Инвертор с бесшумным вентилятором: 4 шага (с изображениями)

2024 Автор: John Day | [email protected]. Последнее изменение: 2024-01-30 11:53

Это проект модернизации инвертора постоянного тока в переменный.

Мне нравится использовать солнечную энергию в моем доме для освещения, питания USB-зарядных устройств и многого другого. Я регулярно использую инструменты на 230 В с помощью солнечной энергии через инвертор, а также использую инструменты, расположенные рядом с моей машиной, питая их от автомобильного аккумулятора. Все эти сценарии требуют инвертора 12В-230В.

Однако одним из недостатков использования инверторов является постоянный шум, производимый встроенным охлаждающим вентилятором.

Мой инвертор довольно маленький, с максимальной выходной мощностью 300 Вт. Я использую от него умеренные нагрузки (например, мой паяльник, вращающийся инструмент, прожекторы и т. Д.), И инвертору обычно не требуется постоянный принудительный поток воздуха через его корпус.

Так что давайте избавимся от этого ужасного шума вентилятора, сердито раскалывающего воздух на полную мощность, и будем управлять вентилятором с помощью датчика температуры!

Шаг 1: особенности

Приснилась схема управления вентилятором с 3-мя состояниями:

1. Инвертор холодный, а вентилятор работает бесшумно на низких оборотах (оборотов в минуту). Пользовательский светодиодный индикатор светится зеленым.
2. Инвертор нагревается. Вентилятор переключается на полную скорость, и светодиод становится желтым.
3. Инвертор еще больше повышает температуру. Слышен звуковой сигнал, указывающий на то, что уровень тепла может повредить инвертор, а вентилятор не может компенсировать количество рассеиваемого тепла.

Как только повышенная активность вентилятора способна охладить инвертор, схема автоматически переходит в состояние 2, а затем в состояние успокоения 1.

Никакого ручного вмешательства никогда не требовалось. Ни переключателей, ни кнопок, ни обслуживания.

Шаг 2: Необходимые компоненты

Для умного управления вентилятором инвертора вам потребуются как минимум следующие компоненты:

• микросхема операционного усилителя (я использовал двойной операционный усилитель LM258)
• термистор (6,8 кОм) с резистором фиксированного значения (4,7 кОм)
• переменный резистор (500 кОм)
• транзистор PNP для управления вентилятором и резистор 1 кОм для защиты транзистора
• опционально полупроводниковый диод (1N4148)

С помощью этих компонентов вы можете построить контроллер вентилятора, управляемый температурой. Однако, если вы хотите добавить светодиодные индикаторы, вам понадобится больше:

• два светодиода с двумя резисторами или один двухцветный светодиод с одним резистором
• вам также понадобится транзистор NPN для управления светодиодом

Если вам также нужна функция предупреждения о перегреве, вам понадобятся:

• зуммер и еще один переменный резистор (500 КОм)
• опционально другой транзистор PNP
• опционально два резистора с фиксированным номиналом (470 Ом для зуммера и 1 кОм для транзистора)

Основная причина, по которой я реализовал эту схему, - отключить вентилятор. Оригинальный вентилятор был на удивление громким, поэтому я заменил его более тихой версией с низким энергопотреблением. Этот вентилятор потребляет всего 0,78 Вт, поэтому небольшой транзистор PNP может справиться с ним без перегрева, а также питает светодиод. Транзистор 2N4403 PNP рассчитан на максимальный ток 600 мА на его коллекторе. Во время работы вентилятор потребляет 60 мА (0,78 Вт / 14 В = 0,06 А), а светодиод потребляет дополнительные 10 мА. Таким образом, транзистор может безопасно обрабатывать их без реле или переключателя MOSFET.

Зуммер может работать напрямую без резистора, но я нашел его шум слишком громким и раздражающим, поэтому я применил резистор 470 Ом, чтобы сделать звук более дружелюбным. Второй транзистор PNP можно не устанавливать, поскольку операционный усилитель может напрямую управлять небольшим зуммером. Транзистор предназначен для более плавного включения / выключения зуммера, устраняя затухающий звук.

Шаг 3: Дизайн и схема

Я разместил светодиод на верхней части корпуса инвертора. Таким образом, его можно легко увидеть с любого угла обзора.

Внутри инвертора я разместил дополнительную цепь таким образом, чтобы она не перекрывала путь воздушному потоку. Также термистор должен находиться не в потоке воздуха, а в не очень хорошо вентилируемом углу. Таким образом, он в основном измеряет температуру внутренних компонентов, а не температуру воздушного потока. Основным источником тепла в инверторе являются не MOSTFET-транзисторы (температура которых измеряется моим термистором), а преобразователь. Если вы хотите, чтобы ваш вентилятор быстро реагировал на изменения нагрузки на инверторе, вам следует установить головку термистора на преобразователь.

Для простоты я прикрепил схему к корпусу с помощью двусторонней липкой ленты.

Схема питается от разъема вентилятора охлаждения инвертора. Фактически, единственная модификация, которую я внес во внутренние компоненты инвертора, - это отрезать провода вентилятора и вставить мою схему между разъемом вентилятора и самим вентилятором. (Другая модификация - просверленное отверстие в верхней части корпуса для светодиода.)

Переменные потенциометры могут быть любого типа, однако винтовые триммеры предпочтительнее, потому что они могут быть точно настроены и намного меньше, чем потенциометры с ручкой. Сначала я настроил винтовой триммер, который включает вентилятор, на 220 кОм, измеренный на положительной стороне. Другой подстроечный резистор предварительно настроен на 280 кОм.

Полупроводниковый диод предназначен для предотвращения обратного индукционного тока, когда электродвигатель вентилятора просто выключен, но ротор все еще вращается за счет своего импульса. Однако использование диода здесь не является обязательным, поскольку с таким крошечным вентиляторным двигателем индукция настолько мала, что не может причинить вред цепи.

LM258 - это микросхема с двумя операционными усилителями, состоящая из двух независимых операционных усилителей. Мы можем разделить выходное сопротивление термистора между двумя входными контактами операционного усилителя. Таким образом, мы можем включить вентилятор при более низкой температуре и зуммер при более высокой температуре, используя только один термистор.

Я бы использовал стабилизированное напряжение для управления моей схемой и получения постоянных точек включения / выключения температуры, которые не зависят от уровня напряжения батареи, на которой работает инвертор, но я также хочу, чтобы конструкция схемы была настолько простой, насколько это возможно, поэтому Я отказался от идеи использования регулятора напряжения и переключателя оптопары для управления вентилятором нерегулируемым напряжением на максимальных оборотах.

Примечание. Схема, представленная на этой схеме, охватывает все перечисленные функции. Если вы хотите меньше или другие функции, чем схема, необходимо соответствующим образом изменить. Например, игнорирование светодиода и отсутствие каких-либо изменений приведет к неисправности. Также обратите внимание, что значения резисторов и термистора могут отличаться, однако, если вы используете вентилятор с параметрами, отличными от моих, вы также должны изменить значения резистора. Наконец, если ваш вентилятор больше и требует большей мощности, вам нужно будет включить в схему реле или переключатель MOSFET - небольшой транзистор сгорит из-за тока, который истощает ваш вентилятор. Всегда тестируйте на прототипе!

ПРЕДУПРЕЖДЕНИЕ! Опасно для жизни!

Инверторы с высоким напряжением внутри. Если вы не знакомы с принципами безопасности при работе с высоковольтными компонентами, НЕ СЛЕДУЕТ ОТКРЫВАТЬ ИНВЕРТОР!

Шаг 4: Установка уровней температуры

С помощью двух переменных резисторов (потенциометров или спиральных триммеров в моем случае) можно настроить уровни температуры, при которых включается вентилятор и зуммер. Это метод проб и ошибок: вам нужно найти правильные настройки, выполнив несколько попыток.

Сначала дайте термистору остыть. Затем установите первый потенциометр в положение, при котором он переключает светодиодный индикатор с зеленого на желтый, а вентилятор - с низких на высокие обороты. Теперь прикоснитесь к термистору и дайте ему нагреться кончиками пальцев, пока вы настраиваете потенциометр, пока он снова не выключит вентилятор. Таким образом вы установите уровень температуры примерно на 30 градусов Цельсия. Вероятно, вы захотите немного более высокую температуру (может быть, выше 40 по Цельсию) для включения вентилятора, поэтому поверните триммер и проверьте новый уровень включения / выключения, нагревая термистор.

Второй потенциометр, который управляет зуммером, может быть установлен (конечно, на более высокий уровень температуры) тем же способом.

Я использую свой инвертор, управляемый вентилятором, с большим удовольствием - и в тишине.;-)