Inverter med tyst fläkt: 4 steg (med bilder)

2024 Författare: John Day | [email protected]. Senast ändrad: 2024-01-30 12:46

Detta är ett DC till AC inverter uppgraderingsprojekt.

Jag gillar att använda solenergi i mitt hushåll för belysning, matning av USB -laddare och mer. Jag kör regelbundet 230V -verktyg med solenergi genom en växelriktare, och använder också verktyg runt min bil som driver dem från bilens batteri. Alla dessa scenarier kräver en 12V-230V växelriktare.

En nackdel med att använda växelriktare är dock det konstanta bullret från den integrerade kylfläkten.

Min växelriktare är ganska liten med max 300W maximal uteffekt. Jag kör måttlig belastning från den (t.ex. mitt lödkolv, roterande verktyg, strålkastare etc.), och växelriktaren behöver vanligtvis inte ett konstant tvingat luftflöde genom höljet.

Så låt oss rädda oss från det fruktansvärda ljudet av en fläkt som ilsket splittrar luften med sin fulla kraft och styr fläkten med en temperatursensor!

Steg 1: Funktioner

Jag drömde om en fläktstyrningskrets med 3 tillstånd:

1. Växelriktaren är sval och fläkten går tyst med lågt varvtal (varv per minut). Den anpassade LED -indikatorn lyser grönt.
2. Växelriktaren blir varmare. Fläkten växlar till full hastighet och lysdioden lyser gult.
3. Växelriktaren höjer temperaturen ännu högre. En ljudmakarljudsrop ropar, vilket indikerar att värmenivån skulle skada växelriktaren, och fläkten kan inte kompensera värmeavledningen.

Så snart den ökade fläktaktiviteten kan kyla invertern, går kretsen automatiskt tillbaka till tillstånd 2 och senare till det lugnande tillståndet 1.

Inget manuellt ingripande krävs någonsin. Inga omkopplare, inga knappar, inget underhåll.

Steg 2: Obligatoriska komponenter

Du behöver åtminstone följande komponenter för att köra fläkten på växelriktaren smart:

• ett operationsförstärkarkrets (jag använde en LM258 dubbel op-amp)
• en termistor (6,8 KΩ) med ett motstånd med fast värde (4,7 KΩ)
• ett variabelt motstånd (500 KΩ)
• en PNP -transistor för att driva fläkten och ett 1 KΩ -motstånd för att bevara transistorn
• eventuellt en halvledardiod (1N4148)

Med dessa komponenter kan du bygga en temperaturdriven fläktstyrenhet. Men om du vill lägga till LED -indikatorer behöver du mer:

• två lysdioder med två motstånd, eller en tvåfärgad LED med ett motstånd
• du behöver också en NPN -transistor för att driva lysdioden

Om du också vill ha varningsfunktionen för överhettning behöver du:

• en summer och ytterligare ett variabelt motstånd (500 KΩ)
• eventuellt en annan PNP -transistor
• valfritt två motstånd med fast värde (470 Ω för summern och 1 KΩ för transistorn)

Huvudorsaken till att jag implementerade denna krets är att stänga av fläkten. Den ursprungliga fläkten var förvånansvärt hög, så jag ersatte den med en låg effekt och mycket tystare version. Den här fläkten äter bara 0,78 Watt, så en liten PNP -transistor klarar den utan att överhettas, samtidigt som den matar lysdioden. 2N4403 PNP -transistorn har en maxström på 600 mA på sin kollektor. Fläkten förbrukar 60 mA under drift (0,78 W / 14 V = 0, 06 A) och lysdioden förbrukar ytterligare 10 mA. Så transistorn kan säkert hantera dem utan ett relä eller en MOSFET -omkopplare.

Summern kan fungera direkt utan motstånd, men jag tyckte att dess ljud var för högt och irriterande, så jag applicerade ett 470 Ω motstånd för att få ljudet mer vänligt. Den andra PNP-transistorn kan utelämnas eftersom op-amp kan direkt driva den lilla summern. Transistorn är där för att slå på/stänga av summern mer sömlöst, vilket eliminerar ett blekande ljud.

Steg 3: Design och schematisk

Jag placerade lysdioden på toppen av växelriktarens hölje. På så sätt kan den enkelt ses från alla betraktningsvinklar.

Inuti växelriktaren placerade jag den extra kretsen så att den inte blockerar luftflödets väg. Termistorn ska inte heller vara i luftflödet, men i ett inte så väl ventilerat hörn. På så sätt mäter den huvudsakligen temperaturen på de inre komponenterna och inte temperaturen på luftflödet. Den huvudsakliga värmekällan i en växelriktare är inte MOSTFET (vilken temperatur mäts av min termistor) utan transformatorn. Om du vill att din fläkt ska reagera snabbt för att ladda ändringar på växelriktaren bör du placera termistorns huvud till transformatorn.

För att göra det enkelt fixade jag kretsen till huset med dubbelhäftande tejp.

Kretsen drivs från växelriktarens kylfläktkontakt. Egentligen är den enda ändringen jag gjorde på omriktarens interna komponenter att klippa fläktens ledningar och sätta in min krets mellan fläktkontakten och själva fläkten. (Den andra modifieringen är ett hål som borrats i höljet på LED: n.)

Variabla potentiometrar kan vara av vilken typ som helst, men spiralformade trimmare är att föredra eftersom de kan vara finjusterade och mycket mindre än knoppade potentiometrar. Jag stämde inledningsvis spiralstrimmern som slår på fläkten till 220 KΩ, mätt på den positiva sidan. Den andra trimmern har förinställts till 280 KΩ.

Halvledardiod är där för att undvika att induktiv ström flyter bakåt när fläktens elektromotor just är avstängd men rotorn fortfarande roteras av dess momentum. Men applicering av dioden här är valfri eftersom med en så liten fläktmotor är induktionen så liten att den inte kan skada kretsen.

LM258 är ett dubbel op-amp-chip som består av två oberoende operationsförstärkare. Vi kan dela termistorns utgångsmotstånd bland de två op-ampere ingångsstiften. På så sätt kan vi slå på fläkten vid en lägre temperatur och summern vid en högre temperatur med endast en termistor.

Jag skulle använda en stabiliserad spänning för att driva min krets och få konstanta på/av -temperaturpunkter som är oberoende av spänningsnivån för batteriet som växelriktaren kör på, men jag vill också hålla kretskonstruktionen så enkel som den kan vara, så Jag gav upp tanken på att använda en spänningsregulator och en optokopplingsbrytare för att driva fläkten med den oreglerade spänningen för maximalt varvtal.

Obs! Kretsen som presenteras i denna schema täcker alla de nämnda funktionerna. Om du skulle mindre eller andra funktioner än kretsen måste ändras i enlighet därmed. Till exempel att utelämna lysdioden och inte ändra något annat kommer att leda till funktionsstörningar. Observera också att värdena på motstånden och termistorn kan vara olika, men om du använder en fläkt med andra parametrar än min måste du också ändra motståndsvärdena. Slutligen, om din fläkt är större och kräver mer ström än du kommer att behöva inkludera ett relä eller en MOSFET -omkopplare i kretsen - en liten transistor brinner ut av strömmen som din fläkt tömmer. Testa alltid på en prototyp!

VARNING! Livshotande!

Inverterare som har hög spänning inuti sig. Om du inte känner till säkerhetsprinciperna för hantering av högspänningskomponenter SKA DU INTE ÖPPNA EN INVERTER!

Steg 4: Ställa in temperaturnivåer

Med de två variabla motstånden (potentiometrar eller spiralstrimmare i mitt fall) kan temperaturnivåerna där fläkten och summern går vidare anpassas. Detta är en test- och felprocedur: du måste hitta rätt inställningar genom flera försökande cykler.

Låt först termistorn svalna. Ställ sedan in den första potentiometern till den punkt där den växlar lysdioden från grönt till gult och fläkten från lågt till högt varvtal. Rör nu termistorn och låt den värmas upp med fingertopparna medan du ställer in potentiometern tills den stänger av fläkten igen. På så sätt ställer du in temperaturnivån till cirka 30 Celsius. Du vill förmodligen ha lite högre temperatur (kanske över 40 Celsius) för att slå på fläkten, så slå på trimmern och testa den nya på/av -nivån genom att ge lite värme till termistorn.

Den andra potentiometern som styr summern kan ställas in (för en högre temperaturnivå, naturligtvis) med samma metod.

Jag använder min fläktstyrda inverter med stor tillfredsställelse - och i tystnad.;-)