Znak-ekb.ru

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

Шим регулятор оборотов вентилятора

ГАЗ 31 поколение. последнее. › Бортжурнал › Регулятор оборотов вентилятора охлаждения радиатора(из того что было под рукой).

Завалялась у меня платка DC/DC с ШИМ(ШиротноИмпульсныйМодулятор) на 555 таймере появилась идея использования этого же ШИМа для управления вентилятором системы охлаждения двигателя. Что это дает?
1.Плавное включение вентилятора без просадок бортового напряжения(достигается за счет плавного изменения напряжения на датчике) и как следствие продление жизни самого вентилятора.
2.Зависимость оборотов вентилятора от температуры двигателя.
3.Более стабильный температурный диаппазон двигателя(держится в районе 85 градусов)

Пы.Сы. Практика использования показала что работа устройства далека от совершенства и его эффективность сильно зависит от состояния радиатора (если теплоотдача радиатора «как у нового» то это устройство вполне способно «сбивать температуру» и штатная система включения вентилятора будет срабатывать крайне редко даже в 30 градусную жару, ну а если радиатор «подустал» то кроме плавного разгона вентилятора эта схема ничего более не даст), поэтому рекомендую использовать эту «поделку» только в параллель штатной системе включения вентилятора.
05.2015 Глюк
За время эксплуатации окислились контакты «минусового» провода подключения к бортовой сети — уши корпуса коммутатора, ключи замерли в открытом состоянии и конечно вентилятор закрутился на макс.оборотах «на постоянку». Чистка контактов и установление надежной «массы» вернуло устройство к нормальным режимам работы, но ненадолго. Причиной неисправности оказался один из мосфетов, виновника определил по цвету перегрева его сток-исток контактов.

…продолжаем развивать тему дальше:

01.2019 Доводим слабые места
Как оказалось слабых мест в схеме хватает, попытаемся их исправить:

#Управление МОСФЕТами
даже самая продвинутая версия 555 таймера чип LMC555 является «медленной» для управления транзисторами МОСФЕТ. Как это проявляется? — Транзисторы работают «не в полную силу» от чего склонны нагреваться и терять свой ресурс иногда доходя до пробоя. .

#Улучшение реакции устройства на изменение температуры
в первоначальном исполнении обороты вентилятора нарастают с меньшей интенсивностью чем хотелось бы.

Далее фото платы в разных стадиях готовности, чисто для наглядности монтажа компонентов

#Для «Рукастых»: печатная плата в формате Sprint-Layout 4.0 onedrive.live.com/? >

Порядок первичной настройки:
1) замеряем характеристику датчика температуры (напряжение/температура)
2) к значению напряжения необходимой нам температуры добавляем 0.6В(насыщение транзистора А733) и получаем соответствующее этой температуре значение опорного напряжения.
3) подаем питание на схему и выставляем потенциометром необходимое опорное напряжение на эмитере транзистора А733,
настройка закончена, можно устанавливать блок в машину.

ШИМ управление 12В вентилятором на «рассыпухе»

Вашему вниманию предлагается простая схема управления скоростью вращения вентилятора 12В c зависимостью от температуры, собранная на доступных деталях, которые всегда можно найти в ящике радиолюбителя.

В интернете можно найти множество схем на “рассыпухе”, но все они реализуют линейный регулятор напряжения без нижнего порога включения. В данной схеме на четырёх транзисторах удалось реализовать импульсный регулятор напряжения с нижним порогом включения. При температуре ниже пороговой вентилятор полностью выключен, потребление схемы

За основу схемы взят “Импульсный преобразователь 2Вт” [7].

Схема переделана в понижающий стабилизатор напряжения с зависимостью от температуры:


Прямоугольные импульсы с генератора на триггере Шмидта, собранного на транзисторах Q1Q2Q3, поступают на силовой транзистор Q4.

Длительность положительного полупериода, открывающего силовой транзистор, фиксирована, и задаётся времязадающим конденсатором С1 и сопротивлением R1R2. Скважность регулируется изменением длительности отрицательного полупериода.

Читать еще:  Дром кемеровская область продажа автомобилей хендай

Осциллограмма на базе транзистора Q4 (относительно “земли”) возле порога включения:

На вентилятор сразу подается

6В, что обеспечивает его уверенный старт.

И при максимальных оборотах:

Так как силовой транзистор работает в ключевом режиме, то для управления вентиляторами с током потребления до 0.5А можно использовать транзисторы в корпусе ТО-92 или даже SOT-23, например — S8050.
Для вентиляторов большой мощности можно применить N-Ch MOSFET в SO-8 корпусе.

Нижний порог включения реализован за счёт срыва генерации при большом значении сопротивления разрядной цепочки D2R11R10RT, в которую входит термистор(RT).

Не все вентиляторы нормально работают на пульсирующем напряжении.
Цепочка D7L2C3 предназначена для получения постоянного напряжения из импульсов. Для вентиляторов до 0.35А, дроссель L2 мотают проводом 0,1мм на “гантельке” с внешним диаметром 5мм, которую можно взять из сгоревшего балласта КЛЛ:

Дроссель L1 — “перемычка в феррите” из CRT мониторов или SMD дроссель:

Частота генерации схемы — от 22 до 42 КГц. Если вентилятор допускает пульсации, то его впаивают вместо диода D7, а L2C3 не устанавливаются.

Схема работает от источника питания 11.8-14.4В.

Все детали могут быть заменены на аналогичные с большим разбросом параметров, так как схема импульсная. Порог включения, начальное напряжение включения и точка достижения максимальных оборотов устанавливается подбором резисторов R1R2 и R10R11.

К статье прилагаются проекты в LTSpice для экспериментов. Зависимость напряжения на вентиляторе от температуры можно рассчитать в файле FanControlSweep2.asc:

При указанных номиналах, вентилятор начинает работать при 40С и достигает наибольших оборотов при 80С.

В качестве датчика применяется термистор MF58 100K [8]:


Которые можно приобрести оптом на Aliexpress — один раз на все случаи жизни.

Плата разведена под thought hole детали (при монтаже проверяйте распиновку коллектор-эмитер-база . не надейтесь на нарисованный контур транзистора):

Регулятор использован для охлаждения автомобильного инвертора Porto HT E-150, который сильно греется при подключении ноутбука.

Небольшой вентилятор и плата управления расположились на верхней крышке:

А дальняя боковая стенка получила вентиляционные отверстия:

Микроконтроллер инвертора измеряет температуру воздуха внутри корпуса с помощью термистора. Для того, чтобы тепловая защита продолжала работать, термистор был установлен с нижней стороны платы, где он не обдувается.

Стабилизатор 78L05 был выпаян с платы и установлен на радиатор через прокладку. Очевидно, что он был неспособен выдать 500мА на гнездо USB без радиатора:


Поскольку теперь ток USB может достигать 1,5А, впаиваем резистор 100 Ом между Data+ и Data-, чтобы телефоны смело заряжались током 1А[9]:

ШИМ УПРАВЛЕНИЕ КУЛЕРОМ С ТЕРМИСТОРОМ

Поскольку радиолюбителям часто нужен вентилятор для охлаждения мощных усилителей, зарядок и блоков питания, решено было создать небольшой проект для этого дела. Никто не любит шум от работы кулера, поэтому нужно использовать вентилятор, который будет отключаться когда он не нужен (температура радиатора невелика). Используя широтно-импульсную модуляцию (ШИМ), а не плавно меняющееся напряжение, можно точно контролировать скорость вращения вентилятора и увеличивать её при необходимости. Для реализации этого и соберем такую схему:

Тут использован преобразователь постоянного тока, а не линейный стабилизатор, чтобы снизить 24 В до 5 В, потому что линейный LM7805 слишком нагрелся бы, гася избыточное напряжение.

Читать еще:  Рубрика: полезные советы

Используется компаратор с гистерезисом, чтобы определить начальную точку включения вентилятора, основываясь на показаниях температуры (в омах) термистора, который установлен на радиаторе. Данный термистор меняет сопротивление от 10К при комнатной температуре до примерно 5К, когда радиатор сильно нагревается.

Хитрость этой схемы заключается в том, что управляющее напряжение (CV) от таймера 555 используется для управления ШИМ. 555 генерирует импульсы и ширина импульса, а также частота, варьируются путем подачи напряжения на вход CV. Выход 555 идет на FET, который приводит в движение кулер.

Все работает очень хорошо, но от вентилятора немного слышна низкая частота следования импульсов, поэтому нужно было использовать C4 и C5, чтобы убрать этот звук. Правда у этой конструкции есть два недостатка:

  1. Во-первых, нельзя регулировать на 100% ширину импульса. Минимум — около 30%, вентилятор вращается очень медленно, но максимум — около 70%.
  2. Другим недостатком является то, что нельзя увеличить частоту импульсов выше частоты слышимости 20 кГц, потому что тогда влияние термистора на диапазон ШИМ значительно уменьшается.

Существуют специальные контроллеры двигателей, которые позволяют решить это, на их основе сделаны две разные схемы. Один для вентилятора на 12 В и один для вентилятора на 5 В постоянного тока. Микросхема TC648 работает очень хорошо и такой ШИМ-кулер является хорошим дополнением к мощному блоку питания.

После экспериментов решено было внести несколько изменений в схему. Сначала задействовать контакт VAS. В объяснении говорится, что для него необходимо установить порог автоматического выключения, но он также устанавливает порог включения.

Во-вторых, удалим резистор, который стоял параллельно термистору NTC. Также экспериментировали с C7, который устанавливает частоту и удаляет слышимые шумы на более низких скоростях. Это работало только с ограничением 10 нФ, но тогда ограничено регулируется скорость. Поэтому остановимся на использовании значения 1 мкФ.

И вот последняя версия схемы управления вентилятором:

В самом простейшем варианте можно задействовать такую схему, но её возможности конечно сильно ограничены.

Обсудить статью ШИМ УПРАВЛЕНИЕ КУЛЕРОМ С ТЕРМИСТОРОМ

Технологии управления скоростью вращения вентиляторов

авно уже прошли те времена, когда в компьютерах использовалось пассивное охлаждение — такие компьютеры были абсолютно бесшумными, но малопроизводительными. По мере роста производительности процессоров и других компонентов ПК росло и их энергопотребление и, как следствие, компоненты ПК становились все более «горячими». Поэтому процессоры стали оснащать массивными радиаторами, а вскоре к ним добавились и вентиляторы, то есть пассивное охлаждение процессоров уже не могло обеспечить требуемый теплоотвод для поддержания надлежащей температуры, из-за чего стали использовать воздушное охлаждение. По мере роста тактовых частот процессоров увеличивалась эффективность теплоотвода, что достигалось за счет более массивных радиаторов и более быстрых вентиляторов.

Повышение максимальной скорости вращения вентиляторов влекло за собой рост уровня создаваемого ими шума. Известно, что при увеличении скорости вращения вентилятора от значения N1 до N2 уровень создаваемого им шума возрастает от значения NL1 до NL2, причем:

,

Предположим, требуется увеличить скорость вращения вентилятора на 10%. При этом на 2 дБ увеличится и уровень шума, создаваемого вентилятором. Зависимость изменения уровня шума вентилятора от нормализованной скорости вращения показана на рис. 1.

Рис. 1. Зависимость изменения уровня шума (DNL) вентилятора от нормализованной скорости вращения (N2/N1)

Читать еще:  Сколько стоит помпа на приору 16 клапанов

Не менее остро, чем проблема охлаждения процессоров, стоит проблема снижения уровня шума. Идеи, заложенные в технологии энергосбережения и снижения тепловыделения, можно использовать и для снижения уровня шума систем охлаждения. Поскольку тепловыделение (и, следовательно, температура) процессора зависит от его загрузки, а при использовании технологий энергосбережения — и от его текущей тактовой частоты и напряжения питания, в периоды слабой активности процессор остывает. Соответственно нет необходимости постоянно охлаждать процессор с одинаковой интенсивностью, то есть интенсивность воздушного охлаждения, определяемая скоростью вращения вентилятора кулера процессора, должна зависеть от текущей температуры процессора.

Существует два основных способа динамического управления скоростью вращения вентиляторов, реализуемых на современных материнских платах: управление по постоянному току и управление с использованием широтно-импульсной модуляции напряжения.

Управление по постоянному току

ри технологии управления по постоянному току (Direct Current, DC) меняется уровень постоянного напряжения, подаваемого на электромотор вентилятора. Диапазон изменения напряжения составляет от 6 до 12 В и зависит от конкретной материнской платы. Данная схема управления скоростью вращения вентилятора довольно проста: контроллер на материнской плате, анализируя текущее значение температуры процессора (через встроенный в процессор термодатчик), выставляет нужное значение напряжения питания вентилятора. До определенного значения температуры процессора напряжение питания минимально, и потому вентилятор вращается на минимальных оборотах и создает минимальный уровень шума. Как только температура процессора достигает некоторого порогового значения, напряжение питания вентилятора начинает динамически меняться, вплоть до максимального значения в зависимости от температуры. Соответственно меняются скорость вращения вентилятора и уровень создаваемого шума (рис. 2).

Рис. 2. Реализация динамического управления скоростью вращения вентилятора кулера процессора при изменении напряжения питания

Рассмотренная технология реализована на всех современных материнских платах — как процессоров Intel, так и процессоров AMD. Для ее реализации необходимо установить соответствующую схему управления в BIOS материнской платы и использовать трехконтактный вентилятор (отметим, что большинство процессорных кулеров являются именно трехконтактными): два контакта — это напряжение питания вентилятора, а третий контакт — сигнал тахометра, формируемый самим вентилятором и необходимый для определения текущей скорости вращения вентилятора. Сигнал тахометра представляет собой прямоугольные импульсы напряжения, причем за один оборот вентилятора формируется два импульса напряжения. Зная частоту следования импульсов тахометра, можно определить скорость вращения вентилятора. Например, если частота импульсов тахометра равна 100 Гц (100 импульсов в секунду), то скорость вращения вентилятора составляет 50 об./с, или 3000 об./мин.

Управление с использованием широтно-импульсной модуляции напряжения

льтернативной технологией динамического управления скоростью вращения вентилятора кулера процессора является широтно-импульсная модуляция (Pulse Wide Modulation, PWM) напряжения питания вентилятора. Идея здесь тоже проста: вместо изменения амплитуды напряжения питания вентилятора напряжение подают на вентилятор импульсами определенной длительности. Амплитуда импульсов напряжения и частота их следования неизменны, и меняется только их длительность, то есть фактически вентилятор периодически включают и выключают. Подобрав частоту следования импульсов и их длительность, можно управлять скоростью вращения вентилятора. Действительно, поскольку вентилятор обладает определенной инертностью, он не может мгновенно ни раскрутиться, ни остановиться (рис. 3).

Рис. 3. Реакция вентилятора на импульс напряжения

Если длительность импульса напряжения (Ton) меньше характерного времени раскрутки вентилятора (Ton >>>>>>>>>> —>

Ссылка на основную публикацию
Adblock
detector
×
×