ШИМ регулятор керування вентилятором з температурним контролем.
Цей простий регулятор швидкості обертання можна використовувати для автоматичного керування 4-х вивідним «розумним» комп'ютерним вентилятором, залежно від температури радіатора. Якщо до схеми додати ключ на польовому чи біполярному транзисторі можна керувати звичайним 2-х чи 3-х вивідним комп'ютерним вентилятором. Варіанти схеми будуть розглянуті далі.
Cхему можна успішно використовувати в будь-якому пристрої, де потрібно охолодження елементів схеми, наприклад в блоці живлення або в звуковому підсилювачі потужності. Принцип роботи полягає у постійному відстеженні температури радіатора транзисторів або мікросхеми та збільшенні швидкості обертання лопат вентилятора пропорційно зростанню температури.
Вентилятор може працювати при частоті керуючих імпульсів у досить широкому діапазоні. Визначальним чинником не частота імпульсів, які шпаруватість. Чим більший відсоток заповнення імпульсів тим вища швидкість обертання. Власне, як і у будь-якого вентилятора, підключеного до контролера через транзисторний ключ. Вся різниця в тому, що цей ключ на польовому транзисторі вбудований у вентилятор, і зовнішній уже не потрібний. Подаючи імпульси на синій провід ми керуємо цим вбудованим у вентилятор ключем.
Швидкість обертання також залежить від частоти імпульсів. При більшій частоті та при однаковій шпаруватості швидкість вентилятора буде дещо вищою. При живленні від материнської плати комп'ютера частот проходження імпульсів зазвичай близько 10 кГц, але вентилятор буде чудово працювати і за частоті імпульсів наприклад 400..500 Гц. У моєму контролері на NE555 частота імпульсів у районі 1..4 кГц залежно від налаштувань схеми.
Схема регулятора швидкості обертання чотирипровідного вентилятора
Чотирипровідний вентилятор підключається так:
чорний провід - мінус живлення 12 вольт (земля)
жовтий провід - до джерела плюс 12 вольт
якщо потрібно вимірювати частоту обертання вентилятора, то третій, зелений провід підключається до відповідного ланцюга. Або залишаємо непідключеним
Синій провід підключаємо до виходу пристрою (через резистор R2 опором 27 Ом)
Основа регулятора – мультивібратор на мікросхемі NE555. Як термо-датчик використовується китайський терморезистор номінального опору 100K(10К). Такі терморезистори використовуються для контролю температури в столиках 3D принтерів. Терморезистор має дуже малі розміри і, відповідно, невеликою інерційністю. Він дуже зручний для наших цілей. Дротові виводи терморезистора не мають ізоляції, тому необхідно надіти на них шматочки термозбіжної трубки.
ШИМ регулятор швидкості обертання вентилятора на таймері 555
При кімнатній температурі опір терморезистора — близько 100 кілоом. При цьому при зазначеному на схемі опорі резистора R1 скважність вихідного сигналу близька до 2. Тобто коефіцієнт заповнення = 0,5. Це є вихідним станом, при якому обороти вентилятора мінімально необхідні.
Діапазон регулювання скважності залежить від ваших потреб та параметрів конкретного вентилятора. Тому налаштовувати схему потрібно окремо для кожного вентилятора та діапазону робочих температур.
Налаштування можна здійснити у наступній послідовності:
Замість резистора R1 тимчасово впаюємо підстроювальний (або змінний) резистор опором 200 - 500 кОм
Крутимо до отримання необхідної мінімальної кількості обертів вентилятора, тепер потрібно досягти максимальної температури в контрольованій точці. Якщо це радіатор процесора комп'ютера, то запускаємо на комп'ютері якийсь бенчмарк, щоб на 100% завантажити процесор. Якщо це, наприклад, радіатор охолодження якогось блоку живлення, то навантажуємо блок живлення по максимуму. І т.д.
Протягом приблизно 10-15 хвилин спостерігаємо за роботою цього всього, підлаштовуючи резистором необхідну максимальну швидкість обертання вентилятора так, щоб температура не перевищувала максимально допустиму.
Вимірюємо опір змінного резистора і впаюємо замість нього у схему постійний резистор близького номіналу.
Може також потрібно підібрати (або навіть зовсім виключити зі схеми) резистор R3. Його опір залежить від характеристики терморезистора. Чим менший опір R3, тим більша залежність швидкості обертання від зміни температури.
Підключення двох-або трьох-провідного вентилятора.
У такому разі вентилятор потрібно підключати по ланцюгу живлення.
Схема для використання звичайного двох або трьох провідного вентилятора
Крім зазначеного на схемі, як ключ можна використовувати практично будь-який транзистор MOSFET, що підходить за потужністю.
Якщо у вас терморезистор на 10 ком, можна адаптувати схему для роботи з таким терморезистором. Для того, щоб використовувати такий термістор, потрібно змінити деякі елементи схеми. Ось нові номінали:
- R1 має бути опором від 20 до 22 ком
- С1 має бути ємністю 3-5 нф
- R3 можна поставити на 1-3 кілоом або просто замінити перемичкою (залежить від потрібної характеристики регулювання і від конкретного вентилятора).
