Силовые элементы источников питания или усилителей мощности, нуждающиеся в охлаждении, далеко не всегда работают на полную мощность, и если для охлаждения используется вентилятор на 12В, он будет создавать лишний шум, впустую обдувая радиатор. Предлагаемое устройство позволит минимизировать шум, изменяя скорость вращения лопастей пропорционально температуре нагрева радиатора.
Схема регулятора представлена ниже.
В качестве температурного датчика используется переход база-эмиттер транзистора VT1. При прохождении стабильного тока через переход транзистора изменение температуры на 1 градус приводит к изменению прямого падения напряжения на величину около 2,1 мВ. Источник стабильного тока на 1,25 мА собран на стабилизаторе DA3, источник опорного напряжения 2,5 В на DA1. Оба стабилизатора способствуют получению стабильных характеристик регулятора при изменении температуры окружающей среды и питающего напряжения.
При нагреве транзистора VT1 прямое падение напряжения на нём начинает уменьшаться. ОУ DA2.1 вычитает это напряжение из опорного напряжения, устанавливаемого подстроечным резистором R2, и умножает на 5. Таким образом, нагрев транзистора VT1 приводит к линейному росту напряжения на выходе DA2.1 — 10,5 мВ на каждый градус Цельсия. Далее, сигнал поступает на выходной усилитель, собранный на элементах DA2.2, VT2, VT4. Элементы VT3, VD1, R16, R17 образуют ограничитель, который не позволяет выходному напряжению превысить уровень в 12,75 В. Этот уровень определяется суммой падения напряжения на стабилитроне VD1 и напряжением база – эмиттер транзистора VT3, при котором последний, открываясь, начинает ограничивать ток базы VT2, и, следовательно, выходное напряжение. Это позволяет запитывать регулятор от источника питания с напряжением до 18В без риска для вентилятора и использовать его в уже собранных конструкциях, не имеющих источника +12В. Резистор R9 обеспечивает начальное смещение выходного напряжения усилителя, поскольку вращение лопастей 12-ти вольтовых вентиляторов, в зависимости от их мощности, прекращается при напряжении менее 5…4 В. Резисторы ООС R11, R12 определяют коэффициент усиления, или, другими словами, значение температуры, при которой скорость вращения достигает максимума. При указанных на схеме номиналах она равна около 65 градусам.
Чертежи расположения элементов, печатная плата и фото собранного устройства показаны ниже.
Настройка регулятора начинается с подбора номинала резистора R9 – установке минимальной скорости вращения. Для этого на плату подаётся питание 12…18В, подключается вентилятор, регулировочный винт R2 выкручивается в нижнее по схеме положение. Напряжение, подаваемое на вентилятор, должно быть в диапазоне 4,5…4,9В. Придерживая и отпуская лопасти, убедитесь, что установленного напряжения достаточно для их запуска и последующего вращения. Если это окажется не так – уменьшите номинал R9, если выходного напряжения мало для уверенного запуска лопастей, или увеличьте, если начальная скорость велика.
Следующим этапом регулировочный винт R2 плавно выкручивается в верхнее по схеме положение, при этом вольтметром контролируется напряжение на выв.1 ОУ DA2.1. Контролируемое напряжение с начального значения в 37…47 мВ доводят до 50…60 мВ. После этого этапа настройка завершается, регулятор готов к работе.
Если требуется более интенсивное охлаждение, необходимо увеличить сопротивление резистора R12. При этом температура радиатора будет ниже, но шум от вентилятора станет более заметен.
В качестве термодатчика можно использовать любой транзистор или диод. Транзисторы структуры p-n-p необходимо включать обратной полярностью – эмиттер на вход 1, базу – на вход 2 платы регулятора. Для лучшей точности усиления пары резисторов R5, R6 и R7, R10 желательно подобрать с минимальным разбросом сопротивления соответственно. Регулятор сохраняет работоспособность при питающем напряжении до 22 В. Но не стоит забывать о том, что излишек напряжения остаётся на транзисторе VT4, что приводит к его интенсивному нагреву и необходимости в более эффективном радиаторе, чем на фотографии.
Ниже приведено видео работы устройства. Мультиметр слева измеряет температуру датчика, прикреплённого к алюминиевой пластине, а мультиметр справа – напряжение, подаваемое на вентилятор. На видео заметен уровень ограничения выходного напряжения, а также температура, при которой скорость вращения оборотов начинает понижаться.
Список радиоэлементовОбозначение
Тип
Номинал
Количество
ПримечаниеМагазинМой блокнот
DA1
ИС источника опорного напряженияLM385-2.51
DA2
Операционный усилительLM358N1
DA3
Линейный регуляторLM317L1
VT1
Биполярный транзисторBD1391
VT2, VT3
Биполярный транзисторC9452
VT4
Биполярный транзисторBD1401
VD1
Стабилитрон12 Вольт1
C1-C3
Конденсатор1 мкФ3
C4
Конденсатор0.01 мкФ1
C5, C6
Конденсатор100 мкФ2
R1
Резистор4.3 кОм1
R2
Подстроечный резистор2.2 кОм1
R3, R5, R13, R16
Резистор20 кОм4
R4
Резистор1.5 кОм1
R6, R7
Резистор100 кОм2
R8, R17
Резистор1 кОм2
R9
Резистор180 кОм1
R10, R14
Резистор10 кОм2
R11, R15
Резистор2.2 кОм2
R12
Резистор56 кОм1
R18
Резистор12 Ом1
Добавить все
Скачать список элементов (PDF)
Прикрепленные файлы:
- Плата_под_ЛУТ_DWG.rar (24 Кб)