Для эффективного режима работы вентилятора, получающего питание от промышленной сети, применяют регулятор скорости вращения. Вентилятор на 220 Вольт, использующий регулировку, может стать практически бесшумными и повысить комфортность обслуживаемого им помещения. Чтоб регулировать обороты, необязательно покупать готовый прибор, даже без специальных знаний его несложно собрать самостоятельно.
Принцип работы вентилятора
Согласно техническому определению, вентилятор — это прибор, служащий 
для перемещения газа
- многозональные;
- канальные;
- напольные;
- потолочные;
- оконные.
Осевые, иное название аксиальные, вентиляторы в качестве основного узла используют 
рабочее колесо. Это колесо располагается на оси электродвигателя, содержит внешний ротор и имеет в своей конструкции лопатки, расположенные под углом с учётом аэродинамических свойств. Благодаря такому расположению и происходит создание и формирование воздушного потока.
В качестве электродвигателя применяют однофазный асинхронный двигатель, ось которого повторяет движения нагнетаемого или разряжаемого им потока воздуха. Такой электромотор состоит из ротора, размещённого внутри статора. Промежуток между ними составляет не более двух миллиметров. Статор имеет вид сердечника с пазами, через которые намотана обмотка. Ротор выглядит как подвижная часть с валом, содержащая в своём составе сердечник с короткозамкнутой обмоткой. Такая конструкция напоминает беличье колесо.
При подаче переменного тока на обмотку статора, согласно законам физики, появляется переменный магнитный поток. На помещённом внутрь этого потока замкнутом проводнике возникает электромагнитная индукция (ЭДС), а значит, появляется и ток. Благодаря чему в переменном магнитном поле оказывается проводник с током. Это приводит к вращению проводника, то есть ротора.
Таким образом, чтоб создать регулятор оборотов вентилятора на 220 В, понадобится изменять величину воздействующего на ротор магнитного поля. В свою очередь, значение магнитного поля зависит от величины тока, а значит при снижении его величины уменьшается и скорость вращения.
Ещё один параметр, от которого зависит число оборотов электродвигателя, является частота переменного напряжения. Частотные преобразователи, изменяющие частоту, характеризуются сложностью изготовления и дороговизной, по сравнению с изменяющими уровень напряжения. В бытовых условиях применяются редко, хоть позволяют достигать лучших результатов в точности настройки.
По виду используемой схемотехники приборы, управляющие скоростью вращения, разделяются на:
- тиристорные;
- трансформаторные.
Схемы вращения
Так как в основе работы вентилятора используется явление ЭДС, то это приводит к тому, что возникают паразитные вихревые токи, нагревающие металлические части электродвигателя, при изменении формы сигнала напряжения сети. Использование диммеров, служащих для управления светосилой яркости ламп, не рекомендуется из-за повышенного нагрева двигателя. Поэтому при изготовлении регулятора скорости вентилятора на 220 В, применяются полупроводниковые элементы.Регулятор скорости на симисторе
Регулирующим полупроводником служит симистор. Работает он в ключевом режиме, то есть или включён, или выключен. Симистор состоит из двух тиристоров, включённых встречно — параллельным способом. Каждый тиристор пропускает через себя только одну полуволну сигнала. Такая схема обладает маленькими размерами и имеет низкую стоимость.
В таком регуляторе используется принцип фазового управления, изменение момента включения и выключения симистора относительно фазового перехода в нулевой точке.
Управление симистором осуществляется с помощью переменного резистора, в зависимости от поворота последнего задаётся порог срабатывания полупроводникового прибора. В результате чего отсекается часть синусоидального сигнала, поступающего на электродвигатель вентилятора, величина значение напряжения уменьшается и соответственно обороты двигателя тоже уменьшаются.
При управлении частотой вращения электродвигателя контроль работы тиристора происходит длительными импульсами.
Благодаря чему, кратковременные отключения активной нагрузки не изменяют режим работы схемы. Схема подразумевает разделение включения электродвигателя с тиристором VS2 и питающего напряжения 220 вольт, через диодный мост.
Управление тиристором осуществляется с помощью генератора, собранного на транзисторе VT1. Питание генератора реализуется сигналом трапециевидной формы, полученным после прохождения через стабилитрон VD1 с частотой 100 кГц. В то время как на конденсаторе C1 появится напряжение, величины которого станет достаточно для открытия транзистора, на управляющий электрод тиристора поступит положительный сигнал. Тиристор VS2 откроется и с него поступит напряжение на электродвигатель, приводящее к его запуску.
Резисторы R1, R2, R3, образуют цепочку разряда конденсатора C1. Управляя значением сопротивления R1, в качестве которого используется переменный резистор, изменяется скорость разряда конденсатора, а значит и частота оборотов вентилятора. Диод VD2, подключённый параллельно к обмотке L1, предотвращает ложное срабатывание тиристора, возникающее из-за использования нагрузки индуктивного рода.
Управление с использованием автотрансформатора
В качестве основного элемента схемы используется автотрансформатор. Он представляет собой трансформатор, в котором соединение первичной и вторичной обмотки выполнено напрямую. В результате чего одновременно осуществляется магнитная и электрическая связь. Обмотка автотрансформатора имеет несколько ответвлений с разными на них значениями величины напряжения. Преимущество такого использования заключается в достижении более высокого коэффициента полезного действия из-за преобразования лишь части мощности.
Принцип работы регулятора, скорости вращения вентилятора состоит в следующем. На первичную обмотку автотрансформатора T1 поступает питающее напряжение сети. Обмотка имеет как минимум три ответвления от части витков. При подсоединении нагрузки к разным ответвлениям получается уменьшенное напряжение питания. Используя переключатель SW1, двигатель вентилятора M коммутируется к одной из части обмотки, при этом его скорость вращения меняется. При такой работе выходной сигнал не изменяет своей формы, оставаясь синусоидальным, что положительно влияет на обмотки двигателя.
Переключатель представляет собой ступенчатую шкалу, не позволяя плавно управлять скоростью вращения. Устройства такого типа имеют большие габариты и массу, по сравнению с другими видами.
Усовершенствованной моделью является использование электронного управления.
В основе работы лежит принцип широтно-импульсной модуляции. Изменяя состояние режима работы ключевых транзисторов, образовываются импульсы, позволяющие совершать плавную регулировку выходного сигнала. Чем меньше длительность импульса и длиннее период, тем меньше мощности передаётся вентилятору, а значит и обороты вращения его снижаются. В качестве ключей применяются малошумящие полевые транзисторы, имеющие значительно большие входные сопротивления по сравнению с биполярными.
Из-за плохой помехозащищенности узел автотрансформатора выполняется непосредственно в близости от вентилятора, но обладает компактными размерами и невысокой стоимостью.
Покупка готового регулятора
Подключение регуляторов осуществляется последовательно перед электродвигателем вентилятора в разрыв цепи. В зависимости от своего вида, прибор может располагаться в любом удобном месте, встраиваться в щиток на DIN рейку, монтироваться вместо розетки, быть отдельно стоящим блоком. При этом сам блок управления и пульт регулировки могут быть как совмещены, так и разделены между собой в пространстве.
В торговых точках представлены регуляторы различного вида и ценовой стоимости в зависимости от плавности регулировки, места расположения, дополнительных функций. Наиболее популярными производителями являются:
- Selpo.
- Vents.
- Vortice.
- Soler & Palau.
- Venmatika.
- ЭРА.
Некоторые приборы оснащаются дополнительными функциями в виде подсветки или цифрового экрана, показывающего процентное содержание установленной скорости от максимума. Переключение скорости, в зависимости от схемотехники устройства, производится поворотом ручки с помощью галетного переключателя или кнопками.
Существуют устройства, позволяющие одним регулятором управлять сразу несколькими вентиляторами, при этом важно, чтобы общий ток не превышал ток регулятора. В них можно установить время выключения регулятора, обычно в диапазоне одного часа. Подключённое устройство запоминает и сохраняет настройки даже при его выключении.
Управлять скоростью вращения вентилятора можно используя несложные приборы, которые легко собираются самостоятельно. Затратив немного времени, получится сэкономить на покупке готового устройства.
При самостоятельном изготовлении, конечно, важно соблюдать технику безопасности, так как существует возможность попадания под опасное напряжение сети. При отсутствии желания или возможности приобретается готовое устройство, работа которого будет подкреплена гарантией от производителя. Купленное устройство имеет вид полностью законченного и эстетически оформленного прибора.
Но оказалось, что при прямом включении в сеть вентилятор очень шумит, да и тягой будущей вытяжки хотелось бы управлять. Нужен регулятор!
Содержание / Contents
Немного поискав в сети, выбрал схему так называемого «беспомехового» регулятора:
Источник: cxem.net
Собрав схему, я убедился в её пригодности для регулировки оборотов однофазного асинхронного двигателя (как в ВН-2). Но после КЗ на выходе в страну вечной охоты отправляется мой единственный КТ840 и неоновая лампочка, которую я подключил без резистора. Цены на КТ840 меня совсем не обрадовали. Решив сэкономить стипендию, я подыскал транзистор-аналог из горелого компьютерного БП — D209L. С этим транзистором схему пришлось немного изменить:
Исключён фрагмент. Полный вариант статьи доступен меценатам и полноправным членам сообщества. Читай условия доступа.
Я решил добавить немного индикации, и поставил по светодиоду на вход и выход регулятора. Новую схему сначала тоже протестировал на навесном монтаже, а потом решил собирать в нормальном корпусе, который и приобрёл на радиорынке:
Сразу озаботился радиатором для транзистора. Радиатор пришлось немного подогнать с помощью ножовки и напильника:
Для крепления радиатора к корпусу применил самодельные винты М3 с широкой шляпкой (припаял по шайбе к винту):
Вот так это все будет выглядеть снаружи:
Теперь органы управления:
Примеряемся:
Сверлим отверстия и вставляем детали:
С диаметром отверстий для светодиодов немного промахнулся, пришлось упаковать в прозрачную термоусадку:
P.S.: прозрачная термоусадка — самая лучшая из всех, что я видел на киевском радиорынке, она при усаживании не вспучивается и не подгорает, а при соединении двух слоёв они сплавляются, и получается монолитная трубка.Применил малогабаритный 220/6 Вольт, 100мА. Его я тоже «упаковал» в жестяной каркас для удобства установки. Материалом для каркаса послужил корпус старого CD-Rom и проволока от шампанского (по-научному — мюзле).
Для изготовления платы сначала вырезал из картона шаблон, чтобы не ошибиться в размерах и не подгонять потом готовую плату напильником:
По шаблону вырезаю ножницами по металлу плату из текстолита:
Плату рисую вручную цапонлаком по трафарету, предварительно нанеся точки в местах будущих отверстий самодельным кернером из фрезы.
Сами дорожки рисовал с помощью «рейсфедера» из вытянутого пипеткой стержня от ручки, очень удобно (не ломается, как стеклянная пипетка). Готовые дорожки «запекаю» газовой горелкой: экспериментально установил, что мой цапонлак от такой шоковой сушки становится вообще «дубовым», что подходит для моей методики травления, о которой ниже. Процесс «обжига»:
Важно: если во время «обжига» на меди будут отпечатки пальцев/грязь, то они останутся и на вытравленной плате. Поэтому чистый текстолит я заклеиваю скотчем на время резки/кернения и отклеиваю его только когда рисую дорожки.Недавно открыл для себя просто фантастический метод травления плат: лимонной кислотой!
Рекомендуемый способ приготовления травильного раствора:
В 100 мл аптечной 3% перекиси водорода растворяется 30 г лимонной кислоты и 5 г поваренной соли. Этого раствора должно хватить для травления 100 см2 меди, толщиной 35мкм.
Соль при подготовке раствора можно не жалеть. Так как она играет роль катализатора, то в процессе травления практически не расходуется. Перекись 3% не стоит разбавлять дополнительно т.к. при добавлении остальных ингредиентов её концентрация снижается.
Чем больше будет добавлено перекиси водорода (гидроперита) тем быстрее пойдёт процесс, но не переусердствуйте — раствор не хранится, т.е. повторно не используется, а значит и гидроперит будет просто перерасходован. Избыток перекиси легко определить по обильному «пузырению» во время травления.
Однако добавление лимонной кислоты и перекиси вполне допустимо, но рациональнее приготовить свежий раствор.
Источник
Свою плату я вытравил примерно за 12 минут!
Дальше все без «самодеятельности»:
Детали вне платы «получают» провода в термоусадке, некоторые из этих деталей приходится припаивать со стороны дорожек.
Аккуратненько запихиваем все в корпус
Провод с вилкой я взял готовый и вклеил его в резиновую трубочку-неломайку от корпуса:
Последней операцией стало подпиливание крепёжных винтов трансформатора бормашиной с отрезным диском:
Готовый регулятор в корпусе:
На этом работа над регулятором заканчивается, и я планирую продолжить конструирование самой вытяжки после сессии, уже летом.
Всем спасибо за внимание!
Камрад, рассмотри датагорские рекомендации
Вадим Худобец (Vadim Khudobets)
Украина, Киев
Год рождения — 1997, на данный момент — студент КПИ
06.05.14 изменил Datagor. Замена видео
виды, принцип работы, как собрать самому
Вентилятор является одним из малозаметных, но чрезвычайно важных приборов, помогающих создавать благоприятные условия для работы, отдыха и просто приятного проведения времени.
Без него не смогут функционировать компьютеры, холодильники, кондиционеры и другая техника. Для максимально эффективной работы различных устройств используют регулятор скорости вращения вентилятора.
Из нашего материала вы узнаете о том, какие бывают регуляторы, особенностях их работы. Также мы расскажем, как своими руками собрать прибор и что для этого потребуется.
Содержание статьи:
Виды и особенности устройства
Существует множество , они задействованы в работе систем климат-контроля, компьютеров, ноутбуков, холодильников, многой другой офисной и бытовой техники.
Чтобы контролировать скорость вращения его лопастей, часто применяется небольшой элемент – регулятор. Именно он позволяет продлить срок использования оборудования, а также, значительно снизить уровень шума в помещении.
Галерея изображений
Фото из
Регулятор для однофазного вентилятора
Сфера использования регулирующих устройст
Ручное управление применяемых в быту приборов
Схема подключения устройств к сети
Синусоидальная электронная модель
Регулятор скорости для тепловентиляторов
Обслуживание нескольких агрегатов
Особенности установки регуляторов скорости
Назначение прибора для управления скоростью
Когда кондиционер или вентилятор постоянно работает в режиме максимальной мощности, предусмотренной производителем, это неблагоприятно сказывается на сроке эксплуатации. Отдельные детали просто не могут выдержать такой ритм и быстро ломаются.
Поэтому часто можно встретить рекомендации делать запас по мощности при выборе различного рода оборудования, чтобы оно не работало на пределе.
Для замедления скорости вращения вентилятора применяют регулятор. Причем, есть модели, обслуживающие как одно, так и несколько каналов одновременно. Например, 6-канальный
Также часто в холодильных установках, компьютерах и другой технике определенные элементы перегреваются в процессе работы. Чтобы они не расплавились, производитель предусмотрел их охлаждение за счет работающих вентиляторов.
Но не все выполняемые задачи требуют максимальной скорости движения вентилятора/кулера. При офисной работе компьютера или поддержании постоянной температуры в холодильной установке нагрузка значительно меньше, чем при выполнении сложных математических вычислений или заморозке соответственно. А вентилятор, не имеющий регулятора, будет вращаться с одинаковой скоростью.
Производители предлагают различные модели регуляторов, которые можно установить своими руками, используя рекомендации из инструкции
Скопление большого количества мощной техники, функционирующей в одном помещении, способно создавать шум на уровне 50 децибел и более за счет одновременно работающих вентиляторов на максимальных оборотах.
В такой атмосфере человеку сложно работать, он быстро утомляется. Поэтому целесообразно использовать приборы, способные снизить уровень шума вентилятора не только в производственных цехах, но и в офисных помещениях.
Помимо перегрева отдельных деталей и снижения уровня шума регуляторы позволяют рационально использовать технику, уменьшая и увеличивая при необходимости скорость вращения лопастей оборудования. Например, в системах климат-контроля, используемого во многих общественных местах и производственных помещениях.
Одной из важных деталей умных помещения являются регуляторы оборотов. Их работу обеспечивают показатели датчиков температуры, влажности, давления. Вентиляторы, используемые для перемешивания воздуха в помещении спортзала, производственного цеха или офисного кабинета, помогают экономить средства, затрачиваемые на отопление.
В мощных системах вентилирования используются трансформаторные регуляторы оборотов. Их основной недостаток – высокая стоимость
Это происходит за счет равномерного распределения нагретого воздуха, циркулирующего в помещении. Вентиляторы нагнетают верхние теплые слои вниз, перемешивая их с более холодными нижними. Ведь для комфорта человека важно, чтобы в нижней части комнаты, а не под потолком, было тепло. Регуляторы в таких системах следят за скоростью вращения, замедляя и ускоряя скорость движения лопастей.
Основные разновидности регуляторов
Контроллеры оборотов вентилятора востребованы. Рынок изобилует различными предложениями и рядовому пользователю, не знакомому с особенностями устройств, легко потеряться среди различных предложений.
Выбирать регулятор следует с учетом мощности оборудования, к которому его предстоит присоединять
Регуляторы отличаются по принципу действия.
Выделяют такие типы устройств:
- тиристорные;
- симисторные;
- частотные;
- трансформаторные.
Первый тип приборов применяется для корректировки оборотов однофазных приборов, имеющих защиту от перегрева. Изменение скорости происходит за счет влияния регулятора на мощность подаваемого напряжения.
Второй тип является разновидностью тиристорных устройств. Регулятор может одновременно управлять приборами постоянного и переменного тока. Характеризуется возможностью плавного понижения/повышения скорости оборотов при напряжении вентилятора до 220 В.
Для управления скоростью движения 2-х и более вентиляторов можно воспользоваться 5-канальным регулятором
Третий тип устройств изменяет частоту подаваемого напряжения. Основная задача – получить питающее напряжение в пределах 0-480 В. Контроллеры применяются для трехфазного оборудования в системах вентилирования помещений и в мощных кондиционерах.
Трансформаторные контроллеры могут работать с одно- и трехфазным током. Они изменяют выходное напряжение, регулируя работу вентилятора и защищая прибор от перегрева. Могут использоваться в автоматическом режиме для регулировки оборотов нескольких мощных вентиляторов, учитывая показатели датчиков давления, температуры, влажности и прочие.
Трансформаторные регуляторы надежные. Они способны работать в сложных системах, регулируя обороты вентилятора без постоянного вмешательства пользователя
Чаще всего в быту применяются симисторные регуляторы. Их относят к типу XGE. Можно обнаружить много предложений от разных производителей – они компактные и надежные. Причем диапазон цен также будет весьма широк.
Трансформаторные же устройства довольно дорогие – в зависимости от дополнительных возможностей они могут стоить 700 долларов и более. Они относятся к регуляторам типа RGE и способны регулировать обороты очень мощных вентиляторов, используемых в промышленности.
Особенности использования приборов
Регуляторы оборотов вентилятора используются в промышленном оборудовании, в офисных помещениях, спортзалах, кафе, других местах общественного пользования. Также часто можно встретить такие контролеры в системах климат-контроля для домашнего использования.
Чтобы воспользоваться прибором изменения скорости, достаточно его просто подключить к вентилятору
Системы вентилирования, используемые в фитнес-центрах, а также, в офисных помещениях, чаще всего содержат регулятор скорости вращения. Причем это не простой дешевый вариант, а дорогостоящее трансформаторное устройство, способное регулировать скорость вращения мощных приборов.
Галерея изображений
Фото из
Регулятор скорости для бытовых вентиляторов
Плюсы универсальной конструкции
Возможность установки в сложных схемах
Особенности подбора регулятора скорости
В зависимости от конструкционных особенностей контроллеры бывают:
- механического управления;
- автоматического.
Автотрансформаторные регуляторы чаще всего применяются в сложных системах, где командой к действию служат показатели, полученные от датчика температуры, давления, движения, влажности или фотодатчика. Замедляя скорость вращения, устройства позволяют уменьшить потребление энергии.
Регуляторы с механическим управлением подключаются согласно инструкции и схеме. Ими можно заменить привычный выключатель, вмонтировав контроллер в стену
Механическое управление контроллерами осуществляется вручную – прибор содержит колесико, позволяющее плавно или ступенчато менять скорость вращения. Это часто можно встретить в симисторных моделях.
Среди регуляторов, использующихся для оптимизации работы промышленного и бытового оборудования, можно отметить такие устройства, как Vents, СеВеР, Vortice, ЭнерджиСейвер, Delta t°, Telenordik и другие.
Наиболее распространенный вариант применения регулирующего оборудования в бытовых условиях – компьютер и ноутбук. Именно здесь чаще всего используется регулятор, контролирующий и изменяющий обороты кулера. За счет этого устройства техника создает значительно меньше шума во время работы.
Для компьютеров можно подобрать самый подходящий вариант исходя из личных предпочтений – предложений на рынке огромное количество
Контроллеры для кулера бывают как простые, так и с дополнительными возможностями. Это могут быть модели с подсветкой, с датчиком температуры, с сигналом оповещения, с аварийным отключением и др.
По внешнему виду выделяют регуляторы с дисплеем и без. Первый вариант более дорогостоящий, а второй – дешевле. Это устройство часто называют реобас.
Производители предлагают модели, контролирующие работу одного или нескольких вентиляторов. Хорошими отзывами пользуются регуляторы скорости кулеров таких компаний, как Scythe, NZXT, Reeven, AeroCool, Aqua Computer, Strike-X Advance Black, Akasa Fan Controller, Cooler Master, Innovatek, Gelid, Lian Li и др.
Регулятор для кулера, не имеющий дисплея, стоит значительно дешевле. Но дополнительных функций у него нет
Использование контроллера в работе компьютера существенно снижает уровень шума, что положительно влияет на самочувствие и настроение пользователя – ничего не гудит и не ревет. Также, что немало важно, помогает избежать перегревания самой техники, продлевая этим ее срок службы.
Правила подключения контроллера
Чтобы подключить регулятор оборотов вентилятора, можно воспользоваться услугами специалистов или попытаться справиться своими силами. Принципиальных особенностей в подключении нет – вполне реально справиться с такой задачей своими силами.
Все добросовестные производители обязательно прилагают инструкцию по использованию и монтажу своей продукции
В зависимости от конструкционных особенностей и типа обслуживаемого оборудования контролеры могут устанавливаться:
- на стену, как накладная розетка;
- внутрь стены;
- внутрь корпуса оборудования;
- в специальный шкаф, управляющий умными устройствами дома. Это, как правило, клеммная колодка;
- подсоединяться к компьютеру.
Чтобы собственноручно подключить регулятор, предстоит сначала внимательно ознакомиться с инструкцией, предлагаемой производителем. Такой документ обычно идет в комплекте с прибором и содержит полезные рекомендации как по подключению, так по использованию и обслуживанию.
Настенные и внутристенные модели предстоит крепить шурупами и дюбелями к стене. Комплектующие чаще всего поставляются производителем вместе с основным прибором. Также в инструкции к регулятору можно увидеть схему его подключения. Это значительно облегчит дальнейшие работы по правильной его установке.
Схемы по подключению регуляторов у различных производителей могут отличаться. Поэтому следует внимательно изучить рекомендации перед монтажом
Регулятор скорости подсоединяется к кабелю, питающему вентилятор, согласно схеме производителя. Основная цель – разрезать провод фазы, ноля и земли и подсоединить провода к входному и выходному клеммникам, соблюдая рекомендации. В случае, когда вентилятор имеет свой отдельный выключатель, его предстоит заменить на регулятор, демонтировав первый по ненадобности.
Не стоит забывать, что должно соответствовать максимальному току напряжения подключаемого прибора.
Важно отыскать на подключаемом приборе входные и выходные отверстия для подведения питающего кабеля соответствующего сечения. В этом поможет схема, прилагаемая производителем
Если предстоит подключать контроллер к ПК, то сначала предстоит узнать, какая предельно допустимая температура отдельных составляющих техники. В противном случае можно безвозвратно потерять компьютер, у которого перегреются и сгорят важные детали – процессор, материнская плата, графическая карта и прочие.
Модель выбранного реобаса также имеет инструкцию и рекомендации по подключению от изготовителя. Важно придерживаться схем, приведенных на ее страницах при самостоятельной установке прибора.
Если есть потребность подключать более 1-го вентилятора, то можно купить многоканальный реобас
Бывают встроенные в корпус регуляторы и устройства, которые покупаются отдельно. Чтобы их подключить правильно, следует придерживаться инструкций.
Например, встроенный контроллер имеет кнопки включения/выключения снаружи системного блока. Провода, идущие от регулятора, соединяются с проводами кулера. В зависимости от модели реобас может контролировать обороты 2, 4 и более вентиляторов параллельно.
Для вентиляторов компьютера и других, используемых в домашних условиях, можно собственноручно изготовить регулятор
Отдельный регулятор для кулера устанавливается в 3,5 или 5,25-дюймовые отсек. Его провода также подключаются к кулерам, а дополнительные датчики, если они идут в комплекте, присоединяются к соответствующим компонентам системного блока, за состоянием которого им предстоит следить.
Сборка прибора своими руками
Регулятор оборотов вентилятора можно собрать своими силами. Для этого понадобятся простейшие составляющие, паяльник и немного свободного времени.
Чтобы изготовить своими руками контроллер, можно использовать различные комплектующие, выбрав наиболее приемлемый для себя вариант
Так, для изготовления простого контроллера предстоит взять:
- резистор;
- переменный резистор;
- транзистор.
Базу транзистора предстоит припаять к центральному контакту переменного резистора, а коллектор – к его крайнему выводу. К другому краю переменного резистора нужно припаять резистор сопротивлением 1 кОм. Второй вывод резистора следует припаять к эмиттеру транзистора.
Схема изготовления регулятора, состоящего из 3-х элементов, наиболее простая и безопасная
Теперь остается припаять провод входного напряжения к коллектору транзистора, который уже скреплен с крайним выводом переменного резистора, а «плюсовой» выход – к его эмиттеру.
Для проверки самоделки в действии понадобится любой рабочий вентилятор. Чтобы оценить самодельный реобас, предстоит подсоединить провод, идущий от эмиттера, к проводу вентилятора со знаком «+». Провод выходного напряжения самоделки, идущий от коллектора, присоединяется к блоку питания.
Окончив собирать самодельный прибор для регулировки оборотов, обязательно его нужно проверить в работе
Провод со знаком «–» подсоединяется напрямую, минуя самодельный регулятор. Теперь остается проверить в действии спаянный прибор.
Для уменьшения/увеличения скорости вращения лопастей кулера нужно крутить колесо переменного резистора и наблюдать изменение количества оборотов.
При желании можно своими руками создать контроллер, управляющий сразу 2-мя вентиляторами
Это самодельное устройство безопасно для использования, ведь провод со знаком «–» идет напрямую. Поэтому вентилятору не страшно, если в спаянном регуляторе вдруг что-то замкнет.
Такой контролер можно использовать для регулировки оборотов кулера, и других.
Выводы и полезное видео по теме
Ролик об особенностях подключения и использования регулятора оборотов вентилятора от компании Vents:
Подробное видео о типах регуляторов, принципах их работы и особенностях подключения:
Видео инструкция с пояснениями каждого шага при выполнении работ по сборке контроллера оборотов кулера своими руками. Причем для выполнения этих действий не требуется быть специалистом – все достаточно просто:
Видео информация о создании контроллера скорости вентилятора:
Обзор электронного автотрансформаторного регулятора оборотов вентилятора:
Ознакомившись с видами регуляторов оборотов вентилятора и правилами их подключения, можно подобрать наиболее оптимальный вариант, способный удовлетворить потребности пользователя. При желании можно доверить вопросы монтажа специалистам. Если же хочется испытать свои силы, то простой прибор несложно собрать самостоятельно.
Остались вопросы по теме статьи, нашли недочеты или есть информация, которой вы хотите поделиться с нашими читателями? Пожалуйста, оставляйте комментарии внизу статьи.
Нередко в домашнем хозяйстве требуется установка регулятора скорости вращения вентилятора. Сразу следует отметить, что обычный диммер для регулировки яркости освещения не подойдет для вентилятора. Современному электродвигателю, особенно асинхронному, важно иметь на входе правильной формы синусоиду, но обычные диммеры для освещения искажают ее довольно сильно. Для эффективной и правильной организации регулировки скорости вентиляторов необходимо:
- Использовать специальные регуляторы, предназначенные для вентиляторов.
- Учитывайте, что эффективно и безопасно регулировке поддаются только специальные модели асинхронных электромоторов, поэтому перед покупкой узнавайте из технических характеристик о возможности регулировки числа оборотов методом понижения напряжения.
Способы регулировки скорости вращения бытовых вентиляторов
Существует достаточно много различных способов регулировки частоты вращения вентилятора, но практически применяются в домашних условиях только два из них. В любом случае Вы сможете только понизить число оборотов вращения двигателя только ниже максимально возможной по паспорту к устройству.
Разогнать электродвигатель возможно только с использованием частотного регулятора, но он не применяется в быту, потому что у него высокая как собственная стоимость, так и цена на услугу по его установке и наладке. Все это делают использование частотного регулятора не рациональным в домашних условиях.
К одному регулятору допускается подключение нескольких вентиляторов, если только их суммарная мощность не будет превышать величину номинального тока регулятора. Учитывайте при выборе регулятора, что пусковой ток электродвигателя в несколько раз выше рабочего.
Способы регулировки вентиляторов в быту:
- С использованием симисторного регулятора скорости вентилятора- это самый распространенный способ, позволяющий постепенно увеличивать или уменьшать скорость вращения в пределах от 0 до 100 %.
- Если электродвигатель вентилятора на 220 Вольт оборудован термозащитой (защитой от перегрева), тогда для управления оборотами применяется тиристорный регулятор.
- Наиболее эффективным методом регулировки скорости вращения электродвигателя является применение моторов с несколькими выводами обмоток. Но многоскоростные электродвигатели в бытовых вентиляторах Я пока не встречал. Но В интернете можно найти схемы подключения для них.
Очень часто электродвигатель гудит на низких оборотах при использовании первых двух методов регулировки- старайтесь не эксплуатировать долго вентилятор в таком режиме. Если снять крышку, то при помощи находящегося под ней специального регулятора, Вы сможете, его вращая, установить нижний предел частоты вращения мотора.
Схема подключения симисторного или тиристорного регулятора скорости вентилятора
Практически во всех регуляторах стоят внутри плавкие ставки, защищающие их от токов перегрузки или короткого замыкания, при возникновении которых она перегорает. Для восстановления работоспособности необходимо будет заменить или отремонтировать плавкую ставку.
Подключается регулятор довольно просто, как обычный выключатель. На первый контакт (с изображением стрелки) подключается фаза от электропроводки квартиры. На второй (с изображением стрелки в обратном направлении) при необходимости подключается прямой вывод фазы без регулировки. Он используется для включения, например дополнительно освещения при включении вентилятора. На пятый контакт (с изображением наклонной стрелки и синусоиды) подключается фаза, отходящая на вентилятор. При использовании такой схемы необходимо использовать для подключения распределительную коробку, с которой Ноль и при необходимости Земля заводятся напрямую на вентилятор, минуя сам регулятор, для подключения которого понадобится всего-то 2 провода.
Но если распределительная коробка электропроводки находится далеко, а сам регулятор стоит рядом с вентилятором, тогда рекомендую использовать вторую схему. На регулятор приходит кабель электропитания, а затем с него уходит сразу на вентилятор. Фазные провода подключаются аналогично. А 2 нуля садятся на контакты № 3 и № 4 в любой последовательности.
Подключение регулятора скорости вращения вентилятора довольно просто сделать и своими руками, не вызывая специалистов. Обязательно изучите и всегда соблюдайте правила электробезопасности- работайте только на обесточенном участке электропроводки.
Регулятор скорости вентилятора своими руками
- Подробности
Данный регулятор позволяет плавно регулировать переменным резистором скорость вращения вентилятора.
Схема регулятора скорости напольного вентилятора вышла простейшей. Чтобы влезть в корпус от старой зарядки телефона Nokia. Туда же влезли клеммы от обычной электро розетки.
Монтаж довольно плотный, но это было обусловлено размерами корпуса..
Схема устройства:
Схема регулятора скорости вентилятора это обычный фазовый регулятор. Ну почти. Сперва я попытался управлять вентилятором простейшей схемой на симисторе с динистором и был разочарован — нормального управления у меня не вышло. Сперва расстроился — лепить частотное управление асинхронным двигателем ну никак не хотелось.. Потом попытался разобраться, что не так?
Оказалось, всё просто. Асинхронный двигатель, применяемый в напольном вентиляторе, это по сути пара катушек индуктивности. А из курса физики мы помним, что в индуктивности фаза тока отстаёт от фазы приложенного напряжения на 90° Симистор открывается импульсом тока в управляющий электрод, а затем удерживается протекающим током нагрузки. Стало быть надо фазу управления сдвинуть относительно входного напряжения на 90° и получим плавную регулировку.
Проще всего мне это было сделать с помощью простейшего копеечного (около 40 американских копеек стоит) контроллера PIC10F222, который случайно завалялся в рабочем столе.. (позже по просьбам добавил версию для PIC12F675)
Программатор можно так же собрать по такой схеме
Прошивка и печатка-скачать
Данный регулятор оборотов электродвигателя 220в позволяет изменять частоту оборотов вращения вентилятора либо электродвигателя, рассчитанных на работу от сети 220 вольт.
Достаточно популярным регулятором оборотов для электродвигателей на 220 вольт переменного тока является схема на тиристорах. Типовой схемой является подключение электродвигателя или вентилятора в разрыв анодной цепи тиристора.
Одно не маловажное условие при использовании подобных регуляторов, это надежный контакт во всей цепи. Что нельзя сказать про коллекторные электродвигатели, поскольку у них механизм щеток создает кратковременные обрывы электроцепи. Это существенно влияет на качество работы регулятора.
Описание работы схемы регулятора оборотов
Приведенная ниже схема тиристорного регулятора оборотов, как раз разработана для изменения частоты вращения коллекторных электродвигателей (электродрель, фрезер, вентилятор). Первое, что следует отметить, это то, что двигатель вместе с силовым тиристором VS2 подсоединен в одну из диагоналей диодного моста VD3, на другую же подается сетевое напряжение 220 вольт.
Помимо этого, данный тиристор контролируется достаточно широкими импульсами, благодаря которым, непродолжительные отключения активной нагрузки, которыми характеризуется работа коллекторного двигателя, не влияют на устойчивую работу данной схемы.
Для управления тиристором VS1 на транзисторе VT1, собран генератор импульсов. Питание данного генератор осуществляется трапециевидным напряжением, создающимся в результате ограничения положительных полуволн стабилитроном VD1 имеющих частоту 100 Гц. Конденсатор С1 разряжается через сопротивления R1, R2, R3. Резистором R1 осуществляется скорость разряда данного конденсатора.
При достижении на конденсаторе напряжения достаточного для открывания транзистора VT1, на управляющий вывод VS1 поступает положительный импульс. Тиристор открывается и теперь уже на управляющем выводе VS2 появляется длительный импульс управления. И уже с данного тиристора напряжение, которое фактически и влияет на величину оборотов, подается на двигатель.
Частоту оборотов вращения электродвигателя регулируют резистором R1. Так как в цепь VS2 подключена индуктивная нагрузка, то возможно спонтанное отпирание тиристора, даже при отсутствии управляющего сигнала. Поэтому для предотвращения данного нежелательного эффекта, в схему добавлен диод VD2 который подключается параллельно обмотке возбуждения L1 электродвигателя.
Детали регулятора оборотов вентилятора и электродвигателя
Стабилитрон – можно заменить на другой с напряжением стабилизации в районе 27 – 36В. Тиристоры VS1 – любой маломощный с прямым напряжением более 100 вольт, VS2 — возможно поставить КУ201К, КУ201Л, КУ202М. Диод VD2 – с обратным напряжением не меньше 400 вольт и прямым током более 0,3А. Конденсатор C1 – КМ-6.
Настройка регулятора оборотов
Во время наладки схемы регулятора желательно применить стробоскоп, который позволяет измерить частоту вращения электродвигателя либо стрелочный вольтметр для переменного тока, который подсоединяют параллельно двигателю.
Вращая ручку резистора R1, определяют диапазон изменения напряжения. Путем подбора сопротивления R3 устанавливают данный диапазон в районе от 90 до 220 вольт. В том случае если при минимальных оборотах двигатель вентилятора работает неустойчиво, то необходимо немного уменьшить сопротивление R2.
Источник: www.stalvit.ru
Вентиляторы широко используются в разных сферах человеческой деятельности. Приборы можно встретить в жилых и общественных помещениях, с их помощью происходит охлаждение компьютеров и ноутбуков, их устанавливают в вытяжные и приточно-вытяжные вентиляционные установки и системы кондиционирования. Однако работа прибора на полную мощность не всегда нужна и целесообразна. Поэтому для ограничения частоты вращения лопастей используют специальные устройства – регуляторы скорости вентиляторов.
Технические характеристики
Регулятором скорости вентилятора называют небольшой прибор, способный снижать или увеличивать обороты вращения рабочего вала. Контроллеры подключаются к вентиляторам по определённой схеме и управляются при помощи ручного метода либо автоматики. Автоматические модели тесно взаимосвязаны с другими устройствами вентиляционной установки, например, с датчиками, определяющими температуру, давление, движение, а также с фотодатчиками и приборами, определяющими влажность. Данные с этих приборов передаются на контроллер, который на их основании выбирает подходящий скоростной режим.
Механические модели управляются вручную. Регулирование скорости вращения осуществляется при помощи колёсика, установленного на корпусе прибора. Нередко контроллеры монтируются в стену по принципу выключателя, что делает их использование удобным, и позволяют в любой момент плавно изменить количество оборотов. Приборы выпускаются в большом диапазоне мощности и способны работать от напряжения как 220, так и 380 В.
Принцип работы и предназначение
Во время постоянной работы вентилятора на максимальных оборотах, ресурс прибора исчерпывается достаточно быстро. В результате мощность устройства заметно снижается, а прибор выходит из строя. Это обусловлено тем, что многие детали не способны выдерживать такой ритм, из-за чего они быстро изнашиваются и ломаются. Чтобы ограничить скорость вращения лопастей и увеличить срок службы вентилятора, в вентиляционную установку встраивают контроллер скорости.
Помимо сбережения рабочего ресурса, контроллеры выполняют важную функцию по снижению шума от работающих вентиляционных систем. Так, в офисных помещениях, где наблюдается большое скопление оргтехники, уровень шума может достигать 50 ДБ, что обусловлено одновременным функционированием нескольких устройств, вентиляторы которых работают на максимальных оборотах. В таких условиях человеку сложно настроиться на рабочий лад и сосредоточиться.
Выходом из сложившейся ситуации является оснащение вентиляционных установок регуляторами скорости. Ещё одним веским аргументом в пользу использования регуляторов является экономный расход электроэнергии. В результате уменьшения количества оборотов и снижения общей мощности вентилятор начинает потреблять меньше энергии, что положительно сказывается на бюджете.
Принцип действия контроллера заключается в изменении напряжения, которое подаётся на обмотку двигателя вентилятора. Существуют более дорогостоящие модели, способные регулировать скорость вращения посредством изменения частоты тока. Однако стоимость таких изделий зачастую превышает стоимость самого вентилятора, из-за чего их установка является нецелесообразной.
Сфера применения
Контроллеры скорости вращения применяются практически везде, где есть вентиляционные установки. Регуляторы незаменимы при обустройстве вентсистем спортивных залов, офисов и кафе. Нередко такие устройства можно встретить в индивидуальных системах климат-контроля. Кондиционеры, работающие на обогрев помещений, также оборудованы контроллерами – мощными трансформаторными приборами, способными регулировать частоту вращения крыльчатки.
Однако самым распространённым вариантом установки контроллера являются компьютеры и ноутбуки. Регуляторы способны значительно снижать уровень шума вентиляторов и часто оснащены дополнительными функциями, такими как подсветка, температурный датчик и звуковой сигнал аварийного отключения. Некоторые модели оборудованы дисплеем.
Контроллеры для компьютерных вентиляторов носят название реобас и способны обслуживать сразу по несколько вентиляторов.
Разновидности
Регуляторы ограничения скорости вентилятора бывают нескольких видов.
Ступенчатые модели с применением автотрансформатора
Суть работы этого прибора заключается в том, что обмотка прибора разветвлена, поэтому в процессе подключения к ответвлениям вентилятор получает несколько пониженное напряжение. При помощи специального переключателя тот или иной вентилятор подключается к нужному участку обмотки, а скорость его вращения падает. Синхронно с этим снижается потребление электричества, что приводит к общей экономии ресурса.
Регулировка прибора осуществляется при помощи специальной ручки, оснащённой ступенчатой шкалой, имеющей 5 положений. Достоинствами моделей является их надёжность и долгий срок службы. К недостаткам относят довольно габаритный блок управления, что не всегда удобно при размещении устройства в ограниченных пространствах, а также невозможность плавного переключения. Однако при подключении датчиков температуры и таймера переключение скоростей вращения можно автоматизировать.
Автотрансформаторы с электронным управлением
Суть работы таких устройств несколько отличается от принципа действия предыдущих моделей. Прибор оснащён транзисторной схемой и способен модулировать импульсы, плавно изменяя при этом напряжение. Сила напряжения напрямую зависит от частоты импульсов и пауз между ними. Так, при коротких импульсах и длинных паузах напряжение будет намного ниже, чем при длинных импульсах и коротких паузах.
Преимуществами данного контроллера являются небольшие размеры и комфортная стоимость. К недостаткам относят короткую длину соединяющего кабеля. Это вызывает необходимость отдельного расположения блока от ручки управления и его размещения поближе к вентилятору. Электронные модели используются на крупных производствах в сочетании с мощными вентиляционными установками. Они устойчивы к перегрузкам и способны к непрерывной работе в течение длительного времени.
Симисторный (тиристорный) контроллер
Данный вид регуляторов является самым распространённым. Прибор используется для подключения к однофазному вентилятору переменного тока, однако, может работать и с постоянным. При работе прибора каждый из тиристоров понижает выходное напряжение, уменьшая тем самым количество оборотов в минуту. Плюсами устройств является низкая стоимость, небольшой вес и возможность убавления числа оборотов практически до нуля.
К недостаткам относят вероятность появления искр на обмотке, короткий срок службы и ограничения по мощности нагрузки.
Как подключить?
Выполнить подключение контроллера скорости к вентилятору можно своими руками. Для этого необходимо внимательно прочитать инструкцию и соблюдать ряд мер безопасности при работе с электроприборами. В зависимости от вида конструкции и вида обслуживаемых вентиляторов, контроллеры могут быть установлены на стене, внутри стены, внутри вентустановки или в отдельно стоящем шкафу системы «умный дом». Настенный и внутристенный регуляторы закрепляются при помощи шурупов или дюбелей, в зависимости от габаритов и веса устройства. Крепёжные элементы обычно входят в комплект наряду со схемой подключения прибора.
Схемы подключения у моделей могут отличаться, однако, общие закономерности и последовательность выполнения действий всё же есть. Вначале контроллер нужно подключить к кабелю, подающему ток на вентилятор. Основной целью данного этапа является разделение проводов «фаза», «ноль» и «земля». Затем выполняют подсоединение проводов к входным и выходным клеммам. Главное при этом — не перепутать провода местами и выполнить подключение согласно инструкции. Кроме того, следует проконтролировать, чтобы размер сечения кабеля питания и соединения соответствовал максимально разрешённому напряжению подключаемого устройства.
При подключении регулятора скорости к вентиляторам ноутбука напряжением 12 вольт необходимо выяснить предельно допустимые температуры деталей устройства. Иначе можно лишиться компьютера, у которого от перегрева выйдут из строя процессор, материнская плата и графическая карта. При подключении контроллера к оргтехнике необходимо также строго следовать инструкции. При необходимости подключения сразу нескольких вентиляторов лучше приобрести многоканальный регулятор, так как некоторые модели способны обслуживать до четырёх вентиляторов одновременно.
Регуляторы скорости вентиляторов являются важным многофункциональными устройством. Они защищают технику от перегрева, продлевают срок эксплуатации электрических двигателей вентиляторов, экономят электроэнергию и существенно понижают уровень шума в помещениях. Благодаря своей эффективности и практичности приборы обретают всё большую популярность и растущий потребительский спрос.
О том, как своими руками сделать регулятор скорости вентилятора, смотрите далее.
Схема, которая позволяет пользователю линейно управлять скоростью подключенного двигателя путем вращения подключенного потенциометра, называется схемой контроллера скорости двигателя.
Здесь представлены три простые в создании схемы регулятора скорости для двигателей постоянного тока, одна с использованием MOSFET IRF540, вторая с использованием IC 555 и третья концепция с IC 556 с обработкой крутящего момента.
Конструкция № 1: Контроллер скорости двигателя постоянного тока на базе Mosfet
Очень крутая и простая схема регулятора скорости двигателя постоянного тока может быть построена с использованием всего лишь одного Mosfet, резистора и электролизера, как показано ниже:
Использование BJT Emitter Follower
Как можно видеть, mosfet настроен как последователь источника или обычный режим стока, чтобы узнать больше об этой конфигурации, вы можете обратиться к этому посту, в котором обсуждается версия BJT, однако принцип работы остается тем же ,
В приведенной выше конструкции контроллера двигателя постоянного тока регулировка потенциометра создает различную разность потенциалов на затворе mosfet, а вывод источника mosfet просто следует величине этой разности потенциалов и соответствующим образом регулирует напряжение на двигателе.
Это означает, что источник всегда будет на 4 или 5 В отставать от напряжения на затворе и изменяться вверх / вниз с этой разницей, представляя переменное напряжение от 2 В до 7 В на двигателе.
Когда напряжение затвора составляет около 7 В, вывод источника будет подавать минимум 2 В на двигатель, вызывая очень медленное вращение на двигателе, и 7 В будет доступно на выводе источника, когда регулировка угла поворота создает полные 12 В на затворе Мосфета.
Здесь мы можем ясно видеть, что вывод источника mosfet, кажется, «следует» за воротами и, следовательно, последователем имени источника.
Это происходит потому, что разница между затвором и выводом источника Mosfet всегда должна быть около 5 В, чтобы обеспечить оптимальную работу Mosfet.
В любом случае, приведенная выше конфигурация помогает обеспечить плавное регулирование скорости двигателя, и конструкция может быть построена довольно дешево.
BJT также может быть использован вместо mosfet, и фактически BJT будет производить более высокий диапазон регулирования от 1 В до 12 В для двигателя.
Video Demo
Когда речь идет о равномерном и эффективном управлении скоростью двигателя, контроллер на основе ШИМ становится идеальным вариантом, здесь мы узнаем больше о простой схеме для реализации этой операции.
Конструкция № 2: ШИМ-управление двигателем постоянного тока с IC 555
Конструкция простого регулятора скорости двигателя с использованием ШИМ может быть понята следующим образом:
Изначально, когда цепь запитана, триггерный вывод находится в логическом низком положении, так как Конденсатор С1 не заряжен.
Вышеуказанные условия инициируют цикл колебаний, в результате чего выходной сигнал меняется на логический высокий.
Высокая мощность теперь заставляет конденсатор заряжаться через D2.
При достижении уровня напряжения, составляющего 2/3 от источника питания, вывод № 6 является порогом срабатывания ИС.
Срабатывает моментный вывод № 6, контакт № 3 и № 7 возвращаются к низкому логическому уровню.
При низком контакте № 3 С1 снова начинает разряжаться через D1, и когда напряжение на С1 падает ниже уровня, который составляет 1/3 от напряжения питания, контакты № 3 и № 7 снова становятся высокими, вызывая цикл следовать и продолжать повторять.
Интересно отметить, что C1 имеет два дискретно установленных пути для процесса зарядки и разрядки через диоды D1, D2 и через плечи сопротивления, установленные баком соответственно.
Это означает, что сумма сопротивлений, с которыми сталкивается С1 при зарядке и разрядке, остается неизменной независимо от того, как установлен горшок, поэтому длина волны выходного импульса всегда остается неизменной.
Однако, поскольку периоды времени зарядки или разрядки зависят от значения сопротивления, встречающегося на их дорожках, горшок дискретно устанавливает эти периоды времени в соответствии со своими настройками.
Поскольку периоды времени зарядки и разрядки напрямую связаны с рабочим циклом на выходе, он изменяется в зависимости от регулировки емкости, придавая форму предполагаемым изменяющимся импульсам ШИМ на выходе.
Средний результат отношения метка / пространство приводит к выходу ШИМ, который, в свою очередь, контролирует частоту вращения двигателя.
Импульсы ШИМ поступают на затвор мосфета, который реагирует и контролирует ток подключенного двигателя в соответствии с настройкой емкости.
Текущий уровень через двигатель определяет его скорость и, таким образом, реализует управляющий эффект через горшок.
Частота выходного сигнала IC может быть рассчитана по формуле:
F = 1,44 (VR1 * C1)
Мосфет может быть выбран в соответствии с требованием или током нагрузки.
Принципиальная схема предлагаемого регулятора скорости двигателя постоянного тока приведена ниже:
Прототип:
Видео Тестирование Доказательство:
В приведенном выше видеоролике мы видим, как проектируется на основе IC 555 используется для управления скоростью двигателя постоянного тока.Как вы можете видеть, хотя лампа отлично работает в ответ на ШИМ и меняет свою интенсивность от минимального свечения до максимально низкого, двигатель не работает.
Первоначально двигатель не реагирует на узкие ШИМ, а начинает работать с рывком после того, как ШИМ настроен на значительно большую ширину импульса.
Это не означает, что в цепи возникли проблемы, это потому, что якорь двигателя постоянного тока надежно удерживается между парой магнитов. Чтобы начать пуск, якорь должен перепрыгнуть через два полюса магнита, что не может произойти медленным и плавным движением.Это должно начаться с толчка.
Именно поэтому двигатель изначально требует более высоких настроек для ШИМ, и как только вращение инициируется, якорь получает некоторую кинетическую энергию, и теперь достижение более низкой скорости становится возможным благодаря более узким ШИМ.
Тем не менее, получить вращение до едва движущегося медленного состояния может быть невозможно по той же причине, что и описанная выше.
Я изо всех сил старался улучшить реакцию и добиться как можно более медленного управления ШИМ, внеся несколько изменений в первую диаграмму, как показано ниже:
Сказав это, двигатель может показать лучший контроль на более медленных уровнях, если двигатель прикреплен или привязан с нагрузкой через шестерни или систему шкивов.
Это может происходить из-за того, что нагрузка действует как демпфер и помогает обеспечить контролируемое движение при более медленных регулировках скорости.
Конструкция № 3: Использование IC 556 для улучшенного управления скоростью
Изменение скорости двигателя постоянного тока может показаться не таким сложным, и вы можете найти множество цепей для этого.
Однако эти схемы не гарантируют постоянные уровни крутящего момента при более низких скоростях двигателя, что делает работу совершенно неэффективной.
Кроме того, на очень низких скоростях из-за недостаточного крутящего момента двигатель имеет тенденцию к остановке.
Другим серьезным недостатком является то, что в этих схемах нет функции реверса двигателя.
Предлагаемая схема полностью свободна от вышеуказанных недостатков и способна генерировать и поддерживать высокие уровни крутящего момента даже на самых низких возможных скоростях.
Схема работы
Прежде чем обсуждать предложенную схему контроллера ШИМ двигателя, мы также хотели бы изучить более простую альтернативу, которая не так эффективна. Тем не менее, его можно считать достаточно хорошим, если нагрузка на двигатель невелика и если скорость не снижена до минимальных уровней.
На рисунке показано, как можно использовать одну микросхему 556 для управления скоростью подключенного двигателя, мы не будем вдаваться в подробности, единственным существенным недостатком этой конфигурации является то, что крутящий момент прямо пропорционален скорости двигателя ,
Возвращаясь к предложенной конструкции схемы регулятора скорости с высоким крутящим моментом, здесь мы использовали две ИС 555 вместо одной или, вернее, одну ИС 556, которая содержит две ИС 555 в одной упаковке.
Принципиальная схемаОсновные функции
Вкратце, предлагаемый контроллер двигателя постоянного тока имеет следующие интересные особенности:
Скорость может непрерывно изменяться от нуля до максимума, без остановки.
На момент никогда не влияют уровни скорости, и он остается постоянным даже при минимальных уровнях скорости.
Вращение двигателя может быть изменено или изменено в течение доли секунды.
Скорость является переменной в обоих направлениях вращения двигателя.
Две 555 ИС назначаются с двумя отдельными функциями. Один из разделов сконфигурирован как нестабильный мультивибратор, генерирующий тактовые импульсы с частотой 100 Гц, который подается на предыдущий раздел 555 внутри упаковки.
Вышеуказанная частота отвечает за определение частоты ШИМ.
Транзистор BC 557 используется в качестве источника постоянного тока, который поддерживает заряженный конденсатор на его плече коллектора.
Это создает пилообразное напряжение на вышеуказанном конденсаторе, которое сравнивается внутри ИС 556 с напряжением пробы, приложенным снаружи к указанному выводу.
Образцовое напряжение, подаваемое извне, может быть получено из простой цепи питания переменного напряжения 0-12В.
Это переменное напряжение, подаваемое на ИС 556, используется для изменения ШИМ импульсов на выходе и в конечном итоге используется для регулирования скорости подключенного двигателя.
Переключатель S1 используется для мгновенного изменения направления вращения двигателя, когда это необходимо.
Перечень запчастей
- R1, R2, R6 = 1K,
- R3 = 150K,
- R4, R5 = 150 Ом,
- R7, R8, R9, R10 = 470 Ом,
- C1 = 0,1 мкФ,
- C2, C3 = 0,01 мкФ,
- C4 = 1 мкФ / 25 ВТ1,
- T2 = TIP122,
- T3, T4 = TIP127
- T5 = BC557,
- T6, T7 = BC547, 901 D4 = 1N5408,
- Z1 = 4V7 400 мВт
- IC1 = 556,
- S1 = SPDT тумблер
Приведенная выше схема была основана на следующей схеме привода двигателя, которая была издана давно в электронном журнале Индии Elecktor.
Управление крутящим моментом двигателя с помощью IC 555
Первая схема управления двигателем может быть значительно упрощена при использовании переключателя DPDT для операции реверса двигателя и использования транзистора с эмиттерным повторителем для реализации управления скоростью, как показано ниже:
О Swagatam
Я инженер-электронщик (dipIETE), любитель, изобретатель, разработчик схем / печатных плат, производитель. Я также являюсь основателем веб-сайта: https://www.homemade-circuits.com/, где я люблю делиться своими инновационными идеями и учебными пособиями.
Если у вас есть запрос, связанный со схемой, вы можете взаимодействовать через комментарии, я буду очень рад помочь!
% PDF-1.4 % 195 0 объектов > endobj Xref 195 69 0000000016 00000 n 0000001731 00000 n 0000001904 00000 n 0000002567 00000 n 0000003029 00000 n 0000003180 00000 n 0000003346 00000 n 0000003377 00000 n 0000004002 00000 n 0000004165 00000 n 0000004712 00000 n 0000004743 00000 n 0000004774 00000 n 0000005312 00000 n 0000005335 00000 n 0000007216 00000 n 0000007239 00000 n 0000009070 00000 n 0000009101 00000 n 0000009547 00000 n 0000009705 00000 n 0000009728 00000 n 0000011324 00000 n 0000011347 00000 n 0000012805 00000 n 0000012828 00000 n 0000014517 00000 n 0000014540 00000 n 0000016203 00000 n 0000016234 00000 n 0000016719 00000 n 0000016877 00000 n 0000016900 00000 n 0000018709 00000 n 0000018732 00000 n 0000020556 00000 n 0000020792 00000 n 0000020815 00000 n 0000020837 00000 n 0000021311 00000 n 0000021390 00000 n 0000025243 00000 n 0000025732 00000 n 0000025754 00000 n 0000025993 00000 n 0000030269 00000 n 0000030292 00000 n 0000030371 00000 n 0000030921 00000 n 0000031000 00000 n 0000031022 00000 n 0000031393 00000 n 0000031416 00000 n 0000031438 00000 n 0000031778 00000 n 0000034533 00000 n 0000034765 00000 n 0000034999 00000 n 0000035223 00000 n 0000041648 00000 n 0000041671 00000 n 0000041750 00000 n 0000045470 00000 n 0000045493 00000 n 0000045515 00000 n 0000045594 00000 n 0000045728 00000 n 0000002042 00000 n 0000002545 00000 n прицеп ] >> startxref 0 %% EOF 196 0 объектов > / StructTreeRoot 197 0 R / MarkInfo> >> endobj 197 0 объектов > endobj 262 0 объектов > поток Hb«`e«`s 90u90JJ (6u4X4
\.е =} {о} + \ — qqBKswZ.4OGNs , [S (; xec ׳ guf3 ܼ qx͛
T
.Введение
Интерес к интегральным микросхемам для управления скоростью охлаждающих вентиляторов в персональных компьютерах и другом электронном оборудовании растет. Компактные электрические вентиляторы дешевы и используются для охлаждения электронного оборудования более полувека. Однако в последние годы технология использования этих вентиляторов значительно эволюционировала. Эта статья расскажет, как и почему произошла эта эволюция, и предложит несколько полезных подходов для дизайнера.
Выработка и удаление тепла
Тенденция в области электроники, особенно бытовой электроники, направлена на более мелкие продукты с расширенными комбинациями функций. Следовательно, множество электронных компонентов встраиваются в очень малые форм-факторы. Очевидным примером является ноутбук. Тонкие и «облегченные» ноутбуки значительно сократились, однако их вычислительная мощность была сохранена или увеличена. Другие примеры этой тенденции включают проекционные системы и телевизионные приставки.Общим для всех этих систем, помимо значительно меньшего (и все еще уменьшающегося) размера, является то, что количество тепла, которое они должны рассеивать, не уменьшается; часто это увеличивается! В ноутбуке большая часть тепла вырабатывается процессором; В проекторе большая часть тепла генерируется источником света. Это тепло должно быть удалено тихо и эффективно.
Самый тихий способ отвода тепла — это пассивные компоненты, такие как радиаторы и тепловые трубки. Тем не менее, они оказались недостаточными во многих популярных продуктах бытовой электроники — и они также несколько дорогие.Хорошей альтернативой является активное охлаждение, введение вентилятора в систему для создания воздушного потока вокруг шасси и тепловыделяющих компонентов, эффективно отводящих тепло из системы. Однако вентилятор — это источник шума. Это также является дополнительным источником энергопотребления в системе — очень важный фактор, если питание требуется от батареи. Вентилятор также является еще одним механическим компонентом системы, а не идеальным решением с точки зрения надежности.
Регулятор скорости — один из способов ответить на некоторые из этих возражений против использования вентилятора — может иметь следующие преимущества:
- работает вентилятор медленнее уменьшает шум, который он излучает,
- , работающий с вентилятором медленнее, может снизить потребляемую мощность,
- работает вентилятор медленнее, увеличивает его надежность и срок службы.
Существует много разных типов вентиляторов и способов их управления. Здесь мы обсудим различные типы вентиляторов, а также преимущества и недостатки используемых сегодня методов управления. Один из способов классифицировать поклонников:
- 2-х проводные вентиляторы
- 3-х проводные вентиляторы
- 4-х проводные вентиляторы.
Методы управления вентилятором, которые будут обсуждаться здесь, включают:
- нет управления вентилятором
- вкл / выкл управление
- линейное (непрерывное постоянное) управление
- низкочастотная широтно-импульсная модуляция (ШИМ)
- высокочастотный вентилятор управления.
Типы вентиляторов
Вентилятор с 2 проводами имеет клеммы питания и заземления. Трехпроводной вентилятор имеет выход питания, заземление и тахометрический выход (тахометр) , который выдает сигнал с частотой, пропорциональной скорости. Вентилятор с 4 проводами имеет питание, заземление, выход тахометра и вход ШИМ-привода. Вкратце, ШИМ использует относительную ширину импульсов в последовательности импульсов включения-выключения для регулировки уровня мощности, подаваемой на двигатель.
Двухпроводной вентилятор управляется путем регулировки напряжения постоянного тока или длительности импульса в низкочастотном ШИМ.Однако при наличии только двух проводов сигнал тахометра недоступен. Это означает, что нет никаких указаний относительно того, насколько быстро работает вентилятор — или даже вообще работает ли он. Эта форма управления скоростью разомкнута .
Трехпроводным вентилятором можно управлять с помощью привода того же типа, что и для двухпроводных вентиляторов — с переменным постоянным током или низкочастотным ШИМ. Разница между 2-проводными вентиляторами и 3-проводными вентиляторами заключается в наличии обратной связи от вентилятора для управления скоростью в замкнутом контуре.Сигнал тахометра показывает, работает ли вентилятор и скорость его вращения.
Сигнал тахометра, управляемый постоянным напряжением, имеет прямоугольный выходной сигнал, очень похожий на «идеальный тахометр» на рисунке 1. Он всегда действителен, поскольку мощность постоянно подается на вентилятор. Однако при низкочастотном ШИМ сигнал тахометра действителен только при подаче питания на вентилятор, то есть во время фазы импульса на импульса. Когда привод ШИМ переключается на с фазы , внутренняя схема генерации сигнала тахометра вентилятора также отключается.Поскольку выход тахометра, как правило, поступает из открытого стока, он будет всплывать высоко, когда привод ШИМ отключен от до , как показано на рисунке 1. Таким образом, хотя идеальный тахометр представляет фактическую скорость вентилятора, привод ШИМ в Эффект «прерывает» выходной сигнал тахометра и может привести к ошибочным показаниям.
Рисунок 1. Форма сигнала тахометра на 3-проводных вентиляторах — идеальная и с управлением ШИМ.Чтобы быть уверенным в правильности показаний скорости вращения вентилятора под управлением ШИМ, необходимо периодически включать вентилятор на достаточно долго, чтобы получить полный цикл тахометра.Эта функция реализована в ряде контроллеров вентиляторов Analog Devices, таких как ADM1031 и ADT7460.
В дополнение к питанию, заземлению и сигналу тахометра 4-проводных вентиляторов имеют ШИМ-вход, который используется для управления скоростью вентилятора. Вместо того чтобы переключать питание на весь вентилятор на и на , переключается только питание на катушки привода, что делает информацию о тахометре доступной постоянно. Включение и выключение катушек генерирует коммутационный шум .При возбуждении катушек с частотой более 20 кГц шум выходит за пределы слышимого диапазона, поэтому типичные сигналы привода вентилятора с ШИМ используют довольно высокую частоту (> 20 кГц). Еще одним преимуществом 4-проводных вентиляторов является то, что скорость вращения вентилятора можно регулировать на скоростях, составляющих всего 10% от полной скорости вентилятора. На рисунке 2 показаны различия между 3-проводной и 4-проводной цепями вентиляторов.
Рисунок 2. 3- и 4-проводные вентиляторы.Fan Control
Отсутствие контроля. Самый простой метод управления вентилятором — не использовать его вообще; просто включите вентилятор соответствующей мощности на полной скорости 100% времени.Основными преимуществами этого являются гарантированное безотказное охлаждение и очень простая внешняя схема. Однако, поскольку вентилятор всегда включен, его срок службы сокращается, и он потребляет постоянное количество энергии, даже если охлаждение не требуется. Кроме того, его непрерывный шум, вероятно, будет раздражать.
Управление вкл / выкл: Следующий простейший метод управления вентилятором — термостатический, или вкл / выкл . Этот метод также очень прост в реализации. Вентилятор включается только тогда, когда необходимо охлаждение, и он отключается на оставшееся время.Пользователь должен установить условия, при которых необходимо охлаждение — обычно, когда температура превышает заданный порог.
Analog Devices ADM1032 является идеальным датчиком для управления включением / выключением вентилятора с использованием заданного значения температуры. У него есть компаратор, который выдает выходной сигнал THERM, который обычно имеет высоту и , но переключает и , когда температура превышает программируемый порог. Он автоматически переключается обратно на максимум , когда температура падает на заданное значение ниже Предела THERM.Преимущество этого программируемого гистерезиса состоит в том, что вентилятор не включается / выключается постоянно, когда температура близка к пороговому значению. На рисунке 3 приведен пример схемы с использованием ADM1032.
Рисунок 3. Пример схемы включения / выключения.Недостаток управления вкл / выкл в том, что он очень ограничен. Когда вентилятор переключается с на , он сразу же разгоняется до полной скорости слышимым и раздражающим образом. Поскольку люди скоро привыкли к звуку вентилятора, его выключение с также очень заметно.(Его можно сравнить с холодильником на вашей кухне. Вы не замечали шум, который он производил, пока он не выключился.) Так что с акустической точки зрения управление включением / выключением далеко от оптимального.
Линейное управление: На следующем уровне управления вентилятором, , линейное управление , напряжение, подаваемое на вентилятор, является переменным. Для более низкой скорости (меньшее охлаждение и более тихая работа) напряжение уменьшается, а для более высокой скорости оно увеличивается. Отношения имеют ограничения. Рассмотрим, например, вентилятор на 12 В (номинальное максимальное напряжение).Такой вентилятор может потребовать не менее 7 В для начала вращения. Когда он начнет вращаться, он, вероятно, будет вращаться примерно на половине своей полной скорости при приложенном 7 В. Из-за необходимости преодоления инерции напряжение, необходимое для запуска вентилятора, выше, чем напряжение, необходимое для его вращения. Поэтому, когда напряжение, подаваемое на вентилятор, уменьшается, оно может вращаться с более медленными скоростями, скажем, до 4 В, и в этот момент он остановится. Эти значения будут отличаться от производителя к производителю, от модели к модели и даже от вентилятора к вентилятору.
Линейная ИС управления вентиляторами Analog Devices ADM1028 имеет программируемый выход и практически все функции, которые могут понадобиться в управлении вентиляторами, включая возможность точного интерфейса с чувствительным к температуре диодом, имеющимся на микросхемах, таких как микропроцессоры, которые учитывают большая часть рассеяния в системе. (Назначение диода — обеспечить быструю индикацию критических температур спая, избегая всех тепловых задержек, присущих системе. Он позволяет немедленно инициировать охлаждение на основе повышения температуры чипа.) Чтобы поддерживать минимальное энергопотребление ADM1028, он работает от напряжения питания от 3,0 до 5,5 В с выходом полной шкалы + 2,5 В.
Вентиляторына 5 В допускают только ограниченный диапазон регулирования скорости, поскольку их пусковое напряжение близко к уровню 5 В на полной скорости. Но ADM1028 можно использовать с 12-вольтовыми вентиляторами, используя простой усилитель с повышающим усилителем с такой схемой, как показано на рисунке 4.
Рис. 4. Цепь усиления для управления 12-вольтовым вентилятором с использованием выхода ЦАП ADM1028 линейного управления вентилятором.Основным преимуществом линейного управления является то, что он тихий. Однако, как мы уже отмечали, диапазон регулирования скорости ограничен. Например, 12-вольтовый вентилятор с диапазоном управляющего напряжения от 7 до 12 В может работать на половине скорости при 7 В. Ситуация еще хуже с 5-вольтовым вентилятором. Как правило, для 5-вольтных вентиляторов для их запуска требуется 3,5 В или 4 В, но при этом напряжении они будут работать почти на полной скорости с очень ограниченным диапазоном регулирования скорости. Но работа при 12 В с использованием схем, подобных тем, что показаны на рисунке 4, далека от оптимальной с точки зрения эффективности.Это связано с тем, что транзистор наддува рассеивает относительно большое количество энергии (когда вентилятор работает при напряжении 8 В, падение напряжения 4 В на транзисторе не очень эффективно). Требуемая внешняя схема также относительно дорогая.
PWM Control : Преобладающим методом, который в настоящее время используется для управления скоростью вращения вентиляторов в ПК, является низкочастотный PWM control . При таком подходе напряжение, подаваемое на вентилятор, всегда либо нулевое, либо полномасштабное, что позволяет избежать проблем, возникающих при линейном управлении при более низких напряжениях.На рисунке 5 показана типичная схема привода, используемая с ШИМ-выходом от контроллера теплового напряжения ADT7460.
Рисунок 5. Схема привода вентилятора низкочастотного ШИМ.Основным преимуществом этого метода привода является то, что он простой, недорогой и очень эффективный, так как вентилятор полностью либо на , либо полностью на .
Недостатком является то, что информация тахометра прерывается сигналом привода ШИМ, так как питание вентилятора не всегда подается. Информация о тахогенераторе может быть получена с использованием метода, называемого , с растяжением импульса — включением вентилятора достаточно долго, чтобы собрать информацию о тахометре (с возможным увеличением слышимого шума).На рисунке 6 показан случай растяжения импульса.
Рисунок 6. Импульсное растяжение для сбора информации о тахометрах.Другим недостатком низкочастотного ШИМ является шум коммутации. При непрерывном включении и выключении фанкойлов слышен шум. Чтобы справиться с этим шумом, новейшие контроллеры вентиляторов Analog Devices предназначены для привода вентилятора с частотой 22,5 кГц, которая находится за пределами слышимого диапазона. Внешняя схема управления проще с высокочастотным ШИМ, но она может использоваться только с 4-проводными вентиляторами.Хотя эти поклонники относительно новы для рынка, они быстро становятся все более популярными. На рисунке 7 изображена схема, используемая для высокочастотного ШИМ.
Рисунок 7. Схема для привода вентилятора с высокочастотным ШИМ.ШИМ-сигнал управляет вентилятором напрямую; привод FET встроен в вентилятор. Сокращая количество внешних компонентов, этот подход значительно упрощает внешнюю схему. Поскольку сигнал привода ШИМ подается непосредственно на катушки вентилятора, электроника вентилятора всегда включена, а сигнал тахометра всегда доступен.Это исключает необходимость растягивания импульса и создаваемый им шум. Коммутационный шум также устраняется или значительно уменьшается, так как катушки переключаются с частотой вне слышимого диапазона.
Резюме
С точки зрения акустического шума, надежности и энергоэффективности наиболее предпочтительным методом управления вентиляторами является использование высокочастотного (> 20 кГц) ШИМ-привода.
Помимо устранения необходимости шумного растяжения импульса и коммутационного шума, связанного с низкочастотным ШИМ, он имеет гораздо более широкий диапазон управления, чем линейное управление.При использовании высокочастотного ШИМ вентилятор может работать на скоростях до 10% от полной скорости, в то время как тот же вентилятор может работать только на 50% от полной скорости с помощью линейного управления. Это более энергоэффективно, потому что вентилятор всегда либо полностью включен, либо полностью выключен. (При отключенном или насыщенном FET его рассеивание очень мало, что исключает значительные потери в транзисторе в линейном корпусе.) Это тише, чем всегда включенное или выключенное управление, поскольку вентилятор может работать на более низких скоростях — которые можно менять постепенно.Наконец, более медленная работа вентилятора также увеличивает срок его службы, повышая надежность системы.
| Метод управления | Преимущества | Недостатки |
| Вкл / Выкл | Недорого | Худшие акустические характеристики — вентилятор работает всегда. |
| Линейный | Самый тихий | Дорогая схема Неэффективно — потеря мощности в цепи усилителя |
| Низкочастотный ШИМ | Эффективный Широкий диапазон регулирования скорости при измерении скорости | Шум переключения вентилятора Требуется импульсное растяжение |
| Высокочастотный ШИМ | Эффективный Хорошая акустика, почти такая же хорошая, как линейная.Недорогая внешняя схема Широкий диапазон регулирования скорости | Необходимо использовать 4-проводные вентиляторы |
Примечание: Это дисплей индикатора питания, дисплей без вольтметра
Размер продукта: длина 10 × ширина 9 высота 6 см Размер установки: длина 10.4X ширина 7.5CMX 4
Наименование продукта: SCR Электронный регулятор
Модель: WBT-4000W (модернизация)
Входное напряжение: AC220V
Выходное напряжение: 0-220 В (выходное напряжение слишком низкое, нет дисплея)
Максимальная мощность: 4000 Вт (с учетом 2000-3000 Вт)
Диапазон регулирования напряжения: 0-220 В плавно регулируемый (с нагрузкой) шаг вниз до 0 В, повышение 20 В
Номинальный ток: 9А
Максимальный ток: 18А
Характеристики продукта: нулевой гистерезис, нулевая задержка, с цепью поглощения пикового напряжения для эффективной защиты мощного тиристора. Многофункциональная защита
SCR модель: STMicroelectronics
SCR, BTA41-600B / 800B
Исполнительный стандарт: GB14536.1-2008
Будьте внимательны
Меры предосторожности и инструкции по эксплуатации
1. Когда нагрузка на холостом ходу, выходное напряжение совпадает с входным напряжением. Он должен быть подключен к нагрузке 20 Вт или более для измерения выходного напряжения.
2. Входная мощность переменного тока, выход также переменного, а не постоянного тока.
3. Вышеупомянутая 4000 Вт относится к предельной мощности при резистивной нагрузке, а индуктивная нагрузка составляет 1/3 от резистивной нагрузки, резистивная
Нагрузка относится к электрической лампе, нагревательному проводу и т. Д. ,и индуктивная нагрузка относится к двигателю с последовательным возбуждением и т. д., причем электронные интеллектуальные изделия используются с осторожностью.
4. Электрические приборы в металлическом корпусе, пожалуйста, защитное заземление
