Circuito controlador de temperatura de rotación del ventilador. Control automático de ventiladores. Termostatos para calderas de calefacción

Diseñado para cerrar el circuito eléctrico de potencia a una temperatura determinada.

A menudo se usa en gabinetes eléctricos para encender ventiladores o aire acondicionado para proteger el equipo contra el sobrecalentamiento.

Montado en carril DIN por encastre. El termostato no tiene su propio consumo de energía. El principio de funcionamiento del termostato se basa en el principio de deformación de una placa bimetálica. Es un análogo del termostato STEGO KTS 01141.0-00.

Especificaciones técnicas:

  • Corriente nominal: 6(1)A 250VAC;
  • Rango de control: 0 ... +60°С;
  • Temperatura de almacenamiento y funcionamiento: -20°С... +80°С;
  • Precisión: ±4°C;
  • Histéresis: 7°C.

El termostato registra la temperatura en el armario de distribución. Debe colocarse en la parte superior del gabinete de control a la máxima distancia del calentador u otras fuentes de calor. Se monta en un riel DIN estándar de 35 mm con un broche. Las ranuras de ventilación del termostato no deben taparse. Al configurar el termostato, es necesario tener en cuenta el error del termostato. Ejemplo: La temperatura interna máxima requerida en el gabinete de control es +45°C. El error máximo del termostato es de +4°C, por lo que es necesario ajustar la palanca del termostato a 41°C (45°C-4°C).

Tal sistema ha sido probado más de una vez, como una opción, simple y asequible. el dispositivo es termostato para ventilador, que se puede utilizar con éxito para un automóvil. El dispositivo consta de solo 3 componentes: un transistor de potencia, un termistor de 10 kiloohmios y una resistencia de sintonización.

El transistor necesita uno potente, ya que es la parte de potencia del regulador y cuando se conectan ventiladores potentes, una gran corriente fluirá a través de él. El termistor funciona como un sensor de temperatura. Es recomendable llevar una resistencia de recorte de 10 kOhm con una de varias vueltas, para una sintonización más precisa del dispositivo.

El sistema es ideal para vehículos domésticos antiguos en los que el ventilador gira independientemente de la temperatura del agua del motor. El transistor de efecto de campo se puede reemplazar por uno más potente, por ejemplo, IRZF44, IRFZ40, IRFZ46, IRFZ48, IRL3705, IRF3205 y otros; este último es bastante potente, la disipación de potencia en este transistor es de 200 vatios. En cualquier caso, el transistor deberá conectarse al disipador de calor, simplemente puede conectarse a la carrocería del automóvil, a través de placas y arandelas aislantes (obligatorio), con cargas de baja potencia de hasta 50, no se requiere el disipador de calor .

Girando lentamente la resistencia variable, logramos el grado deseado de respuesta de temperatura del sistema.
Como sabe, los termistores vienen en dos tipos principales: con un coeficiente de temperatura positivo y negativo. En el caso de la primera, a medida que aumenta la temperatura, aumenta la resistencia, y con un coeficiente negativo, disminuye. En mi experiencia, se usó un termistor PTC, ya que la segunda variedad no estaba disponible en ese momento.

Cuando el termistor se calienta hasta un cierto nivel, su resistencia aumenta bruscamente y el suministro de corriente a la puerta del interruptor de alimentación se detiene, como resultado de lo cual el interruptor de campo se cierra, cuando se detiene el calentamiento, la resistencia del termistor disminuye (en mi caso 220-230 Ohm, a temperatura ambiente unos 19g) y nuevamente se retoma el suministro de corriente a la compuerta de llave, esta última se abre, aplicando tensión al ventilador.




Sobre la base de un circuito tan simple, es posible construir sensores de temperatura bastante sensibles que se pueden usar en la vida cotidiana, para implementar una variedad de ideas, cuando se usan resistencias variables más precisas (resistencia de múltiples vueltas), es posible lograr la activación y apagado de uno u otro dispositivo a partir de la temperatura del cuerpo humano.

Hoy consideraremos el principio de funcionamiento del sistema de enfriamiento del radiador, o más bien el sistema de control del ventilador. El ventilador en el automóvil sirve para enfriar el motor cuando se calienta, sin embargo, el funcionamiento constante del ventilador no se requiere en absoluto, en primer lugar, no tiene sentido cuando el radiador no requiere enfriamiento adicional, en segundo lugar, el funcionamiento constante del ventilador carga mucho la red de a bordo, lo que tampoco es bueno.

Por lo tanto, debemos asegurarnos de que el ventilador se encienda con un cierto calentamiento del radiador (o el líquido que contiene). El circuito en sí se muestra en el dibujo a continuación, además de encenderse en un cierto calentamiento, el circuito asegura un encendido suave del ventilador y reduce el ruido del sonido, lo que tendrá un buen efecto en la vida útil del ventilador.

El elemento principal del circuito es un termistor con un coeficiente de dependencia de temperatura negativo. La resistencia operativa de 5-50 kOhm depende de la marca del termistor. El termistor está soldado directamente al radiador. La operación es muy responsable, el termistor necesariamente debe tocar el radiador, en caso de soldadura deficiente, entonces habrá que volver a hacer todo, por lo que prestamos especial atención a este momento.

Todas las clasificaciones o su definición están escritas en el circuito, para seleccionar R1, medimos el valor de resistencia del termistor con un multímetro, dividiéndolo por 5. El resultado le permitirá comprender el rango aproximado del valor de la resistencia variable. Establecemos los valores requeridos de la resistencia, desoldamos el circuito y comenzamos a depurar el funcionamiento del dispositivo.

La cadena RC que se muestra en el diagrama se indica con una línea de puntos y guiones porque no siempre es necesaria. Si durante la depuración el circuito se "condrita", será necesario agregarlo. Al girar la resistencia variable y medir la temperatura del radiador con un dispositivo de terceros, establecemos la temperatura de encendido del ventilador que necesitamos.

El ventilador es un dispositivo bastante potente, por lo que el transistor que cambia la corriente a través de él debe instalarse en un disipador de calor o en la carrocería del automóvil, sin embargo, en este caso, es necesario asegurar el aislamiento del cuerpo del transistor del cuerpo. , esto generalmente se hace usando una junta de mica. Como reemplazo de KT815, puede tomar KT819 o un equivalente extranjero.

Explicación de los elementos del menú.

P0 - Modo de funcionamiento C (refrigerador) o H (calentador), predeterminado C
De hecho, simplemente invierte la lógica del termostato.
P1 - histéresis de conmutación 0.1 - 15.0ºС, por defecto 2.0ºС
Asimétrico (menos el punto de ajuste), le permite reducir la carga en el relé y el actuador en detrimento de la precisión del mantenimiento de la temperatura.
P2 - ajuste de temperatura máxima -45ºС 110ºС, predeterminado 110ºС
Le permite reducir el rango del punto de ajuste desde arriba
P3 - configuración de temperatura mínima -50ºС 105ºС, por defecto -50ºС
Le permite reducir el rango del punto de ajuste desde abajo
P4 - corrección de temperatura medida -7.0ºС 7.0ºС, por defecto 0.0ºС
Le permite realizar una calibración simple para mejorar la precisión de la medición (solo un cambio característico).
P5 - retraso de respuesta en minutos 0-10min, por defecto 0min
A veces es necesario retrasar el funcionamiento del ejecutante, por ejemplo, es fundamental para un compresor frigorífico.
P6 - limitación de la temperatura mostrada desde arriba (sobrecalentamiento) 0ºС-110ºС, por defecto APAGADO
Es mejor no tocarlo a menos que sea necesario, porque. si la configuración es incorrecta, la pantalla mostrará constantemente "---" en cualquier modo y deberá restablecer la configuración al estado predeterminado, para esto debe mantener presionados los botones + y - la próxima vez que encienda el poder.
Todos los ajustes se guardan después del apagado.


El principio de funcionamiento es elemental simple. Es necesario configurar la temperatura de encendido del relé y el valor de histéresis para apagar el dispositivo.
Pero antes de eso, necesitas calibrar. Para ello, toma un vaso de agua fría y hielo.


Mezclamos y bajamos el sensor de temperatura allí. Idealmente, la pantalla debería mostrar una cifra igual a cero, si es así, entonces no se necesita más calibración, pero si la pantalla muestra un número distinto de cero, lo escribimos y usamos los botones de control para ir al elemento de menú P4, donde necesita establecer el valor del error resultante. En mi caso, el sensor de temperatura dio una temperatura de +1,2 grados, por lo que configuramos el error en -1,2 grados.


Para verificar la calibración, hacemos otra nueva prueba.
Ahora puede comenzar a medir la temperatura en el caso.
Para ello, utilizando cinta adhesiva de doble cara, pegué un sensor térmico al disipador de la tarjeta de video, el funcionamiento de los ventiladores dependerá de su temperatura.


Si lo desea, puede montarlo en el disipador térmico del procesador o simplemente colocarlo cómodamente en la caja de la unidad del sistema, todo depende de sus necesidades específicas. Quería que los ventiladores se iniciaran automáticamente solo cuando se carga la tarjeta de video.
Después de instalar el sensor, realizamos una prueba de esfuerzo de la tarjeta de video y observamos las lecturas de temperatura del núcleo del chip de video y las lecturas de temperatura del termostato en la superficie del radiador.
Estamos haciendo una prueba más, pero esta vez sin la carga en la tarjeta de video, es decir, las tareas cotidianas habituales.
Comparamos los valores obtenidos y sacamos conclusiones.
En mi caso, la temperatura máxima del núcleo de video fue de 60 grados (+ -), mientras que la temperatura en el termostato estaba en el rango de 46-47 grados.


En el modo de funcionamiento normal, la temperatura en la superficie del radiador es de unos 27 grados.


Al final, decidí poner la temperatura a 31 grados para encender el termostato.


Y en el punto P1, dejé el valor de histéresis por defecto, es decir, igual a 2 grados. Esto significa que tan pronto como la temperatura en la superficie del disipador térmico de la tarjeta de video alcance los 31 grados, el relé funcionará y encenderá los ventiladores de enfriamiento. Después de que la temperatura caiga 2 grados por debajo del valor establecido, es decir, hasta 29 grados, el relé se abrirá y apagará los ventiladores adicionales.
Todo es simple.

Después de todas las mediciones y configuraciones, montamos el termostato en un lugar conveniente, conectamos la alimentación y los ventiladores. Para ello preparé de antemano dos conectores molex (macho y hembra) y un pequeño jumper. Cada conector tiene solo dos pines de +12V y tierra.




Conecte todo esto es necesario de la siguiente manera.
Conector macho:
bloque de +12 V a +12 V;
Tierra a bloque GND;
Conector hembra:
+12V al bloque K0;
Tierra a bloque GND;
El puente se coloca entre +12V y K1.
Conectamos el padre a la fuente de alimentación y la madre a los ventiladores.

Gracias a todos los que leyeron mi reseña hasta el final. Si tiene alguna pregunta, escríbala en los comentarios, definitivamente intentaré responder a todos.

Bueno, mira el video, todo el proceso se muestra claramente aquí.

Buena suerte a todos y adiós.

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Controlamos el enfriador (control térmico de ventiladores en la práctica)

Para aquellos que usan una computadora todos los días (y especialmente todas las noches), la idea de Silent PC es muy cercana. Muchas publicaciones están dedicadas a este tema, pero hoy en día el problema del ruido informático está lejos de resolverse. Una de las principales fuentes de ruido en una computadora es el enfriador de la CPU.

Al utilizar herramientas de refrigeración de software como CpuIdle, Waterfall y otras, o al trabajar en quirófanos sistemas Windows NT/2000/XP y Windows 98SE, la temperatura promedio de la CPU en modo inactivo cae significativamente. Sin embargo, el ventilador del enfriador no lo sabe y sigue funcionando a toda velocidad con el máximo nivel de ruido. Por supuesto, existen utilidades especiales (SpeedFan, por ejemplo) que pueden controlar la velocidad del ventilador. Sin embargo, estos programas no funcionan en todas las placas base. Pero incluso si funcionan, se puede decir que no es muy razonable. Entonces, en la etapa de arranque de la computadora, incluso con un procesador relativamente frío, el ventilador funciona a su máxima velocidad.

La salida es realmente simple: para controlar la velocidad del impulsor del ventilador, puede construir un controlador analógico con un sensor de temperatura separado conectado al radiador del enfriador. En términos generales, existen innumerables soluciones de circuitos para dichos controladores de temperatura. Pero dos de los esquemas de control térmico más simples merecen nuestra atención, de los cuales nos ocuparemos ahora.

Descripción

Si el enfriador no tiene una salida de tacómetro (o esta salida simplemente no se usa), puede construir la mayoría un circuito sencillo, que contiene el número mínimo de piezas (Fig. 1).

Arroz. 1. Diagrama esquemático de la primera versión del termostato.

Desde la época de los "cuatros", se ha utilizado un regulador ensamblado de acuerdo con dicho esquema. Está construido sobre la base del chip comparador LM311 (el análogo doméstico es KR554CA3). A pesar de que se utiliza un comparador, el regulador proporciona una regulación lineal en lugar de clave. Puede surgir una pregunta razonable: "¿Cómo sucedió que se usa un comparador para la regulación lineal y no un amplificador operacional?". Bueno, hay varias razones para esto. En primer lugar, este comparador tiene una salida de colector abierto relativamente potente, que le permite conectarle un ventilador sin transistores adicionales. En segundo lugar, debido al hecho de que la etapa de entrada se basa en transistor pnp ah, que van incluidos en un circuito colector común, incluso con una sola alimentación, se puede trabajar con voltajes de entrada bajos que están prácticamente a tierra. Por lo tanto, al usar un diodo como sensor de temperatura, debe trabajar con potenciales de entrada de solo 0,7 V, que la mayoría de los amplificadores operacionales no permiten. En tercer lugar, cualquier comparador puede cubrirse con retroalimentación negativa, luego funcionará de la misma manera que funcionan los amplificadores operacionales (por cierto, esta es la inclusión que se usó).

Los diodos se utilizan a menudo como sensor de temperatura. Silicio diodo p-n la unión tiene un coeficiente de temperatura de voltaje de aproximadamente -2,3 mV/°C y una caída de voltaje directo de aproximadamente 0,7 V. La mayoría de los diodos tienen una carcasa que no es adecuada para montarlos en un disipador de calor. Al mismo tiempo, algunos transistores están especialmente adaptados para esto. Uno de estos son los transistores domésticos KT814 y KT815. Si dicho transistor se atornilla a un disipador de calor, el colector del transistor se conectará eléctricamente a él. Para evitar problemas, en un circuito donde se utilice este transistor, el colector debe estar conectado a tierra. En base a esto, nuestro sensor de temperatura necesita un transistor p-n-p, por ejemplo, KT814.

Por supuesto, puede usar una de las uniones del transistor como diodo. Pero aquí podemos ser inteligentes y actuar con más astucia :) El hecho es que el coeficiente de temperatura del diodo es relativamente bajo y es bastante difícil medir pequeños cambios de voltaje. Aquí intervienen el ruido, las interferencias y la inestabilidad de la tensión de alimentación. Por lo tanto, a menudo, para aumentar el coeficiente de temperatura del sensor de temperatura, se utiliza una cadena de diodos conectados en serie. En tal circuito, el coeficiente de temperatura y la caída de tensión directa aumentan en proporción al número de diodos encendidos. ¡Pero no tenemos un diodo, sino un transistor completo! De hecho, al agregar solo dos resistencias, es posible construir un transistor de dos terminales en un transistor, cuyo comportamiento será equivalente al comportamiento de una cadena de diodos. Lo que se hace en el termostato descrito.

El coeficiente de temperatura de dicho sensor está determinado por la relación de las resistencias R2 y R3 y es igual a T cvd * (R3 / R2 + 1), donde T cvd es el coeficiente de temperatura de una unión p-n. Es imposible aumentar la relación de resistencias hasta el infinito, ya que junto con el coeficiente de temperatura también crece la caída de voltaje directo, que puede alcanzar fácilmente el voltaje de suministro, y luego el circuito ya no funcionará. En el controlador descrito, el coeficiente de temperatura se elige para que sea de aproximadamente -20 mV/°C, mientras que la caída de tensión directa es de aproximadamente 6 V.

El sensor de temperatura VT1R2R3 está incluido en el puente de medida, que está formado por las resistencias R1, R4, R5, R6. El puente está alimentado por un regulador de voltaje paramétrico VD1R7. La necesidad de usar un estabilizador se debe al hecho de que la tensión de alimentación de +12 V dentro de la computadora es bastante inestable (en una fuente de alimentación conmutada, solo se lleva a cabo la estabilización grupal de los niveles de salida de +5 V y +12 V).

El voltaje de desequilibrio del puente de medición se aplica a las entradas del comparador, que se utiliza en modo lineal debido a la acción de negativo retroalimentación. La resistencia de sintonización R5 le permite cambiar la característica de control, y cambiar el valor de la resistencia de retroalimentación R8 le permite cambiar su pendiente. Las capacidades C1 y C2 aseguran la estabilidad del regulador.

El regulador está montado en una placa de prueba, que es una pieza de lámina de fibra de vidrio de un solo lado (Fig. 2).


Arroz. 2. Diagrama de cableado de la primera versión del termostato.

Para reducir las dimensiones de la placa, es conveniente utilizar elementos SMD. Aunque, en principio, puedes arreglártelas con elementos ordinarios. La placa se fija en el radiador del enfriador con la ayuda del tornillo de fijación del transistor VT1. Para hacer esto, se debe hacer un agujero en el radiador, en el que es conveniente cortar la rosca M3. En casos extremos, puede usar un tornillo y una tuerca. Al elegir un lugar en el disipador de calor para asegurar la placa, debe tener cuidado con la disponibilidad de la recortadora cuando el disipador de calor está dentro de la computadora. De esta manera, puede unir la placa solo a radiadores de diseño "clásico", pero unirla a radiadores cilíndricos (por ejemplo, como Orbs) puede causar problemas. Un buen contacto térmico con el disipador de calor solo debe tener un transistor de sensor térmico. Por lo tanto, si toda la placa no cabe en el radiador, puede limitarse a instalar un transistor en él, que en este caso está conectado a la placa con cables. El tablero en sí se puede colocar en cualquier lugar conveniente. No es difícil arreglar el transistor en el radiador, incluso puede simplemente insertarlo entre las aletas, proporcionando contacto térmico con la ayuda de una pasta conductora de calor. Otro método de fijación es el uso de pegamento con buena conductividad térmica.

Al instalar el transistor del sensor de temperatura en un radiador, este último se conecta a tierra. Pero en la práctica, esto no causa ninguna dificultad particular, al menos en sistemas con procesadores Celeron y Pentium III (la parte de su cristal que está en contacto con el disipador no tiene conductividad eléctrica).

Eléctricamente, la placa está incluida en el espacio de los cables del ventilador. Si lo desea, puede incluso instalar conectores para no cortar los cables. Un circuito ensamblado correctamente no requiere prácticamente ningún ajuste: solo necesita configurar la velocidad requerida del impulsor del ventilador correspondiente a la temperatura actual con la resistencia de corte R5. En la práctica, cada ventilador en particular tiene un voltaje de suministro mínimo en el que el impulsor comienza a girar. Al ajustar el regulador, es posible lograr que el ventilador gire a la velocidad más baja posible a una temperatura del radiador, por ejemplo, cercana a la ambiente. Sin embargo, dado que la resistencia térmica de los diferentes disipadores es muy diferente, puede ser necesario corregir la pendiente de la característica de control. La pendiente de la característica se establece por el valor de la resistencia R8. El valor de la resistencia puede variar de 100 K a 1 M. Cuanto mayor sea este valor, menor será la temperatura del radiador, el ventilador alcanzará la velocidad máxima. En la práctica, muy a menudo la carga del procesador es un pequeño porcentaje. Esto se observa, por ejemplo, cuando se trabaja en editores de texto. Cuando se usa un enfriador de software en esos momentos, el ventilador puede funcionar a una velocidad significativamente reducida. Esto es exactamente lo que debería proporcionar el regulador. Sin embargo, a medida que aumenta la carga del procesador, su temperatura aumenta y el regulador debe aumentar gradualmente el voltaje de suministro del ventilador al máximo, evitando que el procesador se sobrecaliente. La temperatura del disipador de calor cuando se alcanza la velocidad máxima del ventilador no debe ser muy alta. Es difícil dar recomendaciones específicas, pero al menos esta temperatura debería "retrasarse" entre 5 y 10 grados con respecto a la crítica, cuando la estabilidad del sistema ya está violada.

Sí, una cosa más. Es deseable realizar el primer encendido del circuito desde cualquier fuente de alimentación externa. De lo contrario, si hay un cortocircuito en el circuito, conecte el circuito al conector tarjeta madre puede causar daños.

Ahora la segunda versión del esquema. Si el ventilador está equipado con un tacómetro, ya no es posible incluir un transistor de control en el cable de "tierra" del ventilador. Por lo tanto, el transistor interno del comparador no es adecuado aquí. En este caso, se requiere un transistor adicional que regulará el circuito del ventilador de +12 V. En principio, era posible simplemente modificar un poco el circuito en el comparador, pero para variar, se hizo un circuito ensamblado en transistores, que resultó ser aún más pequeño en volumen (Fig. 3).


Arroz. 3. Diagrama esquemático de la segunda versión del termostato.

Dado que la placa colocada en el radiador se calienta como un todo, es bastante difícil predecir el comportamiento del circuito del transistor. Por lo tanto, se tomó una simulación preliminar del circuito usando el paquete PSpice. El resultado de la simulación se muestra en la fig. cuatro


Arroz. 4. El resultado de la simulación de circuitos en el paquete PSpice

Como puede ver en la figura, el voltaje de suministro del ventilador aumenta linealmente de 4 V a 25 °C a 12 V a 58 °C. Este comportamiento del regulador, en general, cumple con nuestros requerimientos, y en este punto se completó la etapa de modelado.

Los diagramas esquemáticos de estas dos versiones del termostato tienen mucho en común. En particular, el sensor de temperatura y el puente de medición son completamente idénticos. La única diferencia es el amplificador de voltaje de desequilibrio del puente. En la segunda versión, este voltaje se suministra a la cascada en el transistor VT2. La base del transistor es la entrada inversora del amplificador y el emisor es la entrada no inversora. Luego, la señal pasa a la segunda etapa de amplificación en el transistor VT3, luego a la etapa de salida en el transistor VT4. El propósito de los contenedores es el mismo que en la primera variante. Bueno, el diagrama de cableado del regulador se muestra en la Fig. 5.


Arroz. 5. Diagrama de cableado de la segunda versión del termostato.

El diseño es similar a la primera opción, excepto que el tablero tiene un tamaño un poco más pequeño. Puede usar elementos ordinarios (no SMD) en el circuito y cualquier transistor de baja potencia, ya que la corriente consumida por los ventiladores generalmente no supera los 100 mA. Observo que este circuito también se puede usar para controlar ventiladores con un gran consumo de corriente, pero en este caso, el transistor VT4 debe reemplazarse por uno más potente. En cuanto a la salida del tacómetro, la señal del tacogenerador TG pasa directamente por la placa reguladora y entra en el conector de la placa base. El procedimiento para configurar la segunda versión del regulador no es diferente del método proporcionado para la primera versión. Solo en esta variante, el ajuste se realiza mediante la resistencia de sintonización R7, y la pendiente de la característica se establece mediante el valor de la resistencia R12.

conclusiones

El uso práctico del termostato (junto con las herramientas de enfriamiento del software) mostró su alta eficiencia en términos de reducción del ruido producido por el enfriador. Sin embargo, el propio enfriador debe ser lo suficientemente eficiente. Por ejemplo, en un sistema con un procesador Celeron566 que funcionaba a 850 MHz, el enfriador en caja ya no brindaba suficiente eficiencia de enfriamiento, por lo que incluso con una carga de procesador promedio, el regulador elevó el voltaje de suministro del enfriador al valor máximo. La situación se corrigió tras la sustitución del ventilador por uno más eficiente, con un mayor diámetro de las aspas. Ahora el ventilador gana velocidad máxima solo cuando el procesador está funcionando durante mucho tiempo con casi el 100% de carga.