Умный вентилятор | Практическая электроника

Простому блоку питания нужен “умный вентилятор”, который охлаждает радиатор 317-й микросхемы. Причем не «тупой», который крутится постоянно, создавая лишний шум и пожирая лишнюю энергию, а такой, который работает ровно столько, сколько нужно, включаясь тогда, когда нужно. Вентилятор позволяет сэкономить на радиаторе – а стало быть, на размерах корпуса блока питания. В наш век компьютеров, вентилятор подходящих размеров добыть не проблема.

А вот управлять его работой – другой вопрос, с которым я и столкнулся.
Можно соорудить схему управления вентилятором на микроконтроллере. Нужен датчик температуры, ШИМ и программа управления. Казалось бы: что может быть проще с точки зрения схемотехники?

Но тут в дело вступает простая экономика. Самый дешевый из распространенных микроконтроллеров, нужный для этих целей – это ATTiny13. Он стоит недорого, но стОит. И где его взять колхознику? Далее: его ШИМ нужно усилить полевиком, который тоже стоит денег на рынке, недоступном для замкадовца… И самое главное: микроконтроллеру на вход, чтоб все было безупречно, надо подключить датчик температуры 1wire типа DS18B20. А он тоже стоит денег. И крепить на радиатор его неудобно. Если все эти «стоит» просуммировать, получится приличная сумма.

И тут я вспомнил о своем «аналоговом» прошлом, и помог мне в этом мой старый товарищ по радиолюбительству. Простой усилитель на составном транзисторе обеспечит мои нужды в управлении мотором вентилятора. Составной транзистор можно собрать из двух биполярных советских транзисторов, коих масса в старой теле- аудиоаппаратуре.

А вот где взять аналоговый датчик температуры, да такой, за которым не надо ехать на радиорынок и платить за него деньги? Причем, этот датчик (в отличие от DS18B20 и простых термосопротивлений) должен обеспечивать БЕСПРОБЛЕМНОЕ крепление к радиатору микросхем БП, при этом имея максимальный тепловой контакт с этим самым радиатором. Тут пришлось «покумекать» самому.

Поиски в Интернете привели к использованию в этом качестве советских транзисторов серии КТ81… Эксперименты с ними дали неутешительные результаты. И тут мой взгляд упал на выпаянные из дохлых компьютерных БП сборки диодов Шоттки. Тип, оказавшийся у меня – PHOTRON PSR10C40CT. Я замерил сопротивление двух встречно включенных диодов, и оказалось, что оно крайне зависимо от температуры.

В результате, я построил такую схему:

Вход схемы подключается к выпрямительному мосту БП. В зависимости от настройки, вентилятор может включаться даже при изменении температуры корпуса диодной сборки от комнатной до температуры пальцев человека. Прикрутить такой «датчик» к радитору БП не представляет проблем: сборка имеет отверстие для крепежа под винт М3 и нехилую площадь теплового контакта с радиатором.

Напряжение на входе схемы не должно превышать максимально допустимое напряжение микросхемы-стабилизатора. Настройка сводится к изменению сопротивления подстроечного резистора при выбранной температуре так, чтобы вентилятор начал вращаться. При повышении температуры, частота вращения будет увеличиваться.

Вот из этих радиоэлементов я собирал свою схему:

Слева направо:

– подстроечный резистор

– трехвыводный стабилизатор напряжения LM7815

– диодная сборка PSR10C40CT

– транзистор КТ815В

– транзистор BC547

На макетной плате все это выглядит вот так:

А посмотрев вот это видео, можно сразу понять принцип работы собранного устройства:

Удачи!

Автор – Вадим Борт

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. 

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.

   Форум

   Обсудить статью ШИМ УПРАВЛЕНИЕ КУЛЕРОМ С ТЕРМИСТОРОМ

Схема автоматического включения вентилятора при перегреве

Простой контроллер вентилятора в зависимости от температуры можно собрать на базе ATtiny85. В ней есть и светодиод, служащий в качестве индикатора температуры. Светодиод светит слабо при простое вентилятора и мигает, когда температура выше максимальной температуры. Вентилятор питается небольшим пониженным напряжением 5 В, поэтому очень тихо работает.

Схема блока управления кулером

Схема электрическая контроллерного автоматического включения вентилятора

Напряжение питания 5 В обусловлено рабочим напряжением самого контроллера. Конечно не составит труда адаптировать модуль к 12-ти вольтовому источнику питания, введя стабилизатор для микросхемы.

Рисунок печатной платы

Алгоритм работы устройства

Рассмотрим принцип действия. Контроллер ATtiny85 находится в состоянии сна, пока температура составляет ниже минимального порога включения, но просыпается каждые 8 секунд, чтобы проверить температуру. Когда температура выше минимального порогового значения, контроллер станет активен, чтоб проверять состояние каждую секунду, пока температура не упадет ниже минимального порога. Код использует библиотеку ds18b20.

Применение блока термоконтроля

Устройство разрабатывалось в компьютер, для охлаждения блока питания и нескольких жестких дисков. Естественно, можно поставить этот модуль в любой мощный усилитель, автомобильное зарядное устройство или силовой источник питания. Редактируя программу, можно заставить МК работать по любому желаемому алгоритму. Скачать файлы проекта.

Методы управления вентилятором компьютера | Уголок радиолюбителя

Модернизация наших компьютеров дополнительными элементами, оверклокинг, повышение температуры на улице вызывает повышение температуры внутри корпуса, следовательно, могут возникнуть сюрпризы, например, в виде непредвиденных «зависаний» компьютера.

В этом случае мы устанавливаем дополнительные вентиляторы для принудительной циркуляции воздуха в корпусе. К сожалению, чем больше вентиляторов, тем больше шума они вызывают. Таким образом, мы должны управлять ими, используя хотя бы простейший контроллер вентилятора.

Старожилы, конечно же, скажут, что нет ничего проще, пару выключателей и такой контроллер готов. А что с новичками? Здесь я собираюсь обратить внимание именно на таких люди, которых изо дня в день все больше и больше.

В первой части статьи я решил описать несколько простых способов создания контроллера с помощью доступных элементов. Вторая часть включает простые решения с использованием достаточно распространенных электронных компонентов.

При описании отдельных контроллеров, принял во внимание регулировку в диапазоне 6…12 вольт. Почему именно этот диапазон, а не 0…12 вольт?

Это связано с тем, что номинальный диапазон напряжения, при котором стартуют вентиляторы — это 5…7 вольт. Наиболее распространенным напряжением пуска вентилятора является 6 вольт, поэтому я использовал такое значение.

Прежде чем мы перейдем к теоретической части небольшие пояснения к схемам. Распиновка провода питания компьютера:

Начнем с нуля. Самый простой способ контроля над работой вентилятора — это простой выключатель, подключенный в разрыв питания вентилятора. В качестве дополнительной индикации мы можем использовать светодиод, подключенный к выходу вентилятора. Он будет нам сигнализировать о том что вентилятор включен.

Наиболее часто используемые выключатели: одиночные и спаренные как на фото ниже:

Сопротивление резистора для светодиода подбирается в зависимости от того, какого цвета светодиод мы будем использовать. Стандартно мы можем применить резистор в пределах 470-560 Ом, который должен быть достаточен, но лучше воспользоваться калькулятором.

Следующий способ снижения оборотов вентилятора — снижением напряжения питания. Поэтому самый простой способ — это подключение вентилятора на напряжение 7В. Это напряжение достигается путем подключения вентилятора между 12В (желтый провод) и 5В (красный провод).

Это напряжение возникает из-за разности потенциалов, которая возникает между этими силовыми проводами. В этом случае кабель питания вентилятора, чаще всего красный соединяем с проводом 12В, а массовый провод (0) черный с проводом 5В.

Подключение необходимо выполнить по следующей схеме:

Чтобы снизить напряжение для светодиода мы использовали резистор. Также для самого вентилятора мы можем использовать резистор для снижения напряжения. С помощью нескольких резисторов и галетного переключателя, мы можем создать несколько ступеней регулировки.

Хорошим решением снижения напряжения является использование выпрямительных диодов, например, из серии 1N400x, на которых падение напряжения составляет примерно 0,7 В, соединяя их последовательно мы можем получить снижение напряжения на выходе на несколько вольт, выбор количества зависит только от того на сколько мы хотим снизить напряжение.

Приведенные выше способы, позволяют изменять напряжение ступенчато. Теперь пришло время рассмотреть плавную регулировку. Самый простой способ — это использование потенциометра сопротивлением 20…47 Ом.

Способ подключения является очень простым. Кабель питания от вентилятора подключаем к ползунку потенциометра, а питание к одному из его концов. В результате мы получаем регулировку в диапазоне 6…12 вольт, самое низкое напряжение зависит от используемого потенциометра и от тока, который потребляет сам вентилятор. Обратите внимание, чтобы мощность самого потенциометра составляла не менее 2 Вт, но желательно больше.

Еще один способ осуществить плавную регулировку, является использование транзистора в качестве исполнительного элемента, то есть регулятора, а в качестве элемента управления, используем потенциометр, но уже малой мощности.

Сам потенциометр не обременен, так что он не греется, и тем более не сгорит. В случае, когда хочется подключить несколько вентиляторов, то желательно применить хотя бы небольшой радиатор для транзистора, чтобы лучше отвести от него тепло, выделяемое в процессе работы.

Лучший способ регулировки, по мне, является использование простого и популярного стабилизатора напряжения типа LM317. Для выполнения регулятора нам понадобиться три или четыре элемента в зависимости от версии, которую мы выберем. Так же для стабильной работы желательно установить стабилизатор на небольшой радиатор.

Если мы хотим применить несколько таких регуляторов на одном радиаторе, следует применять силиконовые прокладки, чтобы сам чип не касался радиатора. Сам предлагаю использовать соединение по второй схеме, где у нас ограничено минимальное напряжение около 5В, что позволит легко запустить вентилятор, после включения компьютера при установке регулятора на минимум.

Это основные варианты, которые можно применить при регулировании оборотов вентилятора компьютера. Простые, дешевые и легкие в исполнении. Они не должны вызвать никаких проблем даже у начинающих. Сам я сделал регулятор по последней схеме, которая является простой в сборке, и позволяет плавно регулировать напряжение в диапазоне 5…11,75 вольт.