Оглавление:
Как известно, сейчас вместо больших и тяжелых радиаторов используются системы активного охлаждения с вентиляторами. В эпоху микропроцессоров и микроконтроллеров вентиляторы управляются, главным образом, с помощью ШИМ (англ. PWM – Pulse-Width Modulation), то есть регулируется ширина импульса, подаваемого на вентилятор. В некоторых случаях не стоит управлять вентилятором в импульсном режиме из-за повышенного риска помех, которые могут возникнуть в других частях схемы. Тогда нам и понадобится такой аналоговый контроллер оборотов.
Эта схема была разработана для активного охлаждения усилителя большой мощности и позволяет регулировать вращение сразу 4-х вентиляторов. Датчиком температуры здесь является транзистор BD139, так как точность не важна, а применение транзистора этого типа позволяет снизить стоимость всей системы термоконтроля.
Кроме того, корпус этого транзистора легко прикручивается к радиатору, обеспечивая хороший тепловой контакт. Регулировка оборотов заключается в плавной смене выходного напряжения, поэтому не создает никаких электропомех, благодаря чему идеально подходит даже для малошумящих усилителей мощности. При тихом прослушивании УМЗЧ, где мощность потерь маленькая, а радиатор холодный – вентиляторов не слышно совсем.
Принципиальная схема регулятора
Основа – двойной операционный усилитель U1 (LM358). Выбор этого операционного усилителя продиктован не только его низкой ценой и доступностью, но, прежде всего, возможностью работы при выходных напряжениях, близких к нижней шине питания, то есть около потенциала массы.
Первая половина операционного усилителя (U1A) работает в конфигурации дифференциального усилителя с коэффициентом усиления 1. Усиление установлено с помощью резисторов R4-R7 (100k) и в случае необходимости их можно изменить путем изменения соотношения R7/R4 при сохранении такого же отношения R6/R5.
Датчиком температуры является транзистор T1 (BD139), а точнее его переход база-коллектор, подключенный в направлении нужной проводимости. Резистор R1 (22k) ограничивает ток, который течёт через T1. Напряжение на базе транзистора T1 при комнатной температуре будет в пределах 600 мВ и как в типовом разъеме PN будет изменяться с увеличением температуры на величину около 2.3 мВ/К.
Конденсатор C1 (100nF) фильтрует напряжение, которое затем поступает на резистор R4, то есть вход дифференциального усилителя U1A. Делитель построен на R2 (22k), P1 (5к) и R3 (120R) и он позволяет регулировать напряжение, которое подается на резистор R5 – неинвертированный вход усилителя U1A. Конденсатор C2 (100nF) фильтрует напряжение. В простейшем случае с помощью потенциометра P1 необходимо установить напряжение на С2, равное напряжению на C1 при комнатной температуре. Это приведет к тому, что на выходе усилителя U1A (pin 1) напряжение равно 0 (при комнатной температуре) и будет расти примерно на 2.3 мВ/K с увеличением температуры.
Вторая половина микросхемы (U1B) – усилитель с Ку 61, за значение которого отвечают элементы R9 (120k) и R8 (2k). Усиление задаётся соотношением этих резисторов, увеличенным на 1.
Исполнительный элемент – транзистор Дарлингтона T2 (TIP122), работающий в качестве буфера напряжения с большим максимальным выходным током. Резистор R10 (330R) ограничивает ток базы транзистора.
Напряжение с выхода U1A повышается более чем в 60 раз, после чего попадает на транзистор T2. Ток, протекающий через транзистор поступает через диоды D1-D4 (1N4007) на разъемы GP2-GP5, к которым подключают вентиляторы. Конденсаторы C5-C8 (100uF) фильтруют питание вентиляторов, а, кроме того, устраняют помехи, которые генерируют вентиляторы во время работы.
О блоке питания термоконтроллера. Система питается напряжением 15 В с током, соответствующим номиналам моторов. Напряжение питания подается на разъем GP1, а конденсаторы C3 (100nF) и C4 (100uF) являются его фильтрами.
Сборка схемы
Монтаж системы управления моторами не сложен, пайку следует начать с установки одной перемычки. Порядок подключения к плате остальных элементов любой, но удобно начать с резисторов и светодиодов, а в конечном итоге электролитическими конденсаторами и разъемами. Способ монтажа транзистора T2 и термодатчика T1 очень важен.
Следует иметь в виду, что транзистор Т2 работает линейно, поэтому выделяется большая мощность потерь, которая непосредственно переводится в тепло. Плата спроектирована так, чтобы можно было ее прикрутить к радиатору. Транзисторы T1 и T2 необходимо смонтировать на длинных выводах и их отогнуть, чтобы можно было установить на радиатор. Не забудьте прокладки, чтоб изолировать их электрически от радиатора.
Запуск и настройка
Схема, собранная из исправных компонентов, должна заработать сразу. Нужно только помнить о настройке порога с помощью потенциометра P1 так, чтобы при комнатной температуре вентиляторы крутились медленно. Напряжение на вентиляторе при этом режиме составляет около 4 В и достигает 12 В для температуры 80 градусов, то есть при росте примерно на 60 градусов.
Зная необходимый диапазон изменения выходного напряжения и соответствующий ему диапазон изменения температуры можно вычислить коэффициент усиления ОУ U1B. Приведет это к изменению диапазона выходного напряжения, выраженное в милливольтах, а значит к изменению температуры от постоянного значения 2.3 mV/K. Тогда нужно будет с помощью потенциометра P1 всего лишь настроить такую точку работы, чтобы при комнатной температуре выходное напряжение было равно требуемому при расчете нижней границы.
