|
Cikkek » PC-Ventilátor hőfokfűggő fordulatszabályozása
PC-Ventilátor hőfokfűggő fordulatszabályozása
- Az áramkör fizikailag két, különálló részre bontható. Az NTC hőérzékelőtől jobbra eső áramköri rész a ventilátor fordulatszabályozását végzi, míg a balra eső rész a védelmi áramkör. Ha a védelmi áramkörre nem lenne szükségünk, akkor a hozzátartozó áramköri elemek egyszerűen elhagyhatók.
- Az R1-R2/R3-R4+P1 áramköri rész, egy Wheastone hidat alkot. Ebben a hídban helyezkedik el a hőérzékelő "R1" termisztor, és a Start pontot beállító P1-es trimmer-potméter. A hídelemek úgy vannak megválasztva, hogy a Start hőmérsékleti értékén, a híd kiegyenlített állapotban legyen.
(Egy híd akkor van kiegyenlített állapotban, mikor a hídátlóban a feszültségkülönbség zérus értékű. Ilyenkor a híd keresztágak ellenállásának szorzata egyenlő.)
Tekintve, hogy a híd alsó R2 és R3 ellenállásának értéke egyforma, a híd akkor van kiegyenlített állapotban, mikor a P1+R3 eredő értéke pont megegyezik a termisztor ellenállás értékével. Így a P1-el beállítható kiegyenlítési tartomány, vagyis a beállítható Start hőmérsékleti érték, az NTC adatlapjából könnyedén kiolvasható. Ez P1 minimális állásában 3,3k Ohm-ot, míg maximális állásában 6,6k Ohm-ot jelent.
(Természetesen P1-nek 4,7..5k Ohm-os trimmer is választható, mely csak a Start-pont beállítási tartományának alsó hőfok értékét fogja csökkenteni.)
- A "Start" kiegyenlítési pont hőmérséklet felett, a híd közel a hőmérséklettel arányosan növekvő feszültséget fog szolgáltatni, a híd átlójában. Ezt a feszültség-különbséget fogjuk a ventilátor fordulatszám vezérlésére használni.
(Természetesen a kiegyenlítési pont alatti hőmérsékleten is lesz a hídátlóban feszültség-különbség, csak a jel polaritása megfordul. Mivel a szabályzó áramkör egy tápfeszültségű (0/12V), ezt a feszültséget a szabályzó erősítő nem képes feldolgozni, vagyis nem képes negatív kimeneti feszültséget kiadni, így a ventilátor sem kaphat fordított feszültséget. Az áramkör így csak a Start ponttól számított pozitív hőmérséklet növekedési tartományban képes működni.)
- Ha a hídátló feszültségével arányosan szeretnénk a ventilátor fordulatszámát növelni, nincs más feladatunk, mint a hídátló által szolgáltatott kis feszültségét felerősíteni a ventilátor 0..12V tartományára. Ezt a feladatot végzi az U1a szabályzó erősítő. A kimenő feszültség terhelhetőségének növeléséről a Q2 FET tranzisztoros erősítő gondoskodik.
- A szabályzó erősítő, addig változtatja a kimeneti feszültségét, míg a 2-es és 3-as bement közötti differencia meg nem szűnik, vagyis a hídátlóban képződött (hőmérséklettel arányos) jel azonos nagyságú nem lesz, az R5 ellenálláson eső feszültséggel.
- Tekintve, hogy a szabályzó vezérlőjele a hídátlóban képződik, a ventilátor feszültsége pedig a plusztápfeszültséghez képest mérhető, a visszacsatolásban egy "feszültségvezérelt áramgenerátort" alkalmaztam. Ennek az egyszerű (Q1-R6 elemekből álló) áramgenerátor árama folyik át az R5 ellenálláson, mely a visszacsatolást biztosítja.
- A feszültségvezérelt áramgenerátor vezérlőjelét az R8-R9 ellenállásokból álló feszültségosztó illeszti a ventilátor 0..12V feszültségéhez. Az áramgenerátor talán legszellemesebb része a visszacsatolásban alkalmazott nemlineáris elem, a D1 dióda személyében. Ennek feladata biztosítani a ventilátor indulásához szükséges feszültséget, egy egyszerű feszültségeltolással, tekintve, hogy a ventilátor induláskor minimális feszültséget kell kapjon, hogy induláskor a súrlódási-tapadási erőt képes legyen legyőzni. A motor biztos indulásához általában 3-5V közötti "Start" feszültség szükséges.
- A Q1 tranzisztor akkor képes kinyitni (és biztosítani az R5 felé a visszacsatolást), mikor a bázis-emitter feszültsége eléri a 600mV értéket. Ehhez az értékhez jön hozzá R9/R8 feszültség osztása, és a D1 LED feszültségeltolási értéke. Ez biztosítja, hogy az indulás pillanatában a ventilátor feszültsége azonnal egy Start kezdeti feszültség értékről, és ne nulla feszültségről kezdjen növekedni.
- A LED-nek alapvető feladata a feszültségszint eltolás, de fénye akár jelzésként is szolgálhat, mely a ventilátoros hűtés elindulását jelzi. A visszacsatolásban egy "közönséges" nagy fényerejű fehér LED-et alkalmaztam, melynek nyitófeszültsége kb.3,2V.
- A "Slope" feszültség-növekedés értékét visszafelé számíthatjuk ki. Maximális fordulatszámon a ventilátoron, a teljes12V tápfeszültség lesz. Ebből vonódik ki, a fehér LED 3,2V feszültsége, majd ez a feszültség jut az R9/R8 tagból álló osztóra. Az osztó feszültségosztása így:
Ube=12V-3,2V=8,8V Uki=R8/(R8+R9)*Ube=2,2k/(2,2k+10k)*8,8V=1,59V.
Ahhoz, hogy Q1 kinyisson, kb. 600mV bázis-emitter feszültség szükséges, mely a feszültségosztó kimeneti feszültségéből levonódik. Így az R6 ellenállásra (amivel az áramgenerátor konverziós tényezőjét beállítjuk), kb.1V feszültség jut. Ezzel a feszültséggel számoljuk a generátor áramát, mikor a visszacsatolás mértékét meghatározzuk, a hídátló felé. Ig=UR6/R6=1V/10k=0,1mA. Ez az áram fog átfolyni az R5 ellenálláson, ami egyensúlyt tart a hídfeszültséggel. Vagy is UR5=Ig*R5=0,1mA*22k=2,2V. Így az általunk kívánt "Slope" meredekség akár az R5 ellenállás értékének változtatásával is beállítható.
- Természetesen a ventilátorra jutó feszültség a D1 LED-nek köszönhető eltolás miatt, nem 0..12V, hanem kb. 5..12V tartományban fog változni, ezzel biztosítva a motor kezdeti, biztos indulását.
- Az áramkörben a C1 kondenzátor frekvencia-függő visszacsatolásával biztosítja a szabályzó erősítő gerjedésmentességét. Az R7 ellenállás pedig megszünteti a FET GS kapacitásának visszahatását a műveleti erősítő felé. Ennek szükségességét az indokolja, hogy egy OPA, a kimeneti kapacitív terhelésre általában gerjedéssel válaszol.
A cikk még nem ért véget, lapozz!
Értékeléshez bejelentkezés szükséges!
|
|