Biến tần với quạt im lặng: 4 bước (có hình ảnh)

2024 Tác giả: John Day | [email protected]. Sửa đổi lần cuối: 2024-01-30 13:35

Đây là dự án nâng cấp biến tần DC sang AC.

Tôi thích sử dụng năng lượng mặt trời trong gia đình để chiếu sáng, cấp nguồn cho bộ sạc USB và hơn thế nữa. Tôi thường xuyên lái các công cụ 230V bằng năng lượng mặt trời thông qua một bộ biến tần, cũng sử dụng các công cụ xung quanh ô tô của tôi để cung cấp năng lượng cho chúng từ pin của ô tô. Tất cả các tình huống này đều yêu cầu bộ biến tần 12V-230V.

Tuy nhiên, một nhược điểm của việc sử dụng biến tần là tiếng ồn liên tục do quạt làm mát tích hợp tạo ra.

Biến tần của tôi khá nhỏ với công suất đầu ra tối đa 300W. Tôi chạy các tải vừa phải từ nó (ví dụ: mỏ hàn, dụng cụ quay, đèn chiếu sáng, v.v.) và biến tần thường không cần luồng không khí cưỡng bức liên tục qua vỏ của nó.

Vì vậy, chúng ta hãy tự cứu mình khỏi tiếng ồn khủng khiếp của chiếc quạt đang giận dữ chia cắt không khí bằng toàn bộ công suất của nó và điều khiển quạt bằng cảm biến nhiệt độ!

Bước 1: Tính năng

Tôi mơ thấy một mạch điều khiển quạt có 3 trạng thái:

1. Biến tần mát và quạt chạy yên lặng với RPM thấp (vòng trên phút). Chỉ báo LED tùy chỉnh phát sáng màu xanh lục.
2. Biến tần trở nên ấm hơn. Quạt được chuyển sang tốc độ tối đa và đèn LED chuyển sang màu vàng.
3. Biến tần tăng nhiệt độ của nó cao hơn. Một tiếng kêu của bộ tạo tiếng ồn phát ra, cho biết mức độ nhiệt sẽ gây hại cho biến tần và quạt không thể bù đắp lượng nhiệt tản ra.

Ngay sau khi hoạt động của quạt tăng lên có thể làm mát biến tần, mạch sẽ tự động chuyển về trạng thái 2 và sau đó về trạng thái êm dịu 1.

Không cần can thiệp thủ công. Không có công tắc, không có nút, không cần bảo trì.

Bước 2: Các thành phần bắt buộc

Bạn cần ít nhất các thành phần sau để điều khiển thông minh quạt của biến tần:

• một chip khuếch đại hoạt động (tôi đã sử dụng một op-amp kép LM258)
• một điện trở nhiệt (6,8 KΩ) với một điện trở giá trị cố định (4,7 KΩ)
• một biến trở (500 KΩ)
• một bóng bán dẫn PNP để điều khiển quạt và một điện trở 1 KΩ để bảo vệ bóng bán dẫn
• tùy chọn là một diode bán dẫn (1N4148)

Với những thành phần này, bạn có thể xây dựng một bộ điều khiển quạt điều khiển nhiệt độ. Tuy nhiên, nếu bạn muốn thêm đèn báo LED, bạn cần thêm:

• hai đèn LED với hai điện trở hoặc một đèn LED hai màu với một điện trở
• bạn cũng cần một bóng bán dẫn NPN để điều khiển đèn LED

Nếu bạn cũng muốn có tính năng cảnh báo quá nhiệt, bạn sẽ cần:

• một còi và một biến trở nữa (500 KΩ)
• tùy chọn một bóng bán dẫn PNP khác
• tùy chọn hai điện trở giá trị cố định (470 Ω cho bộ rung và 1 KΩ cho bóng bán dẫn)

Lý do chính của tôi thực hiện mạch này là để tắt quạt. Quạt ban đầu ồn ào một cách đáng ngạc nhiên, vì vậy tôi đã thay thế nó bằng một phiên bản công suất thấp và im lặng hơn nhiều. Quạt này chỉ tiêu thụ 0,78 Watt, vì vậy một bóng bán dẫn PNP nhỏ có thể xử lý nó mà không quá nóng, đồng thời cung cấp năng lượng cho đèn LED. Bóng bán dẫn 2N4403 PNP được đánh giá dòng điện tối đa 600 mA trên bộ thu của nó. Quạt tiêu thụ 60 mA khi đang chạy (0,78 W / 14 V = 0, 06 A) và đèn LED tiêu thụ thêm 10 mA. Vì vậy bóng bán dẫn có thể xử lý chúng một cách an toàn mà không cần rơ le hoặc công tắc MOSFET.

Bộ rung có thể hoạt động trực tiếp mà không cần điện trở, nhưng tôi thấy tiếng ồn của nó quá lớn và gây khó chịu, vì vậy tôi đã áp dụng một điện trở 470 Ω để có được âm thanh thân thiện hơn. Bóng bán dẫn PNP thứ hai có thể được bỏ qua vì op-amp có thể trực tiếp điều khiển bộ rung nhỏ. Bóng bán dẫn ở đó để bật / tắt bộ rung liền mạch hơn, loại bỏ âm thanh mờ dần.

Bước 3: Thiết kế và Sơ đồ

Tôi đã đặt đèn LED ở phía trên cùng của vỏ máy biến tần. Bằng cách này, nó có thể dễ dàng được nhìn thấy từ mọi góc nhìn.

Bên trong biến tần, tôi đã đặt mạch phụ sao cho nó không chặn đường đi của dòng không khí. Ngoài ra, nhiệt điện trở không được ở trong luồng không khí, nhưng ở một góc không được thông gió tốt. Bằng cách này, nó chủ yếu đo nhiệt độ của các thành phần bên trong chứ không phải nhiệt độ của luồng không khí. Nguồn nhiệt chính trong biến tần không phải là MOSTFETs (nhiệt độ được đo bằng nhiệt điện trở của tôi) mà là bộ biến đổi. Nếu bạn muốn quạt của bạn phản ứng nhanh với các thay đổi tải trên biến tần, bạn nên đặt đầu của nhiệt điện trở vào bộ biến đổi.

Để đơn giản, tôi đã cố định mạch vào vỏ bằng băng dính hai mặt.

Mạch được cấp nguồn từ đầu nối quạt làm mát của biến tần. Trên thực tế, sửa đổi duy nhất tôi thực hiện trên các thành phần bên trong của biến tần là cắt dây của quạt và chèn mạch của tôi giữa đầu nối quạt và chính quạt. (Sửa đổi khác là một lỗ được khoan trên đỉnh vỏ cho đèn LED.)

Chiết áp biến đổi có thể là bất kỳ loại nào, tuy nhiên chiết áp xoắn thích hợp hơn vì chúng có thể được tinh chỉnh và nhỏ hơn nhiều so với chiết áp núm. Ban đầu, tôi đã điều chỉnh tông đơ xoắn ốc để bật quạt thành 220 KΩ, được đo ở mặt tích cực. Tông đơ khác đã được cài đặt sẵn thành 280 KΩ.

Điốt bán dẫn ở đó để tránh dòng điện cảm ứng chạy ngược lại khi động cơ điện của quạt vừa tắt nhưng rôto vẫn quay theo động lượng của nó. Tuy nhiên, việc áp dụng diode ở đây là tùy chọn vì với một động cơ quạt nhỏ như vậy, cảm ứng rất nhỏ nên nó có thể không gây hại cho mạch.

LM258 là một chip op-amp kép bao gồm hai bộ khuếch đại hoạt động độc lập. Chúng ta có thể chia sẻ điện trở đầu ra của nhiệt điện trở giữa hai chân đầu vào op-amps. Bằng cách này, chúng ta có thể bật quạt ở nhiệt độ thấp hơn và còi ở nhiệt độ cao hơn mà chỉ sử dụng một điện trở nhiệt.

Tôi sẽ sử dụng điện áp ổn định để điều khiển mạch của mình và nhận được các điểm nhiệt độ bật / tắt liên tục độc lập với mức điện áp của pin mà biến tần đang chạy, nhưng tôi cũng muốn giữ thiết kế mạch đơn giản nhất có thể, vì vậy Tôi đã từ bỏ ý định sử dụng bộ điều chỉnh điện áp và một bộ chuyển mạch opto-coupler để điều khiển quạt với điện áp không được điều chỉnh cho RPM tối đa.

Lưu ý: Mạch được trình bày trên sơ đồ này bao gồm tất cả các tính năng được đề cập trước. Nếu bạn muốn ít hơn hoặc các tính năng khác với mạch phải được sửa đổi cho phù hợp. Ví dụ, bỏ đèn LED và không sửa đổi bất kỳ thứ gì khác sẽ dẫn đến sự cố. Cũng lưu ý rằng các giá trị của điện trở và nhiệt điện trở có thể khác nhau, tuy nhiên nếu bạn sử dụng quạt có các thông số khác với của tôi, bạn cũng phải sửa đổi các giá trị điện trở. Cuối cùng, nếu quạt của bạn lớn hơn và yêu cầu nhiều điện hơn, bạn sẽ cần phải bao gồm một rơ le hoặc một công tắc MOSFET vào mạch - một bóng bán dẫn nhỏ sẽ bị cháy do dòng điện mà quạt của bạn thoát ra. Luôn thử nghiệm trên một mẫu thử nghiệm!

CẢNH BÁO! Nguy hiểm đến tính mạng!

Biến tần có điện áp cao bên trong chúng. Nếu bạn không quen với các nguyên tắc an toàn khi xử lý các thành phần điện áp cao, BẠN KHÔNG NÊN MỞ INVERTER!

Bước 4: Cài đặt mức nhiệt độ

Với hai điện trở biến thiên (chiết áp hoặc dao cắt xoắn ốc trong trường hợp của tôi), có thể tùy chỉnh các mức nhiệt độ nơi quạt và còi hoạt động. Đây là một quy trình thử và sai: bạn phải tìm cài đặt thích hợp bằng nhiều chu kỳ thử.

Đầu tiên để nhiệt điện trở nguội đi. Sau đó, đặt chiết áp đầu tiên đến điểm nó chuyển đèn LED từ màu xanh lá cây sang màu vàng và quạt từ RPM thấp đến cao. Bây giờ hãy chạm vào nhiệt điện trở và để nó nóng lên bằng đầu ngón tay của bạn, trong khi bạn điều chỉnh chiết áp cho đến khi nó tắt quạt trở lại. Bằng cách này, bạn đặt mức nhiệt độ khoảng 30 độ C. Bạn có thể muốn nhiệt độ cao hơn một chút (có thể trên 40 độ C) để bật quạt, vì vậy hãy bật tông đơ và kiểm tra mức độ bật / tắt mới bằng cách cho một ít nhiệt vào điện trở nhiệt.

Chiết áp thứ hai điều khiển bộ rung có thể được đặt (tất nhiên cho mức nhiệt độ cao hơn) với cùng một phương pháp.

Tôi sử dụng biến tần điều khiển bằng quạt của mình với sự hài lòng tuyệt vời - và trong im lặng.;-)