Invertor s tichým ventilátorom: 4 kroky (s obrázkami)

2024 Autor: John Day | [email protected]. Naposledy zmenené: 2024-01-30 12:01

Jedná sa o projekt inovácie meniča DC na AC.

Rád vo svojej domácnosti využívam slnečnú energiu na osvetlenie, napájanie nabíjačiek USB a ďalšie. Pravidelne poháňam 230 V náradie slnečnou energiou cez menič, pričom tiež používam nástroje okolo svojho auta a napájam ich z batérie auta. Všetky tieto scenáre vyžadujú menič 12V-230V.

Jednou nevýhodou použitia meničov je však neustály hluk vydávaný integrovaným chladiacim ventilátorom.

Môj menič je pomerne malý s maximálnym výstupným výkonom 300 W. Spustím z neho mierne zaťaženie (napr. Moja spájkovačka, rotačný nástroj, bodové svetlá atď.) A menič zvyčajne nepotrebuje neustále nútené prúdenie vzduchu cez jeho plášť.

Zachráňme sa teda pred tým strašným hlukom ventilátora, ktorý rozhnevane rozdeľuje vzduch svojim plným výkonom, a ovládajme ventilátor teplotným snímačom!

Krok 1: Vlastnosti

Sníval som o obvode riadenia ventilátora s 3 stavmi:

1. Menič je chladný a ventilátor beží ticho pri nízkych otáčkach (otáčky za minútu). Vlastný indikátor LED svieti zeleno.
2. Striedač sa zahrieva. Ventilátor sa prepne na plné otáčky a LED dióda začne žltnúť.
3. Striedač zvýši svoju teplotu ešte vyššie. Ozve sa bzučiak tvorca hluku, ktorý naznačuje, že úroveň tepla by poškodila menič a ventilátor nemôže kompenzovať množstvo rozptylu tepla.

Akonáhle je zvýšená aktivita ventilátora schopná ochladiť menič, obvod sa automaticky vráti do stavu 2 a neskôr do upokojujúceho stavu 1.

Nikdy nebol potrebný žiadny ručný zásah. Žiadne prepínače, žiadne tlačidlá, žiadna údržba.

Krok 2: Požadované komponenty

Na inteligentné riadenie ventilátora meniča potrebujete najmenej nasledujúce komponenty:

• čip operačného zosilňovača (použil som duálny operačný zosilňovač LM258)
• termistor (6,8 KΩ) s pevnou hodnotou odporu (4,7 KΩ)
• variabilný odpor (500 KΩ)
• tranzistor PNP na pohon ventilátora a odpor 1 KΩ na zachovanie tranzistora
• voliteľne polovodičová dióda (1N4148)

S týmito komponentmi môžete zostaviť regulátor ventilátora poháňaný teplotou. Ak však chcete pridať indikátory LED, potrebujete viac:

• dve LED diódy s dvoma odpormi alebo jedna dvojfarebná LED s jedným odporom
• na pohon LED tiež potrebujete tranzistor NPN

Ak chcete aj funkciu varovania pred prehriatím, budete potrebovať:

• bzučiak a ešte jeden variabilný odpor (500 KΩ)
• voliteľne ďalší PNP tranzistor
• voliteľne dva odpory s pevnou hodnotou (470 Ω pre bzučiak a 1 KΩ pre tranzistor)

Hlavným dôvodom implementácie tohto obvodu je stlmenie ventilátora. Pôvodný ventilátor bol prekvapivo hlasný, a preto som ho nahradil nízkym výkonom a oveľa tichšou verziou. Tento ventilátor žerie iba 0,78 Watt, takže malý PNP tranzistor to zvládne bez prehriatia a súčasne napája LED. Tranzistor 2N4403 PNP je na svojom kolektore dimenzovaný na maximálny prúd 600 mA. Ventilátor počas chodu spotrebuje 60 mA (0,78 W / 14 V = 0, 06 A) a dióda LED spotrebuje ďalších 10 mA. Tranzistor ich teda bezpečne zvládne bez relé alebo prepínača MOSFET.

Bzučiak môže fungovať priamo bez odporu, ale jeho hluk sa mi zdal príliš hlasný a otravný, a preto som použil odpor 470 Ω, aby bol zvuk priateľskejší. Druhý tranzistor PNP môže byť vynechaný, pretože operačný zosilňovač môže priamo poháňať malý bzučiak. Tranzistor slúži na plynulejšie zapnutie/vypnutie bzučiaka, čím eliminuje slabnúci zvuk.

Krok 3: Návrh a schéma

LED diódu som umiestnil na hornú časť krytu meniča. Takto ho môžete ľahko vidieť z akéhokoľvek uhla pohľadu.

Vnútri meniča som umiestnil prídavný obvod tak, aby neblokoval cestu toku vzduchu. Termistor by tiež nemal byť v prúde vzduchu, ale v nie príliš dobre vetranom rohu. Týmto spôsobom meria hlavne teplotu vnútorných komponentov a nie teplotu prúdenia vzduchu. Hlavným zdrojom tepla v invertore nie sú MOSTFETY (ktorých teplotu meria môj termistor), ale transformátor. Ak chcete, aby váš ventilátor rýchlo reagoval na zmeny zaťaženia meniča, mali by ste umiestniť hlavu termistora k transformátoru.

Aby to bolo jednoduché, pripevnil som obvod k puzdru obojstrannou lepiacou páskou.

Obvod je napájaný z konektora chladiaceho ventilátora meniča. Vlastne jedinou zmenou, ktorú som vykonal na vnútorných komponentoch meniča, je prerušenie vodičov ventilátora a vloženie môjho obvodu medzi konektor ventilátora a samotný ventilátor. (Ďalšou úpravou je diera vyvŕtaná v hornej časti krytu pre diódu LED.)

Variabilné potenciometre môžu byť akéhokoľvek typu, ale uprednostňujú sa špirálové trimre, pretože môžu byť doladené a oveľa menšie ako potenciometre s gombíkom. Spočiatku som vyladil špirálový trimer, ktorý zapína ventilátor na 220 KΩ, merané na pozitívnej strane. Druhý trimer bol prednastavený na 280 KΩ.

Polovodičová dióda slúži na to, aby sa zabránilo prúdeniu indukčného prúdu dozadu, keď je elektromotor ventilátora práve vypnutý, ale rotor je stále otáčaný svojou hybnosťou. Použitie diódy je tu však voliteľné, pretože pri takom malom ventilátorovom motore je indukcia taká malá, že nemôže poškodiť obvod.

LM258 je čip s dvoma operačnými zosilňovačmi pozostávajúci z dvoch nezávislých operačných zosilňovačov. Výstupný odpor termistora môžeme rozdeliť medzi dva vstupné kolíky operačného zosilňovača. Týmto spôsobom sme schopní zapnúť ventilátor pri nižšej teplote a bzučiak pri vyššej teplote s použitím iba jedného termistora.

Na riadenie obvodu by som použil stabilizované napätie a získal by som konštantné teplotné body zapnutia/vypnutia, ktoré sú nezávislé od napäťovej úrovne batérie, na ktorej beží menič, ale tiež chcem, aby bol návrh obvodu čo najjednoduchší, takže Vzdal som sa myšlienky používať regulátor napätia a spínač optočlenu na pohon ventilátora neregulovaným napätím pre maximálne otáčky.

Poznámka: Obvod uvedený na tejto schéme pokrýva všetky vyššie uvedené funkcie. Ak by ste chceli menej alebo iné funkcie ako obvod, je potrebné zodpovedajúcim spôsobom upraviť. Napríklad vynechanie diódy LED a neupravovanie ničoho iného povedie k nefunkčnosti. Hodnoty rezistorov a termistora sa môžu líšiť, ak však použijete ventilátor s inými parametrami, ako je ten môj, musíte tiež upraviť hodnoty odporu. Nakoniec, ak je váš ventilátor väčší a vyžaduje viac energie, budete musieť do obvodu zapojiť relé alebo spínač MOSFET - malý tranzistor sa spaľuje prúdom, ktorý váš ventilátor odčerpáva. Vždy testujte na prototype!

VÝSTRAHA! Ohrozenie života!

Meniče, ktoré majú v sebe vysoké napätie. Ak nie ste oboznámení s bezpečnostnými zásadami manipulácie s vysokonapäťovými komponentmi, NEMÁTE otvárať menič!

Krok 4: Nastavenie úrovní teploty

Pomocou dvoch variabilných odporov (potenciometre alebo v mojom prípade špirálových trimrov) je možné prispôsobiť teplotné úrovne, v ktorých ventilátor a bzučiak beží. Toto je postup pokusu a omylu: Správne nastavenia musíte nájsť niekoľkými pokusmi.

Najprv nechajte termistor vychladnúť. Potom nastavte prvý potenciometer do bodu, v ktorom prepne LED zo zelenej na žltú a ventilátor z nízkych na vysoké otáčky. Teraz sa dotknite termistora a nechajte ho zahriať končekmi prstov, kým ladíte potenciometer, kým ventilátor opäť nevypnete. Takto nastavíte teplotu na približne 30 stupňov Celzia. Pravdepodobne chcete na zapnutie ventilátora mierne vyššiu teplotu (možno nad 40 stupňov Celzia), preto zapnite trimr a vyskúšajte novú úroveň zapnutia/vypnutia tým, že termistoru trochu zahrejete.

Druhý potenciometer, ktorý ovláda bzučiak, je možné nastaviť (pre vyššiu úroveň teploty, samozrejme) rovnakou metódou.

Svoj ventilátorom riadený menič používam s veľkým uspokojením - a v tichosti.;-)