Střídač s tichým ventilátorem: 4 kroky (s obrázky)

2024 Autor: John Day | [email protected]. Naposledy změněno: 2024-01-30 08:24

Jedná se o projekt modernizace střídače DC na AC.

Rád ve své domácnosti využívám sluneční energii k osvětlení, napájení USB nabíječek a dalším. Pravidelně řídím střídačem nástroje 230 V se solární energií a také používám nářadí kolem svého auta, které je napájí z baterie auta. Všechny tyto scénáře vyžadují střídač 12V-230V.

Jednou nevýhodou používání střídačů je však konstantní hluk vydávaný integrovaným chladicím ventilátorem.

Můj střídač je poměrně malý s maximálním výstupním výkonem 300 W. Spouštím z něj mírné zatížení (např. Mou páječku, rotační nástroj, bodová světla atd.) A střídač obvykle nepotřebuje neustále vynucené proudění vzduchu skrz jeho plášť.

Zachraňme se tedy před tím strašným hlukem ventilátoru, který rozzlobeně rozděluje vzduch plným výkonem, a ovládáme ventilátor pomocí teplotního čidla!

Krok 1: Funkce

Snil jsem o obvodu ovládání ventilátoru se 3 stavy:

1. Střídač je chladný a ventilátor běží tiše při nízkých otáčkách (otáčky za minutu). Vlastní indikátor LED svítí zeleně.
2. Střídač se zahřívá. Ventilátor se přepne na plnou rychlost a LED dioda začne svítit žlutě.
3. Střídač zvyšuje teplotu ještě výše. Ozve se bzučák vytvářející hluk, což naznačuje, že úroveň tepla by poškodila střídač a ventilátor nemůže kompenzovat množství rozptylu tepla.

Jakmile je zvýšená aktivita ventilátoru schopna měnič vychladnout, obvod automaticky přejde zpět do stavu 2 a později do uklidňujícího stavu 1.

Nikdy nebyl vyžadován žádný ruční zásah. Žádné přepínače, žádná tlačítka, žádná údržba.

Krok 2: Požadované součásti

K inteligentnímu pohonu ventilátoru měniče potřebujete alespoň následující součásti:

• čip operačního zesilovače (použil jsem duální operační zesilovač LM258)
• termistor (6,8 KΩ) s rezistorem s pevnou hodnotou (4,7 KΩ)
• variabilní odpor (500 KΩ)
• tranzistor PNP pro pohon ventilátoru a odpor 1 KΩ pro zachování tranzistoru
• volitelně polovodičová dioda (1N4148)

S těmito součástmi můžete postavit regulátor ventilátoru poháněný teplotou. Pokud však chcete přidat LED indikátory, potřebujete více:

• dvě LED diody se dvěma odpory nebo jedna dvoubarevná LED s jedním odporem
• k pohonu LED také potřebujete tranzistor NPN

Pokud chcete také funkci varování před přehřátím, budete potřebovat:

• bzučák a ještě jeden variabilní odpor (500 KΩ)
• volitelně další PNP tranzistor
• volitelně dva odpory s pevnou hodnotou (470 Ω pro bzučák a 1 KΩ pro tranzistor)

Hlavním důvodem, proč jsem implementoval tento obvod, je ztlumení ventilátoru. Původní ventilátor byl překvapivě hlasitý, a tak jsem jej nahradil nízkým výkonem a mnohem tišší verzí. Tento ventilátor žere pouhých 0,78 Watt, takže malý PNP tranzistor to zvládne bez přehřívání a zároveň napájí LED. Tranzistor 2N4403 PNP je na svém kolektoru dimenzován na maximální proud 600 mA. Ventilátor při chodu spotřebovává 60 mA (0,78 W / 14 V = 0, 06 A) a LED spotřebovává dalších 10 mA. Tranzistor je tedy bezpečně zvládne bez relé nebo přepínače MOSFET.

Bzučák může fungovat přímo bez odporu, ale jeho hluk mi připadal příliš hlasitý a otravný, takže jsem použil odpor 470 Ω, aby byl zvuk přívětivější. Druhý tranzistor PNP lze vynechat, protože operační zesilovač může přímo pohánět malý bzučák. Tranzistor slouží k plynulejšímu zapnutí/vypnutí bzučáku, což eliminuje vyblednutí zvuku.

Krok 3: Návrh a schéma

LED jsem umístil na horní část krytu střídače. Tímto způsobem jej lze snadno vidět z jakéhokoli pozorovacího úhlu.

Uvnitř měniče jsem umístil přídavný obvod tak, aby nebránil trase proudění vzduchu. Termistor by také neměl být v proudu vzduchu, ale v nepříliš dobře větraném rohu. Tímto způsobem měří hlavně teplotu vnitřních součástí a ne teplotu proudění vzduchu. Hlavním zdrojem tepla ve střídači nejsou MOSTFETy (teplota je měřena mým termistorem), ale transformátor. Pokud chcete, aby váš ventilátor rychle reagoval na změny zatížení na střídači, měli byste umístit hlavu termistoru k transformátoru.

Aby to bylo jednoduché, připevnil jsem obvod k pouzdru oboustrannou lepicí páskou.

Obvod je napájen z konektoru chladicího ventilátoru měniče. Vlastně jedinou úpravou, kterou jsem provedl na vnitřních součástech měniče, je přerušení vodičů ventilátoru a vložení mého obvodu mezi konektor ventilátoru a samotný ventilátor. (Další modifikací je otvor vyvrtaný v horní části skříně pro LED.)

Variabilní potenciometry mohou být jakéhokoli typu, ale upřednostňují se spirálové trimry, protože mohou být doladěny a mnohem menší než knoflíkové potenciometry. Zpočátku jsem vyladil šroubovicový trimr, který zapíná ventilátor na 220 KΩ, měřeno na pozitivní straně. Druhý trimr byl přednastaven na 280 KΩ.

Polovodičová dioda je tu proto, aby se zabránilo proudění indukčního proudu dozadu, když je elektromotor ventilátoru právě vypnutý, ale rotor se stále otáčí svou hybností. Zde je však použití diody volitelné, protože u tak malého motoru ventilátoru je indukce tak malá, že nemůže poškodit obvod.

LM258 je dvojitý operační zesilovač, který se skládá ze dvou nezávislých operačních zesilovačů. Můžeme sdílet výstupní odpor termistoru mezi dvěma vstupními piny operačního zesilovače. Tímto způsobem jsme schopni zapnout ventilátor na nižší teplotu a bzučák na vyšší teplotu s použitím pouze jednoho termistoru.

Použil bych stabilizované napětí k řízení mého obvodu a získání konstantních teplotních bodů zapnutí/vypnutí, které jsou nezávislé na napěťové úrovni baterie, na které střídač běží, ale také chci, aby byl návrh obvodu co nejjednodušší, takže Vzdal jsem se myšlenky použít regulátor napětí a přepínač optočlenu k pohonu ventilátoru neregulovaným napětím pro maximální otáčky.

Poznámka: Obvod uvedený na tomto schématu pokrývá všechny výše uvedené funkce. Pokud byste chtěli méně nebo jiné funkce než obvod, musí být odpovídajícím způsobem upraveny. Například vynechání LED a neupravování čehokoli jiného povede k nefunkčnosti. Všimněte si také, že hodnoty odporů a termistoru se mohou lišit, ale pokud používáte ventilátor s jinými parametry, než mám já, musíte také upravit hodnoty odporu. Konečně, pokud je váš ventilátor větší a vyžaduje více energie, budete muset do obvodu zahrnout relé nebo přepínač MOSFET - malý tranzistor shoří proudem, který váš ventilátor odčerpá. Vždy testujte na prototypu!

VAROVÁNÍ! Ohrožení života!

Střídače, které mají uvnitř vysoké napětí. Pokud nejste obeznámeni s bezpečnostními zásadami manipulace s vysokonapěťovými součástmi, NEMÁTE OTEVÍRAT MĚNIČ!

Krok 4: Nastavení teplotních úrovní

Pomocí dvou variabilních odporů (potenciometry nebo v mém případě šroubovicových trimrů) lze přizpůsobit úrovně teploty, kde ventilátor a bzučák běží. Toto je postup pokusu a omylu: správné nastavení musíte najít několika cykly zkoušek.

Nejprve nechte termistor vychladnout. Poté nastavte první potenciometr do bodu, kde přepne LED ze zelené na žlutou a ventilátor z nízkých na vysoké otáčky. Nyní se dotkněte termistoru a nechte jej ohřívat prsty, zatímco ladíte potenciometr, dokud znovu nevypne ventilátor. Tímto způsobem nastavíte teplotu na přibližně 30 stupňů Celsia. Pravděpodobně budete chtít zapnout ventilátor o něco vyšší teplotou (možná nad 40 stupňů Celsia), proto zapněte trimr a vyzkoušejte novou úroveň zapnutí/vypnutí tím, že termistoru trochu zahřejete.

Druhý potenciometr, který ovládá bzučák, lze nastavit (pro vyšší úroveň teploty, samozřejmě) stejnou metodou.

S velkým uspokojením - a v tichosti - používám svůj ventilátorem řízený střídač.;-)