webdonsk.ruРегулировка оборотов кулера своими руками
Добавил пользователь Alex Обновлено: 03.09.2024
Вентилятор является одним из малозаметных, но чрезвычайно важных приборов, помогающих создавать благоприятные условия для работы, отдыха и просто приятного проведения времени.
Без него не смогут функционировать компьютеры, холодильники, кондиционеры и другая техника. Для максимально эффективной работы различных устройств используют регулятор скорости вращения вентилятора.
Из нашего материала вы узнаете о том, какие бывают регуляторы, особенностях их работы. Также мы расскажем, как своими руками собрать прибор и что для этого потребуется.
Виды и особенности устройства
Существует множество видов вентиляторов, они задействованы в работе систем климат-контроля, компьютеров, ноутбуков, холодильников, многой другой офисной и бытовой техники.
Чтобы контролировать скорость вращения его лопастей, часто применяется небольшой элемент – регулятор. Именно он позволяет продлить срок использования оборудования, а также, значительно снизить уровень шума в помещении.
Регуляторы скорости вращения вентиляторов предоставляют возможность контролировать работу оборудования, выбирать наиболее благоприятный для пользователей и устройств режим
Различные модели регуляторов скорости используются для контроля работы двигателей однофазных и трехфазных вентиляторов
Выбор наиболее подходящей скорости вращения лопастей вентилятора в бытовых приборах осуществляется поворотом расположенной в центре ручки
Для облегчения электромонтажных работ на корпусах устройств изображают схемы возможного подключения к оборудованию и к питающей сети
Устройства, регулирующие скорость вращения вентиляторов, используются также в тепловых пушках и обогревателях с побуждающими движение тепла вентиляторами
Один регулятор скорости может обслуживать несколько вентилирующих устройств, если суммарная сила тока не превысит допустимых пределов
Регуляторы устанавливают в отапливаемом помещении с нормальным уровнем влажности открытым или скрытым способом, их также размещают в щитках на дин-рейке
Назначение прибора для управления скоростью
Когда кондиционер или вентилятор постоянно работает в режиме максимальной мощности, предусмотренной производителем, это неблагоприятно сказывается на сроке эксплуатации. Отдельные детали просто не могут выдержать такой ритм и быстро ломаются.
Поэтому часто можно встретить рекомендации делать запас по мощности при выборе различного рода оборудования, чтобы оно не работало на пределе.
Для замедления скорости вращения вентилятора применяют регулятор. Причем, есть модели, обслуживающие как одно, так и несколько каналов одновременно. Например, 6-канальный
Также часто в холодильных установках, компьютерах и другой технике определенные элементы перегреваются в процессе работы. Чтобы они не расплавились, производитель предусмотрел их охлаждение за счет работающих вентиляторов.
Но не все выполняемые задачи требуют максимальной скорости движения вентилятора/кулера. При офисной работе компьютера или поддержании постоянной температуры в холодильной установке нагрузка значительно меньше, чем при выполнении сложных математических вычислений или заморозке соответственно. А вентилятор, не имеющий регулятора, будет вращаться с одинаковой скоростью.
Производители предлагают различные модели регуляторов, которые можно установить своими руками, используя рекомендации из инструкции
Скопление большого количества мощной техники, функционирующей в одном помещении, способно создавать шум на уровне 50 децибел и более за счет одновременно работающих вентиляторов на максимальных оборотах.
В такой атмосфере человеку сложно работать, он быстро утомляется. Поэтому целесообразно использовать приборы, способные снизить уровень шума вентилятора не только в производственных цехах, но и в офисных помещениях.
Помимо перегрева отдельных деталей и снижения уровня шума регуляторы позволяют рационально использовать технику, уменьшая и увеличивая при необходимости скорость вращения лопастей оборудования. Например, в системах климат-контроля, используемого во многих общественных местах и производственных помещениях.
Одной из важных деталей умных приборов потолочного вентилирования помещения являются регуляторы оборотов. Их работу обеспечивают показатели датчиков температуры, влажности, давления. Вентиляторы, используемые для перемешивания воздуха в помещении спортзала, производственного цеха или офисного кабинета, помогают экономить средства, затрачиваемые на отопление.
В мощных системах вентилирования используются трансформаторные регуляторы оборотов. Их основной недостаток – высокая стоимость
Это происходит за счет равномерного распределения нагретого воздуха, циркулирующего в помещении. Вентиляторы нагнетают верхние теплые слои вниз, перемешивая их с более холодными нижними. Ведь для комфорта человека важно, чтобы в нижней части комнаты, а не под потолком, было тепло. Регуляторы в таких системах следят за скоростью вращения, замедляя и ускоряя скорость движения лопастей.
Основные разновидности регуляторов
Контроллеры оборотов вентилятора востребованы. Рынок изобилует различными предложениями и рядовому пользователю, не знакомому с особенностями устройств, легко потеряться среди различных предложений.
Регуляторы отличаются по принципу действия.
Выделяют такие типы устройств:
- тиристорные;
- симисторные;
- частотные;
- трансформаторные.
Первый тип приборов применяется для корректировки оборотов однофазных приборов, имеющих защиту от перегрева. Изменение скорости происходит за счет влияния регулятора на мощность подаваемого напряжения.
Второй тип является разновидностью тиристорных устройств. Регулятор может одновременно управлять приборами постоянного и переменного тока. Характеризуется возможностью плавного понижения/повышения скорости оборотов при напряжении вентилятора до 220 В.
Для управления скоростью движения 2-х и более вентиляторов можно воспользоваться 5-канальным регулятором
Третий тип устройств изменяет частоту подаваемого напряжения. Основная задача – получить питающее напряжение в пределах 0-480 В. Контроллеры применяются для трехфазного оборудования в системах вентилирования помещений и в мощных кондиционерах.
Трансформаторные контроллеры могут работать с одно- и трехфазным током. Они изменяют выходное напряжение, регулируя работу вентилятора и защищая прибор от перегрева. Могут использоваться в автоматическом режиме для регулировки оборотов нескольких мощных вентиляторов, учитывая показатели датчиков давления, температуры, влажности и прочие.
Трансформаторные регуляторы надежные. Они способны работать в сложных системах, регулируя обороты вентилятора без постоянного вмешательства пользователя
Чаще всего в быту применяются симисторные регуляторы. Их относят к типу XGE. Можно обнаружить много предложений от разных производителей – они компактные и надежные. Причем диапазон цен также будет весьма широк.
Трансформаторные же устройства довольно дорогие – в зависимости от дополнительных возможностей они могут стоить 700 долларов и более. Они относятся к регуляторам типа RGE и способны регулировать обороты очень мощных вентиляторов, используемых в промышленности.
Особенности использования приборов
Регуляторы оборотов вентилятора используются в промышленном оборудовании, в офисных помещениях, спортзалах, кафе, других местах общественного пользования. Также часто можно встретить такие контролеры в системах климат-контроля для домашнего использования.
Системы вентилирования, используемые в фитнес-центрах, а также, кондиционеры, включаемые для обогрева в офисных помещениях, чаще всего содержат регулятор скорости вращения. Причем это не простой дешевый вариант, а дорогостоящее трансформаторное устройство, способное регулировать скорость вращения мощных приборов.
Для регулировки скорости однофазных вентиляторов выпускают удобные в применении устройства, например, приборы SGR
Небольшие по размеру приборы могут использоваться в сложных схемах с несколькими вентилирующими агрегатами
ерморегулятор вентилятора на базе микроконтроллера AVR. Возможности:
- Оптимизирован под ATmega328 (Arduino NANO) и ATtiny85 (Digispark)
- Выход PWM 20 кГц
- Датчик: NTC термистор (с полной настройкой) или ds18b20
- Управление кнопкой
- 1x клик: вкл/выкл
- 2x клик: задать минимальную температуру
- 3x клик: задать максимальную температуру
- 4x клик – сброс на “стандартные” MIN_TEMP и MAX_TEMP
![]()
![]()
![]()
ВИДЕО
КОМПОНЕНТЫ
Каталоги ссылок на Алиэкспресс на этом сайте:
Стараюсь оставлять ссылки только на проверенные крупные магазины, из которых заказываю сам. Также по первые ссылки ведут по возможности на минимальное количество магазинов, чтобы минимально платить за доставку. Если какие-то ссылки не работают, можно поискать аналогичную железку в каталоге Ардуино модулей . Также проект можно попробовать собрать из компонентов моего набора GyverKIT .
![]()
Добрый день!
Хочу рассказать о том как я делал контроллер вентиляторов для своей машины.Первым делом расскажу предысторию данной схемы. У меня в машине с завода стоит вязкомуфта, но после установки не родного двигателя она не влезла. Пришлось ставить электро вентилятор и выбор пал на сдвоенные вентиляторы от нивы. Подключил я их через реле и датчик ТМ-108. Однако довольно быстро появился ряд проблем с этим всем:
1) Датчик температуры отказался работать.
Я его поменял, но через месяц он опять вышел из строя. А замена датчика у меня та еще песня так как стоит он в патрубке и что бы его поменять надо снять патрубок те слить ОЖ, а для этого снять защиту ДВС и пыльник. В общем я плюнул и поставил кнопку в салоне. Но ездить с кнопкой как вы понимаете так себе удовольствие.
2) Вторым слабым звеном стало реле. За год я их поменял уже пять штук. не выдерживают( Надо конечно было два реле поставить на каждый вентилятор отдельное реле ) Но дело в том что схема с реле мне не нравилась в принципе. И дело тут в следующем пункте.
3) Шум. Вентиляторы от нивы адски шумят. Я уже ниву в потоке угадываю по звуку вентиляторов. А однажды я приехал на заправку. заправщик долго смотрел на машину, а потом состоялся диалог:
Заправщик: У тебя вентиляторы от нивы что ли.
Я: Да.
Заправщик: А понятно.
При этом машину спереди он не видел, угадал по звуку.
4) И последнее. При включении вентилятора свет притухает, даже обороты у двигателя падают чуть чуть. Пусковой ток у них огромный. Соответственно необходим как минимум плавный пуск.В общем думал я думал что со всем этим делать и надумал. Нужен контроллер который будет управлять работой вентиляторов. Функционал контроллер должен быть следующий:
1) возможность быстрой и простой настройки под любые вентиляторы и датчик (Bluetooth и мобильное приложение или USB и Win приложение на ноут ?)
2) работа с любыми датчиками
3) работа с любыми вентиляторами, те запас по мощности
4) плавная регулировка оборотов вентилятора
5) отсутствие механических контактов в цепи вентилятора.Мозг контроллера — микро контролер
Очевидно, что без микроконтроллера тут не обойтись. Выбор пал на stm32f103 просто потому, что отладочные платы с ним у меня были в наличии и кроме того я знаком только с stm32. AVR с PICами обошли меня стороной, а ардуино… слишком скучно оно.![]()
Про программирование микроконтроллера рассказывать не буду. Слишком большая тема. Посоветую только видео уроки по которым учился я.
Сразу скажу, что в будущем планирую переделать схему под stm32f030 так как этот чип больше подходит для данной задачи.Силовая часть схемы
Следующий момент это выбор силовых ключей, очевидно что единственный вариант это мощные КМОП транзисторы. Они бывают n-канальные и p-канальные. Причем n-канальные всегда мощнее процентов на 20-30. Это связано с технологией изготовления и от этого никуда не деться. Самый простой способ использования полевых транзисторов это n-канальный транзистор в нижнем плече, а p-канальный в верхнем плече. Те получается, что т.к. n-канальные полевики мощнее, то нужно сделать схему нижнего плеча и все будет отлично. Но, внимание на рисунок.![]()
Как видно из рисунка в схеме нижнего плеча плюс всегда подключен к нагрузке а коммутация происходит подключением массы. Меня это не устраивало совершенно. Тянуть постоянный плюс от аккумулятора на вентиляторы неправильная затея по моему мнению. А брать плюс главного реле или замка зажигания идея еще хуже так как опять будут проблемы с нагрузкой на реле или контактную группу. Использовать же p-канальные полевики все же не хотелось ибо предельные токи у них ощутимо меньше.
Такими размышлениями я пришел к поиску схемы включения n-канального полевика в верхнем плече. Все оказалось довольно просто и придумано до нас (что в общем-то не удивительно) и так драйвер n-канального полевика верхнего плеча: IR2117:![]()
Данный драйвер осуществляет накачку напряжения на затворе транзистора до примерно 30 вольт таким образом напряжение ЗИ получается равным 15 В что соответствует полному открытия транзистора.
Однако не все так просто как кажется. Дело в том, что накачка напряжения осуществляется за счет заряда запасенного в бутстрапном конденсаторе. Но этот конденсатор нужно еще и заряжать. Те данная схема работает только в импульсном режиме. В моменты отсутствия сигнала заряжается бутстрапная емкость. Мои эксперименты показали, что при питании от 12-13 В максимальная скважность равна 70%. Те с помощью данной схемы мы не можем разогнать вентиляторы более чем на 70% максимальной скорости. Это разумеется не приемлемо.Дальнейшее гугление привело меня к схеме накачки бутстрапной емкости с помощью таймера n555. Данная схема составлена инженерами компании IR. Использовать ее непосредственно конечно не стоит, во первых драйвер у нас другой да и зачем нам внешний таймер когда у нас есть микроконтроллер.
![]()
Последней задачей была обработка датчика температуры.
Типичная зависимость сопротивления резистивного датчика от температуры выглядит примерно так:![]()
Для управления вентиляторами нам не нужно измерять температуры меньше градусов 70, но в то же время они занимают большую часть диапазона датчика. Соответственно если подключать датчик к АЦП через резистивную цепочку, точность измерения температуры будет мала и добиться плавного регулирования оборотов будет проблематично. Поэтому было решено использовать дифференциальный усилитель на ОУ. Причем на не инвертирующем входе задать напряжение соответствующее нужной минимальной температуре измерения. И подобрать коэффициент усиления такой, что бы при максимальной температуре на выходе ОУ было опорное напряжение АЦП. Такая схема позволяет отбросить ненужный диапазон измерений. Конечно для обеспечения универсальности схемы диапазон придется расширить однако точность при этом все равно на порядок больше.
Схема
Ну вводная часть закончена перейдем к слайдам )![]()
Вот такая схема у меня получилась в итоге. Здесь два канала ШИМ управляемых от одного датчика. В данной схеме не отображена возможность настройки, т.е. нету ни Bluetooth ни USB. Дело в том, что для начала нужно определиться с корпусом, А для этого нужно определиться насколько сильно будут греться ключи. Возможно придется использовать алюминиевый корпус и тогда о блютузе можно забыть. И встанет вопрос обеспечения пыле и влаго защиты для USB разъема.
И так, чуть о том как что и для чего на схеме. Транзисторы Q5 и Q6 работают в ключевом режиме и нужны для конвертирования выхода микроконтроллера с уровнем единицы равным 3.3В во вход драывер ir2117 с уровнем единицы 12В.
Транзиторы Q7 Q8 так же работают в ключевом режиме и обеспечивают накачку бутстрапной емкости драйверов. Резистор R4 задает минимальную температуру измеряемую системой, чем больше сопротивление тем меньше минимальная измеряемая температура. Диоды D2 D4 защитные диоды Шотки, рассеивающие индуктивную энергию запасенную в катушках мотора при отключении мотора от питающего напряжения. Питание микроконтроллера и ОУ собрано на стабилизаторе LM7805.Плата
Первые тесты схемы проходили на отладочной плате:![]()
Ворох всего а это ведь только один канал )
А ведь так хорошо все начиналось:![]()
Фото 8. Первые тесты контроллера n-канальный транзистор в нижнем плече и реостат напрямую подключенный к МК.
После того как на отладочной плате все заработало, появилсь необходимость проверить схему под нагрузкой в реальных, так сказать боевых, условиях. Поэтому решил сначала собрать все в DIP для простоты доработок в случае чего.
![]()
Фото 9. Бэта версия контроллера. на фоне датчик 23.3838 от приоры. Именно его буду использовать совместно с контроллером.
![]()
Сразу же при установке понял, что не предусмотрел отключение питания схемы при выключении зажигании. Те предполагалось что питание на схему будет идти на прямую с аккумулятора что бы избежать любых механических включателей на пути тока. Однако при такой схеме контроллер всегда включен и потребляет около 30мА, что не есть хорошо. Пришлось порезать дорожку и запитать всю логику отдельно, взяв плюс с главного реле.
Вторым существенным минусом оказалось то, что ключи при полной нагрузки сильно греются. А при частичной нагрузке греются защитные диоды. Дело в том что предполагалось создать схеме не требующую охлаждения, что бы было достаточно пластмассового корпуса. Решил допаять еще по одному элементу в параллель. Плату переделывать не стал, все равно же тестовая.![]()
Однако ключи и диоды все равно ощутимо греются, не смотря на то что у ключей максимальный ток 110 А, а импульсный 300А! На плате их четыре штуки. Те теоретически схема должна быть в состоянии пропускать до 440А постоянного тока и до 1200 в импульсе! В то время как реальная нагрузка при полном включении около 30А постоянного тока. Те 14и кратный запас по мощности, но ключи все равно греются! Соответственно нужно решать на счет алюминиевого корпуса. Или достаточно поставить радиаторы внутри пластмассового корпуса как сейчас стоит на стабилизаторе.
Время покажет, а пока катаюсь так, посмотрим сколько проживет.В общем работа в процессе.
21 июля 2017 Метки: охлаждение двс , контроллер вентилятора , шим , stm32 , кмоп , полевой транзистор.
![]()
![]()
![]()
![]()
![]()
![]()
Все материалы добавляются пользователями. При копировании необходимо указывать ссылку на источник.
Читайте также:
