Inverter με σιωπηλό ανεμιστήρα: 4 βήματα (με εικόνες)

2024 Συγγραφέας: John Day | [email protected]. Τελευταία τροποποίηση: 2024-01-30 08:38

Αυτό είναι ένα έργο αναβάθμισης μετατροπέα DC σε AC.

Μου αρέσει να χρησιμοποιώ την ηλιακή ενέργεια στο σπίτι μου για φωτισμό, τροφοδοσία φορτιστών USB και πολλά άλλα. Οδηγώ τακτικά εργαλεία 230V με ηλιακή ενέργεια μέσω μετατροπέα, χρησιμοποιώντας επίσης εργαλεία γύρω από το αυτοκίνητό μου που τα τροφοδοτούν από τη μπαταρία του αυτοκινήτου. Όλα αυτά τα σενάρια απαιτούν μετατροπέα 12V-230V.

Ωστόσο, ένα μειονέκτημα της χρήσης μετατροπέων είναι ο συνεχής θόρυβος που προκαλεί ο ενσωματωμένος ανεμιστήρας ψύξης.

Ο μετατροπέας μου είναι αρκετά μικρός με μέγιστη ισχύ εξόδου 300W. Τρέχω μέτρια φορτία από αυτό (π.χ. το κολλητήρι μου, το περιστροφικό εργαλείο, τα φώτα κλπ) και ο μετατροπέας συνήθως δεν χρειάζεται συνεχώς εξαναγκασμένη ροή αέρα μέσω του περιβλήματός του.

Ας σώσουμε λοιπόν τον εαυτό μας από αυτόν τον τρομερό θόρυβο ενός ανεμιστήρα που διχάζει με θυμό τον αέρα με όλη του τη δύναμη και ελέγχουμε τον ανεμιστήρα με έναν αισθητήρα θερμοκρασίας!

Βήμα 1: Χαρακτηριστικά

Ονειρευόμουν ένα κύκλωμα ελέγχου ανεμιστήρα με 3 καταστάσεις:

1. Ο μετατροπέας είναι δροσερός και ο ανεμιστήρας λειτουργεί αθόρυβα σε χαμηλές στροφές (στροφές ανά λεπτό). Η προσαρμοσμένη ένδειξη LED ανάβει πράσινη.
2. Ο μετατροπέας θερμαίνεται. Ο ανεμιστήρας αλλάζει σε πλήρη ταχύτητα και το LED γίνεται κίτρινο.
3. Ο μετατροπέας ανεβάζει ακόμη περισσότερο τη θερμοκρασία του. Ένας βομβητής που παράγει θόρυβο φωνάζει, υποδεικνύοντας ότι το επίπεδο της θερμότητας θα βλάψει τον μετατροπέα και ο ανεμιστήρας δεν μπορεί να αντισταθμίσει την ποσότητα της διάχυσης της θερμότητας.

Μόλις η αυξημένη δραστηριότητα του ανεμιστήρα είναι σε θέση να κρυώσει τον μετατροπέα, το κύκλωμα επιστρέφει αυτόματα στην κατάσταση 2 και αργότερα στην κατάσταση ηρεμίας 1.

Δεν απαιτείται ποτέ χειρωνακτική παρέμβαση. Χωρίς διακόπτες, χωρίς κουμπιά, χωρίς συντήρηση.

Βήμα 2: Απαιτούμενα εξαρτήματα

Χρειάζεστε τουλάχιστον τα ακόλουθα στοιχεία για έξυπνη οδήγηση του ανεμιστήρα του μετατροπέα:

• ένα τσιπ ενισχυτή λειτουργίας (χρησιμοποίησα έναν διπλό ενισχυτή LM258)
• θερμίστορ (6,8 KΩ) με αντίσταση σταθερής τιμής (4,7 KΩ)
• μεταβλητή αντίσταση (500 KΩ)
• ένα τρανζίστορ PNP για την οδήγηση του ανεμιστήρα και μια αντίσταση 1 KΩ για τη διατήρηση του τρανζίστορ
• προαιρετικά μια δίοδος ημιαγωγών (1N4148)

Με αυτά τα εξαρτήματα μπορείτε να δημιουργήσετε έναν ελεγκτή ανεμιστήρα που κινείται με θερμοκρασία. Ωστόσο, εάν θέλετε να προσθέσετε δείκτες LED, χρειάζεστε περισσότερα:

• δύο LED με δύο αντιστάσεις ή ένα δίχρωμο LED με μία αντίσταση
• χρειάζεστε επίσης ένα τρανζίστορ NPN για να οδηγήσετε το LED

Εάν θέλετε επίσης τη λειτουργία προειδοποίησης υπερθέρμανσης, θα χρειαστείτε:

• ένας βομβητής και μία ακόμη μεταβλητή αντίσταση (500 KΩ)
• προαιρετικά άλλο τρανζίστορ PNP
• προαιρετικά δύο αντιστάσεις σταθερής αξίας (470 Ω για τον βομβητή και 1 ΚΩ για το τρανζίστορ)

Ο κύριος λόγος που εφάρμοσα αυτό το κύκλωμα είναι η σίγαση του ανεμιστήρα. Ο αρχικός ανεμιστήρας ήταν εκπληκτικά δυνατός, οπότε τον αντικατέστησα με χαμηλή ισχύ και πολύ πιο αθόρυβη έκδοση. Αυτός ο ανεμιστήρας τρώει μόλις 0,78 Watt, έτσι ένα μικρό τρανζίστορ PNP μπορεί να το χειριστεί χωρίς υπερθέρμανση, ενώ τροφοδοτεί επίσης το LED. Το τρανζίστορ 2N4403 PNP έχει μέγιστο ρεύμα 600 mA στον συλλέκτη του. Ο ανεμιστήρας καταναλώνει 60 mA ενώ λειτουργεί (0,78 W / 14 V = 0, 06 A) και το LED καταναλώνει επιπλέον 10 mA. Έτσι το τρανζίστορ μπορεί να τα χειριστεί με ασφάλεια χωρίς ρελέ ή διακόπτη MOSFET.

Ο βομβητής μπορεί να λειτουργήσει απευθείας χωρίς αντίσταση, αλλά βρήκα τον θόρυβο του πολύ δυνατό και ενοχλητικό, οπότε έβαλα μια αντίσταση 470 Ω για να έχω τον ήχο πιο φιλικό. Το δεύτερο τρανζίστορ PNP μπορεί να παραλειφθεί καθώς το op-amp μπορεί να οδηγήσει απευθείας το μικρό βομβητή. Το τρανζίστορ είναι εκεί για να ενεργοποιήσει/απενεργοποιήσει τον βομβητή πιο απρόσκοπτα, εξαλείφοντας τον ήχο που ξεθωριάζει.

Βήμα 3: Σχεδιασμός και σχηματική

Τοποθέτησα το LED στην κορυφή του περιβλήματος του μετατροπέα. Με αυτόν τον τρόπο μπορεί εύκολα να φανεί από οποιαδήποτε οπτική γωνία.

Μέσα στο μετατροπέα τοποθέτησα το επιπλέον κύκλωμα με τέτοιο τρόπο ώστε να μην μπλοκάρει τη διαδρομή της ροής του αέρα. Επίσης, το θερμίστορ δεν πρέπει να βρίσκεται στη ροή του αέρα, αλλά σε μια όχι και τόσο καλά αεριζόμενη γωνία. Με αυτόν τον τρόπο μετρά κυρίως τη θερμοκρασία των εσωτερικών εξαρτημάτων και όχι τη θερμοκρασία της ροής του αέρα. Η κύρια πηγή θερμότητας σε έναν μετατροπέα δεν είναι οι MOSTFET (η θερμοκρασία της οποίας μετράται από το θερμίστορ μου) αλλά ο μετασχηματιστής. Εάν θέλετε ο ανεμιστήρας σας να ανταποκρίνεται γρήγορα για να φορτώσει τις αλλαγές στον μετατροπέα, θα πρέπει να κάτσετε την κεφαλή του θερμίστορ στον μετασχηματιστή.

Για να είμαι απλός, στερέωσα το κύκλωμα στο περίβλημα με κολλητική ταινία διπλής όψης.

Το κύκλωμα τροφοδοτείται από τον σύνδεσμο ανεμιστήρα ψύξης του μετατροπέα. Στην πραγματικότητα, η μόνη τροποποίηση που έκανα στα εσωτερικά εξαρτήματα του μετατροπέα ήταν να κόψω τα καλώδια του ανεμιστήρα και να τοποθετήσω το κύκλωμά μου μεταξύ του συνδετήρα του ανεμιστήρα και του ίδιου του ανεμιστήρα. (Η άλλη τροποποίηση είναι μια τρύπα που ανοίγεται στην κορυφή του περιβλήματος για το LED.)

Τα μεταβλητά ποτενσιόμετρα μπορούν να είναι οποιουδήποτε τύπου, ωστόσο τα ελικοειδή κοπτικά είναι προτιμότερα επειδή μπορούν να ρυθμιστούν καλά και πολύ μικρότερα από τα ποτενσιόμετρα με κουμπιά. Αρχικά συντόνισα το ελικοειδές κοπτικό που ενεργοποιεί τον ανεμιστήρα στα 220 KΩ, μετρημένο στη θετική πλευρά. Το άλλο τρίμερ έχει προρυθμιστεί στα 280 KΩ.

Η δίοδος ημιαγωγών είναι εκεί για να αποφύγει το επαγωγικό ρεύμα που ρέει προς τα πίσω όταν ο ηλεκτροκινητήρας του ανεμιστήρα είναι απενεργοποιημένος αλλά ο ρότορας εξακολουθεί να περιστρέφεται από την ορμή του. Ωστόσο, η εφαρμογή της δίοδος εδώ είναι προαιρετική καθώς με έναν τόσο μικρό κινητήρα ανεμιστήρα η επαγωγή είναι τόσο μικρή που δεν μπορεί να προκαλέσει βλάβη στο κύκλωμα.

Το LM258 είναι ένα διπλό τσιπ op-amp που αποτελείται από δύο ανεξάρτητους ενισχυτές λειτουργίας. Μπορούμε να μοιραστούμε την αντίσταση εξόδου του θερμίστορ μεταξύ των δύο ακίδων εισόδου op-amp. Με αυτόν τον τρόπο μπορούμε να ενεργοποιήσουμε τον ανεμιστήρα σε χαμηλότερη θερμοκρασία και τον βομβητή σε υψηλότερη θερμοκρασία χρησιμοποιώντας μόνο ένα θερμίστορ.

Θα χρησιμοποιούσα μια σταθεροποιημένη τάση για να οδηγήσω το κύκλωμά μου και να έχω σταθερά σημεία θερμοκρασίας ενεργοποίησης/απενεργοποίησης ανεξάρτητα από το επίπεδο τάσης της μπαταρίας που λειτουργεί ο μετατροπέας, αλλά θέλω επίσης να διατηρήσω τον σχεδιασμό του κυκλώματος όσο πιο απλό μπορεί να είναι, έτσι Εγκατέλειψα την ιδέα της χρήσης ενός ρυθμιστή τάσης και ενός διακόπτη οπτοσυζεύκτη για να οδηγήσω τον ανεμιστήρα με την μη ρυθμιζόμενη τάση για μέγιστο RPM.

Σημείωση: Το κύκλωμα που παρουσιάζεται σε αυτό το σχηματικό καλύπτει όλα τα προαναφερθέντα χαρακτηριστικά. Εάν θέλετε λιγότερο ή άλλα χαρακτηριστικά από το κύκλωμα πρέπει να τροποποιηθεί ανάλογα. Για παράδειγμα, αν αφήσετε έξω τη λυχνία LED και μην τροποποιήσετε τίποτα άλλο θα οδηγήσει σε δυσλειτουργία. Σημειώστε επίσης ότι οι τιμές των αντιστάσεων και του θερμίστορ μπορεί να είναι διαφορετικές, ωστόσο αν χρησιμοποιείτε ανεμιστήρα με διαφορετικές παραμέτρους από τις δικές μου, πρέπει επίσης να τροποποιήσετε τις τιμές της αντίστασης. Τέλος, εάν ο ανεμιστήρας σας είναι μεγαλύτερος και απαιτεί περισσότερη ισχύ, θα χρειαστεί να συμπεριλάβετε ένα ρελέ ή έναν διακόπτη MOSFET στο κύκλωμα - ένα μικρό τρανζίστορ θα καεί από το ρεύμα που αποστραγγίζει ο ανεμιστήρας σας. Δοκιμάστε πάντα σε ένα πρωτότυπο!

ΠΡΟΕΙΔΟΠΟΙΗΣΗ! Κινδυνεύει η ζωή!

Μετατροπείς που έχουν υψηλή τάση μέσα τους. Εάν δεν είστε εξοικειωμένοι με τις αρχές ασφάλειας του χειρισμού εξαρτημάτων υψηλής τάσης ΔΕΝ ΠΡΕΠΕΙ ΝΑ ΑΝΟΙΞΕΤΕ INVERTER!

Βήμα 4: Ρύθμιση επιπέδων θερμοκρασίας

Με τις δύο μεταβλητές αντιστάσεις (ποτενσιόμετρα ή ελικοειδή τριμερίσματα στην περίπτωσή μου) τα επίπεδα θερμοκρασίας όπου συνεχίζει ο ανεμιστήρας και ο βομβητής μπορούν να προσαρμοστούν. Αυτή είναι μια διαδικασία δοκιμής και σφάλματος: πρέπει να βρείτε τις κατάλληλες ρυθμίσεις με αρκετούς κύκλους δοκιμής.

Πρώτα αφήστε το θερμίστορ να κρυώσει. Στη συνέχεια, ρυθμίστε το πρώτο ποτενσιόμετρο στο σημείο που αλλάζει το LED από πράσινο σε κίτρινο και τον ανεμιστήρα από χαμηλό σε υψηλό RPM. Τώρα αγγίξτε το θερμίστορ και αφήστε το να ζεσταθεί στα δάχτυλά σας, ενώ συντονίζετε το ποτενσιόμετρο μέχρι να απενεργοποιήσει ξανά τον ανεμιστήρα. Με αυτόν τον τρόπο ρυθμίζετε το επίπεδο θερμοκρασίας στους περίπου 30 βαθμούς Κελσίου. Πιθανώς θέλετε λίγο υψηλότερη θερμοκρασία (ίσως πάνω από 40 βαθμούς Κελσίου) για να ενεργοποιήσετε τον ανεμιστήρα, οπότε ενεργοποιήστε το τρίμερ και δοκιμάστε το νέο επίπεδο ενεργοποίησης/απενεργοποίησης, δίνοντας λίγη θερμότητα στο θερμίστορ.

Το δεύτερο ποτενσιόμετρο που ελέγχει το βομβητή μπορεί να ρυθμιστεί (για υψηλότερο επίπεδο θερμοκρασίας, φυσικά) με την ίδια μέθοδο.

Χρησιμοποιώ τον μετατροπέα ελεγχόμενου με ανεμιστήρα με μεγάλη ικανοποίηση - και σιωπηλά.;-)