Регулятор оборотов вентилятора 220в своими руками

Добавил пользователь Евгений Кузнецов
Обновлено: 09.09.2024

Вентиляторы охлаждения сейчас стоят во многих бытовых приборах, будь то компьютеры, музыкальные центры, домашние кинотеатры. Они хорошо, справляются со своей задачей, охлаждают нагревающиеся элементы, однако издают при этом истошный, и весьма раздражающий шум. Особенно это критично в музыкальных центрах и домашних кинотеатрах, ведь шум вентилятора может помешать наслаждаться любимой музыкой. Производители часто экономят и подключают охлаждающие вентиляторы напрямую к питанию, от чего они вращаются всегда с максимальными оборотами, независимо от того, требуется охлаждение в данный момент, или нет. Решить эту проблему можно достаточно просто – встроить свой собственный автоматический регулятор оборотов кулера. Он будет следить за температурой радиатора и только при необходимости включать охлаждение, а если температура продолжит повышаться, регулятор увеличит обороты кулера вплоть до максимума. Кроме уменьшения шума такое устройство значительно увеличит срок службы самого вентилятора. Использовать его также можно, например, при создании самодельных мощных усилителей, блоков питания или других электронных устройств.

Схема

Схема крайне проста, содержит всего два транзистора, пару резисторов и термистор, но, тем не менее, замечательно работает. М1 на схеме – вентилятор, обороты которого будут регулироваться. Схема предназначена на использование стандартных кулеров на напряжение 12 вольт. VT1 – маломощный n-p-n транзистор, например, КТ3102Б, BC547B, КТ315Б. Здесь желательно использовать транзисторы с коэффициентом усиления 300 и больше. VT2 – мощный n-p-n транзистор, именно он коммутирует вентилятор. Можно применить недорогие отечественные КТ819, КТ829, опять же желательно выбрать транзистор с большим коэффициентом усиления. R1 – терморезистор (также его называют термистором), ключевое звено схемы. Он меняет своё сопротивление в зависимости от температуры. Сюда подойдёт любой NTС-терморезистор сопротивлением 10-200 кОм, например, отечественный ММТ-4. Номинал подстроечного резистора R2 зависит от выбора термистора, он должен быть в 1,5 – 2 раза больше. Этим резистором задаётся порог срабатывания включения вентилятора.

Изготовление регулятора

Схему можно без труда собрать навесным монтажом, а можно изготовить печатную плату, как я и сделал. Для подключения проводов питания и самого вентилятора на плате предусмотрены клеммники, а терморезистор выводится на паре проводков и крепится к радиатору. Для большей теплопроводности прикрепить его нужно, используя термопасту. Плата выполняется методом ЛУТ, ниже представлены несколько фотографий процесса.

После изготовления платы в неё, как обычно запаиваются детали, сначала мелкие, затем крупные. Стоит обратить внимание на цоколёвку транзисторов, чтобы впаять их правильно. После завершения сборки плату нужно отмыть от остатков флюса, прозвонить дорожки, убедиться в правильности монтажа.

Настройка

Теперь можно подключать к плате вентилятор и осторожно подавать питание, установив подстроечный резистор в минимальное положение (база VT1 подтянута к земле). Вентилятор при этом вращаться не должен. Затем, плавно поворачивая R2, нужно найти такой момент, когда вентилятор начнёт слегка вращаться на минимальных оборотах и повернуть подстроечник совсем чуть-чуть обратно, чтобы он перестал вращаться. Теперь можно проверять работу регулятора – достаточно приложить палец к терморезистору и вентилятор уже снова начнёт вращаться. Таким образом, когда температура радиатора равно комнатной, вентилятор не крутится, но стоит ей подняться хоть чуть-чуть, он сразу же начнёт охлаждать.

Качественный и надёжный контроллер скорости вращения для однофазных коллекторных электродвигателей можно сделать на распространённых деталях буквально за 1 вечер. Эта схема имеет встроенный модуль обнаружения перегрузки, обеспечивает мягкий пуск управляемого двигателя и стабилизатор скорости вращения мотора. Работает такой блок с напряжением как 220, так и 110 вольт.

Технические параметры регулятора

напряжение питания: 230 вольт переменного тока
диапазон регулирования: 5…99%
напряжение нагрузки: 230 В / 12 А (2,5 кВт с радиатором)
максимальная мощность без радиатора 300 Вт
низкий уровень шума
стабилизация оборотов
мягкий старт
размеры платы: 50x60 мм

Принципиальная электросхема

Схема регулятор мотора на симисторе и U2008

Схема модуля системы регулирования основана на генераторе ШИМ импульсов и симисторе управления мотором – классическая схемотехника для подобных устройств. Элементы D1 и R1 обеспечивают ограничение величины напряжения питания до значения безопасной для питания микросхемы генератора. Конденсатор C1 отвечает за фильтрацию напряжения питания. Элементы R3, R5 и P1 являются делителем напряжения с возможностью его регулирования, который используется для задания величины мощности, подаваемой в нагрузку. Благодаря применению резистора R2, непосредственно входящего в цепь поступления на м/с фазы, внутренние блоки синхронизированы с симистором ВТ139.

Печатная плата

На следующем рисунке показано расположение элементов на печатной плате. Во время монтажа и запуска следует обратить внимание на обеспечение условий безопасной работы – регулятор имеет питание от сети 220В и его элементы непосредственно подключены к фазе.

Увеличение мощности регулятора

В испытательном варианте был применен симистор BT138/800 с максимальным током 12 А, что дает возможность управления нагрузкой более 2 кВт. Если необходимо управление ещё большими токами нагрузки – советуем тиристор установить за пределами платы на большом радиаторе. Также следует помнить о правильном выборе предохранителя FUSE в зависимости от нагрузки.

Кроме управления оборотами электромоторов, можно без каких-либо переделок использовать схему для регулировки яркости ламп.

Есть сразу несколько причин, чтобы задуматься, как сделать регуляторы скорости кулера своими руками. Чаще всего – это шум этого самого вентилятора и таким способом можно от него если не избавиться совсем, то сделать значительно тише это точно. Дальше расскажу, что и как я делал, чтобы добиться поставленной цели.

Сборка регуляторов вращения кулера

Сегодня мы рассмотрим три интересные схемы для регулятора скорости вентилятора – одна обычная, вторая с термодатчиком и третья для уменьшения шума.

Не будем томить и сразу приступим к делу.

Обычная схема для регулятора оборотов кулера

Эта схема обеспечивает регулировку скорости вентилятора без контроля оборотов.

Схема размещается прямо внутри блока питания и имеет дополнительные посадочные места для подключения внешних датчиков, также есть возможность добавить стабилитрон, что будет ограничивать минимальное напряжение вентилятора.

Вот все комплектующие, что вам понадобятся для сборки этой схемы:

Биполярные транзисторы;
Стабилитрон;
Диод;
Электролитический конденсатор;
8 резисторов;
Терморезистор;
Сам вентилятор;

А вот и сама схема:

Схема регулятора оборотов кулера с термодатчиков

Вентилятор в блоках питания вращается с постоянной скоростью, она не зависит от температуры высоковольтных резисторов, что вентилятор должен охлаждать.

Как правило, блок питания всегда подаёт на вентилятор мощность, необходимую для поддержания этой скорости.

Блоки питания, что ставятся в компьютеры, выбираются с запасом даже при максимуме энергопотребления. Соответственно, блок питания работает не на всю и высоковольтные резисторы не сильно нагреваются.

Поэтому кулер впустую гоняет воздух и поднимает пыль внутри компьютера.

Решить эту проблему поможет автоматический регулятор частоты оборотов вентилятора с термодатчиком, чья схема располагается ниже.

Список радиодеталей, что понадобится вам при сборке:

Два биполярных транзистора;
Четыре диода;
Два резистора;
Ну и сам вентилятор;

Датчиком в этом регуляторе служат германиевые диоды VD1-VD4.

Этот выбор обусловлен рядом плюсов германиевых диодов перед терморезисторами. Во-первых, зависимость обратного тока у них более выражена, чем у тех же терморезисторов, а во-вторых, стеклянный корпус диодов позволяет обойтись без диэлектрических прокладок.

Резистор R1 нужен для исключения возможности поломки транзисторов VT1 и VT2, в случае теплового пробоя диодов. Сопротивление резистора выбирается из максимально допустимого значения тока базы VT1.

Резистор R2 в свою очередь определяет порог, когда вентилятор должен сработать.

Устройство вставляется напрямую в блок питания.

Выводы диодов спаиваются вместе, после чего приклеиваются к теплоотводу высоковольтных транзисторов с обратной стороны. К выводам транзистора VT2 припаиваются резисторы R1 и R2, а также транзистор VT1.

При настройке регулятора, что происходит в основном в подстройке резистора R2 и выбору подходящего количества диодов.

Настраивая резистор R2, вам необходимо подобрать сопротивление введенной части, чтобы при номинальной нагрузке кулер крутился с небольшой скоростью.

Также вам нужно добиться, чтобы при подаче питания вентилятор вращался с небольшой частотой (если слишком быстро вращается – уменьшите количество диодов, если не вращается – увеличьте).

Рекомендую следующее видео, в котором автор самостоятельно изготавливает регулятор скорости вращения компьютерного вентилятора:

Что в итоге.

Сегодня мы рассмотрели то, как своими руками собрать обычный регулятор частоты оборотов компьютерного вентилятора и регулятор скорости вращения вентилятора с термодатчиком.

Для понимания того, как мы их собирали, воспользуйтесь схемами, что находятся выше.

Напишите в комментариях то, как думаете – стоит ли изготавливать и устанавливать подобные регуляторы или вентилятор и без них нормально работает?

Применение вытяжных вентиляционных систем позволяет значительно повысить комфорт в любом помещении. Как правило, они устанавливаются на кухне, в ванной комнате и туалете. Управление вытяжкой осуществляется с помощью обычного выключателя, работающего на включение и выключение. Однако нередко возникают ситуации, когда вовсе не нужна работа вытяжки на полную мощность. Для обеспечение этой функции требуется подключение регулятора скорости вентилятора. Поэтому во время покупки следует уточнить возможность работы электродвигателя совместно с контроллером оборотов.

Принцип управления скоростью электродвигателя

С технической точки зрения управлять скоростью вентилятора можно двумя способами. В первом случае это происходит за счет измененной частоты переменного тока электродвигателя. Во втором случае требуется изменить величину подаваемого напряжения. Первый вариант считается наиболее экономичным, но и дорогостоящим.

В бытовых условиях частотные контроллеры применяются очень редко. Их основным преимуществом является заметное снижение потребленной электроэнергии при соответствующем уменьшении скорости вращения. Кроме того, отсутствует паразитный нагрев обмоток двигателя.

Чаще всего используются схемы, связанные со снижением напряжения. Они отличаются невысокой стоимостью, благодаря чему получили широкое распространение в быту. Снижение оборотов вентилятора приводит лишь к уменьшению шума, но никак не влияет на количество потребленной электроэнергии. К таким контроллерам невозможно подключать устройства с повышенной мощностью, но для бытовых условий это не имеет большого значения. Существуют различные схемы контроллеров, которые следует рассмотреть более подробно.

Схема ступенчатого регулятора с автотрансформатором

Контроллер в совокупности с автоматическим трансформатором работает следующим образом. На вход трансформатора осуществляется подача питающего напряжения, номиналом 220 вольт. Его обмотка оборудована несколькими ответвлениями, отходящими от некоторых витков.

Когда к этим ответвлениям подключается нагрузка, напряжение питания, поступающее к потребителю, уменьшается. В схеме задействован специальный переключатель, с помощью которого выполняется соединение электродвигателя с нужной частью обмотки. В результате, происходит изменение скорости вращения.

После того как питающее напряжение понизилось, потребление электричества также снижается. На выходе трансформатора образуется выходной сигнал в виде чистой синусоиды, положительно влияющий на обмотку двигателя. Существенным недостатком данной схемы являются слишком большие размеры блока управления. Регулировочная ручка оборудована пятиступенчатой шкалой, что исключает плавное управление скоростью вращения.

Электронное управление автоматическим трансформатором

В основе схемы электронного автоматического трансформатора лежит принцип широтно-импульсной модуляции. В этом случае модулирование импульсов осуществляется транзисторной схемой. В процессе работы данной схемы происходит плавное изменение выходного напряжения. В состав выходного каскада трансформатора входят полевые или биполярные транзисторы. Они имеют изолирующий затвор и коммутируют при частоте примерно 50 кГц.

Управление мощностью происходит за счет изменяющейся скважности импульсов. Данный параметр представляет собой отношение между периодом следования импульса и его продолжительностью. При этом частота остается неизменной. Уменьшение мощности, подводимой к электродвигателю, происходит за счет уменьшения продолжительности импульсов и увеличения пауз между ними.

Такие модели контроллеров отличаются компактными размерами и невысокой стоимостью. В качестве недостатка следует отметить ограниченную длину кабеля от самого прибора до электродвигателя. В связи с этим, блок управления автоматического трансформатора помещен в отдельный корпус и размещается непосредственно возле вентилятора.

Схема симисторного (тиристорного) контроллера

Работа данных устройств основана на фазовом регулировании напряжения за счет изменяющегося угла открытия тиристоров. В результате, к электродвигателю поступают волны, имеющие синусоидальную форму, у которых начальный полупериод получается отсеченным. Регулировка выполняется с помощью симметричного триодного тиристора, известного как симистор.

Данный способ позволяет регулировать, нагрев отопительных приборов и яркость свечения лампочек накаливания. Однако он совсем не подходит к асинхронным двигателям, установленным во многих конструкциях вентиляторов. Это связано с сильным искажением формы выходного напряжения, идущего к нагрузке, вызывающего различные неисправности, вплоть до полного отказа устройства.

В связи с этим регуляторы на основе симисторов подлежат обязательной модификации, дающей возможность их дальнейшего использования совместно с вентиляторами. В первую очередь задается минимальное значение напряжения, поступающего к нагрузке. Помехи в питающей сети снижаются путем применения дополнительного шумоподавляющего конденсатора. Величина максимального рабочего тока тиристора должна быть выше рабочего тока двигателя примерно в 4 раза.

Использование тиристорных регуляторов хорошо подходит к однофазным двигателям, имеющим встроенную термическую защиту. Для непосредственного управления используется специальное регулировочное колесо, с возможностью установки минимальной скорости вращения вентилятора. Максимально допустимая мощность таких электродвигателей составляет 220 ватт.

Как подключить регулятор скорости вращения к вентилятору

Установку бытовых регуляторов вращения вполне возможно выполнить самостоятельно, не прибегая к услугам профессионального электрика. Данная процедура по своей сложности сравнима с заменой розетки или выключателя.

Все регулирующие устройства имеют три основные модификации. Первые два вида являются настенными и могут устанавливаться без углубления или в углубление. Третий вариант предусматривает монтаж прибора на DIN-рейку. Подключение регулятора скорости вращения вентилятора в любом случае не вызовет каких-либо затруднений.

Каждый контакт обозначен собственной маркировкой, дополнительные провода вообще не нужны. В большинстве случаев на место обычного выключателя вентилятора устанавливается регулятор скорости. Дополнительная проводка требуется только тогда, когда регулятор и блок управления расположены в отдельных корпусах. Подключение силового кабеля к регулятору осуществляется непосредственно от щита, а для подключения контроллера используется слаботочный сигнальный провод.

Читайте также: