Регулятор для вентилятора охлаждения

[Сергеj]

Для активного охлаждения в своих поделках применял простейший регулятор оборотов вентилятора на одном полевике. Из минусов, то что вентилятор разгоняется от повышения температуры. для электронной нагрузки не подходит, так как транзистор перегреется быстрее чем наберет обороты пропеллер.

Из инета черпнул пару простых схем(1 и 2) на TL431 и вторая на стабилитроне. По мне так они одинаковые, только в схеме 2 есть гистерезис за счет R4 2.2 Om. Из минусов обеих схем, что через резистор 1 кОм протекает ток, транзистор приоткрыт и на вентиляторе в неработающем состоянии какое-то напряжение.

Схему 3 срисовал со своего лабораторного блока питания(защита от перегрева). Добавил транзистор и вентилятор. Один раз ЛБП забыл выключить та еще и крокодилы замкнулись, только на другой день увидел что на индикаторах нули и светится светодиод перегрева. сколько раз эта защита отключалась и включалась неизвестно, но свое назначение отработала на все 100%.
Прокомментировать схему не могу,  совсем не знаю назначение резистора R6 470k.

Андрей, огромная просьба, вкратце уточнить или добавить к моему размышлению к этим схемам.

[Slabovik]

А тебе надо вкл-выкл?
Что в качестве термодатчика? NTC? PTC? 10 кОм?

Вообще, по поводу плавной регулировки ты не прав - всё нормально охлаждается и ничего не успевает перегреться. А вот постоянный вкл-выкл при работе лично меня подбешивает, предпочитаю равномерный шум. Ты ведь видел вариант, который я как-то накидывал?





На картинке вариант для питания более высоким напряжением, но легко пересчитывается для 12-вольтового.

[Сергеj]

А тебе надо вкл-выкл?
Что в качестве термодатчика? NTC? PTC? 10 кОм?

1) Да, надо включение и выключение.
2) Датчик NTC, при нагревании сопротивление уменьшается.

3) Схему твою не видел. Если бы к усилителю, то конечно с плавным регулировкой. Но щас нужна схема конкретно только на включение и отключение и обязательно простенькая, что-то из тех трех что я кинул выше.

Вижу ничего хорошего не скажешь по моим схемам. буду собирать схему 2.

[Slabovik]

Я не могу мгновенно метнуться и выдать аналитику по всем схемам, увы...

В изделиях, где надо вкл-выкл, применяют вот такое:
https://www.chipdip.ru/product0/8008280947
https://www.chipdip.ru/product0/8007160948
или подобное. Работает достаточно неплохо, температуру можно подобрать, выбрав нужный вариант. Есть от 45 градусов...

[zenon]

Потерял, где мы обсуждали схемку о двух транзисторах, у неё порог резкий, но мне и надо было это.
Применял вот в этом БП.
https://anklab.ru/forum/index.php?topic=228.msg2867#msg2867
Работает хорошо.

↓ спойлер ↓

[свернуть]

Где-то тут ещё таблица для NTC 10к термистора была...
ы. Вот в Qucs-s модельку делал, тут правда вроде бы подгонял для 12В вентилятора с питанием от 24В. Но тут у модели напряжение от нагрузки сильно зависит, на деле должно и от 12В работать.

↓ спойлер ↓

[свернуть]

[Slabovik]

просьба, вкратце уточнить или добавить к моему размышлению к этим схемам.

Я наверное просто своего добавлю малость.

Все схемы в общем-то нормальные, если нужно только включать-выключать вентилятор. Правда, у первых двух слегка косячков есть. Ща...

Первая. Сама простота. То, что на вентиляторе будет вольт, когда он отключен в общем-то ерунда. Проблемы схемы. Первая - делитель, отслеживающий температуру, работает от нестабилизированного напряжения питания. Напряжение питания ушло - ушёл и порог включения. Для компенсации этого используют мостовые схемы, но для этого надо уже инструментальный усилитель, либо хорошо рассчитанный обычный ОУ.
Вторая проблема - отсутствие гистерезиса на пороге срабатывания. Надо хоть какой-то. В принципе, это достаточно легко организовать. Также легко организовать плавную регулировку оборотов - для этих случаев надо добавить резистор в обратную связь. Введём положительную - будет гистерезис. Введём отрицательную - будет в меру плавненько.

Вторая схема. В общем-то та же первая проблема - порог включения зависит от напряжения питания.
В этой схеме есть гистерезис - напряжение ПОС снимается с резистора R4. Плохо только то, что в общем случае ток через вентилятор не является какой-то фиксированной величиной, ибо вентиляторы разные и потребляют разный ток, а ещё у вентилятора есть две обмотки, которые переключаются. Вывод - пороги гистерезиса будут гулять в зависимости от подключенного вентилятора. Вылечить можно - нужно вывести вентилятор из формирования напряжения ПОС, что означает некоторый пересчёт схемы и подключение вентилятора через отдельный ключ.

Третья схема. В общем-то две первые проблемы решены. Пороги определяются включением чувствительного к температуре прибора (терморезистора) в одно из плеч моста - это нивелирует влияние напряжения питания. Имеется ПОС. И... ошибка начинающего - база транзистора подключена напрямую к выходу ОУ, чем обеспечивает ему короткое замыкание. Ну да, ОУ вряд ли сгорит, но ему будет плохо и так делать не надо. Самый лучший вариант - заменить транзистор на N-FET, нынче с ними нет никаких проблем. При этом скорее всего придётся увеличить сопротивление R6, чтобы пороги вкл-выкл не разлетелись слишком далеко.
Ну а то, что ОУ используется... ну и ладно. Смотреть по месту, возможно, что вторую половину можно заставить делать что-нибудь ещё. Ну либо найти одинарный ОУ в корпусе SOT23-5. И места не много займёт, и дырки сверлить не надо

[zenon]

Гистерезис виден, изменение R2(R6) в большую сторону не сильно увеличивает его, пробовал 1МОм.

[Slabovik]

Кстати, SOT23-5 вполне недорого: LM321F

Да, при полевом транзисторе резистор на выходе уже не обязателен, но в принципе не вредит. А вот при биполярном нужен обязательно. Да и биполярник тоже должен иметь хороший h21.

Для 470 кОм гистерезис кажется маловатым, но тут уж я смогу посчитать попозже...

[zenon]

Условный подстроечный раскидал в симуляции на R1 и R3 пополам, те это у нас среднее положение движка потенциометра.
Если в ОС 470кОм, то включение будет при, примерно 3,9кОм (48градусов), а выключение при 4,3кОм (45градусов), учитывая инерционность процесса - довольно хорошо, дёргаться точно не будет.

---
Тьфу! Для увеличения гистерезиса надо же уменьшать резистор!
При 100кОм в ОС разница уже будет значительная - целых 10градусов - 3,5кОм/5,5кОм (40/50градусов).

[Сергеj]

Спасибо огромное!!!
Щас собираю тестовый вариант электронной нагрузки. Если все пройдет нормально, то буду рисовать схему и плату на LM324, под два полевика, а один ОУ как раз будет для вентилятора.

:: добавлено 27 Март, 2025, 04:29

Вторая схема. В общем-то та же первая проблема - порог включения зависит от напряжения питания.
В этой схеме есть гистерезис - напряжение ПОС снимается с резистора R4.

А если вместо R4 поставить диод для защиты транзистора от всплесков напряжения?

[Сергеj]

Не понятно, есть разница или оптимальные номиналы терморезистор и стабилитрона?

1) RNTS 10kOm, VD1 3V3, R1 20kOm. Приблизительно в среднем положении(9,1kOm) вентилятор включится при 50°С.
2) RNTS 50kOm, VD1 7V5, R1 20kOm. Приблизительно в среднем положении(10,7kOm) вентилятор включится при 50°С.

[zenon]

VD2 не даст включится.
Без него вот так получится:

↓ спойлер ↓

[свернуть]

Да, 3,2кОм, примерно 50 градусов.
R2 (R3 у меня) побольше желательно, 1кОм маловато как-то.
Разницы при использовании разных термисторов никакой наверное...

[Сергеj]

VD2 не даст включится

Щас собрано на проводках, работает с диодом.

Не понимаю что в таблице.

Вот мой RNTS:

[zenon]

А что не понимаешь? Указано сопротивление при разной температуре, для разных NTC...

[Slabovik]

Хорошая таблица. Позволяет без опытов подобрать делитель. Правда, для этого надо узнать, в какой точке (напряжения) происходит переключение.
Для схемы с двумя транзисторами примерно:
падение на диоде (и нафига ты его туда засунул?)
+падение на переходе Б-Э
+падение на стабилитроне (и он тоже нафига нужен-то?)

Очень грубо 0,5+0,6+3,3=4,4 вольта

Далее смотрим по табличке сопротивление при хотелочной температуре порядка 50 градусов.Примерно 3,6 кОм
Так вот. При 12 вольтах на входе делителя на его выходе должно быть 4,4 вольта при сопротивлении термистора 3,6 кОм(терморезистор 10-килоомный)
Пропорция: (12-4,4)/Rx = 4,4/3,6
Отсюда Rx=(12-4,4)/3,6)*4,4=6,22

Для регулировки удобно взять резистор 3,9 кОм + подстроечный на 5 кОм (6,22-3,9=2,3 кОм - половина от 5 кОм).

Вообще, наибольший градиент напряжение/температура, когда сопротивления плеч делителя одинаковые. Когда далеко - градиент снижается. Но для микросхем это не столь важно, поэтому преследуя цель снизить самопрогрев терморезистора, верхнее плечо выставили изначально большим. А вторая половина моста (опять же потому, что микросхема позволяет) сделали и вовсе x10 от первой половины. Потому что в идеальных условияхнам надо всего лишь соблюсти пропорции.
Rtrim - это 100-килоомный подстроечник.
R5 (по схеме) лучше сразу подобрать на основе либо таблички, либо собственных замеров (терморезисторы имеют значительный разброс), чтобы его сопротивление было равно (с коэффициентом 10) сопротивлению терморезистора на целевой температуре (при которой переключаться хотим).

R1 можно и поменьше поставить - гистерезис будет побольше. При таких данных у меня получается так



Вполне приемлемо...

[Сергеj]

(и нафига ты его туда засунул?)

Диод выкинул. заменив его на резистор 2R2.

Номинал R2 1k стоит увеличивать?

[Slabovik]

Надо вообще бы по-нормальному ключ поставить и убрать эту зависимость. Вот примерно так



термистор остаётся в нижнем плече, но чтобы убрать зависимость от тока вентилятора в ПОС, вводим P-канальный полевик (двух-пятиамперного на 30-50 вольт вполне хватит), который и коммутирует вентилятор. А ПОС теперь ровненькая, ни от чего не завясищая



Конечно, совсем косяк схемы убрать не получится (ПОС влияет на считываемое напряжение с термистора и, как следствие, влияет на порог температур), но в принципе работоспособно. И никакой стабилитрон нафиг не нужен... Транзисторы самые простые типа BC чего-то там... Вполне КТ3102 будут работать и не чихать

p.s. Вообще, при таком раскладе R3 можно уменьшить. Порог температуры будет незначительно снижаться вместе с гистерезистом. Например, при 47к и 68к


R1 здесь 470 Ом.

так что здесь взаимозависимостей больше конечно, в такой схеме...

[zenon]

А так?

↓ спойлер ↓

[свернуть]

[Slabovik]

Здесь R11 работать не будет потому что есть R14 и X1
Минималка на X1 может достигать двух вольт, что ограничивает применение "лёгких" транзисторов, у которых пороговое напряжение где-то в этом районе. Пороговое нужно как минимум вольта три с половиной.

Стабилитрон - хорошо, но стабилизировать надо только питание термистора (R14 соединить прямо к шине питания). Впрочем, здесь я вижу 20 вольт, в этом случае оправдано, чтобы не задирать напряжение на затворе транзистора.

Если задумывалось плавное регулирование, то наверное может работать, но плавное изменение всё-равно в итоге будет скатываться во вкл-выкл, хотя и плавно. Для резкого включения и гистерезиса нужна ПОС, а её здесь нет.

[zenon]

Не, не плавное.
Наткнулся немного не по теме, но интересное решение с защёлкой в ОС на диоде.
https://www.rlocman.ru/shem/schematics.html?di=535635

[Slabovik]

Такой приём - это когда надо, чтобы она не отщёлкнулась обратно. Обычно там резистор.
Но мне слегка сомнительно подавать прямо через транзистор, т.е. без ограничения тока, прямо на вход. Впрочем, напряжение там всего 3,3 вольта, наверное нормально. А вот на более высоком резистор надо...

[zenon]

Так меня именно этот приём с диодом и заинтересовал, сама защёлка, не видел такого.
... хотя, если представить вместо 431 ОУ...

[Slabovik]

А 431 - он как ОУ и есть. Только "+" внутри подключен к опоре и снаружи недоступен.

[zenon]

Не, ну то, что 431 это ОУ - я знаю, про то и говорю

:: добавлено 30 Март, 2025, 13:01
ы. А с шим-ом на 555 почему не рассматриваем? По памяти там на практике к конкретному вентилятору надо приспосабливаться вроде, а деталей тоже не много, таймер и полевик.
---
ыы. Можно попробовать

↓ спойлер ↓

Схема отсюда
https://radiostorage.net/1466-prostye-termostabilizatory-na-lm555.html

[свернуть]

Закинул сюда:
https://github.com/minamonra/MKiCadPro/tree/main/Power/fan_555s
платка для крепления, например на радиатор...

[Сергеj]

По советам, рекомендациям и расчетам(не уверен в правильности) получилось, то что получилось.



0,6+3,3=3,9
((3,6/3,9)*12)-3,6=7,47
7,47-4,7=2,77