Система автоматичного управління вентилятором своїми руками.

Часто в радіоаматорського практиці виникає необхідність охолоджувати методом обдування будь-які потужні активні елементи: регулюють транзистори в блоках харчування, в вихідних каскадах потужних УНЧ, радіолампи в вихідних каскадах передавачів і т.д.

Звичайно, найпростіше включити вентилятор на повні оберти. Але це не найкращий вихід-шум вентилятора буде напружувати і заважати.

Система автоматичного управління вентилятором-ось що може бути виходом із ситуації.

Така система автоматичного управління вентилятором, буде управляти включенням / виключенням і оборотами вентилятора в залежності від температури.

В даній статті запропоновано простий, бюджетний вихід із ситуації ...

Отже, деякий час тому знайомий товариш попросив виготовити йому систему автоматичного регулювання оборотів вентилятора охолодження для зарядного пристрою. Оскільки готового рішення у мене не було-довелося пошукати що-небудь відповідне в інтернеті.

Завжди керуюся принципом - «робити життя якомога простіше», тому підшукував схеми простіше, без всяких там мікроконтролерів, які зараз пхають де треба, і де не треба. Попалася на очі стаття: http://dl2kq.de/pa/1-11.htm . Вирішено було випробувати описані в ній автомати управління вентилятором ...

Система автоматичного управління вентилятором №1.

Принципова схема пристрою показана нижче:

В даному випадку застосований вентилятор з робочою напругою 12 В.

Схема харчується напругою 15 ... 18 В. Інтегральний стабілізатор типу 7805 задає початкове напруга на вентиляторі. Транзистор VT1 управляє роботою інтегрального стабілізатора. Як датчики температури використані кремнієві транзистори (VT2 і VT3) в діодному включенні.

Схема працює в такий спосіб: в холодному стані датчиків температури напруга на них максимально. Транзистор VT1 повністю відкритий, напруга на його колекторі (а значить і на виводі 2 інтегрального стабілізатора) становить десяті частки вольта. Напруга, що подається на вентилятор майже дорівнює паспортному вихідній напрузі мікросхеми LM7805, і вентилятор обертається на невеликих оборотах.

У міру прогріву датчиків температури (одного будь-якого з них, або обох) напруга на базі VT1 починає зменшуватися. Транзистор VT1 починає закриватися, напруга на його колекторі збільшується, а відповідно, збільшується і напруга на виході мікросхеми LM7805.

Обороти вентилятора також збільшуються і плавно досягають максимальних. У міру остигання датчиків температури відбувається зворотний процес і обороти вентилятора зменшуються.

Кількість датчиків може бути від одного до декількох (мною випробувано три паралельно включених датчика). Датчики можуть бути встановлені як поруч один з одним (для підвищення надійності спрацьовування), так і розміщені в різних місцях.

Спочатку дана схема розроблялася для застосування в потужному ламповому підсилювачі потужності КХ діапазону, звідси велика кількість блокувальних конденсаторів. При застосуванні цієї системи автоматичного управління режимом роботи вентилятора, скажімо, в блоках харчування, або в потужних підсилювачах НЧ блокувальні конденсатори можна не встановлювати.

Дана схема цікава ще й тим, що датчики температури можуть бути як закріплені на радіаторах потужних транзисторів, діодів і мати безпосередній тепловий контакт з ними, так і встановлені на вазі, в потоці теплого повітря.

Як транзисторів VT1 ... VT3 можна застосувати будь-які кремнієві транзистори в пластиковому корпусі і структури npn. Мною успішно випробувані транзистори КТ503, КТ315, КТ3102, S9013, 2N3904. Підлаштування резистор R2 служить для установки мінімальних оборотів вентилятора.

При налаштуванні даної системи автоматичного управління режимом роботи вентилятора підлаштування резистором R2 встановлюють мінімальні обороти вентилятора. Потім, нагріваючи датчик, або датчики, будь-яким джерелом тепла переконуються в працездатності системи і можливість спрацьовування її від різних датчиків незалежно.

Дана схема досить чутлива-можна налаштувати її на спрацьовування навіть від нагеванія датчика температури рукою. Важливе зауваження. Схема вимірює не абсолютну температуру, а різниця температур між переходами транзистора VT1 і датчиків VT2 і VT3. Тому плата пристрою повинна бути розміщена в місці, що виключає додатковий нагрів. Інтегральний стабілізатор повинен бути забезпечений невеликим радіатором.

Система автоматичного управління вентилятором №2.

Тут описано аналогічний пристрій, але має деякі особливості.

Справа ось у чому. Часто бувають випадки, коли система автоматичного управління режимом роботи вентилятора встановлена ​​в виробі, де є всього лише одне напругу живлення 12В, а й вентилятор розрахований на роботу від напруги 12 В.

Для досягнення максимальних обертів вентилятора необхідно подати на нього повне напруга, або, іншими словами, регулюючий елемент системи автоматичного управління режимом роботи вентилятора повинен мати практично близьке до нуля падіння напруги на ньому. І в цьому сенсі схема, опис якої викладено вище, не підходить.

В цьому випадку можна застосувати інший пристрій, схема якого представлена ​​нижче:

Регулюючим елементом служить польовий транзистор з дуже низьким опором каналу у відкритому стані. Мною використаний транзистор типу PHD55N03.

Він має наступні характеристики: максимальна напруга стік-витік -25 В, максимальний струм стока- 55 А, опором каналу у відкритому стані -0,14 мОм.

Подібні транзистори застосовуються на материнських платах і платах відеокарт. Я добув цей транзистор на старій материнської плати:

Цокольовка цього транзистора:

Саме дуже низький опір каналу у відкритому стані і дозволяє прикласти до вентилятора практично повне напруга живлення.

У цій схемі датчиком температури служить терморезистор R1 номіналом 10 кОм. Терморезистор повинен бути з негативним температурним коефіцієнтом опору (типу NTC).

Номінал терморезистора R1 може бути від 10 до 100 кОм, відповідно потрібно змінити і номінал підлаштування резистора R2. Так, для терморезистора номіналом 100 кОм, опір підлаштування резистора R2 має бути 51 або 68 кОм. Підлаштування резистором R2 в даній схемі встановлюється поріг спрацьовування схеми.

Дана схема працює за принципом термоуправляемого реле: вентилятор включений / виключений в залежності від температури датчика.

Конструктивно, терморезистор R1 розміщується на радіаторі транзисторів, які обдуває вентилятор. Підлаштування резистором R2 при налаштуванні схеми домагаються старту вентилятора при порогової (початкової) температурі.

Як VT1 підійде будь-який польовий транзистор з напругою стоку вище 20 В і опором каналу у відкритому стані менше 0,5 Ома.

Якщо напруга живлення не стабілізована, то поріг спрацьовування схеми буде плавати, з усіма наслідками, що випливають. У цьому випадку корисно буде живити терморезистор від стабільного джерела живлення, наприклад -78L09.

Нижче наведено модернізований варіант цієї схеми. В даній схемі передбачена можливість незалежного регулювання як мінімальних оборотів при нормальній температурі, так і температуру, з якої обороти вентилятора починають збільшуватися.

Тут ланцюг R5, R6, VD2 дозволяє встановити мінімальні обороти вентилятора при нормальній (початкової) температурі за допомогою підлаштування резистора R5. А резистором R7 встановлюють температуру, з якої вентилятор переходить на підвищені оберти.

Як і в попередніх схемах, блокувальні конденсатори необхідні при експлуатації пристрою в умовах впливу потужних високочастотних наведень-наприклад ламповий підсилювач потужності КХ діапазону. В інших випадках в їх установці немає необхідності.

Терморезисторов-датчиків температури може бути кілька і встановлених в різних місцях. Вентиляторів теж може бути кілька. У цьому випадку можливо (але не обов'язково) буде необхідне передбачити невеликий радіатор для регулюючого транзистора.

Вид зібраної плати системи автоматичного управління обдувом, керуючий транзистор встановлений з боку друкованих провідників:

Друкована плата, вид з боку провідних доріжок:

Всі три схеми, наведені в цій статті мною випробувані і продемонстрували надійну і стабільну роботу.