Wenn Handwerker Kühler für Handwerkszwecke verwenden, besteht die Notwendigkeit, die Rotationsgeschwindigkeit zu steuern. Dafür gibt es Tools, aber dann braucht man einen Computer. Für den autonomen Betrieb des Lüfters ist Hardware erforderlich. Der Sender SamChina zeigte eine interessante Lösung für das Problem.

Geschwindigkeitsregler für 4 Lüfter. Mit angenehm blauer Hintergrundbeleuchtung. 4 Anschlüsse. Befestigungselemente. Verkauft in diesem chinesischen Laden (suchen Sie nach Reobas).

Versuchen wir, eine Komposition aus mehreren Ventilatoren von einem PC aus zusammenzustellen und einzuschalten.

An ein Standard-PC-Netzteil anschließen. Sehen Sie sich den Videotest an.

Selbstgemachter Regler

Auf dem RETROREMONT-Kanal zeigten sie, wie man eine einfache Schaltung zum Einstellen der Lüftergeschwindigkeit lötet. Zur Kühlung des Netzteils können Sie einen Kühler verwenden, indem Sie eine einfache Haube verwenden. Hierzu benötigen Sie ein einfaches Diagramm. Nur 3 Teile.

Variabler Widerstand von 680 bis 1 Kiloohm. Transistor kt 815 – 817-819. Widerstand 1 kOhm. Lassen Sie uns die Schaltung zusammenbauen und in Aktion testen.

Zweiter Reglerkreis

In diesem Video-Tutorial werden zwei Optionen vorgestellt, mit denen Sie die Drehzahl eines PC-Lüfters anpassen können. Dabei kommt Hardware zum Einsatz, also Mikroelektronik. In beiden Fällen kommen Kühler aus Systemeinheiten zum Einsatz.

Erste Wahl. Dieser Lüfter wird mit 12 Volt betrieben. Wir verbinden es über den Stromkreis. Die hier verwendete Stromversorgung beträgt 12 Volt, sie wird in Kerzen verwendet.

Video zum ServLesson-Kanal.

Verwalten des Kühlers (thermische Steuerung von Lüftern in der Praxis)

Für diejenigen, die jeden Tag (und vor allem jede Nacht) einen Computer benutzen, liegt die Idee des Silent PC sehr am Herzen. Viele Veröffentlichungen widmen sich diesem Thema, doch das Problem des von einem Computer erzeugten Lärms ist heute noch lange nicht gelöst. Eine der Hauptgeräuschquellen in einem Computer ist der Prozessorkühler.

Bei der Verwendung von Software-Kühltools wie CpuIdle, Waterfall und anderen oder beim Arbeiten unter den Betriebssystemen Windows NT/2000/XP und Windows 98SE sinkt die durchschnittliche Prozessortemperatur im Idle-Modus deutlich. Der Kühlerlüfter weiß davon jedoch nichts und arbeitet mit voller Leistung und maximalem Geräuschpegel weiter. Natürlich gibt es spezielle Dienstprogramme (z. B. SpeedFan), die die Lüftergeschwindigkeit steuern können. Allerdings funktionieren solche Programme nicht auf allen Mainboards. Aber selbst wenn sie funktionieren, kann man sagen, dass sie nicht sehr schlau sind. So läuft der Lüfter beim Hochfahren des Rechners auch bei relativ kaltem Prozessor mit maximaler Drehzahl.

Der Ausweg aus der Situation ist eigentlich einfach: Um die Drehzahl des Lüfterrads zu steuern, können Sie einen analogen Regler mit separatem Temperatursensor bauen, der am Kühler des Kühlers angebracht ist. Generell gibt es unzählige Schaltungslösungen für solche Thermostate. Aber die beiden einfachsten Temperaturkontrollsysteme verdienen unsere Aufmerksamkeit, mit denen wir uns nun befassen werden.

Beschreibung

Wenn der Kühler keinen Drehzahlmesserausgang hat (oder dieser Ausgang einfach nicht verwendet wird), können Sie den einfachsten Stromkreis bauen, der eine minimale Anzahl von Teilen enthält (Abb. 1).

Reis. 1. Schematische Darstellung der ersten Version des Thermostats

Seit den Tagen der „Vierer“ wird ein nach diesem Schema aufgebauter Regler verwendet. Es basiert auf der Komparator-Mikroschaltung LM311 (das inländische Analogon ist KR554CA3). Trotz der Verwendung eines Komparators sorgt der Regler für eine lineare und nicht für eine Schaltregelung. Es könnte sich eine berechtigte Frage stellen: „Wie kam es, dass für die lineare Regelung ein Komparator und kein Operationsverstärker verwendet wurde?“ Nun, dafür gibt es mehrere Gründe. Erstens verfügt dieser Komparator über einen relativ leistungsstarken Open-Collector-Ausgang, der den Anschluss eines Lüfters ohne zusätzliche Transistoren ermöglicht. Zweitens ist es aufgrund der Tatsache, dass die Eingangsstufe auf pnp-Transistoren aufgebaut ist, die in einer Schaltung mit einem gemeinsamen Kollektor verbunden sind, auch bei unipolarer Versorgung möglich, mit niedrigen Eingangsspannungen zu arbeiten, die nahezu auf Erdpotential liegen. Wenn Sie also eine Diode als Temperatursensor verwenden, müssen Sie mit Eingangspotentialen von nur 0,7 V arbeiten, was die meisten Operationsverstärker nicht zulassen. Drittens kann jeder Komparator durch eine negative Rückkopplung abgedeckt werden, dann funktioniert er wie Operationsverstärker (dies ist übrigens genau die Verbindung, die verwendet wurde).

Als Temperatursensoren werden häufig Dioden eingesetzt. Bei einer Siliziumdiode hat der pn-Übergang einen Spannungstemperaturkoeffizienten von etwa -2,3 mV/°C und einen Durchlassspannungsabfall von etwa 0,7 V. Die meisten Dioden haben ein Gehäuse, das für die Montage auf einem Heizkörper völlig ungeeignet ist. Gleichzeitig sind einige Transistoren speziell dafür angepasst. Einer davon sind die Haushaltstransistoren KT814 und KT815. Wird ein solcher Transistor an einen Heizkörper geschraubt, wird der Kollektor des Transistors elektrisch mit diesem verbunden. Um Probleme zu vermeiden, muss in der Schaltung, in der dieser Transistor verwendet wird, der Kollektor geerdet sein. Basierend darauf benötigt unser Temperatursensor einen PNP-Transistor, zum Beispiel KT814.

Sie können natürlich auch einfach einen der Transistoranschlüsse als Diode verwenden. Aber hier können wir schlauer sein und etwas Schlaueres tun :) Tatsache ist, dass der Temperaturkoeffizient der Diode relativ niedrig ist und es ziemlich schwierig ist, kleine Spannungsänderungen zu messen. Hier stören Rauschen, Störungen und Instabilität der Versorgungsspannung. Um den Temperaturkoeffizienten eines Temperatursensors zu erhöhen, wird daher häufig eine Kette aus in Reihe geschalteten Dioden verwendet. Bei einer solchen Kette erhöhen sich der Temperaturkoeffizient und der Durchlassspannungsabfall proportional zur Anzahl der angeschlossenen Dioden. Aber wir haben keine Diode, sondern einen ganzen Transistor! Tatsächlich können Sie durch Hinzufügen von nur zwei Widerständen ein Netzwerk mit zwei Anschlüssen auf einem Transistor aufbauen, dessen Verhalten dem Verhalten einer Diodenkette entspricht. Dies geschieht im beschriebenen Thermostat.

Der Temperaturkoeffizient eines solchen Sensors wird durch das Verhältnis der Widerstände R2 und R3 bestimmt und ist gleich T cvd *(R3/R2+1), wobei T cvd der Temperaturkoeffizient eines pn-Übergangs ist. Es ist unmöglich, das Widerstandsverhältnis unbegrenzt zu erhöhen, da mit dem Temperaturkoeffizienten auch der Spannungsabfall in Vorwärtsrichtung zunimmt, der leicht die Versorgungsspannung erreichen kann und die Schaltung dann nicht mehr funktioniert. Bei dem beschriebenen Regler wird der Temperaturkoeffizient auf etwa -20 mV/°C gewählt, während der Durchlassspannungsabfall etwa 6 V beträgt.

Der Temperatursensor VT1R2R3 ist in der Messbrücke enthalten, die aus den Widerständen R1, R4, R5, R6 besteht. Die Brücke wird von einem parametrischen Spannungsstabilisator VD1R7 gespeist. Die Notwendigkeit der Verwendung eines Stabilisators ist darauf zurückzuführen, dass die +12-V-Versorgungsspannung im Computer recht instabil ist (bei einem Schaltnetzteil erfolgt nur eine Gruppenstabilisierung der Ausgangspegel +5 V und +12 V).

Die Unsymmetriespannung der Messbrücke liegt an den Eingängen des Komparators an, der aufgrund der Wirkung der Gegenkopplung im linearen Modus arbeitet. Mit dem Trimmerwiderstand R5 können Sie die Einstellkennlinie verschieben, und durch Ändern des Werts des Rückkopplungswiderstands R8 können Sie dessen Steigung ändern. Die Kapazitäten C1 und C2 gewährleisten die Stabilität des Reglers.

Der Regler ist auf einem Steckbrett montiert, das aus einem Stück einseitiger Glasfaserfolie besteht (Abb. 2).

Reis. 2. Installationsdiagramm der ersten Version des Thermostats

Um die Größe der Platine zu reduzieren, empfiehlt sich der Einsatz von SMD-Elementen. Obwohl man im Prinzip mit gewöhnlichen Elementen auskommen kann. Die Platine wird mit einer Schraube, mit der der Transistor VT1 befestigt ist, am Kühler des Kühlers befestigt. Dazu sollten Sie ein Loch in den Kühler bohren, in das Sie vorzugsweise ein M3-Gewinde schneiden. Als letzten Ausweg können Sie eine Schraube und eine Mutter verwenden. Bei der Auswahl einer Stelle am Kühler zur Befestigung der Platine müssen Sie auf die Zugänglichkeit des Trimmwiderstands achten, wenn sich der Kühler im Computer befindet. Auf diese Weise können Sie die Platine nur an Heizkörpern „klassischer“ Bauart befestigen, die Befestigung an zylindrischen Heizkörpern (z. B. Orbs) kann jedoch zu Problemen führen. Lediglich der Temperatursensortransistor sollte einen guten thermischen Kontakt zum Kühler haben. Wenn daher nicht die gesamte Platine auf den Kühler passt, können Sie sich darauf beschränken, einen Transistor darauf zu installieren, der in diesem Fall über Drähte mit der Platine verbunden ist. Das Board selbst kann an jedem beliebigen Ort platziert werden. Die Befestigung des Transistors am Heizkörper ist nicht schwierig, man kann ihn sogar einfach zwischen die Lamellen stecken und mit Wärmeleitpaste für den thermischen Kontakt sorgen. Eine weitere Befestigungsmethode ist die Verwendung von Kleber mit guter Wärmeleitfähigkeit.

Bei der Installation eines Temperatursensortransistors an einem Heizkörper wird dieser mit Masse verbunden. In der Praxis bereitet dies jedoch keine besonderen Schwierigkeiten, zumindest bei Systemen mit Celeron- und PentiumIII-Prozessoren (der Teil ihres Kristalls, der mit dem Kühlkörper in Kontakt steht, hat keine elektrische Leitfähigkeit).

Die Platine ist elektrisch mit den Lüfterkabeln verbunden. Auf Wunsch können Sie sogar Steckverbinder installieren, um die Drähte nicht zu durchtrennen. Eine korrekt aufgebaute Schaltung erfordert praktisch keine Anpassung: Sie müssen nur den Trimmwiderstand R5 verwenden, um die erforderliche Drehzahl des Lüfterrads entsprechend der aktuellen Temperatur einzustellen. In der Praxis hat jeder einzelne Lüfter eine Mindestversorgungsspannung, bei der das Laufrad zu rotieren beginnt. Durch Einstellen des Reglers können Sie erreichen, dass sich der Lüfter bei einer Kühlertemperatur, beispielsweise nahe der Umgebungstemperatur, mit der niedrigstmöglichen Geschwindigkeit dreht. Da der Wärmewiderstand verschiedener Kühlkörper jedoch stark variiert, können Anpassungen der Regelsteilheit erforderlich sein. Die Steigung der Kennlinie wird durch den Wert des Widerstands R8 eingestellt. Der Widerstandswert kann zwischen 100 K und 1 M liegen. Je höher dieser Wert ist, desto niedriger ist die Kühlertemperatur und der Lüfter erreicht seine maximale Geschwindigkeit. In der Praxis beträgt die Prozessorauslastung sehr oft nur wenige Prozent. Dies ist beispielsweise bei der Arbeit in Texteditoren zu beobachten. Beim Einsatz eines Softwarekühlers kann in solchen Momenten der Lüfter mit deutlich reduzierter Drehzahl laufen. Genau das sollte die Regulierungsbehörde bieten. Mit zunehmender Auslastung des Prozessors steigt jedoch auch seine Temperatur und der Regler muss die Lüfterversorgungsspannung schrittweise auf das Maximum erhöhen, um eine Überhitzung des Prozessors zu verhindern. Die Kühlertemperatur sollte bei Erreichen der vollen Lüftergeschwindigkeit nicht sehr hoch sein. Es ist schwierig, konkrete Empfehlungen zu geben, aber zumindest sollte diese Temperatur um 5 bis 10 Grad von der kritischen Temperatur „nacheilen“, wenn die Stabilität des Systems bereits beeinträchtigt ist.

Ja, noch etwas. Es empfiehlt sich, den Stromkreis zunächst über eine externe Stromquelle einzuschalten. Andernfalls kann es bei einem Kurzschluss im Stromkreis durch den Anschluss des Stromkreises an den Motherboard-Anschluss zu einer Beschädigung des Stromkreises kommen.

Nun die zweite Version des Schemas. Wenn der Lüfter mit einem Drehzahlmesser ausgestattet ist, ist es nicht mehr möglich, den Steuertransistor mit der Erdungsleitung des Lüfters zu verbinden. Daher ist der interne Komparatortransistor hier nicht geeignet. In diesem Fall ist ein zusätzlicher Transistor erforderlich, der den +12 V-Lüfterkreis regelt. Im Prinzip war es möglich, die Schaltung am Komparator einfach leicht zu modifizieren, zur Abwechslung wurde jedoch eine mit Transistoren bestückte Schaltung angefertigt, die im Volumen noch kleiner ausfiel (Abb. 3).

Reis. 3. Schematische Darstellung der zweiten Version des Thermostats

Da sich die gesamte auf dem Kühler platzierte Platine erwärmt, ist es ziemlich schwierig, das Verhalten der Transistorschaltung vorherzusagen. Daher war eine vorläufige Modellierung der Schaltung mit dem PSpice-Paket erforderlich. Das Simulationsergebnis ist in Abb. dargestellt. 4.

Reis. 4. Ergebnis der Schaltungssimulation im PSpice-Paket

Wie aus der Abbildung ersichtlich ist, steigt die Lüfterversorgungsspannung linear von 4 V bei 25 °C auf 12 V bei 58 °C. Dieses Verhalten des Controllers entspricht im Allgemeinen unseren Anforderungen und zu diesem Zeitpunkt war die Modellierungsphase abgeschlossen.

Die schematischen Diagramme dieser beiden Thermostatoptionen haben viele Gemeinsamkeiten. Insbesondere der Temperatursensor und die Messbrücke sind völlig identisch. Der einzige Unterschied ist der Spannungsungleichgewichtsverstärker der Brücke. Bei der zweiten Option wird diese Spannung der Kaskade am Transistor VT2 zugeführt. Die Basis des Transistors ist der invertierende Eingang des Verstärkers und der Emitter ist der nichtinvertierende Eingang. Als nächstes gelangt das Signal zur zweiten Verstärkerstufe am Transistor VT3 und dann zur Ausgangsstufe am Transistor VT4. Der Zweck der Behälter ist der gleiche wie bei der ersten Option. Nun, der Schaltplan des Reglers ist in Abb. dargestellt. 5.

Reis. 5. Installationsdiagramm der zweiten Version des Thermostats

Das Design ähnelt der ersten Option, außer dass die Platine etwas kleiner ist. Die Schaltung kann gewöhnliche Elemente (nicht SMD) und beliebige Transistoren mit geringer Leistung verwenden, da der von Lüftern verbrauchte Strom normalerweise 100 mA nicht überschreitet. Ich stelle fest, dass diese Schaltung auch zur Steuerung von Lüftern mit hohem Stromverbrauch verwendet werden kann, allerdings muss in diesem Fall der VT4-Transistor durch einen leistungsstärkeren ersetzt werden. Was den Tachometerausgang betrifft, so wird das Signal des TG-Tachogenerators direkt durch die Reglerplatine geleitet und zum Motherboard-Anschluss geleitet. Die Methode zum Einrichten der zweiten Version des Reglers unterscheidet sich nicht von der für die erste Option angegebenen Methode. Nur bei dieser Option erfolgt die Anpassung über den Trimmwiderstand R7 und die Steigung der Kennlinie wird durch den Wert des Widerstands R12 eingestellt.

Schlussfolgerungen

Der praktische Einsatz des Thermostats (zusammen mit Software-Kühltools) hat seine hohe Effizienz im Hinblick auf die Reduzierung der vom Kühler erzeugten Geräusche gezeigt. Allerdings muss der Kühler selbst recht effizient sein. Beispielsweise lieferte der Boxkühler in einem System mit einem Celeron566-Prozessor mit 850 MHz keine ausreichende Kühlleistung mehr, sodass der Regler selbst bei durchschnittlicher Prozessorlast die Kühlerversorgungsspannung auf den Maximalwert erhöhte. Die Situation wurde behoben, nachdem der Lüfter durch einen effizienteren Lüfter mit größerem Flügeldurchmesser ersetzt wurde. Jetzt erreicht der Lüfter erst dann seine volle Drehzahl, wenn der Prozessor längere Zeit mit nahezu 100 % Auslastung läuft.

Das Hauptproblem bei Lüftern, die diesen oder jenen Teil des Computers kühlen, ist erhöhter Geräuschpegel. Grundlegende Elektronik und verfügbare Materialien werden uns helfen, dieses Problem selbst zu lösen. Dieser Artikel enthält einen Anschlussplan zum Einstellen der Lüftergeschwindigkeit und Fotos, wie ein selbstgebauter Drehzahlregler aussieht.

Es ist zu beachten, dass die Anzahl der Umdrehungen in erster Linie von der Höhe der zugeführten Spannung abhängt. Durch die Reduzierung des angelegten Spannungspegels werden sowohl Lärm als auch Geschwindigkeit reduziert.

Schaltplan:

Hier sind die Details, die wir benötigen: ein Transistor und zwei Widerstände.

Für den Transistor nehmen Sie KT815 oder KT817, Sie können auch den leistungsstärkeren KT819 verwenden.

Die Wahl des Transistors hängt von der Lüfterleistung ab. Zum Einsatz kommen meist einfache DC-Lüfter mit einer Spannung von 12 Volt.

Widerstände müssen mit den folgenden Parametern verwendet werden: Der erste ist konstant (1 kOhm) und der zweite ist variabel (von 1 kOhm bis 5 kOhm), um die Lüftergeschwindigkeit anzupassen.

Bei einer Eingangsspannung (12 Volt) kann die Ausgangsspannung durch Drehen des Schiebeteils des Widerstands R2 eingestellt werden. In der Regel hört der Lüfter bei einer Spannung von 5 Volt oder weniger auf, Geräusche zu machen.

Bei Verwendung eines Reglers mit leistungsstarkem Lüfter empfehle ich Ihnen, den Transistor auf einem kleinen Kühlkörper zu installieren.

Das ist alles, jetzt können Sie den Lüftergeschwindigkeitsregler mit Ihren eigenen Händen zusammenbauen, ohne dass es zu Geräuschen kommt.

Herzliche Grüße, Edgar.

Proportionale Kontrolle ist der Schlüssel zur Stille!
Vor welcher Aufgabe steht unser Managementsystem? Ja, damit sich die Propeller nicht umsonst drehen, damit die Drehzahl von der Temperatur abhängt. Je heißer das Gerät, desto schneller dreht sich der Lüfter. Logisch? Logisch! Wir werden es darüber regeln.

Natürlich können Sie sich mit Mikrocontrollern beschäftigen, in mancher Hinsicht ist es sogar noch einfacher, aber das ist überhaupt nicht notwendig. Meiner Meinung nach ist es einfacher, ein analoges Steuerungssystem zu erstellen – Sie müssen sich nicht um die Programmierung in Assembler kümmern.
Es wird kostengünstiger und einfacher einzurichten und zu konfigurieren sein, und vor allem kann jeder das System bei Bedarf nach seinen Wünschen erweitern und ausbauen, indem er Kanäle und Sensoren hinzufügt. Sie benötigen lediglich ein paar Widerstände, eine Mikroschaltung und einen Temperatursensor. Na ja, auch gerade Arme und etwas Lötfähigkeiten.

Ansicht des Schals von oben

Untersicht

Verbindung:

• Chip-Widerstände der Größe 1206. Oder kaufen Sie sie einfach in einem Geschäft – der durchschnittliche Preis für einen Widerstand beträgt 30 Kopeken. Am Ende hindert Sie niemand daran, die Platine ein wenig zu optimieren, sodass Sie anstelle des Widerstandschips normale Widerstände mit Beinen anlöten können, und davon gibt es in jedem alten Transistorfernseher reichlich.
• Variabler Widerstand mit mehreren Windungen, ca. 15 kOhm.
• Sie benötigen außerdem einen Chipkondensator der Größe 1206 x 470 nf (0,47 uF).
• Jeder Elektrolytleiter mit einer Spannung von 16 Volt und mehr und einer Kapazität im Bereich von 10–100 µF.
• Schraubklemmenblöcke sind optional – Sie können die Drähte einfach an die Platine anlöten, aber ich habe rein aus ästhetischen Gründen einen Klemmenblock installiert – das Gerät sollte solide aussehen.
• Als Leistungselement nehmen wir einen leistungsstarken MOSFET-Transistor, der die Stromversorgung des Kühlers steuert. Zum Beispiel IRF630 oder IRF530, es kann manchmal aus alten Netzteilen eines Computers herausgerissen werden. Natürlich ist die Leistung eines winzigen Propellers zu groß, aber man weiß nie, was ist, wenn man dort etwas Stärkeres unterbringen möchte?
• Wir messen die Temperatur mit einem Präzisionssensor LM335Z; er kostet nicht mehr als zehn Rubel und ist nicht Mangelware, und bei Bedarf können Sie ihn durch eine Art Thermistor ersetzen, da dies auch keine Seltenheit ist.
• Der Hauptbestandteil, auf dem alles basiert, ist eine Mikroschaltung, die aus vier Operationsverstärkern in einem Gehäuse besteht – der LM324N ist eine sehr beliebte Sache. Es gibt eine Reihe von Analoga (LM124N, LM224N, 1401UD2A). Die Hauptsache ist, sicherzustellen, dass es sich in einem DIP-Gehäuse befindet (so lang, mit vierzehn Beinen, wie auf den Bildern).

Wunderbarer Modus - PWM

PWM-Signalerzeugung

Um den Lüfter langsamer drehen zu lassen, reicht es aus, seine Spannung zu reduzieren. Beim einfachsten Reobass erfolgt dies über einen variablen Widerstand, der in Reihe mit dem Motor geschaltet ist. Dadurch fällt ein Teil der Spannung am Widerstand ab und weniger gelangt in den Motor, was zu einer Verringerung der Drehzahl führt. Wo ist der Bastard, merkst du das nicht? Ja, der Hinterhalt besteht darin, dass die am Widerstand freigesetzte Energie nicht in irgendetwas, sondern in gewöhnliche Wärme umgewandelt wird. Benötigen Sie eine Heizung in Ihrem Computer? Offensichtlich nicht! Deshalb werden wir einen schlaueren Weg gehen - wir werden verwenden Pulsweitenmodulation aka PWM oder PWM. Es klingt beängstigend, aber keine Angst, alles ist einfach. Stellen Sie sich den Motor als einen riesigen Wagen vor. Sie können ihn kontinuierlich mit dem Fuß drücken, was einer direkten Aktivierung gleichkommt. Und man kann sich mit Tritten fortbewegen – das wird passieren PWM. Je länger der Tritt, desto stärker beschleunigen Sie den Wagen.
Bei PWM Beim Antreiben des Motors handelt es sich nicht um eine konstante Spannung, sondern um rechteckige Impulse, als würde man den Strom ein- und ausschalten, nur schnell, Dutzende Male pro Sekunde. Aber der Motor hat eine starke Trägheit und auch die Induktivität der Wicklungen, sodass diese Impulse scheinbar miteinander aufsummiert – integriert werden. Diese. Je größer die Gesamtfläche unter den Impulsen pro Zeiteinheit ist, desto größer ist die äquivalente Spannung am Motor. Bei schmalen Impulsen, wie Nadeln, dreht sich der Motor kaum, bei breiten, nahezu lückenlosen Impulsen kommt es einem direkten Einschalten gleich. Wir werden den Motor an- und ausschalten MOSFET Transistor, und die Schaltung erzeugt die Impulse.
Säge + gerade = ?
Ein solch raffiniertes Steuersignal wird auf einfache Weise erhalten. Dafür brauchen wir Komparator Fahren Sie das Signal Sägezahn Formen und vergleichen ihn mit irgendjemandem dauerhaft Spannung. Sehen Sie das Bild an. Nehmen wir an, unsere Säge geht auf einen negativen Ausgang Komparator, und die konstante Spannung ist positiv. Der Komparator addiert diese beiden Signale, bestimmt, welches größer ist, und fällt dann ein Urteil: Wenn die Spannung am negativen Eingang größer als die positive ist, beträgt der Ausgang null Volt, und wenn die positive Spannung größer als die negative ist , dann ist der Ausgang die Versorgungsspannung, also etwa 12 Volt. Unsere Säge läuft kontinuierlich, sie verändert ihre Form im Laufe der Zeit nicht, ein solches Signal wird Referenzsignal genannt.
Die Gleichspannung kann jedoch je nach Temperatur des Sensors steigen oder fallen, also ansteigen oder abfallen. Je höher die Temperatur des Sensors ist, desto mehr Spannung kommt aus ihm heraus, was bedeutet, dass die Spannung am Konstanteingang höher wird und dementsprechend am Ausgang des Komparators die Impulse breiter werden, wodurch sich der Lüfter schneller dreht. Dies geschieht so lange, bis die konstante Spannung die Säge abschaltet, wodurch der Motor mit voller Drehzahl anläuft. Wenn die Temperatur niedrig ist, ist die Spannung am Sensorausgang niedrig und die Konstante sinkt unter den untersten Zahn der Säge, was dazu führt, dass keinerlei Impulse mehr vorhanden sind und der Motor vollständig stoppt. Hochgeladen, oder? ;) Nichts, es ist gut für das Gehirn, zu arbeiten.

Temperaturmathematik

Verordnung

Wir verwenden als Sensor LM335Z. Im Wesentlichen das Thermozenerdiode. Der Trick der Zenerdiode besteht darin, dass an ihr eine genau definierte Spannung abfällt, ähnlich wie an einem Begrenzungsventil. Nun, bei einer Thermozenerdiode hängt diese Spannung von der Temperatur ab. U LM335 Die Abhängigkeit sieht aus wie 10 mV * 1 Grad Kelvin. Diese. Die Zählung erfolgt vom absoluten Nullpunkt. Null Celsius entspricht zweihundertdreiundsiebzig Grad Kelvin. Das heißt, um die vom Sensor ausgegebene Spannung zu erhalten, beispielsweise bei plus fünfundzwanzig Grad Celsius, müssen wir zweihundertdreiundsiebzig zu fünfundzwanzig addieren und den resultierenden Wert mit zehn Millivolt multiplizieren.
(25+273)*0,01 = 2,98 V
Bei anderen Temperaturen ändert sich die Spannung hingegen kaum 10 Millivolt pro Grad. Dies ist ein weiteres Setup:
Die Spannung des Sensors ändert sich geringfügig um einige Zehntel Volt, muss aber mit einer Säge verglichen werden, deren Zahnhöhe bis zu zehn Volt erreicht. Um für eine solche Spannung direkt von einem Sensor eine konstante Komponente zu erhalten, muss man ihn auf tausend Grad erhitzen – ein seltenes Durcheinander. Wie dann?
Da es immer noch unwahrscheinlich ist, dass unsere Temperatur unter 25 Grad sinkt, ist alles darunter für uns uninteressant, was bedeutet, dass wir aus der Ausgangsspannung des Sensors nur ganz oben isolieren können, wo alle Änderungen stattfinden. Wie? Ja, subtrahieren Sie einfach zwei Komma achtundneunzig Volt vom Ausgangssignal. Und die restlichen Krümel mit multiplizieren gewinnen, sagen wir dreißig.
Bei fünfzig Grad erreichen wir genau etwa 10 Volt und bei niedrigeren Temperaturen bis auf Null. Somit erhalten wir eine Art Temperaturfenster von 25 bis 50 Grad, innerhalb dessen der Regler arbeitet. Unter fünfundzwanzig wird der Motor abgestellt, über fünfzig wird er direkt eingeschaltet. Zwischen diesen Werten ist die Lüftergeschwindigkeit proportional zur Temperatur. Die Breite des Fensters hängt von der Verstärkung ab. Je größer es ist, desto schmaler ist das Fenster, denn... Die begrenzenden 10 Volt, nach denen der Gleichstromanteil am Komparator höher ist als der der Säge und der Motor direkt einschaltet, treten früher auf.
Aber wir verwenden keinen Mikrocontroller oder Computer. Wie sollen wir also all diese Berechnungen durchführen? Und der gleiche Operationsverstärker. Nicht umsonst wird es operativ genannt; sein ursprünglicher Zweck sind mathematische Operationen. Alle analogen Computer sind darauf aufgebaut – erstaunliche Maschinen übrigens.
Um eine Spannung von einer anderen zu subtrahieren, müssen Sie diese an verschiedene Eingänge des Operationsverstärkers anlegen. Die Spannung vom Temperatursensor wird angelegt positiver Input und die zu subtrahierende Spannung, die Vorspannung, wird angelegt Negativ. Es stellt sich heraus, dass das eine vom anderen subtrahiert wird und das Ergebnis auch mit einer riesigen Zahl, fast unendlich, multipliziert wird, wir erhalten einen weiteren Komparator.
Aber wir brauchen nicht die Unendlichkeit, denn in diesem Fall verengt sich unser Temperaturfenster auf einen Punkt auf der Temperaturskala und wir haben entweder einen stehenden oder sich heftig drehenden Ventilator, und es gibt nichts Ärgerlicheres, als wenn sich der Kompressor eines Schaufelkühlschranks ein- und ausschaltet aus. Wir brauchen auch kein Analogon eines Kühlschranks in einem Computer. Daher verringern wir die Verstärkung, indem wir zu unserem Subtrahierer addieren Rückmeldungen.
Der Kern der Rückkopplung besteht darin, das Signal vom Ausgang zurück zum Eingang zu leiten. Wird die Ausgangsspannung von der Eingangsspannung subtrahiert, handelt es sich um eine negative Rückkopplung, wird sie addiert, handelt es sich um eine positive Rückkopplung. Eine positive Rückkopplung erhöht die Verstärkung, kann jedoch zur Signalerzeugung führen (Automatiker nennen dies Verlust der Systemstabilität). Ein gutes Beispiel für positives Feedback mit Stabilitätsverlust ist, wenn man das Mikrofon einschaltet und in den Lautsprecher steckt. Normalerweise ist sofort ein unangenehmes Heulen oder Pfeifen zu hören – das ist Generation. Wir müssen die Verstärkung unseres Operationsverstärkers auf ein vernünftiges Maß reduzieren, also verwenden wir eine negative Verbindung und leiten das Signal vom Ausgang zum negativen Eingang.
Das Verhältnis von Rückkopplungswiderständen und Eingang ergibt eine Verstärkung, die sich auf die Breite des Steuerfensters auswirkt. Ich ging davon aus, dass dreißig ausreichen würden, aber Sie können es nach Ihren Bedürfnissen berechnen.

Gesehen
Es bleibt nur noch die Herstellung einer Säge bzw. der Zusammenbau eines Sägezahnspannungsgenerators. Es wird aus zwei Operationsverstärkern bestehen. Der erste befindet sich aufgrund der positiven Rückkopplung im Generatormodus und erzeugt rechteckige Impulse, und der zweite dient als Integrator und wandelt diese Rechtecke in eine Sägezahnform um.
Der Rückkopplungskondensator des zweiten Operationsverstärkers bestimmt die Frequenz der Impulse. Je kleiner die Kapazität, desto höher die Frequenz und umgekehrt. Im Allgemeinen in PWM Je mehr Generation, desto besser. Doch es gibt ein Problem: Fällt die Frequenz in den hörbaren Bereich (20 bis 20.000 Hz), dann quietscht der Motor bei dieser Frequenz eklig PWM, was eindeutig im Widerspruch zu unserem Konzept eines lautlosen Computers steht.
Aber ich konnte mit dieser Schaltung keine Frequenz von mehr als fünfzehn Kilohertz erreichen – es klang ekelhaft. Ich musste in die andere Richtung gehen und die Frequenz in den unteren Bereich verschieben, etwa zwanzig Hertz. Der Motor begann ein wenig zu vibrieren, was jedoch nicht hörbar und nur mit den Fingern spürbar ist.
Planen.

Ok, wir haben die Blöcke sortiert, es ist Zeit, uns das Diagramm anzusehen. Ich denke, die meisten haben bereits erraten, was was ist. Aber ich werde es trotzdem erklären, um es klarer zu machen. Die gepunkteten Linien im Diagramm zeigen Funktionsblöcke an.
Block 1
Dies ist ein Sägegenerator. Die Widerstände R1 und R2 bilden einen Spannungsteiler, um die Hälfte der Versorgung des Generators zu liefern; im Prinzip können sie jeden Wert haben, Hauptsache, sie sind gleich und nicht sehr hochohmig, innerhalb von hundert Kiloohm. Der Widerstand R3 gepaart mit dem Kondensator C1 bestimmt die Frequenz; je ​​niedriger ihre Werte, desto höher die Frequenz, aber ich wiederhole noch einmal, dass ich die Schaltung nicht über den Audiobereich hinaus bringen konnte, also ist es besser, sie so zu belassen, wie sie ist. R4 und R5 sind positive Rückkopplungswiderstände. Sie beeinflussen auch die Höhe der Säge relativ zum Nullpunkt. In diesem Fall sind die Parameter optimal, wenn Sie jedoch nicht die gleichen finden, können Sie etwa plus oder minus ein Kiloohm annehmen. Die Hauptsache ist, ein Verhältnis zwischen ihren Widerständen von etwa 1:2 einzuhalten. Wenn Sie R4 deutlich reduzieren, müssen Sie auch R5 reduzieren.
Block Nr. 2
Dabei handelt es sich um einen Vergleichsblock, bei dem aus einer Säge und einer konstanten Spannung PWM-Impulse erzeugt werden.
Block Nr. 3
Genau diese Schaltung eignet sich zur Temperaturberechnung. Spannung vom Temperatursensor VD1 wird an den positiven Eingang angelegt und der negative Eingang wird vom Teiler mit einer Vorspannung versorgt R7. Drehen des Trimmerknopfs R7 Sie können das Kontrollfenster auf der Temperaturskala nach oben oder unten verschieben.
Widerstand R8 vielleicht im Bereich von 5-10 kOhm, mehr ist unerwünscht, weniger geht auch - der Temperatursensor kann durchbrennen. Widerstände R10 Und R11 müssen einander gleich sein. Widerstände R9 Und R12 müssen auch untereinander gleich sein. Widerstandsbewertung R9 Und R10 kann im Prinzip alles sein, es muss jedoch berücksichtigt werden, dass der Verstärkungsfaktor, der die Breite des Kontrollfensters bestimmt, von ihrem Verhältnis abhängt. Ku = R9/R10 Basierend auf diesem Verhältnis können Sie Nennwerte wählen, Hauptsache, es ist nicht weniger als ein Kilo-Ohm. Der optimale Koeffizient liegt meiner Meinung nach bei 30, was durch 1kOhm- und 30kOhm-Widerstände gewährleistet wird.
Installation

Leiterplatte

Das Gerät ist auf einer Leiterplatte aufgebaut, um so kompakt und ordentlich wie möglich zu sein. Die Zeichnung der Leiterplatte in Form einer Layout-Datei wird direkt auf der Website des Programms veröffentlicht Sprint-Layout 5.1 zur Ansicht und Modellierung von Leiterplatten können hier heruntergeladen werden

Die Leiterplatte selbst wird ein- oder zweifach im Laser-Eisen-Verfahren hergestellt.
Wenn alle Teile zusammengebaut und die Platine geätzt sind, können Sie mit dem Zusammenbau beginnen. Widerstände und Kondensatoren können gefahrlos gelötet werden, denn Sie haben fast keine Angst vor Überhitzung. Besondere Vorsicht ist geboten MOSFET Transistor.
Tatsache ist, dass er Angst vor statischer Elektrizität hat. Deshalb empfehle ich, bevor Sie es aus der Folie herausnehmen, in die Sie es im Laden einwickeln sollten, Ihre synthetische Kleidung auszuziehen und den freiliegenden Heizkörper oder Wasserhahn in der Küche mit der Hand zu berühren. Der Mikrorumpf kann überhitzen. Halten Sie den Lötkolben daher beim Löten nicht länger als ein paar Sekunden an den Beinen. Nun, zum Schluss gebe ich noch Ratschläge zu Widerständen bzw. zu deren Kennzeichnung. Sehen Sie die Nummern auf seinem Rücken? Das ist also der Widerstand in Ohm, und die letzte Ziffer gibt die Anzahl der darauffolgenden Nullen an. Zum Beispiel 103 Das 10 Und 000 also 10 000 Ohm oder 10kOhm.
Eine Modernisierung ist eine heikle Angelegenheit.
Wenn Sie beispielsweise einen zweiten Sensor zur Steuerung eines weiteren Lüfters hinzufügen möchten, ist die Installation eines zweiten Generators absolut nicht erforderlich. Fügen Sie einfach einen zweiten Komparator und eine Berechnungsschaltung hinzu und versorgen Sie die Säge mit derselben Quelle. Dazu müssen Sie natürlich das Leiterplattendesign neu zeichnen, aber ich glaube nicht, dass es zu schwierig für Sie sein wird.

Erstens der Thermostat. Bei der Auswahl einer Schaltung wurden Faktoren wie Einfachheit, Verfügbarkeit der für die Montage notwendigen Elemente (Funkkomponenten), insbesondere solche, die als Temperatursensoren verwendet werden, Herstellbarkeit der Montage und Einbau in das Netzteilgehäuse berücksichtigt.

Nach diesen Kriterien erwies sich unserer Meinung nach der Plan von V. Portunov als der erfolgreichste. Dadurch können Sie den Verschleiß des Lüfters reduzieren und den von ihm erzeugten Geräuschpegel reduzieren. Das Diagramm dieses automatischen Lüftergeschwindigkeitsreglers ist in Abb. 1 dargestellt. Der Temperatursensor sind die Dioden VD1-VD4, die in entgegengesetzter Richtung mit der Basisschaltung des Verbundtransistors VT1, VT2 verbunden sind. Die Wahl der Dioden als Sensor bestimmte die Abhängigkeit ihres Sperrstroms von der Temperatur, die ausgeprägter ist als die ähnliche Abhängigkeit des Widerstands von Thermistoren. Darüber hinaus ermöglicht das Glasgehäuse dieser Dioden den Verzicht auf dielektrische Abstandshalter bei der Montage von Stromversorgungstransistoren auf dem Kühlkörper. Eine wichtige Rolle spielten die Verbreitung von Dioden und ihre Zugänglichkeit für Funkamateure.

Der Widerstand R1 verhindert den Ausfall der Transistoren VTI, VT2 im Falle eines thermischen Ausfalls der Dioden (z. B. wenn der Lüftermotor blockiert ist). Sein Widerstand wird basierend auf dem maximal zulässigen Wert des Basisstroms VT1 ausgewählt. Der Widerstand R2 bestimmt die Ansprechschwelle des Reglers.
Abb.1

Es ist zu beachten, dass die Anzahl der Dioden des Temperatursensors vom statischen Stromübertragungskoeffizienten des Verbundtransistors VT1,VT2 abhängt. Wenn bei dem im Diagramm angegebenen Widerstandswert des Widerstands R2, der Raumtemperatur und dem Einschalten das Lüfterrad stillsteht, sollte die Anzahl der Dioden erhöht werden. Es muss sichergestellt werden, dass es nach dem Anlegen der Versorgungsspannung sicher mit niedriger Frequenz zu rotieren beginnt. Wenn die Drehzahl bei vier Sensordioden zu hoch ist, sollte natürlich die Anzahl der Dioden reduziert werden.

Das Gerät wird im Netzteilgehäuse montiert. Die Anschlüsse der gleichnamigen Dioden VD1-VD4 werden miteinander verlötet, wobei ihre Gehäuse in derselben Ebene nahe beieinander platziert werden. Der resultierende Block wird mit BF-2-Kleber (oder einem anderen hitzebeständigen, beispielsweise Epoxidharz) verklebt ) zum Kühlkörper der Hochspannungstransistoren auf der Rückseite. Der Transistor VT2 mit den an seine Anschlüsse angelöteten Widerständen R1, R2 und Transistor VT1 (Abb. 2) wird mit dem Emitterausgang im Loch „+12 V-Lüfter“ der Stromversorgungsplatine installiert (zuvor war dort das rote Kabel vom Lüfter angeschlossen). ). Beim Einrichten des Geräts kommt es darauf an, den Widerstand R2 2 auszuwählen. 3 Minuten nach dem Einschalten des PCs und dem Aufwärmen der Stromversorgungstransistoren. Ersetzen Sie R2 vorübergehend durch einen variablen (100-150 kOhm) und wählen Sie einen solchen Widerstand, dass sich die Kühlkörper der Stromversorgungstransistoren bei Nennlast nicht mehr als 40 °C erwärmen.
Um einen Stromschlag zu vermeiden (Kühlkörper stehen unter Hochspannung!), können Sie die Temperatur erst nach dem Ausschalten des Computers per Berührung „messen“.

Ein einfaches und zuverlässiges Schema wurde von I. Lavrushov (UA6HJQ) vorgeschlagen. Das Funktionsprinzip ist das gleiche wie in der vorherigen Schaltung, jedoch wird ein NTC-Thermistor als Temperatursensor verwendet (die Nennleistung von 10 kOhm ist nicht kritisch). Der Transistor in der Schaltung ist vom Typ KT503. Wie experimentell festgestellt wurde, ist sein Betrieb stabiler als bei anderen Transistortypen. Es empfiehlt sich, einen Multiturn-Trimmer zu verwenden, mit dem Sie die Temperaturschwelle des Transistors und damit die Lüftergeschwindigkeit genauer einstellen können. Der Thermistor ist auf die 12-V-Diodenbaugruppe aufgeklebt. Sollte er fehlen, kann er durch zwei Dioden ersetzt werden. Leistungsstärkere Lüfter mit einer Stromaufnahme von mehr als 100 mA sollten über eine Verbundtransistorschaltung (der zweite KT815-Transistor) angeschlossen werden.

Abb. 3

Diagramme der beiden anderen, relativ einfachen und kostengünstigen Drehzahlregler für Stromversorgungs-Lüfter, werden häufig im Internet bereitgestellt (CQHAM.ru). Ihre Besonderheit besteht darin, dass der integrierte Stabilisator TL431 als Schwellenelement verwendet wird. Sie können diesen Chip ganz einfach „bekommen“, indem Sie alte ATX-PC-Netzteile zerlegen.

Der Autor des ersten Diagramms (Abb. 4) ist Ivan Shor (RA3WDK). Bei der Wiederholung wurde klar, dass es ratsam war, einen Multiwindungswiderstand mit demselben Wert als Abstimmwiderstand R1 zu verwenden. Der Thermistor wird mit der Wärmeleitpaste KPT-80 am Kühler der gekühlten Diodenbaugruppe (oder an deren Gehäuse) befestigt.

Abb.4

Eine ähnliche Schaltung, jedoch mit zwei parallel geschalteten KT503 (anstelle eines KT815), wurde von Alexander (RX3DUR) verwendet. Bei den im Diagramm (Abb. 5) angegebenen Nennwerten der Komponenten werden dem Lüfter 7 V zugeführt, die bei Erwärmung des Thermistors ansteigen. KT503-Transistoren können durch importierte 2SC945-Transistoren ersetzt werden, alle Widerstände mit einer Leistung von 0,25 W.

Eine komplexere Schaltung zur Steuerung der Lüftergeschwindigkeit ist in beschrieben. Es wird seit langem erfolgreich in anderen Stromversorgungen eingesetzt. Im Gegensatz zum Prototyp werden „Fernseh“-Transistoren verwendet. Ich verweise die Leser auf den Artikel auf unserer Website „Ein weiteres universelles Netzteil“ und das Archiv, das eine Version der Leiterplatte (Abb. 5 im Archiv) und eine Zeitschriftenquelle präsentiert. Die Rolle des Strahlers des darauf befindlichen Regeltransistors T2 übernimmt ein freier Folienabschnitt, der auf der Vorderseite der Platine verbleibt. Diese Schaltung ermöglicht neben der automatischen Erhöhung der Lüftergeschwindigkeit, wenn sich der Kühler der gekühlten Netzteiltransistoren oder der Diodenbaugruppe erwärmt, auch die manuelle Einstellung der minimalen Schwellengeschwindigkeit bis zur maximalen.
Abb.6