентилятора при нормальной ( начальной) температуре при помощи подстроечного резистора R5. А резистором R7 устанавливают температуру, с которой вентилятор переходит на повышенные обороты.

Как и в предыдущих схемах, блокировочные конденсаторы необходимы при эксплуатации устройства в условиях воздействия мощных высокочастотных наводок-например ламповый усилитель мощности КВ диапазона. В других случаях в их установке нет необходимости.

Терморезисторов-датчиков температуры может быть несколько и установленных в разных местах. Вентиляторов тоже может быть несколько. В этом случае возможно ( но необязательно) будет необходимым предусмотреть небольшой радиатор для регулирующего транзистора.

Вид собранной платы системы автоматического управления обдувом, управляющий транзистор установлен со стороны печатных проводников:

Печатная плата, вид со стороны проводящих дорожек:

Все три схемы, приведенные в этой статье мною опробованы и продемонстрировали надежную и стабильную работу.

Обновление от 13.01.2020

Изготовил еще два варианта подобных регуляторов. Без использования терморезисторов.

Статья с подробным описанием здесь.

Дополнение от 19.02.2020.

Проделал лабораторную работу с целью определения возможности работы термоуправляемого регулятора, собранного по схеме №2 (см. текст статьи), от напряжения +27 В вместо штатных +12 В.

Делать эту работу пришлось, так как у некоторых коллег что-то там не получается и работает наоборот, и вовсе не так…

Схему собрал упрощенную-всего три детали. В качестве регулирующего транзистора применил IRF630.

Схема получилась такая:

В качестве нагрузки использован 27-ми вольтовый электродвигатель ДП25-1,6-3-27.

Всё заработало сразу, и как положено-при нагреве терморезистора двигатель начинает вращаться, при охлаждении останавливается. Порог срабатывания устанавливается подстроечным резистором 10 кОм. Причем, можно выставить так, что схема будет срабатывать даже от нагрева терморезистора дыханием.

Схемы подключения и выбор регулятора скорости вращения вентилятора: обзор лучших моделей и их стоимость

Вентилятор очень часто используется во многих бытовых приборах. Чтобы этот аппарат прослужил долго, применяется регулятор скорости вращения вентилятора. Он помогает установить нужную скорость вращения лопастей. Этот прием снижает шум прибора и продлевает срок его службы.

Что из себя представляют регуляторы скорости вращения вентилятора?

Регулятор скорости (его еще называют контроллер) помогает снизить обороты, когда это необходимо, либо увеличить их. По существу, он изменяет напряжение, подающееся на устройство. Этот небольшого размера прибор подсоединяется к оборудованию по специальной схеме.

Зачем нужен?

Если вентилятор постоянно работает на максимальной мощности, это уменьшает срок его службы. Прибор быстро изнашивается и ломается.

Функции регулятора скорости вращения:

  • уменьшение износа механизмов,
  • снижение шума,
  • экономия электроэнергии.
Как работает: принцип действия и устройство

Принцип работы регулятора скорости состоит в том, чтобы изменять напряжение и частоту оборотов двигателя. Это влияет на воздухообмен и изменяет мощность воздушного потока.

Для управления скоростью могут использоваться разные методы:

  1. Изменение напряжения, подающегося на обмотку.
  2. Изменение частоты тока.

Второй метод почти не используется, так как частотные приводы очень дорого стоят, во много раз больше самого вентилятора, и не всегда целесообразно их приобретать. В основном, практикуется первый способ.

Виды регуляторов оборотов

По принципу регулирования скорости различают несколько видов регуляторов:

Симисторный регулятор наиболее распространенный, он может охватывать даже не один, а несколько двигателей. Главное, чтобы величина тока не превышала предельную величину.

Частотные модели могут быть использованы в любых пределах от 0 до 480 В, их применяют для трехфазных двигателей вентиляторов мощностью до 75 кВт.

Трансформаторные регуляторы применяются для более мощных вентиляторов. Они однофазные или трехфазные, позволяют плавно снижать скорость оборотов, могут регулировать несколько вентиляторов.

Схемы подключения регуляторов оборотов вентилятора

Рассмотрим схемы подключения различных регуляторов.

Самым распространенным прибором является симисторный или тиристорный контроллер. Его можно подключить самостоятельно, используя схему. Каждый из тиристоров уменьшает напряжение. Регулировка производится при помощи блока управления. Мощность прибора ограничена, большого напряжения он не выдерживает.


Важные моменты:

  • Двигатель вентилятора должен иметь защиту от перегрева.
  • Нельзя использовать в качестве регуляторов диммеры от осветительных приборов.

Трансформаторный регулятор имеет следующий принцип работы:

На входе — питающее напряжение 220 В. Обмотка имеет несколько ответвлений, к которым подключается нагрузка, и тогда напряжение уменьшается. При понижении напряжения снижается и потребление электроэнергии. С помощью переключателя мотор подключается к нужной части обмотки и тогда напряжение меняется.

Трансформатор с электронным управлением работает по другой схеме. Он имеет транзисторную схему, и, модулируя импульсы, может менять напряжение плавно. Чем короче импульсы и длиннее паузы между ними, тем меньше напряжение.

Ступенчатый трансформаторный регулятор

В работе этого прибора используется трансформатор. Это обычный трансформатор, только у него одна обмотка и от части витков есть отводы.

Управление регулятора осуществляется путем ступенчатого изменения напряжения. На низких скоростях уровень шума понижен.

Обычно используется пять ступеней напряжения, то есть вентилятор будет иметь пять скоростей вращения. Такой регулятор можно использовать и для реверсивных вентиляторов, и для нескольких аппаратов одновременно. Максимальная мощность вентилятора должна быть не более 80 Вт.

Автотрансформатор с электронным управлением

Эти модели относятся к разряду наиболее надежных и мощных. По цене это наиболее дорогой прибор. Он имеет небольшие габариты и вес.

Работает такой регулятор по принципу широтно-импульсной модуляции. Изменения импульсов и пауз между ними дает изменение напряжения и, соответственно, скорости вращения вентилятора.

Прибор имеет пониженный уровень шума, скорость оборотов может понижаться или повышаться ступенчато, в соответствии с понижением или повышением напряжения.

Тиристорные и симисторные контроллеры

Это самые распространенные приборы для регулировки вращения вентиляторов. Они используются для однофазных вентиляторов переменного тока. Тиристорный контроллер изменяет скорость вращения в большую или меньшую сторону в зависимости от изменения напряжения. Может быть установлен в приборах, где есть защита от перегрева.

Симисторный регулятор — это разновидность тиристорного. В нем используется симистор, который равен двум параллельно включенным тиристорам. Приборы могут применяться как для переменного, так и для постоянного тока. Скорость регулирования — от минимально необходимого напряжения до 220 В.

Они имеют небольшой размер и плавно переключают скорость, имеют простую конструкцию. К недостаткам можно отнести повышенный шум и небольшой срок службы.

Производители и популярные модели: рейтинг лучших и цены

Трансформаторные и автотрансформаторные
  1. ELICENT RVS/R 3V-0,5A

Пятиступенчатый регулятор высокой степени надежности. Выполнен из высококачественных материалов. Напряжение изменяется ступенчато, что дает возможность так же изменять скорость и экономить электроэнергию. Максимальная мощность — 300 Вт, вес — 1,5 кг, производитель — Италия. Цена — 2800 руб.

Пятиступенчатый реверсивный регулятор. Выполнен по новейшим технологиям из материалов высокого качества. Отличается надежностью и долговечностью. Используя этот прибор, вы можете увеличивать или уменьшать его мощность, что дает возможность значительной экономии энергии. Максимальная мощность — 300 Вт, вес — 1,5 кг, напряжение — до 230 В. Цена — 2800 рублей.

Нереверсивный универсальный регулятор вращения имеет следующие функции: включение/выключение вентилятора, четыре возможных режима скорости. Подходит для всех моделей вентиляторов Westinghouse. Изготовлен из пластика, гарантия производителя — 2 года. Цена — 2150 рублей.

Трансформаторный 5-ступенчатый регулятор может работать при максимальном напряжении до 230 В, рабочий ток — 2А. К несомненным преимуществам этого устройства можно отнести наличие встроенной лампы сигнализации, а также возможность автоматического включения прибора после отказа сети. Вес — 2,2 кг, производитель — Германия. Цена — 6100 рублей.

Данная модель отличается высокой эффективностью и надежностью. Изготовлен из белого прочного пластика. Регулировка производится ручкой управления от минимального до максимального значения. Максимальное напряжение — 230 В, номинальный ток — 1,8 А. От перегрузки защищен плавким предохранителем. Цена — 1800 рублей.

Тиристорные и симисторные
  1. СРМ2, 2А

Симисторный регулятор скорости вращения предназначен для плавного изменения скорости однофазных асинхронных двигателей. Регулирование возможно от минимального значения напряжения, при котором вентилятор начинает вращаться, до 220 В. Имеет предохранитель, защищающий от перегрузки. Для снижения шума от двигателя установлен сглаживающий конденсатор. Цена — 3943 рубля.

Однофазный тиристорный регулятор скорости предназначен для плавного переключения скорости вентилятора со встроенной термозащитой. Изготовлен из качественного АБС-пластика, устойчивого к ультрафиолетовым лучам. Производитель — Дания. Напряжение может меняться от 0 до 230 В. Регулирование производится вручную. Цена — 2061 рубль.

Systemair MTY REE 1

Этот аппарат предназначен для ручного регулирования скорости вентилятора и расхода воздуха, для двигателей с постоянной мощностью. Преимуществом этой модели является возможность как открытого, так и скрытого монтажа. Имеет защиту от брызг и может быть установлен, например, в ванной комнате. Может быть подключено несколько приборов, при условии, что суммарный ток не превышает номинального значения. Масса — 0,25 кг. Мощность — до 230 В. Цена — 2858 рублей.

Однофазный тиристорный регулятор скорости итальянского производителя. Предназначен для плавного регулирования скорости вентилятора. Выполнен из высококачественных материалов. Несомненные плюсы этого прибора — возможность наружного и встраиваемого монтажа, специальная защитная крышка, имеется конденсатор точной настройки для управления вентилятором на минимальной скорости. Напряжение — 230 В. Цена — 1600 рублей.

Какого производителя и какой тип лучше выбрать: ТОП-3

Из вышеперечисленных моделей можно выделить некоторые, как имеющие какие-то отличительные особенности.

  1. R-E-2G 230B,2A. Модель трансформаторного регулятора производства Германии. Высокая стоимость (от 6100 рублей) оправдана некоторыми преимуществами перед другими устройствами. Прибор имеет лампу сигнализации, которая показывает, что он включен или выключен. Можно подключить к управлению один или несколько вентиляторов. Включается автоматически при отключении сети.
  2. Systemair MTY REE 1. Интересен тем, что имеет возможность универсального монтажа: как наружного, так и внутреннего. Также в этой модели предусмотрена защита от брызг, и он может быть установлен в ванной комнате. Стоимость — 2858 рублей, страна-производитель — Швеция.
  3. ELICENT R-10 BUILT-IN-1A.Этот регулятор имеет много дополнительных функций и невысокую цену (1600 рублей). Итальянский производитель предусмотрел возможность наружного и встраиваемого монтажа, наличие защитной крышки. Имеет специальный конденсатор для управления вентилятором на минимальной скорости.
Что учитывать при выборе устройства?

При выборе прибора следует учитывать некоторые особенности. Обязательно нужно, чтобы данный тип подходил к вашему вентилятору. Есть и другие моменты, которые нужно учесть.

  • У некоторых регуляторов предусмотрена возможность подключения нескольких вентиляторов.
  • Некоторые модели имеют дополнительные функции.
  • Если электродвигатель вентилятора на 220 В имеет термозащиту, то нужно использовать тиристорный регулятор.
  • Приобретая регулятор, посмотреть его технические характеристики, сравнить с другими моделями.
  • Оценить размеры контроллера, его стоимость, способ монтажа.
Три лучших модели
  1. Systemair REE. Однофазный тиристорный регулятор шведского производителя пользуется большой популярностью. Допускается использование для нескольких вентиляторов, если общее напряжение не превышает номинального значения. Прибор отличается качеством и надежностью, может устанавливаться как на поверхности, так и заподлицо. Стоимость — 4120 рублей.

Стоимость

Стоимость регулятора скорости вращения вентилятора будет зависеть от его параметров, технических характеристик, наличия дополнительных функций, а также страны-производителя.

Название моделиСтоимость, руб
ELICENT RVS/R 3V-0,5A2800
Westinghouse RWC-14-х ступенчатый2150
R-E-2G 230B,2A6100
Реверсивный ELICENT RVS/R 5V-0,5A2800
VENTS PC-1-4001800
СРМ2, 2А3943
Systemair MTY REE 12858
Где купить регулятор скорости вращения вентилятора?
В Москве
  1. Компания «Азбука ветра», Москва, ул.Стахановская 24/32Ас9, 7(495)725-52-12, azbukavetra@mail.ru
  2. Компания RUCLIMAT, Москва, ул.Дубнинская, д.83, 7(495)645-83-97, sale@ruclimat.ru
  3. Компания климатической техники «РусСтройИнжиниринг», Москва, ул.Большая Калитниковская, д.42, 7(495)780-99-10, info@rs-climat.ru
В Санкт-Петербурге
  1. Компания «Лисвент», Санкт-Петербург, Выборгское шоссе, 212 к.8, 7(812)454-01-05, 9363605@mail.ru
  2. Компания «Циклон СПб», Санкт-Петербург, ул.Коллонтай, д.5, 7(812)932-72-96, shop@cyclonespb.ru
  3. Интернет-магазин «ТЭК», Санкт-Петербург, ул.Тамбасова, д.12, офис 47, 7(812)642-80-05, teplo@teplo-spb.ru

Вентилятор используется во многих устройствах, он применяется и в бытовой, и в офисной технике, и в промышленности. Такое устройство, как контроллер или регулятор скорости, может продлить срок службы оборудования, контролировать его, а также выбирать оптимальный режим работы.

3 лучшие схемы регуляторов скорости вентиляторов

  1. Простая схема
  2. С датчиком температуры
  3. Для уменьшения шума
  4. Видео

Рассмотрим ТОП-3 рабочих схемы регулятора скорости вращения вентилятора. Каждая схема не только проверена, но и отлично подойдёт для воплощения начинающими радиолюбителями. К каждой схеме прилагается список необходимых компонентов для монтажа своими руками и пошаговые рекомендации.

Регулятор скорости вентилятора — простая схема

Предлагаемая ниже схема обеспечивает простую регулировку оборотов вентилятора без контроля оборотов. В устройстве использованы отечественные транзисторы КТ361 и КТ814. Конструктивно плата размещается непосредственно в блоке питания, на одном из радиаторов. Она имеет дополнительные посадочные места для подключения второго датчика (внешнего) и возможность добавить стабилитрон, ограничивающий минимальное напряжение, подаваемое на вентилятор.

Список необходимых радиоэлементов:

  • 2 биполярных транзистора — КТ361А и КТ814А.
  • Стабилитрон — 1N4736A (6.8В).
  • Диод.
  • Электролитический конденсатор — 10 мкФ.
  • 8 резисторов — 1х300 Ом, 1х1 кОм, 1х560 Ом, 2х68 кОм, 1х2 кОм, 1х1 кОм, 1х1 МОм.
  • Терморезистор — 10 кОм
  • Вентилятор.

Плата регулятора скорости вентилятора:

Фото готового регулятора скорости вентилятора:

Регулятор вентилятора с датчиком температуры

Как известно, вентилятор в блоках питания компьютеров формата AT вращается с неизменной частотой независимо от температуры корпусов высоковольтных транзисторов. Однако блок питания не всегда отдает в нагрузку максимальную мощность. Пик потребляемой мощности приходится на момент включения компьютера, а следующие максимумы — на время интенсивного дискового обмена.

  • Как сделать управляемую плату регулятора на 1,2–35 В

Если же учесть ещё и тот факт, что мощность блока питания обычно выбирается с запасом даже для максимума энергопотребления, нетрудно прийти к выводу, что большую часть времени он недогружен и принудительное охлаждение теплоотвода высоковольтных транзисторов чрезмерно. Иными словами, вентилятор впустую перекачивает кубометры воздуха, создавая при этом довольно сильный шум и засасывая пыль внутрь корпуса.

Уменьшить износ вентилятора и снизить общий уровень шума, создаваемого компьютером можно, применив автоматический регулятор частоты вращения вентилятора, схема которого показана на рисунке. Датчиком температуры служат германиевые диоды VD1–VD4, включенные в обратном направлении в цепь базы составного транзистора VT1VT2. Выбор в качестве датчика диодов обусловлен тем, что зависимость обратного тока от температуры имеет более выраженный характер, чем аналогичная зависимость сопротивления терморезисторов. Кроме того, стеклянный корпус указанных диодов позволяет обойтись без каких-либо диэлектрических прокладок при установке на теплоотводе транзисторов блока питания.

Необходимые радиодетали:

  • 2 биполярных транзистора (VT1, VT2) — КТ315Б и КТ815А соответственно.
  • 4 диода (VD1-VD4) — Д9Б.
  • 2 резистора (R1, R2) — 2 кОм и 75 кОм (подбор) соответственно.
  • Вентилятор (M1).

Резистор R1 исключает возможность выхода из строя транзисторов VT1, VT2 в случае теплового пробоя диодов (например, при заклинивании электродвигателя вентилятора). Его сопротивление выбирают, исходя из предельно допустимого значения тока базы VT1. Резистор R2 определяет порог срабатывания регулятора.

Следует отметить, что число диодов датчика температуры зависит от статического коэффициента передачи тока составного транзистора VT1, VT2. Если при указанном на схеме сопротивлении резистора R2, комнатной температуре и включенном питании крыльчатка вентилятора неподвижна, число диодов следует увеличить.

Необходимо добиться того, чтобы после подачи напряжения питания она уверенно начинала вращаться с небольшой частотой. Естественно, если при четырех диодах датчика частота вращения окажется значительно больше требуемой, число диодов следует уменьшить.

Устройство монтируют в корпусе блока питания. Одноименные выводы диодов VD1-VD4 спаивают вместе, расположив их корпусы в одной плоскости вплотную друг к другу. Полученный блок приклеивают клеем БФ-2 (или любым другим термостойким, например, эпоксидным) к теплоотводу высоковольтных транзисторов с обратной стороны. Транзистор VT2 с припаянными к его выводам резисторами R1, R2 и транзистором VT1 устанавливают выводом эмиттера в отверстие «-cooler» платы блока питания.

Налаживание устройства сводится к подбору резистора R2. Временно заменив его переменным (100–150 кОм), подбирают такое сопротивление введенной части, чтобы при номинальной нагрузке (теплоотводы транзисторов блока питания теплые наощупь) вентилятор вращался с небольшой частотой. Во избежание поражения электрическим током (теплоотводы находятся под высоким напряжением!) «измерять» температуру наощупь можно, только выключив компьютер. При правильно отлаженном устройстве вентилятор должен запускаться не сразу после включения компьютера, а спустя 2–3 мин после прогрева транзисторов блока питания.

Схема регулятора скорости вентилятора для уменьшения шума

В отличии от схемы, которая замедляет обороты вентилятора после старта (для уверенного запуска вентилятора), данная схема позволит увеличить эффективность работы вентилятора путем увеличения оборотов при повышении температуры датчика. Схема также позволяет уменьшить шум вентилятора и продлить его срок службы.

Необходимые для сборки детали:

  • Биполярный транзистор (VT1) — КТ815А.
  • Электролитический конденсатор (С1) — 200 мкФ/16В.
  • Переменный резистор (R1) — Rt/5.
  • Терморезистор (Rt) — 10–30 кОм.
  • Резистор (R2) — 3–5 кОм (1 Вт).

Настройка производится до закрепления термодатчика на радиаторе. Вращая R1, добиваемся, чтобы вентилятор остановился. Затем, вращая в обратную сторону, заставляем его гарантированно запускаться при зажимании терморезистора между пальцами (36 градусов).

Если ваш вентилятор иногда не запускается даже при сильном нагреве (паяльник поднести), то нужно добавить цепочку С1, R2. Тогда R1 выставляем так, чтобы вентилятор гарантированно запускался при подаче напряжения на холодный блок питания. Через несколько секунд после заpяда конденсатора, обороты падали, но полностью вентилятор не останавливался. Теперь закрепляем датчик и проверяем, как все это будет крутится пpи реальной работе.

Rt — любой терморезистор с отрицательным ТКЕ, например, ММТ1 номиналом 10–30 кОм. Терморезистор крепится (приклеивается) через тонкую изолирующую прокладку (лучше слюдяную) к радиатору высоковольтных транзисторов (или к одному из них).

Видео о сборке регулятора оборотов вентилятора:

Интеллектуальное реле управления вентилятором охлаждения двигателя

Прочитав пост mrsom о пересадке микроконтроллерной начинки в ретротахометр от Жигулей, решил рассказать об одной своей давней микроконтроллерной разработке (2006 год), сделанной для плавного управления электровентилятором охлаждения двигателей переднеприводных моделей ВАЗа.

Надо сказать, что на тот момент уже существовало немало разнообразных решений — от чисто аналоговых до микроконтроллерных, с той или иной степенью совершенства выполняющих нужную функцию. Одним из них был контроллер вентилятора компании Силычъ (то, что сейчас выглядит вот так, известной среди интересующихся своим автоматическим регулятором опережения зажигания, программно детектирующим детонационные стуки двигателя. Я некоторое время следил за форумом изготовителя этих устройств, пытаясь определить, чтов устройстве получилось хорошо, а что — не очень, и в результате решил разработать свое.

По задумке, в отличие от существующих на то время решений, новый девайс должен был a) помещаться в корпус обычного автомобильного реле;
б) не требовать изменений в штатной проводке автомобиля; в) не иметь регулировочных элементов; г) надежно и устойчиво работать в реальных условиях эксплуатации.

История появления девайса и алгоритм работы первой версии обсуждалась здесь — для тех, кто не хочет кликать, опишу ключевые вещи инлайн:

-1. Алгоритм работы устройства предполагался следующий: измерялось напряжение на штатном датчике температуры двигателя; по достижении нижней пороговой температуры вентилятор начинал крутится на минимальных оборотах, и в случае дальнейшего роста линейно увеличивал скорость вращения вплоть до 100% в тот момент, когда по мнению ЭСУД (контроллера управления двигателем), пора бы включать вентилятор на полную мощность.
То есть, величина температуры, соответствующая 100% включению могла быть получена при первом включении устройства, т.к. оно имеет вход, соответствующий выводу обмотки штатного реле.
Нижний порог в первой версии нужно было каким-то образом установить, проведя таким образом через две точки линейную характеристику регулирования.

0. При токах порядка 20А очевидно, что для плавного регулирования применяется ШИМ, а в качестве ключевого элемента — мощный полевик.

1. Размещение устройства в корпусе обычного реле означает практическое отсутствие радиатора теплоотвода. А это в свою очередь накладывает жесткие требования к рассеиваемой ключевым элементом мощности в статическом (сопротивление канала) и динамическом (скорость переключения) режимах — исходя из теплового сопротивления кристалл-корпус она не должна превышать 1 Вт ни при каких условиях

2. Решением для п.1 может являться либо применение драйвера полевика, либо работа на низкой частоте ШИМ.
В отличие от аналогов, из соображений компактности и помехозащищенности был выбран вариант с низкой частотой ШИМ — всего 200 Гц.

3. Работа устройства со штатной проводкой и датчиком температуры неминуемо приводит к ПОС, т.к. ТКС штатного датчика температуры — отрицательный, а при включенном вентиляторе из-за конечно сопротивления общего провода и ‘проседания’ бортсети измеряемое на датчике напряжение неминуемо падает. Стабилизировать же, или использовать четырехпроводную схему включения нельзя — изменения в штатной проводке запрещены.
С этим решено было бороться программно — измерением напряжения на датчике только в тот момент, когда ключ ШИМ выключен — то есть паразитное падение напряжения отсутствует. Благо, низкая частота ШИМ оставляла достаточно времени для этого.

4. Программирование порога включения устройства должно быть либо очень простым, либо быть полностью автоматическим. Изначально в устройстве был установлен геркон, поднесением магнита к которому сквозь корпус программировался нижний порог (значение естественно, запоминалось в EEPROM). Верхний порог устанавливался сам в момент первого импульса от контроллера ЭСУД.
В дальнейшем я придумал и реализовал алгоритм полностью автоматической установки порогов, основанный на нахождении термостабильной точки двигателя (точки срабатывания термостата) в условиях отсутствия насыщения по теплопередаче радиатор-воздух.

5. Устройство должно предоставлять диагностику пользователю. Для этого был добавлен светодиод, который промаргивал в двоичном коде два байта — текущий код АЦП и слово флагов состояния.

Устройство было собрано частично навесным монтажом прямо на выводах бывшего реле, частично на подвернувшейся откуда-то печатной платке.
Силовой MOSFET выводом стока был припаян прямо к ламелю вывода реле, что увеличило запас по рассеиваемой мощности. Устройство без глюков проработало на ВАЗ-2112 c 2006 по 2010 год, когда я его снял перед продажей, и побывало не только в холодном питерском климате, но и на горных крымских дорогах (да еще на машине в наддувном варианте — стоял у меня на впуске приводной компрессор), несмотря на монтаж уровня прототипа и контроллер в панельке.

Вот оригинальная схема (рисовал только на бумаге):

А это вид устройства изнутри:

Устройство было повторено несколькими людьми, один из них (офф-роудер Геннадий Оломуцкий из Киева) применил его на УАЗе, нарисовав схему в sPlan и разведя печатную плату — в его варианте это выглядит так:

А вот кусок из переписки с одним из повторивших этот девайс — в нем впервые детально выписан алгоритм (!) — до этого писал прямо из мозга в ассемблер:
Теперь идея и реализация собственно алгоритма автоустановки (все шаги ниже соответствуют неустановленным порогам):

1. Ждем сигнала включения вентилятора от ЭСУД (либо от датчика температуры в радиаторе в варианте Геннадия)
2. Запоминаем температуру в момент появления сигнала как T1 (реально запоминается код канала АЦП оцифровки сигнала датчика — назовем его C1)
3. Включаем вентилятор на 100%. Ставим флаг «режим автоустановки активен (бит 3)»
4. Через 3 секунды считываем код АЦП (назовем его C1′). Это действие нужно для того, чтобы определить величину компенсации значения температуры из-за влияния тока, протекающего через вентилятор, и вызванного им падения напряжения в измерительной цепи, на оцифрованное значение температуры. Реально за 3 секунды мотор не успевает охладиться, зато вентилятор стартует и выходит на номинальный ток.
5. Вычисляем коррекцию АЦП для 100% мощности вентилятора (назовем ее K100 = C1 — C1′). Запоминаем К100.
6. Ждем снятия сигнала включения вентилятора от ЭСУД (либо отключения датчика в радиаторе).
7. Плавно снижаем мощность с 75% до 12% примерно на 1.5% в секунду.
8. Выключаем вентилятор, ждем 60 секунд.
9. Запоминаем температуру как T2 (код АЦП С2).
10. Корректируем нижний порог (увеличиваем на 1/8 разницы между верхним и нижним), для того, чтобы он был выше термостабильной точки термостата. T2 = T2 + (T1 — T2) / 8. В кодах АЦП это C2 = C2 — (C2 — C1) / 8, т.к. напряжение на датчике с ростом температуры падает.
11. Сохраняем C1, C2, K100 во внутреннем EEPROM реле.
12. Устанавливаем флаг «пороги установлены» (бит 5), снимаем флаг «режим автоустановки активен», выходим из режима автоустановки в рабочий режим

Идея алгоритма в том, что он продувает радиатор до термостабильной точки термостата, но дует не сильно, чтобы не остужать двигатель прямым охлаждением блока и головки. Затем вентилятор выключается и реле дает мотору чуть нагреться — таким образом мы автоматически получаем точку для начала работы вентилятора.

Во время автоустановки реле воспринимает сигнал с геркона в течение шагов 7 и 8 — поднесение магнита к реле в эти моменты вызывает последовательность шагов 9, 11, 12. Коррекция порога на шаге 10 при этом не производится).

Если во время автоустановки нарушились некоторые ожидаемые реле условия, устанавливается флаг «ошибка автоконфигурации (бит 4)» и реле выходит из режима автоустановки. Чтобы реле опять смогло войти в этот режим по условию шага 1, надо выключить и включить питание реле.

Ошибки ловятся такие:
Шаг 2 — значение АЦП вне диапазона (слишком низкое или высокое). Диапазон автоконфигурации по коду АЦП 248..24 (11111000. 00011000). В этом случае реле просто не входит в режим автоконфигурации без установки флага ошибки.
Шаг 4 — в течение времени ожидания 3 секунд обнаружено снятие внешнего сигнала включения вентилятора.
Шаг 7 — во время снижения оборотов обнаружен активный внешний сигнал включения вентилятора Шаг 8 — во время ожидания обнаружен активный внешний сигнал включения вентилятора Шаг 11 — установленные пороги вне диапазона 248..24, либо разница C2 — C1 C1 — например, когда вентилятор на самом деле не срабатывает, и температура продолжает расти)

Теперь рабочий режим:

Расчет требуемой мощности (Preq)
1. Если внешний сигнал активен — Preq = 100% 2. Если неактивен, то смотрится текущий код АЦП © и соответствующая ему температура T:
T C2): Preq = 0%
T > T1 (C = C >= C1): Preq = Pstart + (100% — Pstart) * (C2 — C) / (C2 — C1), где Pstart = начальная мощность (12%)

При этом, требуемая мощность не сразу подается на вентилятор, а проходит через алгоритм плавного разгона и органичения частоты пуска/останова вентилятора.
Этот алгоритм работает только в рабочем режиме и при отсутствии внешнего сигнала включения:
Пусть Pcurr — текущая мощность вентилятора
1. Если Pcurr > 0 и Preq = 0, либо Pcurr = 0 и Preq > 0 — то есть требуется запуск остановленного или останов работающего вентилятора, то:
— Смотрится время находжения вентилятора в данном состоянии (запущен или остановлен). Если время меньше порога — состояние вентилятора не меняется.
— При этом, если Pcurr > Pstart и Preq = 0, то на остаток времени запущенного состояния устанавливается Pcurr = Pstart (то есть вентилятор крутится на минимальных оборотах) 2. Если п.1 не выполняется, либо время нахождения в состоянии прошло, то:
— Если Preq Pcurr, то набор скорости вращения ограничивается сверху величиной примерно 1.5% в секунду (кроме случая, когда включение вентилятора запрашивается внешним сигналом) — то есть если Preq — Pcurr > Pdelta, то Pcurr = Pcurr + Pdelta, иначе Pcurr = Preq

Теперь про алгоритм оцифровки значения АЦП датчика и компенсации паразитной обратной связи при работе вентилятора:

При расчете мощности используется усредненное значение кода текущей температуры С (см. Расчет требуемой мощности), получаемое средним арифметическим последних 8 значений Сm1, Cm2, Cm3… Cm8. Усреднение происходит методом «скользящего окна» — то есть помещение нового значения в буфер из 8 значений выталкивает наиболее старое и вызывает пересчет среднеарифметического С. Цикл АЦП (и пересчет среднего) происходит каждые 640 мс.
«Сырое» (считанное из АЦП) значение Cadc, прежде чем попадет в буфер подсчета, участвует в следующем алгоритме:
1. Проверяется, что Cadc > Cdisc, где Cdics — макс. Значение АЦП для неподключенного измерительного вывода.
2. Если Cadc > Cdisc, то выставляется флаг «датчик не подключен (бит 6)», значение не попадает в буфер 8 последних значений, и пересчет среднего не выполняется.
3. Если Cadc >= Cdisc — то есть датчик подключен, то Сadc корректируется на определенную величину в зависимости от текущей мощности вентилятора и величины коррекции для 100% мощности (см. шаг 4 алгоритма автоустановки): Cadc = Cadc + Кcurr, где Кcurr = К100 * (Pcurr / 100%). Если при этом Кcurr > 0, то устанавливается флаг «значение АЦП скорректировано (бит 7)». Алгоритм коррекции работает только в рабочем режиме и не работает в режиме автоконфигурации.
4. Выполняется ограничение отрицательной динамики Cadc, чтобы подавить резкие снижения С из-за импульсной нагрузки в общих с датчиком температуры цепях питания автомобиля: Если C — Cadc > Сdelta, то Cadc = C — Cdelta. Ограничение не работает в течение первых 15 секунд после включения зажигания, для того, чтобы в буфере значений быстро сформировались правильные значения Cm1, Cm2. Cm8.
5. Скорректированное по мощности и динамике значение Cadc заталкивается в буфер значений для усреднения как Cm1..Cm8 в зависимости от текущего значения указателя головы буфера (буфер циклический, указатель головы принимает значения от 1 до 8).

Теперь про диагностику светодиодом:

Первый байт — это «сырой» код АЦП (в ранних версиях здесь индицировалось среднее значение C) Второй байт — слово состояния Между первым и вторым байтом пауза порядка 1.5 секунд.
Между циклами индикации пауза 3-4 секунды.
Байты индицируются побитно, начиная со старшего (бит 7, бит 6,… бит 0).
Длинная вспышка соответствует биту, установленному в «1», короткая — в «0».

Расшифровка слова состояния:
Бит 7 — значение АЦП откорректировано по текущей мощности вентилятора
Бит 6 — датчик температуры не подключен
Бит 5 — пороги установлены
Бит 4 — ошибка установки порогов
Бит 3 — режим автоконфигурации активен
Бит 2 — внутренний сброс процессора из-за зависания — нештатная ситуация
Бит 1 — внешний сигнал включения вентилятора активен
Бит 0 — режим продувки при остановке двигателя активен

Когда я описал алгоритм, то удивился как его удалось впихнуть в 1024 слова программной памяти tiny15. Однако, со скрипом, но поместился! ЕМНИП, оставалось всего пару десятков свободных ячеек. Вот что такое сила Ассемблера 🙂

Простой регулятор скорости вентилятора (12В)

Основной проблемой вентиляторов, которые охлаждают ту или иную часть компьютера, является повышенный уровень шума. Основы электроники и имеющиеся материалы помогут нам решить эту проблему своими силами. В этой статье предоставлена схема подключения для регулировки оборотов вентилятора и фотографии как выглядит самодельный регулятор скорости вращения.

Нужно отметить, что количество оборотов в первую очередь зависит от уровня подаваемого на него напряжения. Уменьшая уровень подаваемого напряжения, уменьшается как шум, так и число оборотов.

Схема подключения:

Вот какие детали нам пригодятся: один транзистор и два резистора.

Что касается транзистора, то берите КТ815 или КТ817, также можно использовать мощнее КТ819.

Выбор транзистора зависит от мощности вентилятора. В основном используются простые вентиляторы постоянного тока с напряжением 12 Вольт.

Резисторы нужно брать с такими параметрами: первый постоянный (1кОм), а второй переменный (от 1кОм до 5кОм) для регулировки скорости оборотов вентилятора.

Имея входное напряжение (12 Вольт), выходное напряжение можно регулировать, вращая движковую часть резистора R2. Как правило, при напряжении 5 Вольт или ниже, вентилятор перестает шуметь.

При использовании регулятора с мощным вентилятором советую установить транзистор на небольшой теплоотвод.

Похожие записи:

Вот и все, теперь вы можете собрать регулятор скорости вентилятора своими руками, без шумной вам работы.

Управление вентилятором от датчика температуры

Как же осуществить управление вентилятором от датчика температуры?

Многие электроприборы рассеивают некоторую мощность в виде тепла и никуда от этого не денешься. Если выделяемое тепло плохо выводится из корпуса устройства, это неизбежно приведет к сбоям в работе или даже выходу из строя вашего гаджета. Поэтому, по мере возможности, для более эффективного охлаждения добавляют вентиляторы.

Теперь вопрос: зачем крутить вентилятор в те моменты, когда тепло не выделяется, т.е. устройство работает без нагрузки? Лишний шум обычно напрягает. Для контроля температуры в месте нагрева следует установить датчик. И пусть это слово вам не кажется чем-то непостижимым, чем-то сложным. В качестве датчика будем использовать терморезисторы. Что это такое? Это обычные резисторы, но их сопротивление изменяется под действие температуры. Сопротивление может либо увеличиваться при нагреве, либо уменьшаться.

Давайте посмотрим как использовать такое свойство терморезисторов. Признаюсь честно, впервые идею я нашел на YouTube канале Виктора Сочи. Идея простая, легко реализуется, не требует больших затрат ни денег, ни времени.

Чтобы не быть голословным рассмотрим элементы, которые нам понадобятся.

Во-первых, сам терморезистор. На алиэкспрессе продают по 10шт. Цена чуть больше доллара. Есть и по 20шт. — тогда меньше доллара. Нас будут интересовать NTC-термисторы. У таких термисторов падение сопротивления происходит при увеличении температуры. Существуют еще PTC-термисторы или позисторы. У них, наоборот, растет температура — растет сопротивление.

Следующий элемент, пожалуй, самый важный — модуль понижающий напряжение. Удобнее всего использовать модуль показанный на рисунке. Модуль просто крошечный (2х1см) и имеет высокий КПД. Продают по 5шт. за 3 доллара. Лишние не пропадут, пригодятся для других целей.

Ну, и сам вентилятор. Размер может быть любой, в зависимости от места установки. Да и напряжение питание любое, обычно 12 или 5 вольт. Правда, следует заметить, если вентилятор на 12 вольт, то на входе понижающего модуля должно быть как минимум 13 вольт, для 5 вольтового соответственно 6 вольт. Недорогие вентиляторы размером 40х40мм можно посмотреть здесь — на 5 В и на 12 В.

Теперь посмотрим как соединить, отдельные компоненты, чтобы они стали одним целым. Посмотрите на рисунок ниже. Вентилятор припаиваем к выходным контактам модуля соблюдая полярность. Земля или GRN у нас общая для входящего и выходного напряжения. Модуль позволяет подавать на вход до 24 вольт максимум, ну, а минимум, как я уже говорил, зависит от напряжения питания вентилятора. И разумеется модуль не работает с переменным напряжением, только с постоянным. Датчик припаиваем как показано на схеме.

Начальная скорость вентилятора подбирается с помощью подстроечного резистора, расположенного с обратной стороны модуля. Собственно параллельно ему мы и припаиваем датчик. Для 5 вольтового вентилятора лучше использовать термистор на 50 Ком, для 12 вольтового — 100Ком.

Небольшое замечание: Если в одном устройстве требуется контролировать температуру нескольких модулей, соедините датчики параллельно и разметите их в нужных местах. Но помните о правиле параллельного соединения резисторов. И еще одно полезное замечание — ножки датчиков не изолированы (нет лакового покрытия). Для изоляции используйте, например, термоусадку. Если ножки датчиков случайно замкнуть толку от них не будет.

Регулировка оборотов кулера своими руками, схемы и ход работ

Отправим материал на почту

Есть сразу несколько причин, чтобы задуматься, как сделать регуляторы скорости кулера своими руками. Чаще всего – это шум этого самого вентилятора и таким способом можно от него если не избавиться совсем, то сделать значительно тише это точно. Дальше расскажу, что и как я делал, чтобы добиться поставленной цели.

Сборка регуляторов вращения кулера

Сегодня мы рассмотрим три интересные схемы для регулятора скорости вентилятора – одна обычная, вторая с термодатчиком и третья для уменьшения шума.

Не будем томить и сразу приступим к делу.

Обычная схема для регулятора оборотов кулера

Эта схема обеспечивает регулировку скорости вентилятора без контроля оборотов.

Схема размещается прямо внутри блока питания и имеет дополнительные посадочные места для подключения внешних датчиков, также есть возможность добавить стабилитрон, что будет ограничивать минимальное напряжение вентилятора.

Вот все комплектующие, что вам понадобятся для сборки этой схемы:

  • Биполярные транзисторы;
  • Стабилитрон;
  • Диод;
  • Электролитический конденсатор;
  • 8 резисторов;
  • Терморезистор;
  • Сам вентилятор;

А вот и сама схема:

Схема регулятора оборотов кулера с термодатчиков

Вентилятор в блоках питания вращается с постоянной скоростью, она не зависит от температуры высоковольтных резисторов, что вентилятор должен охлаждать.

Как правило, блок питания всегда подаёт на вентилятор мощность, необходимую для поддержания этой скорости.

Блоки питания, что ставятся в компьютеры, выбираются с запасом даже при максимуме энергопотребления. Соответственно, блок питания работает не на всю и высоковольтные резисторы не сильно нагреваются.

Поэтому кулер впустую гоняет воздух и поднимает пыль внутри компьютера.

Решить эту проблему поможет автоматический регулятор частоты оборотов вентилятора с термодатчиком, чья схема располагается ниже.

Список радиодеталей, что понадобится вам при сборке:

  • Два биполярных транзистора;
  • Четыре диода;
  • Два резистора;
  • Ну и сам вентилятор;

Датчиком в этом регуляторе служат германиевые диоды VD1-VD4.

Этот выбор обусловлен рядом плюсов германиевых диодов перед терморезисторами. Во-первых, зависимость обратного тока у них более выражена, чем у тех же терморезисторов, а во-вторых, стеклянный корпус диодов позволяет обойтись без диэлектрических прокладок.

Резистор R1 нужен для исключения возможности поломки транзисторов VT1 и VT2, в случае теплового пробоя диодов. Сопротивление резистора выбирается из максимально допустимого значения тока базы VT1.

Резистор R2 в свою очередь определяет порог, когда вентилятор должен сработать.

Устройство вставляется напрямую в блок питания.

Выводы диодов спаиваются вместе, после чего приклеиваются к теплоотводу высоковольтных транзисторов с обратной стороны. К выводам транзистора VT2 припаиваются резисторы R1 и R2, а также транзистор VT1.

Сам же транзистор VT2 устанавливается эмиттером в отверстие «cooler», что находится на плате блока питания.

При настройке регулятора, что происходит в основном в подстройке резистора R2 и выбору подходящего количества диодов.

Настраивая резистор R2, вам необходимо подобрать сопротивление введенной части, чтобы при номинальной нагрузке кулер крутился с небольшой скоростью.

Также вам нужно добиться, чтобы при подаче питания вентилятор вращался с небольшой частотой (если слишком быстро вращается – уменьшите количество диодов, если не вращается – увеличьте).

Рекомендую следующее видео, в котором автор самостоятельно изготавливает регулятор скорости вращения компьютерного вентилятора:

Что в итоге.

Сегодня мы рассмотрели то, как своими руками собрать обычный регулятор частоты оборотов компьютерного вентилятора и регулятор скорости вращения вентилятора с термодатчиком.

Для понимания того, как мы их собирали, воспользуйтесь схемами, что находятся выше.

Напишите в комментариях то, как думаете – стоит ли изготавливать и устанавливать подобные регуляторы или вентилятор и без них нормально работает?

0 0 голоса
Рейтинг статьи
Ссылка на основную публикацию
ВсеИнструменты
Adblock
detector