Omvormer met stille ventilator - Ajarnpa

2024 Auteur: John Day | [email protected]. Laatst gewijzigd: 2024-01-30 11:19

Dit is een upgradeproject voor DC naar AC-omvormers.

Ik gebruik graag zonne-energie in mijn huishouden voor verlichting, het voeden van USB-opladers en meer. Ik rijd regelmatig 230V-gereedschap op zonne-energie via een omvormer, ook gebruik ik gereedschap rond mijn auto en voed ik ze op de accu van de auto. Al deze scenario's vereisen een 12V-230V omvormer.

Een nadeel van het gebruik van omvormers is echter het constante geluid van de geïntegreerde koelventilator.

Mijn omvormer is vrij klein met 300W maximaal uitgangsvermogen. Ik voer er matige belastingen uit (bijvoorbeeld mijn soldeerbout, roterend gereedschap, spots enz.), en de omvormer heeft meestal geen constant geforceerde luchtstroom door zijn behuizing nodig.

Dus laten we onszelf redden van dat vreselijke geluid van een ventilator die boos de lucht splijt met zijn volle kracht, en de ventilator regelen door een temperatuursensor!

Stap 1: Functies:

Ik droomde van een fan-control circuit met 3 toestanden:

1. De omvormer is koel en de ventilator draait geruisloos op een laag toerental (omwentelingen per minuut). De aangepaste LED-indicator brandt groen.
2. De omvormer wordt warmer. Ventilator wordt op volle snelheid geschakeld en de LED wordt geel.
3. De omvormer verhoogt de temperatuur nog hoger. Een zoemer van de geluidsmaker schreeuwt, wat aangeeft dat het niveau van de warmte de omvormer zou schaden en dat de ventilator de hoeveelheid warmteafvoer niet kan compenseren.

Zodra de verhoogde ventilatoractiviteit de omvormer kan afkoelen, gaat het circuit automatisch terug naar toestand 2 en later naar de kalmerende toestand 1.

Geen handmatige tussenkomst ooit vereist. Geen schakelaars, geen knoppen, geen onderhoud.

Stap 2: Vereiste componenten

Om de ventilator van de omvormer slim aan te sturen heb je minimaal de volgende componenten nodig:

• een operatieversterkerchip (ik gebruikte een LM258 dual op-amp)
• een thermistor (6,8 KΩ) met een weerstand met vaste waarde (4,7 KΩ)
• een variabele weerstand (500 KΩ)
• een PNP-transistor om de ventilator aan te drijven, en een weerstand van 1 KΩ om de transistor te behouden
• optioneel een halfgeleiderdiode (1N4148)

Met deze componenten kunt u een temperatuurgestuurde ventilatorcontroller bouwen. Als u echter LED-indicatoren wilt toevoegen, heeft u meer nodig:

• twee LED's met twee weerstanden, of één tweekleurige LED met één weerstand
• je hebt ook een NPN-transistor nodig om de LED aan te sturen

Als u ook de waarschuwingsfunctie voor oververhitting wilt, heeft u het volgende nodig:

• een zoemer en nog een variabele weerstand (500 KΩ)
• optioneel een andere PNP-transistor
• optioneel twee vaste waarde weerstanden (470 Ω voor de zoemer en 1 KΩ voor de transistor)

De belangrijkste reden dat ik dit circuit heb geïmplementeerd, is om de ventilator te dempen. De originele ventilator was verrassend luid, dus ik verving hem door een laag vermogen en veel stillere versie. Deze ventilator verbruikt slechts 0,78 Watt, dus een kleine PNP-transistor kan het aan zonder oververhitting, terwijl hij ook de LED voedt. De 2N4403 PNP-transistor heeft een nominale stroomsterkte van 600 mA op de collector. De ventilator verbruikt 60 mA tijdens bedrijf (0,78 W / 14 V = 0, 06 A), en de LED verbruikt nog eens 10 mA. Dus de transistor kan ze veilig aan zonder een relais of een MOSFET-schakelaar.

De zoemer kan direct zonder weerstand werken, maar ik vond het geluid te luid en vervelend, dus heb ik een weerstand van 470 Ω toegepast om het geluid vriendelijker te maken. De tweede PNP-transistor kan worden weggelaten omdat de op-amp de kleine zoemer direct kan aansturen. De transistor is er om de zoemer naadloos in/uit te schakelen, waardoor een vervagend geluid wordt geëlimineerd.

Stap 3: Ontwerp en schema

Ik heb de LED op de bovenkant van de behuizing van de omvormer geplaatst. Zo is het vanuit elke kijkhoek goed te zien.

In de omvormer heb ik het extra circuit zo geplaatst dat het de route van de luchtstroom niet blokkeert. Ook mag de thermistor niet in de luchtstroom staan, maar in een niet zo goed geventileerde hoek. Zo meet hij vooral de temperatuur van de interne componenten en niet de temperatuur van de luchtstroom. De belangrijkste warmtebron in een omvormer zijn niet de MOSTFET's (welke temperatuur wordt gemeten door mijn thermistor) maar de transformator. Als u wilt dat uw ventilator snel reageert op veranderingen in de belasting van de omvormer, moet u de kop van de thermistor op de transformator plaatsen.

Om het simpel te houden heb ik de schakeling met dubbelzijdig plakband op de behuizing bevestigd.

Het circuit wordt gevoed via de connector van de koelventilator van de omvormer. Eigenlijk is de enige wijziging die ik heb aangebracht aan de interne componenten van de omvormer, het doorknippen van de draden van de ventilator en het aansluiten van mijn circuit tussen de ventilatorconnector en de ventilator zelf. (De andere modificatie is een gat geboord in de bovenkant van de behuizing voor de LED.)

Variabele potentiometers kunnen van elk type zijn, maar spiraalvormige trimmers hebben de voorkeur omdat ze nauwkeurig kunnen worden afgesteld en veel kleiner zijn dan potentiometers met knopen. Ik heb in eerste instantie de spiraalvormige trimmer afgesteld die de ventilator op 220 KΩ zet, gemeten aan de positieve kant. De andere trimmer is vooraf ingesteld op 280 KΩ.

Halfgeleiderdiode is er om te voorkomen dat inductieve stroom terugvloeit wanneer de elektromotor van de ventilator net is uitgeschakeld, maar de rotor nog steeds wordt geroteerd door zijn momentum. Het is echter optioneel om de diode hier toe te passen, omdat bij zo'n kleine ventilatormotor de inductie zo klein is dat deze geen schade aan het circuit kan veroorzaken.

LM258 is een dubbele op-amp-chip die bestaat uit twee onafhankelijk werkende versterkers. We kunnen de uitgangsweerstand van de thermistor delen over de twee op-amps-ingangspinnen. Op deze manier zijn we in staat om de ventilator aan te zetten op een lagere temperatuur en de zoemer op een hogere temperatuur met slechts één thermistor.

Ik zou een gestabiliseerde spanning gebruiken om mijn circuit aan te sturen en constante aan / uit-temperatuurpunten te krijgen die onafhankelijk zijn van het spanningsniveau van de batterij waarop de omvormer draait, maar ik wil ook het circuitontwerp zo eenvoudig mogelijk houden, dus Ik gaf het idee op om een spanningsregelaar en een opto-coupler-schakelaar te gebruiken om de ventilator aan te drijven met de ongereguleerde spanning voor maximale RPM.

Opmerking: het circuit dat in dit schema wordt gepresenteerd, omvat alle eerder genoemde functies. Als u minder of andere functies wilt, moet de schakeling dienovereenkomstig worden aangepast. Als u bijvoorbeeld de LED weglaat en niets anders wijzigt, leidt dit tot disfunctioneren. Merk ook op dat de waarden van de weerstanden en de thermistor kunnen verschillen, maar als u een ventilator gebruikt met andere parameters dan de mijne, moet u ook de weerstandswaarden wijzigen. Ten slotte, als uw ventilator groter is en meer stroom nodig heeft, moet u een relais of een MOSFET-schakelaar in het circuit opnemen - een kleine transistor zal doorbranden door de stroom die uw ventilator afvoert. Test altijd op een prototype!

WAARSCHUWING! Levensgevaarlijk!

Omvormers met hoogspanning erin. Als u niet bekend bent met de veiligheidsprincipes van het omgaan met hoogspanningscomponenten, MAG U GEEN OMVORMER OPENEN!

Stap 4: Temperatuurniveaus instellen

Met de twee variabele weerstanden (potentiometers, of spiraalvormige trimmers in mijn geval) kunnen de temperatuurniveaus waar de ventilator en de zoemer aan gaan, worden aangepast. Dit is een procedure van vallen en opstaan: je moet de juiste instellingen vinden door verschillende cycli te proberen.

Laat de thermistor eerst afkoelen. Stel vervolgens de eerste potentiometer in op het punt waarop deze de LED van groen naar geel en de ventilator van laag naar hoog toerental schakelt. Raak nu de thermistor aan en laat deze met uw vingertoppen opwarmen, terwijl u de potentiometer afstemt totdat deze de ventilator weer uitschakelt. Zo stel je de temperatuur in op ongeveer 30 Celsius. U wilt waarschijnlijk een iets hogere temperatuur (misschien boven de 40 graden Celsius) om de ventilator in te schakelen, dus zet de trimmer aan en test het nieuwe aan/uit-niveau door de thermistor wat warmte te geven.

De tweede potentiometer die de zoemer aanstuurt kan (uiteraard voor een hoger temperatuurniveau) met dezelfde methode worden ingesteld.

Ik gebruik mijn ventilatorgestuurde omvormer met grote tevredenheid - en in stilte.;-)