Inversor amb ventilador silenciat: 4 passos (amb imatges)

2024 Autora: John Day | [email protected]. Última modificació: 2024-01-30 08:16

Es tracta d’un projecte d’actualització d’inversors de CC a CA.

M’agrada utilitzar l’energia solar a casa meva per il·luminar, alimentar carregadors USB i molt més. Conduro eines de 230V amb energia solar a través d’un inversor, i també faig servir eines al voltant del meu cotxe que les alimenten des de la bateria del cotxe. Tots aquests escenaris requereixen un inversor de 12V-230V.

Tanmateix, un inconvenient de l’ús d’inversors és el soroll constant produït pel ventilador de refrigeració integrat.

El meu inversor és bastant petit amb una potència de sortida màxima de 300W. En faig càrregues moderades (per exemple, el soldador, l’eina giratòria, els focus, etc.) i l’inversor normalment no necessita un flux d’aire forçat constantment per la seva carcassa.

Així que salvem-nos d’aquest terrible soroll d’un ventilador que divideix amb ràbia l’aire amb tota la seva potència i controlem el ventilador mitjançant un sensor de temperatura.

Pas 1: funcions

Somiava amb un circuit de control de ventilador amb 3 estats:

1. L’inversor és fresc i el ventilador funciona en silenci a baixes RPM (rondes per minut). L’indicador LED personalitzat s’encén de color verd.
2. L’inversor s’escalfa. El ventilador canvia a tota la seva velocitat i el LED es torna groc.
3. L’inversor augmenta encara més la temperatura. Un zumbador de fabricant de soroll crida, indicant que el nivell de calor perjudicaria l’inversor i que el ventilador no pot compensar la quantitat de dissipació de calor.

Tan bon punt l’augment de l’activitat del ventilador sigui capaç de refredar l’inversor, el circuit retrocedeix automàticament a l’estat 2 i posteriorment a l’estat calmant 1.

No es requereix mai cap intervenció manual. Sense commutadors, sense botons, sense manteniment.

Pas 2: components necessaris

Necessiteu com a mínim els components següents per accionar el ventilador de l’inversor de manera intel·ligent:

• un xip amplificador de funcionament (he utilitzat un amplificador operatiu dual LM258)
• un termistor (6,8 KΩ) amb una resistència de valor fix (4,7 KΩ)
• una resistència variable (500 KΩ)
• un transistor PNP per accionar el ventilador i una resistència d’1 KΩ per conservar el transistor
• opcionalment un díode semiconductor (1N4148)

Amb aquests components podeu construir un controlador de ventilador impulsat per temperatura. Tanmateix, si voleu afegir indicadors LED, necessiteu més:

• dos LEDs amb dues resistències o un LED bicolor amb una resistència
• també necessiteu un transistor NPN per accionar el LED

Si també voleu la funció d'advertència de sobreescalfament, necessitareu:

• un brunzidor i una resistència variable més (500 KΩ)
• opcionalment, un altre transistor PNP
• opcionalment dues resistències de valor fix (470 Ω per al brunzidor i 1 KΩ per al transistor)

La raó principal per la qual he implementat aquest circuit és silenciar el ventilador. El ventilador original era sorprenentment fort, de manera que el vaig substituir per una versió molt baixa i molt més silenciosa. Aquest ventilador menja només 0,78 watts, de manera que un transistor PNP petit el pot manejar sense sobreescalfar, mentre que també alimenta el LED. El transistor PNP 2N4403 té una intensitat màxima de 600 mA al seu col·lector. El ventilador consumeix 60 mA mentre funciona (0,78 W / 14 V = 0, 06 A) i el LED consumeix 10 mA addicionals. De manera que el transistor pot manejar-los de manera segura sense un relé ni un commutador MOSFET.

El brunzidor pot funcionar directament sense resistència, però he trobat que el seu soroll era massa fort i molest, de manera que he aplicat una resistència de 470 Ω per obtenir un so més amable. El segon transistor PNP es pot ometre, ja que l'amplificador operatiu pot accionar directament el petit brunzidor. El transistor hi és per encendre / apagar el brunzidor de manera més fluida, eliminant un so que s’esvaeix.

Pas 3: disseny i esquema

Vaig col·locar el LED a la part superior de la carcassa de l’inversor. D'aquesta manera es pot veure fàcilment des de qualsevol angle de visió.

Dins de l’inversor he col·locat el circuit addicional de manera que no bloquegi la ruta del flux d’aire. A més, el termistor no ha d’estar al flux d’aire, sinó en un racó no tan ben ventilat. D'aquesta manera, mesura principalment la temperatura dels components interns i no la temperatura del flux d'aire. La font principal de calor d’un inversor no són els MOSTFET (la temperatura que mesura el meu termistor), sinó el transformador. Si voleu que el ventilador respongui ràpidament per carregar els canvis a l’inversor, heu d’assentar el cap del termistor al transformador.

Per simplificar-ho, vaig fixar el circuit a la carcassa amb cinta adhesiva de doble cara.

El circuit s’alimenta des del connector del ventilador de refrigeració de l’inversor. De fet, l'única modificació que he fet als components interns de l'inversor és tallar els cables del ventilador i inserir el circuit entre el connector del ventilador i el propi ventilador. (L'altra modificació és un forat perforat a la part superior de la carcassa per al LED.)

Els potenciòmetres variables poden ser de qualsevol tipus, tot i que són preferibles els retalladors helicoïdals perquè es poden ajustar bé i ser molt més petits que els potenciòmetres de mànec. Inicialment vaig sintonitzar el tallador helicoïdal que encén el ventilador a 220 KΩ, mesurat al costat positiu. L'altre retallador s'ha predefinit a 280 KΩ.

Hi ha un díode semiconductor per evitar que el corrent inductiu flueixi cap enrere quan l’electromotor del ventilador s’acaba d’apagar, però el rotor encara gira pel seu impuls. No obstant això, aplicar el díode aquí és opcional, ja que amb un motor de ventilador tan petit, la inducció és tan petita que no pot causar danys al circuit.

LM258 és un xip dual op-amp que consta de dos amplificadors de funcionament independents. Podem compartir la resistència de sortida del termistor entre els dos pins d’entrada d’amperis operatius. D'aquesta manera, podem activar el ventilador a una temperatura més baixa i el brunzidor a una temperatura més alta amb només un termistor.

Utilitzaria un voltatge estabilitzat per conduir el meu circuit i obtenir punts de temperatura d’encesa / apagat constants que siguin independents del nivell de voltatge de la bateria que funciona l’inversor, però també vull mantenir el disseny del circuit tan senzill com pugui, de manera que Vaig renunciar a la idea d’utilitzar un regulador de tensió i un interruptor optoacoblador per accionar el ventilador amb la tensió no regulada per obtenir un màxim de RPM.

Nota: El circuit presentat en aquest esquema cobreix totes les funcions esmentades. Si voleu menys o altres característiques diferents del circuit, heu de modificar-les en conseqüència. Per exemple, deixar de banda el LED i no modificar res més provocarà una disfunció. Tingueu en compte també que els valors de les resistències i del termistor poden ser diferents, però si utilitzeu un ventilador amb paràmetres diferents als meus, també heu de modificar els valors de la resistència. Finalment, si el vostre ventilador és més gran i necessita més energia, haureu d’incloure un relé o un commutador MOSFET al circuit: es reduirà un transistor petit per la intensitat que buidi el ventilador. Feu sempre proves amb un prototip.

AVÍS! Posant en perill la vida!

Inversors amb alta tensió al seu interior. Si no esteu familiaritzats amb els principis de seguretat per a la manipulació de components d’alta tensió, NO HAUREU D’OBRIR UN INVERTIDOR.

Pas 4: Configuració dels nivells de temperatura

Amb els dos resistors variables (potenciòmetres o retalladors helicoïdals en el meu cas) es poden personalitzar els nivells de temperatura on s’activa el ventilador i el brunzidor. Es tracta d’un procediment d’assaig i error: heu de trobar la configuració adequada en diversos cicles de prova.

Primer deixeu refredar el termistor. A continuació, ajusteu el primer potenciòmetre al punt on canvieu el LED de verd a groc i el ventilador de RPM baix a alt. Ara toqueu el termistor i deixeu-lo escalfar per la punta dels dits, mentre afineu el potenciòmetre fins que torneu a apagar el ventilador. D'aquesta manera, configureu el nivell de temperatura a uns 30 centígrads. És probable que vulgueu una temperatura lleugerament superior (potser superior a 40 centígrads) per encendre el ventilador, així que gireu el tallador i proveu el nou nivell d’encès / apagat donant una mica de calor al termistor.

El segon potenciòmetre que controla el brunzidor es pot configurar (per a un nivell de temperatura més alt, és clar) amb el mateix mètode.

Utilitzo el meu inversor controlat per ventilador amb molta satisfacció i en silenci.;-)