Falownik z wyciszonym wentylatorem: 4 kroki (ze zdjęciami)

2024 Autor: John Day | [email protected]. Ostatnio zmodyfikowany: 2024-01-30 11:32

Jest to projekt modernizacji falownika DC na AC.

Lubię wykorzystywać energię słoneczną w moim domu do oświetlenia, zasilania ładowarek USB i nie tylko. Regularnie napędzam narzędzia 230V energią słoneczną przez falownik, również używając narzędzi wokół mojego samochodu zasilając je z akumulatora samochodu. Wszystkie te scenariusze wymagają falownika 12V-230V.

Jednak jedną z wad korzystania z falowników jest ciągły hałas wytwarzany przez zintegrowany wentylator chłodzący.

Mój inwerter jest dość mały z maksymalną mocą wyjściową 300W. Uruchamiam z niego umiarkowane obciążenia (np. lutownicę, narzędzie obrotowe, oświetlenie punktowe itp.), a falownik zwykle nie potrzebuje stałego wymuszonego przepływu powietrza przez obudowę.

Uratujmy się więc od tego okropnego hałasu wentylatora, który wściekle rozdziela powietrze z pełną mocą i sterujmy wentylatorem za pomocą czujnika temperatury!

Krok 1: Funkcje

Marzyłem o obwodzie sterowania wentylatorem z 3 stanami:

1. Falownik jest chłodny, a wentylator pracuje cicho na niskich obrotach (obrotach na minutę). Niestandardowy wskaźnik LED zaświeci się na zielono.
2. Falownik się nagrzewa. Wentylator zostaje przełączony na pełną prędkość, a dioda LED zmienia kolor na żółty.
3. Falownik jeszcze wyżej podnosi swoją temperaturę. Brzęczyk emitujący hałas krzyczy, wskazując, że poziom ciepła mógłby uszkodzić falownik, a wentylator nie może zrekompensować rozpraszania ciepła.

Gdy tylko zwiększona aktywność wentylatora jest w stanie schłodzić falownik, obwód automatycznie powraca do stanu 2, a później do stanu uspokajania 1.

Nie jest wymagana żadna ręczna interwencja. Bez przełączników, bez przycisków, bez konserwacji.

Krok 2: Wymagane składniki

Do inteligentnego sterowania wentylatorem falownika potrzebne są co najmniej następujące elementy:

• układ wzmacniacza operacyjnego (użyłem podwójnego wzmacniacza operacyjnego LM258)
• termistor (6,8 KΩ) z rezystorem o stałej wartości (4,7 KΩ)
• rezystor zmienny (500 KΩ)
• Tranzystor PNP do napędzania wentylatora i rezystor 1 KΩ do zachowania tranzystora
• opcjonalnie dioda półprzewodnikowa (1N4148)

Dzięki tym elementom można zbudować sterownik wentylatora sterowany temperaturą. Jeśli jednak chcesz dodać wskaźniki LED, potrzebujesz więcej:

• dwie diody LED z dwoma rezystorami lub jedna dwukolorowa dioda LED z jednym rezystorem
• potrzebujesz również tranzystora NPN do sterowania diodą LED!

Jeśli chcesz również funkcję ostrzegania o przegrzaniu, będziesz potrzebować:

• brzęczyk i jeszcze jeden rezystor zmienny (500 KΩ)
• opcjonalnie inny tranzystor PNP
• opcjonalnie dwa rezystory stałowartościowe (470 Ω dla brzęczyka i 1 KΩ dla tranzystora)

Głównym powodem, dla którego zaimplementowałem ten obwód, jest wyciszenie wentylatora. Oryginalny wentylator był zaskakująco głośny, więc wymieniłem go na wersję o niskiej mocy i znacznie cichszą. Ten wentylator zużywa zaledwie 0,78 W, więc mały tranzystor PNP poradzi sobie z nim bez przegrzania, jednocześnie zasilając diodę LED. Tranzystor 2N4403 PNP ma maksymalny prąd 600 mA na swoim kolektorze. Wentylator podczas pracy pobiera 60 mA (0,78 W/14 V = 0, 06 A), a dioda LED pobiera dodatkowo 10 mA. Dzięki temu tranzystor może je bezpiecznie obsłużyć bez przekaźnika lub przełącznika MOSFET.

Brzęczyk może działać bezpośrednio bez rezystora, ale jego dźwięk jest dla mnie zbyt głośny i denerwujący, więc zastosowałem rezystor 470 Ω, aby uzyskać bardziej przyjazny dźwięk. Drugi tranzystor PNP można pominąć, ponieważ wzmacniacz operacyjny może bezpośrednio sterować małym brzęczykiem. Tranzystor służy do płynniejszego włączania i wyłączania brzęczyka, eliminując zanikający dźwięk.

Krok 3: Projekt i schemat

Diodę umieściłem na górze obudowy falownika. W ten sposób można go łatwo zobaczyć pod dowolnym kątem widzenia.

Wewnątrz falownika umieściłem dodatkowy obwód tak, aby nie blokował drogi przepływu powietrza. Ponadto termistor nie powinien znajdować się w strumieniu powietrza, ale w niezbyt dobrze wentylowanym rogu. W ten sposób mierzy głównie temperaturę elementów wewnętrznych, a nie temperaturę przepływu powietrza. Głównym źródłem ciepła w falowniku nie są MOSTFET (którego temperaturę mierzy mój termistor), ale transformator. Jeśli chcesz, aby wentylator szybko reagował na zmiany obciążenia falownika, powinieneś umieścić głowicę termistora w transformatorze.

Dla uproszczenia przymocowałem obwód do obudowy dwustronną taśmą samoprzylepną.

Obwód jest zasilany ze złącza wentylatora chłodzącego falownika. Właściwie jedyną modyfikacją, jaką dokonałem na wewnętrznych elementach falownika, jest przecięcie przewodów wentylatora i włożenie obwodu między złącze wentylatora a sam wentylator. (Drugą modyfikacją jest wywiercony w górnej części obudowy otwór na diodę LED.)

Potencjometry zmienne mogą być dowolnego typu, jednak preferowane są potencjometry śrubowe, ponieważ mogą być precyzyjnie dostrojone i znacznie mniejsze niż potencjometry z gałką. Początkowo dostroiłem śrubowy trymer, który włącza wentylator do 220 KΩ, mierzonych po stronie dodatniej. Drugi trymer został ustawiony na 280 KΩ.

Dioda półprzewodnikowa jest tam, aby uniknąć przepływu prądu indukcyjnego wstecz, gdy silnik elektryczny wentylatora jest właśnie wyłączony, ale wirnik nadal obraca się swoim pędem. Jednak zastosowanie diody jest tutaj opcjonalne, ponieważ przy tak małym silniku wentylatora indukcja jest tak mała, że nie może spowodować uszkodzenia obwodu.

LM258 to układ z dwoma wzmacniaczami operacyjnymi składający się z dwóch niezależnych wzmacniaczy operacyjnych. Możemy podzielić rezystancję wyjściową termistora między dwa piny wejściowe wzmacniacza operacyjnego. W ten sposób jesteśmy w stanie włączyć wentylator przy niższej temperaturze i brzęczyk przy wyższej temperaturze używając tylko jednego termistora.

Użyłbym stabilizowanego napięcia do napędzania mojego obwodu i uzyskania stałych punktów temperatury włączania/wyłączania, które są niezależne od poziomu napięcia akumulatora, na którym pracuje falownik, ale chcę również, aby projekt obwodu był tak prosty, jak to tylko możliwe, więc Zrezygnowałem z używania regulatora napięcia i przełącznika z transoptorem do napędzania wentylatora nieregulowanym napięciem dla maksymalnych obrotów.

Uwaga: Układ przedstawiony na tym schemacie obejmuje wszystkie wymienione wcześniej cechy. Jeśli chcesz mniej lub inne funkcje niż obwód, należy odpowiednio zmodyfikować. Na przykład pominięcie diody LED i niezmodyfikowanie czegokolwiek innego doprowadzi do awarii. Pamiętaj też, że wartości rezystorów i termistora mogą się różnić, jednak jeśli używasz wentylatora o innych parametrach niż moje, musisz również zmodyfikować wartości rezystorów. Wreszcie, jeśli twój wentylator jest większy i wymaga większej mocy, będziesz musiał włączyć do obwodu przekaźnik lub przełącznik MOSFET - mały tranzystor wypali się przez prąd, który pobiera twój wentylator. Zawsze testuj na prototypie!

OSTRZEŻENIE! Zagrażające życiu!

Falowniki mające w sobie wysokie napięcie. Jeśli nie znasz zasad bezpieczeństwa związanych z obchodzeniem się z komponentami wysokiego napięcia, NIE NALEŻY OTWIERAĆ INWERTERA!

Krok 4: Ustawianie poziomów temperatury

Dzięki dwóm zmiennym opornikom (potencjometry lub spiralne trymery w moim przypadku) można dostosować poziomy temperatury, przy których pracuje wentylator i brzęczyk. Jest to procedura prób i błędów: musisz znaleźć właściwe ustawienia przez kilka próbnych cykli.

Najpierw pozwól termistorowi ostygnąć. Następnie ustaw pierwszy potencjometr do punktu, w którym przełącza diodę LED z zielonej na żółtą, a wentylator z niskich na wysokie obroty. Teraz dotknij termistora i pozwól mu się rozgrzać opuszkami palców, jednocześnie dostrajając potencjometr, aż ponownie wyłączy wentylator. W ten sposób ustawiasz poziom temperatury na około 30 stopni Celsjusza. Prawdopodobnie potrzebujesz nieco wyższej temperatury (może powyżej 40 stopni Celsjusza), aby włączyć wentylator, więc włącz trymer i przetestuj nowy poziom włączania/wyłączania, podgrzewając termistor.

Drugi potencjometr sterujący brzęczykiem można ustawić (oczywiście na wyższy poziom temperatury) w ten sam sposób.

Używam falownika sterowanego wentylatorem z dużą satysfakcją - i to w ciszy.;-)