Адрес: 105678, г. Москва, Шоссе Энтузиастов, д. 55 (Карта проезда)
Время работы: ПН-ПТ: с 9.00 до 18.00, СБ: с 9.00 до 14.00

Схема управления вентилятором от температуры: ПРОСТЕЙШИЙ ДРАЙВЕР ВРАЩЕНИЯ КУЛЕРА

Содержание

Система автоматического управления вентилятором.

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.

[spacer height=»20px»]

Обновление от 13.01.2020

Изготовил еще два варианта подобных регуляторов. Без использования терморезисторов.

Статья с подробным описанием здесь.
[spacer height=»20px»]

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.

Вывод-все проверено и все работает.

Простой регулятор оборотов вентилятора своими руками.

Автоматический термоуправляемый регулятор вращения вентилятора можно собрать по самым различным схемам.

И далеко ведь не всегда нужен подобный автоматический термоуправляемый регулятор вращения вентилятора , который работает под управлением микроконтроллеров. Зачастую задачи обдува и охлаждения каких-либо активных элементов, которые при работе выделяют много тепла,  можно решить, применив простые и неприхотливые регуляторы.

Ранее уже делал подобные регуляторы вращения вентиляторов. Их описания приведены в соответствующей статье. Но в этих регуляторах применены в качестве датчиков температуры терморезисторы. Безусловно, в  наши дни терморезисторы не проблема-они продаются в любом интернет магазине радиодеталей.

Но есть вариант обойтись и без терморезисторов. Именно две проверенные в работе конструкции таких регуляторов описаны в данной статье. Схемы этих автоматических регуляторов вращения вентиляторов найдены в сети и принадлежат их авторам.

Автоматический термоуправляемый регулятор вращения  вентилятора. Вариант 1.

Схема  этого термоуправляемого регулятора вращения вентилятора приведена ниже.

Этот термоуправляемый регулятор выполняет следующие функции-при увеличении температуры датчика на транзисторе VT1 обороты вентилятора начинают плавно увеличиваться до максимальных. После снижения температуры нагрева датчика обороты вентилятора уменьшаются.

Конструкция очень простая. Автоматический регулятор собран всего на двух транзисторах.

Датчиком температуры служит транзистор VT1 типа КТ940А. Данный транзистор  имеет корпус КТ-27 со штатным отверствием для крепления  к радиатору. Это удобно-позволяет закрепить ( через изолирующую прокладку)  такой датчик температуры  прямо на радиаторе силового элемента, который необходимо охлаждать обдувом.

Подстроечный резистор R2 служит для установки минимальной скорости вращения вентилятора. При помощи этого подстроечного резистора можно также выбрать такой режим, когда вентилятор вообще не вращается, но, при повышении температуры датчика (транзистор VT1) вентилятор начинает работать.

Транзистор VT2 является регулирующим.  К такому автоматическому регулятору можно подключить довольно мощные вентиляторы. Единственное-может потребуется оснастить транзистор VT2  небольшим радиатором.

Данный регулятор никакой наладки не требует, и работает сразу после подачи питания.

Собран на небольшой печатной плате и выглядит в сборе так:

Автоматический термоуправляемый вентилятор. Вариант 2.

Данный автоматический термоуправляемый регулятор вращения вентилятора по схеме немного сложнее-собран на  четырех транзисторах.

Его схема выглядит так:

В этой схеме датчиком температуры служит транзистор VT2. Подстроечным резистором R4  выставляются минимально необходимы обороты вентилятора ( вплоть до отсутствия вращения)

Составной транзистор VT3VT4 управляет работой вентилятора. Логика работы автоматического регулятора вращения вентилятора варианта №2 аналогична и регулятору варианта №1.

Хотя есть одна необычная особенность…

В ходе экспериментов  выяснилось, что  если в качестве датчика температуры использовать транзистор VT1 вместо VT2, и установив подстроечным резистором R4   максимальные обороты вентилятора в холодном состоянии датчика температуры VT1 , то при нагреве последнего происходит плавное снижение оборотов вентилятора, вплоть до полного его останова. То есть логика управления получается инверсной. Не знаю, где это может быть полезно, возможно в схемах тепловентиляторов.

Автоматический термоуправляемый регулятор вращения вентилятора по варианту 2 также при исправных деталях работает сразу и не требует никакой наладки.

В сборе выглядит так:

Регуляторы по обоим схемам мною собраны и протестированы в работе.

Надежность их работы определяется только надежностью примененных радиоэлектронных компонентов, и, на мой взгляд, вполне достаточная для радиолюбительских применений.

Еще одно замечание…

Датчик температуры в регуляторе по схеме варианта №1 собран на транзисторе КТ940А. Он имеет более массивный корпус, поэтому прогревается чуть дольше , и остывает медленнее. Отсюда- регулятор по схеме вариант №1 имеет чуть большую тепловую инерцию.

Регулятор по схеме №2, где в качестве датчика температуры  использован транзистор 2N3906 (КТ3107) гораздо шустрее реагирует на нагрев и охлаждение.

Короткое видео с демонстрацией работы регуляторов, описанных в данной статье:

Простая схема управление вентилятором или кулером охлаждения

В данной схеме управление вентилятором или кулером системы охлаждения происходит по сигналу термистора в течении заданного периода времени. Схема простая, собрана всего на трех транзисторах.

Эта система управления может быть использована в самых разных областях жизни, где необходимо охлаждение посредством вентилятора, например, охлаждения материнской платы ПК, в усилителях звука, в мощных блоках питания и в иных устройствах, которые в ходе своей работы могут перегреваться. Система представляет собой сочетание двух устройств: таймера и термореле.

 Описание работы схемы  управления вентилятором

Когда температура низкая, сопротивление термистора высокое и, следовательно, первый транзистор закрыт, потому что на его базе напряжение ниже 0,6 вольт. В это время конденсатор на 100 мкФ разряжен. Второй PNP-транзистор так же закрыт, поскольку напряжение на базе равно напряжению на его эмиттере. И третий транзистор так же заперт.

При повышении температуры, сопротивление термистора уменьшается. Таким образом, напряжение на базе первого транзистора увеличивается. Когда это напряжение превысит 0,6 В, первый транзистор начинает пропускать ток заряжая конденсатор 100 мкФ и подает отрицательный потенциал на базу второго транзистора, который открывается и включает третий транзистор, который в свою очередь активирует реле.

После того, как вентилятор включается, температура уменьшается, но конденсатор 100 мкФ разряжается постепенно, сохраняя работу вентилятора в течение некоторого времени после того, как температура приходит в норму.

Подстроичный резистор (показан на схеме как 10 ком) должен иметь значение сопротивления около 10% от сопротивления термистора при 25 градусах. Термистор применен марки EPCOS NTC B57164K104J на 100 кОм. Таким образом, сопротивление подстрочного резистора (10%) получается 10 кОм. Если вы не можете найти эту модель можно использовать другой. Например, при использовании термистора 470 кОм сопротивление подстроичного составит 47 кОм.

Схема подключения вентилятора с питанием от 12 вольт.

Схема подключения вентилятора с питанием от 220 вольт

В печатной плате можно увидеть два подстроичных резистора. Первый на 10 кОм для регулирования порога срабатывания вентилятора, второй на 1 мОм позволяет регулировать время работы после нормализации температуры. Если вам нужен больший интервал времени, то конденсатор на 100 мкФ можно увеличить до 470 мкФ. Диод 1N4005 используется для защиты транзистора от индуктивных выбросов в реле.

Источник

Регулятор оборотов вентилятора с датчиком температуры. CAVR.ru

Рассказать в:

Довольно простой вариант автоматического регулятора оборотов вентилятора для компьютера с датчиком, выполненном на транзисторе. 
Именно на транзисторе, потому что: во-первых - полупроводниковые датчики более чувствительны и надёжны, во-вторых - найти терморезистор необходимого сопротивления довольно проблематично. 
Это не самая простая схема такого девайса, есть и проще, но гораздо менее надежные и мнее чувствительные. 
Схема подходит под напряжение 12 В. Транзисторы в них можно легко заменить на аналогичные, КТ315 вообще можно заменить на практически любой другой транзистор n-p-n перехода, но при этом, возможно, понадобиться подобрать резистор R3 к нему, если при использовании другого транзистора R3 будет сильно греться, то его можно заменить на другой резистор сопротивлением: 150-200 Ом.

 

Элемент Номинал
R1 22 КОм
R2 5 КОм
R3 100 Ом
C1 33 мкФ
C2 100 мкФ
VT1 КТ315
VT2 КТ816

Схема очень проста и собирается минут за 10, размером с четверть спичечного коробка.

КТ315 выполняет роль датчика, он устанавливается между ребер радиатора.

Схема настраивается следующим образом: резистор R2 устанавливается в так, чтобы подключенный к схеме вентилятор остановился, затем датчик (VT1 - КТ315) надо нагреть до уровня комнатной температуры, можно подержать его в руке пару минут, далее начинаем крутить R2 до тех пор, пока вентилятор не начнет крутиться. 
После этого мложно устанавливать схему, но немного отточить настройку всё же надо. Необходимо еще немного подстроить резистор R2, чтобы вентилятор гарантированно стартовал при включении компьютера.

Таким образом при температору 25-30 градусов, вентилятор работает на минимальных оборотах, а при температуре радиатора, а соответственно и датчика, 50-60 градусов вентилятор крутится на полную мощность.

Как я уже сказал, транзистор КТ315 можно заменить на практически любой маломощный кремниевый транзистор, неплохо было бы использовать транзистор с металлическим корпусом или, максимально сточить корпус транзистора, чтобы увеличить его чувствительность.

VT2 (КТ816) тоже можно заменить на аналогичный транзистор более мощный, но не используйте составные транзисторы и транзисторы со встроенным сопротивлением.

Данный терморегулятор эффективен в том случае, когда в системном блоке хорошая вентиляция, ведь а противном случае тот же процессорный кулер будет гонять горячий воздух и разница в температурах при высокой нагрузке и при простое будет небольшая и терморегулятор будет просто бесполезен.


Раздел: [Все для "кулера" (Вентилятора)]
Сохрани статью в:
Оставь свой комментарий или вопрос:

Автоматический вентилятор с регулируемой температурой с использованием Arduino

В этом проекте на основе Arduino мы собираемся построить вентилятор с регулируемой температурой с использованием Arduino. С помощью этой схемы мы сможем регулировать скорость вращения вентилятора в нашем доме или офисе в соответствии с температурой в помещении, а также отображать изменения температуры и скорости вентилятора на ЖК-дисплее 16x2. Для этого мы будем использовать плату Arduino UNO, ЖК-дисплей, модуль датчика DHT11 и вентилятор постоянного тока, который управляется с помощью ШИМ. Давайте обсудим подробнее, как это делается, чтобы вы могли построить его самостоятельно.Мы также создали проект для автоматического контроля температуры переменного тока, вы также можете проверить это, если вам интересно.

Необходимые компоненты

Ниже приведены материалы, необходимые для выполнения управления скоростью вращения вентилятора на основе температуры с помощью Arduino. Большинство компонентов должно быть легко доступно в вашем местном магазине оборудования

  1. Arduino UNO

  2. Датчик DHT11

  3. Вентилятор постоянного тока

  4. 2n2222 транзистор

  5. Аккумулятор 9 В

  6. 16x2 ЖК-дисплей

  7. Резистор 1K

  8. Соединительные провода

Управление скоростью вентилятора Arduino с использованием температуры Sesnor

Этот проект состоит из трех разделов. Температуру определяют с помощью датчика влажности и температуры, а именно DHT11 . Вторая секция считывает выходной сигнал модуля датчика dht11 и извлекает значение температуры в подходящее число по шкале Цельсия с и регулирует скорость вращения вентилятора с помощью ШИМ . И последняя часть системы показывает влажность и температуру на ЖК-дисплее и драйвере вентилятора.

Здесь, в этом проекте, мы использовали модуль датчика, а именно DHT11 , который уже обсуждал наш предыдущий проект, а именно «Измерение влажности и температуры с помощью Arduino».Здесь мы использовали только этот датчик DHT для измерения температуры, а затем запрограммировали нашу ардуино в соответствии с требованиями.

Работать над этим проектом очень просто. Мы создали PWM на выводе pwm Arduino и применили его к базовому выводу транзистора. Затем транзистор создает напряжение в соответствии с входом ШИМ.

Значения скорости вращения вентилятора и ШИМ, а также значения рабочих циклов показаны в данной таблице

Температура

Рабочий цикл

Значение ШИМ

Скорость вентилятора

Менее 26

0%

0

выкл.

26

20%

51

20%

27

40%

102

40%

28

60%

153

60%

29

80%

204

80%

Большой 29

100%

255

100%

Что такое ШИМ? PWM - это метод, с помощью которого мы можем контролировать напряжение или мощность.Чтобы понять это проще, если вы подаете 5 вольт для привода двигателя, тогда двигатель будет двигаться с некоторой скоростью, теперь, если мы уменьшим приложенное напряжение на 2, значит, мы приложим 3 вольта к двигателю, тогда скорость двигателя также уменьшится. Эта концепция используется в проекте для управления напряжением с помощью ШИМ. (Чтобы понять больше о ШИМ, проверьте эту схему: Светодиодный диммер на 1 Вт)

Основная игра ШИМ - это цифровой импульс с некоторым рабочим циклом, и этот рабочий цикл отвечает за управление скоростью или напряжением.

Предположим, у нас есть пул с рабочим циклом 50%, что означает, что он будет давать половину подаваемого нами напряжения.

Формула рабочего цикла приведена ниже:

Рабочий цикл = Тонна / Т

Где T = общее время или Ton + Toff

А Тон = Время включения импульса (означает 1)

And Toff = Время выключения импульса (означает 0)

Схема вентиляторов с регулируемой температурой Arduino

Подключения этой схемы вентилятора с регулируемой температурой очень просты, здесь жидкокристаллический дисплей используется для отображения температуры и состояния скорости вентилятора. ЖК-дисплей напрямую подключен к Arduino в 4-битном режиме (см. Этот учебник для получения дополнительных сведений: Интерфейс ЖК-дисплея с Arduino Uno). Контакты ЖК-дисплея, а именно RS, EN, D4, D5, D6 и D7, подключены к цифровому контакту Arduino с номерами 7, 6, 5, 4, 3 и 2. Модуль датчика DHT11 также подключен к цифровому контакту 12 Arduino. Цифровой вывод 9 используется для управления скоростью вращения вентилятора через транзистор.

Если вы ищете что-то простое и более экономичное, вы можете проверить светодиод с контролируемой температурой с помощью LM35 и проектов автоматического переключателя переменного тока с регулируемой температурой, оба из них очень просты в сборке и не требуют микроконтроллера.

Код Arduino для вентилятора с регулируемой температурой

Сначала мы включаем библиотеку для ЖК-дисплея и датчика DHT, а затем определяем контакт для ЖК-дисплея, датчика dht и вентилятора.

Затем инициализируйте все в цикле настройки. И в цикле, используя функцию dht, считывает датчик DHT, а затем, используя некоторые функции dht, мы извлекаем температуру и отображаем ее на ЖК-дисплее.

После этого мы сравниваем температуру с предварительно заданной цифрой температуры, а затем генерируем ШИМ в соответствии со значением температуры.

Для генерации ШИМ мы использовали функцию «analogWrite (вывод, значение ШИМ)» в 8 бит. Означает, если значение ШИМ эквивалентно аналоговому значению. Поэтому, если нам нужно генерировать 20% рабочего цикла, мы передаем значение 255/5 как PWM в функцию «analogWrite».

Автоматический регулятор температуры переменного тока с использованием Arduino, DHT11 и IR Blaster

Кондиционер (кондиционер), который когда-то считался предметом роскоши и его можно было найти только в больших отелях, кинозалах, ресторанах и т. Д... Но теперь почти у всех есть кондиционер в нашем доме, чтобы избавиться от лета / зимы, и те, у кого он есть, беспокоятся об одной общей вещи. Это связано с их высоким потреблением электроэнергии и зарядных устройств. В этом проекте мы собираемся создать небольшую схему автоматического регулирования температуры , которая могла бы минимизировать количество зарядных устройств на , изменяя температуру переменного тока автоматически в зависимости от температуры в помещении . Периодически меняя заданную температуру, мы можем избежать того, чтобы переменный ток работал в течение длительного времени при более низких значениях температуры, и тем самым потреблял меньше энергии.

Большинство из нас столкнулось бы с ситуацией, когда нам пришлось бы менять заданную температуру кондиционера на разные значения в разное время дня, чтобы нам было комфортно во время работы. Для автоматизации этого процесса в этом проекте используется датчик температуры (DHT11) , который считывает текущую температуру в комнате и на основе этого значения отправляет команды в AC через инфракрасный бластер , аналогичный пульту дистанционного управления AC. Кондиционер будет реагировать на эти команды, как если бы он реагировал на свой пульт дистанционного управления, и, таким образом, регулировал температуру.При изменении температуры в вашей комнате Arduino также будет регулировать заданную температуру вашего кондиционера, чтобы поддерживать ее так, как вы хотите. Звучит круто, правда? ... Давайте посмотрим, как его построить.

Необходимые материалы:

  1. Arduino Mega 2560
  2. TSOP1738 (HS0038)
  3. ИК-светодиод
  4. DHT11 Датчик температуры / влажности
  5. Светодиод любого цвета и резистор 1 кОм (опция)
  6. Макет
  7. Соединительные провода

Методика работы:

Все пульты дистанционного управления в нашем доме, которые мы используем для управления телевизором, домашним кинотеатром, кондиционером и т. Д., Работают с помощью ИК-бластеров.Инфракрасный бластер - это не что иное, как инфракрасный светодиод, который может генерировать сигнал с помощью повторяющихся импульсов; этот сигнал будет считан приемником в электронном устройстве. Для каждой отдельной кнопки на пульте дистанционного управления будет выдан уникальный сигнал, который после считывания приемником используется для выполнения конкретной заранее определенной задачи. Если мы сможем прочитать этот сигнал, исходящий от пульта дистанционного управления, мы сможем имитировать тот же сигнал с помощью ИК-светодиода, когда это потребуется для выполнения этой конкретной задачи. Ранее мы сделали схему IR Blaster для Universal IR Remote.

TSOP - это ИК-приемник, который можно использовать для декодирования сигнала, поступающего от пультов ДУ. Этот приемник будет связан с Arduino для подачи сигнала для каждой кнопки, а затем ИК-светодиод будет использоваться с Arduino для имитации сигнала, когда это потребуется. Таким образом, мы можем получить контроль над нашим AC с помощью Arduino.

Теперь все, что осталось, - это считать значение температуры с помощью DHT11 и соответствующим образом проинструктировать AC с помощью ИК-сигналов. Чтобы проект выглядел более привлекательным и удобным для пользователя, я также добавил OLED-дисплей , который отображает текущую температуру, влажность и заданную температуру переменного тока.Узнайте больше об использовании OLED с Arduino.

Пререквизиты:

Этот проект автоматического регулятора температуры переменного тока немного усовершенствован для начального уровня, однако с помощью нескольких других руководств любой может построить его с вопросом времени. Так что, если вы абсолютный новичок в OLED, DHT11 или TSOP, пожалуйста, вернитесь к этим руководствам ниже, где вы можете изучить основы и как начать с ними. Список может показаться длинным, но поверьте мне, это легко и стоит изучить, а также он откроет двери для многих новых проектов.

  1. Базовая схема с использованием TSOP и ИК-светодиода для работы под ними
  2. Базовое руководство по взаимодействию DHT11 с Arduino
  3. Базовое руководство по взаимодействию OLED с Arduino
  4. Взаимодействие TSOP с Arduino для чтения удаленных значений ИК

Убедитесь, что у вас Arduino Mega и любая другая версия Arduino, поскольку размер кода большой. Также проверьте, если вы уже установили следующие библиотеки Arduino, если не установите их, по ссылке ниже

  1. ИК удаленная библиотека для TSOP и IR Blaster
  2. Библиотека Adafruit для OLED
  3. Графическая библиотека
  4. GFX для OLED
  5. Библиотека датчиков DHT11 для датчика температуры

Работа пульта дистанционного управления переменного тока:

Прежде чем мы продолжим работу над проектом, обратите внимание на то, как работает пульт дистанционного управления переменного тока.Пульт дистанционного управления AC работает немного иначе, чем пульт дистанционного управления TV, DVD IR . На вашем пульте может быть всего 10-12 кнопок, но они могут отправлять множество различных типов сигналов. Это означает, что пульт дистанционного управления не отправляет каждый раз один и тот же код для одной и той же кнопки. Например, если вы уменьшите температуру с помощью кнопки «вниз» до 24 ° C (градус Цельсия), вы получите сигнал с набором данных, но когда вы снова нажмете его, чтобы установить 25 ° C, вы не получите того же данные, так как температура теперь 25, а не 24. Точно так же код для 25 также будет различаться для различных скоростей вращения вентилятора, настроек сна и т. Д. Так что давайте не возиться со всеми параметрами, а просто сконцентрируем только значения температуры с постоянным значением для других настроек.

Другая проблема заключается в количестве данных, которые отправляются при каждом нажатии кнопки, обычные пульты дистанционного управления с отправкой либо 24 бит, либо 48 бит, но пульт AC может отправлять до 228 бит , поскольку каждый сигнал содержит много информации, такой как Temp, Скорость вентилятора, время сна, стиль поворота и т. Д.Это причина, по которой нам нужна Arduino Mega для лучших вариантов хранения.

Принципиальная схема и пояснения:

К счастью, аппаратная установка этого автоматического контроля температуры переменного тока Project очень проста. Вы можете просто использовать макетную плату и выполнить соединения, как показано ниже.

Следующая таблица также может использоваться для проверки ваших подключений.

S.No:

Штифт компонента

Вывод Arduino

1

OLED - Vcc

5 В

2

OLED - земля

Земля

3

OLED-SCK, D0, SCL, CLK

4

4

OLED-SDA, D1, MOSI, данные

3

5

OLED- RES, RST, RESET

7

6

OLED-DC, A0

5

7

OLED-CS, Chip Selec

Зачем и как контролировать скорость вентилятора для охлаждения электронного оборудования

Введение

Растет интерес к интегральным схемам для управления скоростью охлаждающих вентиляторов в персональных компьютерах и другом электронном оборудовании. Компактные электрические вентиляторы дешевы и используются для охлаждения электронного оборудования более полувека. Однако в последние годы технология использования этих вентиляторов значительно изменилась. В этой статье будет описано, как и почему произошла эта эволюция, и предложены некоторые полезные подходы для дизайнера.

Выработка и отвод тепла

Тенденция в электронике, особенно в потребительской электронике, заключается в том, чтобы выпускать изделия меньшего размера с улучшенными комбинациями функций.Следовательно, многие электронные компоненты превращаются в очень маленькие форм-факторы. Наглядный пример - ноутбук. Тонкие и «облегченные» ноутбуки значительно сократились, но их вычислительная мощность сохранилась или увеличилась. Другие примеры этой тенденции включают проекционные системы и телевизионные приставки. Что общего у всех этих систем, помимо значительно меньшего - и все еще уменьшающегося - размера, так это то, что количество тепла, которое они должны рассеивать, не уменьшается; часто увеличивается! В ноутбуке большая часть тепла генерируется процессором; в проекторе большая часть тепла генерируется источником света. Это тепло нужно отводить тихо и эффективно.

Самый тихий способ отвода тепла - это использование пассивных компонентов, таких как радиаторы и тепловые трубки. Однако этого оказалось недостаточно во многих популярных продуктах бытовой электроники, а также они довольно дороги. Хорошая альтернатива - активное охлаждение, введение вентилятора в систему для создания воздушного потока вокруг корпуса и тепловыделяющих компонентов, эффективного отвода тепла из системы. Однако вентилятор является источником шума.Это также дополнительный источник энергопотребления в системе - очень важное соображение, если питание должно подаваться от батареи. Вентилятор также является еще одним механическим компонентом системы, а не идеальным решением с точки зрения надежности.

Регулировка скорости - один из способов ответить на некоторые из этих возражений против использования вентилятора - может иметь следующие преимущества:

  1. медленная работа вентилятора снижает излучаемый им шум,
  2. , если вентилятор работает медленнее, он может снизить потребляемую мощность,
  3. , замедляющая работу вентилятора, увеличивает его надежность и срок службы.

Существует множество различных типов вентиляторов и способов управления ими. Мы обсудим здесь различные типы вентиляторов, а также преимущества и недостатки используемых сегодня методов управления. Один из способов классифицировать поклонников:

  1. 2-проводные вентиляторы
  2. Вентиляторы 3-проводные
  3. Вентиляторы 4-х проводные.

Здесь обсуждаются следующие методы управления вентиляторами:

  1. без управления вентилятором
  2. включение / выключение
  3. линейное (непрерывное) управление
  4. низкочастотная широтно-импульсная модуляция (ШИМ)
  5. управление высокочастотным вентилятором.

Типы вентиляторов

Двухпроводный вентилятор имеет клеммы питания и заземления. Трехпроводной вентилятор имеет питание, массу и тахометрический выход (тахометр) , который выдает сигнал с частотой, пропорциональной скорости. Четырехпроводный вентилятор имеет питание, массу, выход тахометра и вход привода ШИМ. Короче говоря, ШИМ использует относительную ширину импульсов в последовательности двухпозиционных импульсов для регулировки уровня мощности, подаваемой на двигатель.

Двухпроводный вентилятор управляется регулировкой либо напряжения постоянного тока, либо ширины импульса в низкочастотной ШИМ.Однако при наличии всего двух проводов сигнал тахометра не всегда доступен. Это означает, что нет никаких указаний на то, насколько быстро вентилятор работает - или действительно, работает ли он вообще. Эта форма управления скоростью разомкнутого контура .

3-проводным вентилятором можно управлять с помощью привода того же типа, что и для 2-проводных вентиляторов - регулируемого постоянного тока или низкочастотной ШИМ. Разница между 2-проводными вентиляторами и 3-проводными вентиляторами заключается в наличии обратной связи от вентилятора для регулирования скорости с обратной связью.Сигнал тахометра показывает, работает ли вентилятор, и его скорость.

Сигнал тахометра, управляемый постоянным напряжением, имеет прямоугольную форму на выходе, очень напоминающую «идеальный тахометр» на Рисунке 1. Он всегда действителен, так как питание постоянно подается на вентилятор. Однако при низкочастотной ШИМ тахометр действителен только при подаче питания на вентилятор, то есть во время фазы импульса на . Когда ШИМ-привод переключается на фазу выключен, фаза , внутренняя схема генерации сигнала тахометра вентилятора также отключается.Поскольку выходной сигнал тахометра обычно исходит от открытого стока, он будет иметь высокий уровень, когда привод ШИМ находится в положении от , как показано на рисунке 1. Таким образом, хотя идеальный тахометр отражает фактическую скорость вентилятора, привод ШИМ эффект «отбивает» выходной сигнал тахометра и может давать ошибочные показания.

Рис. 1. Форма выходного сигнала тахометра в 3-проводных вентиляторах - идеальный вариант и с ШИМ-управлением.

Чтобы быть уверенным в правильности считывания скорости вращения вентилятора при ШИМ-регулировании, необходимо периодически переключать вентилятор на на достаточно долгое время, чтобы получить полный цикл тахометра. Эта функция реализована в ряде контроллеров вентиляторов Analog Devices, таких как ADM1031 и ADT7460.

В дополнение к сигналам питания, заземления и тахометра, 4-проводные вентиляторы имеют вход ШИМ, который используется для управления скоростью вентилятора. Вместо того, чтобы переключать питание всего вентилятора на и на , переключается только питание катушек возбуждения, делая информацию тахометра доступной постоянно. Включение и выключение катушек создает некоторый коммутационный шум .При работе катушек с частотой более 20 кГц шум перемещается за пределы слышимого диапазона, поэтому типичные сигналы привода вентилятора с ШИМ используют довольно высокую частоту (> 20 кГц). Еще одно преимущество 4-проводных вентиляторов заключается в том, что скорость вращения вентилятора можно регулировать на уровне 10% от полной скорости вентилятора. На рисунке 2 показаны различия между 3-проводными и 4-проводными схемами вентилятора.

Рисунок 2. 3- и 4-проводные вентиляторы.

Управление вентилятором

Нет управления: Самый простой способ управления вентилятором - вообще не использовать его; просто запускайте вентилятор соответствующей мощности на полной скорости 100% времени.Основные преимущества этого - гарантированное безотказное охлаждение и очень простой внешний контур. Однако, поскольку вентилятор всегда включен, его срок службы сокращается, и он потребляет постоянное количество энергии - даже когда охлаждение не требуется. Кроме того, его непрекращающийся шум может раздражать.

Управление вкл. / Выкл .: Следующим простейшим методом управления вентилятором является термостатический, или управление вкл. / Выкл. . Этот метод также очень легко реализовать. Вентилятор включается только тогда, когда необходимо охлаждение, и выключается на остальное время.Пользователь должен установить условия, при которых необходимо охлаждение - обычно, когда температура превышает предварительно установленный порог.

Analog Devices ADM1032 - идеальный датчик для управления включением / выключением вентилятора с использованием заданного значения температуры. У него есть компаратор, который выдает выходной сигнал THERM - тот, который обычно имеет высокий , но переключает низкий , когда температура превышает программируемый порог. Он автоматически переключается обратно на high , когда температура падает на заданную величину ниже предела THERM.Преимущество этого программируемого гистерезиса заключается в том, что вентилятор не включается / выключается постоянно, когда температура приближается к пороговому значению. На рисунке 3 показан пример схемы, использующей ADM1032.

Рисунок 3. Пример схемы включения / выключения.

Недостатком включения / выключения является то, что он очень ограничен. Когда вентилятор переключается с на , он сразу же начинает раскручиваться до полной скорости, слышно и раздражающе. Поскольку люди быстро привыкают к звуку вентилятора, его выключение на также очень заметно. (Его можно сравнить с холодильником на вашей кухне. Вы не замечали шума, который он производил, пока он не выключился.) Таким образом, с акустической точки зрения управление включением / выключением далеко от оптимального.

Линейное управление: на следующем уровне управления вентилятором, линейное управление , напряжение, подаваемое на вентилятор, является переменным. Для более низкой скорости (меньше охлаждения и более тихая работа) напряжение уменьшается, а для более высокой скорости оно увеличивается. У отношений есть ограничения. Рассмотрим, например, вентилятор на 12 В (максимальное номинальное напряжение).Такому вентилятору для запуска может потребоваться минимум 7 В. Когда он действительно начнет вращаться, он, вероятно, будет вращаться примерно на половину своей полной скорости при подаче напряжения 7 В. Из-за необходимости преодоления инерции напряжение, необходимое для запуска вентилятора, выше, чем напряжение, необходимое для его вращения. Так как напряжение, подаваемое на вентилятор, уменьшается, он может вращаться с меньшей скоростью, скажем, до 4 В, после чего он остановится. Эти значения будут отличаться от производителя к производителю, от модели к модели и даже от вентилятора к вентилятору.

ИС линейного управления вентиляторами ADM1028 от Analog Devices имеет программируемый выход и практически все функции, которые могут потребоваться для управления вентиляторами, включая возможность точного взаимодействия с термочувствительным диодом, предусмотренным на микросхемах, таких как микропроцессоры, которые составляют большая часть рассеивания в системе. (Назначение диода - обеспечить быструю индикацию критических температур перехода, избегая всех тепловых задержек, присущих системе. Он позволяет немедленно инициировать охлаждение, основанное на повышении температуры кристалла.) Чтобы поддерживать потребление энергии ADM1028 на минимальном уровне, он работает при напряжении питания от 3,0 В до 5,5 В с выходным напряжением + 2,5 В.

Вентиляторы

на 5 В позволяют регулировать скорость только в ограниченном диапазоне, поскольку их пусковое напряжение близко к уровню полной скорости 5 В. Но ADM1028 можно использовать с 12-вольтовыми вентиляторами, используя простой повышающий усилитель со схемой, подобной показанной на рисунке 4.

Рис. 4. Схема наддува для управления вентилятором 12 В с использованием выходного сигнала ЦАП ADM1028 с линейным управлением вентилятором.

Основным преимуществом линейного управления является его бесшумность. Однако, как мы уже отметили, диапазон регулирования скорости ограничен. Например, вентилятор на 12 В с диапазоном управляющего напряжения от 7 В до 12 В может работать на половинной скорости при 7 В. Еще хуже обстоит дело с вентилятором на 5 В. Обычно для запуска 5-вольтных вентиляторов требуется напряжение 3,5 или 4 В, но при этом напряжении они будут работать почти на полной скорости с очень ограниченным диапазоном регулирования скорости. Но работа при 12 В с использованием схем, подобных показанной на рисунке 4, далека от оптимума с точки зрения эффективности.Это связано с тем, что повышающий транзистор рассеивает относительно большое количество энергии (когда вентилятор работает при 8 В, падение 4 В на транзисторе не очень эффективно). Требуемая внешняя цепь также относительно дорога.

ШИМ-управление : Превалирующим методом, который в настоящее время используется для управления скоростью вентилятора в ПК, является низкочастотный ШИМ-контроль . При таком подходе напряжение, подаваемое на вентилятор, всегда либо нулевое, либо полное, что позволяет избежать проблем, возникающих при линейном управлении при более низких напряжениях.На рис. 5 показана типичная схема управления, используемая с выходом ШИМ терморегулятора ADT7460.

Рис. 5. Схема низкочастотного ШИМ-привода вентилятора.

Основным преимуществом этого метода привода является то, что он простой, недорогой и очень эффективный, поскольку вентилятор либо полностью на , либо полностью на .

Недостатком является то, что информация тахометра прерывается управляющим сигналом ШИМ, так как питание не всегда подается на вентилятор. Информация о тахометре может быть получена с помощью метода, называемого растягиванием импульсов , - включение вентилятора на время, достаточное для сбора информации о тахометре (с возможным увеличением слышимого шума). На рис. 6 показан случай растяжения импульса.

Рисунок 6. Растяжение импульса для сбора тахометрической информации.

Еще одним недостатком низкочастотной ШИМ является шум коммутации. При постоянном включении и выключении фанкойлов может присутствовать слышимый шум. Чтобы справиться с этим шумом, новейшие контроллеры вентиляторов Analog Devices предназначены для управления вентилятором с частотой 22,5 кГц, что находится за пределами слышимого диапазона. Схема внешнего управления проще с высокочастотной ШИМ, но ее можно использовать только с 4-проводными вентиляторами.Хотя эти вентиляторы относительно новы на рынке, они быстро становятся все более популярными. На рисунке 7 изображена схема, используемая для высокочастотной ШИМ.

Рисунок 7. Схема управления вентилятором с высокочастотной ШИМ.

Сигнал ШИМ напрямую управляет вентилятором; приводной полевой транзистор встроен в вентилятор. Уменьшая количество внешних компонентов, этот подход значительно упрощает внешнюю схему. Поскольку управляющий сигнал ШИМ подается непосредственно на катушки вентилятора, электроника вентилятора всегда включена, а сигнал тахометра всегда доступен. Это устраняет необходимость в растягивании импульсов и шум, который он может производить. Коммутационный шум также устраняется или значительно снижается, поскольку катушки переключаются с частотой за пределами слышимого диапазона.

Резюме

С точки зрения акустического шума, надежности и энергоэффективности наиболее предпочтительным методом управления вентиляторами является использование высокочастотного (> 20 кГц) ШИМ-привода.

Помимо устранения необходимости зашумленного растяжения импульсов и коммутационного шума, связанного с низкочастотной ШИМ, он имеет гораздо более широкий диапазон управления, чем линейное управление.Благодаря высокочастотной ШИМ вентилятор может работать на скорости до 10% от полной скорости, в то время как тот же вентилятор может работать не менее чем на 50% от полной скорости при линейном управлении. Это более энергоэффективно, потому что вентилятор всегда либо полностью включен, либо полностью выключен. (Когда полевой транзистор либо выключен, либо находится в режиме насыщения, его рассеяние очень низкое, что устраняет значительные потери в транзисторе в линейном случае. ) Это тише, чем при постоянном включении или включении / выключении, поскольку вентилятор может работать на более низких скоростях. - это можно постепенно менять.Наконец, более медленная работа вентилятора также увеличивает срок его службы, повышая надежность системы.

Метод управления
Преимущества
Недостатки
Вкл / Выкл
Недорого
Худшие акустические характеристики - вентилятор всегда работает.
Линейный
Самый тихий
Дорогая схема
Неэффективная - потеря мощности в цепи усилителя
Низкочастотный ШИМ
Эффективный
Широкий диапазон регулирования скорости при измерении скорости
Шум при коммутации вентилятора
Требуется растяжение импульса
Высокочастотный ШИМ
Эффективный
Хорошая акустика, почти как линейная.

alexxlab

Добавить комментарий

Ваш адрес email не будет опубликован. Обязательные поля помечены *