UR5FFR

Радиолюбительские конструкции и программы
It is currently 03 Jul 2022, 06:02

All times are UTC + 2 hours [ DST ]




Post new topic Reply to topic  [ 3 posts ] 
Author Message
PostPosted: 07 Jun 2022, 22:15 
Offline
Site Admin

Joined: 21 Apr 2012, 22:00
Posts: 1731
Location: Odessa
Позывной: UR5FFR
Термореле это наверное такой велосипед, который каждый изобретает из того что есть в тумбочке по своему вкусу :)
Порылся в своей тумбочке - есть терморезисторы разные, NTC, но придется что-то мудрить с прикручиванием их к радиатору и обеспечению хорошего теплового контакта.

Нашел LM35 в корпусе TO-220 - то что доктор прописал :) На выходе 10мв/С. Итого при 55С-60С на выходе 550-600мв что достаточно для открывания транзистора управляющего вентилятором. Управляющий транзистор pnp с коллектором на корпусе так же непосредственно устанавливается на радиатор. Для перфекционистов можно установить диод параллельно вентилятору. Но работает и без него. Итого схема из 3-4 деталей не требующая настройки.

Attachment:
ur5ffr_fan_controller_1.png
ur5ffr_fan_controller_1.png [ 48.45 KiB | Viewed 205 times ]


Что важно в данной схеме - датчик и выходной транзистор крепятся на радиатор без изолирующих прокладок. Управление вентилятором полностью электронное - отсутствуют контакторы и реле. С выхода LM35 можно снять сигнал на ардуино или еще куда-то и вывести температуру на индикатор/дисплей.
2N4401 можно заменить на любой кремниевый npn проводимости с h21 не менее 100, вместо BD140 можно применить КТ814/КТ816


Top
 Profile  
 
PostPosted: 16 Jun 2022, 12:53 
Offline
Site Admin

Joined: 21 Apr 2012, 22:00
Posts: 1731
Location: Odessa
Позывной: UR5FFR
Повысить температуру срабатывания в данной схеме очень просто - необходимо на выходе LM35 поставить делитель из двух резисторов, либо вообще только один резистор на базу 2N4401. А вот понизить температуру срабатывания ниже 58С не получится, так как это связано с порогом открывания кремниевого транзистора. Конечно можно порыться в чулане и найти германий, МП37 например, но "это не наш метод" :)

Если внимательно дочитать даташит по LM35 то среди типовых схем применения есть схема инверсии выходного напряжения. На следующем рисунке она слева. В ней при повышении температуры растет напряжение относительно плюса источника питания.

Attachment:
lm35_internals.png
lm35_internals.png [ 47.33 KiB | Viewed 206 times ]


Чтобы понять как она работает посмотрим на внутренности LM35 справа. Сама LM35 потребляет очень маленький ток. Если мы ее выход нагрузим на сравнительно низкоомный резистор, то потребляемый ею ток будет практически полностью зависеть от температуры. Включив в разрыв положительного провода питания резистор, мы преобразуем этот ток в напряжение относительно плюса источника питания.

Кроме инверсии выхода эта схема позволяет изменять коэффициент преобразования температуры в напряжение. А именно это нам и надо.

Attachment:
ur5ffr_fan_controller_2.png
ur5ffr_fan_controller_2.png [ 48.09 KiB | Viewed 206 times ]


В этой схеме датчик тока R2 больше чем R1. Это вызывает открывание транзистора при более низкой температуре. Схема включает вентилятор при 51С и выключает при 42С. Выключение происходит плавно снижением оборотов до полной остановки вентилятора. Но это приводит к увеличению рассеиваемой мощности на транзисторе. Схема может использоваться для управления маломощными вентиляторами, в противном случае транзистор необходимо установить на отдельный радиатор, либо на охлаждаемый, но через изоляционную прокладку, так как у BD140 коллектор соединен с корпусом.

Чтобы снизить рассеиваемую мощность на транзисторе его необходимо перевести в ключевой режим работы и уменьшить падение напряжения на нем. Для этих целей очень хорошо подходят мощные полевые транзисторы, которые имеют высокую крутизну управления и малое сопротивление канала в открытом состоянии.
Получается следующая схема

Attachment:
ur5ffr_fan_controller_3.png
ur5ffr_fan_controller_3.png [ 55.66 KiB | Viewed 206 times ]


BD140 заменен на маломощный BC556 или любой другой pnp проводимости. MOSFET использован ноунейм из китайской перемаркировки. Емкость затвора 3.3nF, пороговое 3.5в. Можно ставить любой n-канальный мощный MOSFET.

При указанных на схеме номиналах вентилятор включается при 39C и выключается при 38C. Режим работы выходного транзистора - ключевой. Если изменять номинал R2 то можно получить другую температуру срабатывания.

R2=330 - 39С/38С
R2=248 (330 || 1k) - 51C/50C
R2=220 - 56С/55С

Во всех случаях гистерезиса практически нет - он составляет 1C, что слишком мало. Гистерезис достаточно легко ввести в схему добавив всего один резистор

Attachment:
ur5ffr_fan_controller_4.png
ur5ffr_fan_controller_4.png [ 57.83 KiB | Viewed 206 times ]


R2 из двух резисторов 330 и 1k, включенных параллельно. Изменяя значение R4 можно изменять температуру выключения вентилятора. При этом температура включения остается неизменной.

R4=22k - 51C/40C
R4=33k - 51C/44C
R4=47k - 51C/46C
R4=68k - 51C/48C

В этой схеме, как и в предыдущей, выходной транзистор работает в ключевом режиме с минимальной рассеиваемой мощностью и радиатора не требует.

Если надо чтобы при передаче вентилятор включался независимо от температуры, то достаточно на затвор полевого транзистора подать через резистор положительное напряжение так, чтобы он открылся. Тогда при переходе в режим приема вентилятор будет работать до тех пор пока температура не снизится ниже пороговой.


Top
 Profile  
 
PostPosted: 16 Jun 2022, 19:05 
Offline
Site Admin

Joined: 21 Apr 2012, 22:00
Posts: 1731
Location: Odessa
Позывной: UR5FFR
Хорошо когда в тумбочке есть LM35. А если нет? Тогда будем мастерить термореле из говна и палок того что есть под руками. Так как датчик должен надежно крепиться к радиатору без всяких там термоклеев и прочих прокладок то логично использовать переход транзистора. Возьмем pnp транзистор BD140 и включим его по схеме аналога стабилитрона. При этом мы увеличим температурный градиент который у pn-перехода равен 2мв/С во столько раз, во сколько раз выше напряжение стабилизации нашего аналога стабилитрона чем падение напряжения на pn-переходе. Далее нам надо это напряжение сравнить с образцовым с помощью компаратора и выработать сигнал управления выходным транзистором. Но использовать в таком простом устройстве ОУ совершенно не хотелось. Тем более что есть очень распространенный стабилизатор TL431, который совмещает в себе и компаратор и ИОН.

Attachment:
ur5ffr_fan_controller_5.png
ur5ffr_fan_controller_5.png [ 59.13 KiB | Viewed 191 times ]


В исходном состоянии TL431 открыт и напряжение на его катоде равно 1.8в-1.9в. При увеличении температуры ток через BD140 увеличивается, напряжение на управляющем электроде TL431 уменьшается и он закрывается. При этом напряжение на его катоде увеличивается практически до напряжения питания.

Чтобы использовать перепад напряжения 1.8в-Vcc выбран MOSFET с высоким пороговым напряжением 3.5в.
Резистором R1 регулируется порог срабатывания. Резистор R4 добавляет гистерезис.
При указанных номиналах и выставленном пороге срабатывания в 50С отпускание происходит при 44С.

Выходной транзистор в данной схеме работает в ключевом режиме и рассеиваеимая на нем мощность минимальна - радиатор ему не нужен.


Top
 Profile  
 
Display posts from previous:  Sort by  
Post new topic Reply to topic  [ 3 posts ] 

All times are UTC + 2 hours [ DST ]


Who is online

Users browsing this forum: No registered users and 1 guest


You cannot post new topics in this forum
You cannot reply to topics in this forum
You cannot edit your posts in this forum
You cannot delete your posts in this forum
You cannot post attachments in this forum

Search for:
Jump to:  
cron
Powered by phpBB® Forum Software © phpBB Group