Устройство контроля вращения кулера (вентилятора, электродвигателя)

February 22, 2011 by admin Комментировать »

Эффективная и надежная работа электронных устройств 24 часа в сутки во многом зависит от температурного режи­ма элементов каждой отдельной схемы. Температура нагрева корпусов радиоэлементов во время работы в свою очередь зависит от мощности нагрузки, стабильности и стабилиза­ции напряжения питания устройства, мощности выходных (ключевых) каскадов.

Устройства, требующие постоянного охлаждения, снабжа­ют специальными вентиляторами-кулерами. Миниатюрные кулеры устанавливают на процессор компьютера, микросхе­мы системной и видеокарты, радиаторы мощных аудиоусилителей и другие устройства.

Перегрев сложных и высокоинтегрированных устройств и целых электронных узлов чреват не только неисправнос­тью, касающейся непосредственно этих элементов, но и вы­ходом из строя по цепочке всех компонентов схемы.

Вентилятор-кулер, охлаждающий теплоотвод микросхе­мы (или, например, мощного транзистора) не позволяет это­му элементу перегреться и выйти из строя.

Но и сами вентиляторы, бывает, ломаются. Тогда элемен­ту или микросхеме непосредственно грозит тепловой про­бой со всеми вытекающими отсюда последствиями.

Можно ли контролировать работу самого вентилятора? Оказывается, можно.

Идея разработки этой простой схемы пришла к автору после изучения и ремонта автомобиля. В отечественных ав­томобилях, таких как BA3-21063, микроавтобус «Соболь» ГАЗ 2752 и других, вентилятор охлаждения радиатора работает не постоянно, а включается периодически, когда жидкость в радиаторе нагревается свыше +87 °С.

За это отвечает датчик температуры охлаждающей жид­кости, установленный непосредственно в радиаторе авто­мобиля.

К сожалению, датчик температуры охлаждающей жидко­сти часто выходит из строя (на практике автора), и поэтому принудительная вентиляция не включается. В итоге жидкость закипает, автомобиль приходится останавливать и ремонти­ровать. Самое простое решение в данном случае (в полевых условиях, когда во что бы то ни стало надо доехать до магази­на автозапчастей или до дома) – замкнуть контакты датчика температуры охлаждающей жидкости. Тем самым смоделиро­вав ситуацию, когда реле датчика температуры включит вен­тилятор охлаждения. Так можно дотянуть до дома, магазина автозапчастей или автосервиса.

Если бы заранее знать, что вентилятор перестал вращать­ся, можно было бы диагностировать неисправность раньше и, возможно, удалось бы избежать затрат времени и крупных вложений денег в последующий ремонт. Аналогия с автомо­билями здесь приводится не случайно. Ведь в электронной технике перегрев элементов нежелателен и опасен в той же мере, как и в автомобильной.

Для контроля вращения электродвигателя кулера с пита­нием 12 В потребуется собрать совсем несложное устрой­ство, электрическая схема которого представлена на рис. 2.6.

Электродвигатель Ml включен (с соблюдением полярнос­ти) через ограничительный резистор R1. При подаче пита­ния на устройство в точке соединения нижнего (по схеме)

         Рис. 2.6. Электрическая схема устройства датчика вращения кулера

 

вывода электродвигателя Ml и резистора R1 с помощью ос­циллографа можно зафиксировать пульсации постоянного напряжения амплитудой 0,3-0,6 В (в зависимости от качества сборки электродвигателя). Это пульсирующее (при включен­ном электродвигателе) напряжение имеет сложную и хаотич­ную форму.

Разделительный конденсатор С1 не пропускает постоян­ную составляющую напряжения, поэтому в базу транзистора VT1 поступает только переменная составляющая сигнала уп­равления. При нормальной работе электродвигателя Ml пере­менное напряжение в базе транзистора VT1 периодически приоткрывает этот транзистор, не давая зарядиться конден­сатору С2 и открыться полевому транзистору VT2. Неполяр­ный конденсатор С2 выполняет в устройстве и другую важную роль. Он стабилизирует напряжение на выводах «исток-зат­вор» полевого транзистора VT2, обеспечивая тем самым мяг­кое звучание капсюля НА1.

При остановке электродвигателя кулера (по любой при­чине: обрыв внутренней цепи обмотки, попадание между лопастями инородного предмета и др.) пульсации напряже­ния в базе транзистора VT1 отсутствуют. Транзистор зак­рыт (этому также способствует шунтирующий резистор R2). Полевой транзистор VT2 в этот момент открыт, так как по­лучает управляющее напряжение через резистор R3. Как только напряжение на затворе VT2 достигнет 3 В, этот по­левой транзистор откроется и включит звуковой капсюль со встроенным генератором звуковой частоты НА1.

Звуковой генератор имеет довольно громкий звук, кото­рый можно услышать на расстоянии до 15 м в комнате. Зву­ковая сигнализация останется включенной до тех пор, пока устройство не будет обесточено или пока вновь не заработа­ет электродвигатель кулера (например после удаления из его лопастей инородного предмета).

Включатель SB1 привносит в устройство дополнительный колорит: при замыкании контактов SB1 электродвигатель Ml работает в полную силу, при этом другая группа контактов размыкает цепь питания звукового генератора.

Налаживание

Устройство в налаживании не нуждается и начинает рабо­тать сразу после включения питания. При напряжении ис­точника питания 24 В (в соответствии с контролируемым электродвигателем), возможно, придется подобрать (скор­ректировать) чувствительность устройства.

Чувствительность датчика зависит от элементов CI, R1. При увеличении емкости конденсатора С1 и сопротивления резистора R1 чувствительность устройства возрастает. Сни­зить чувствительность датчика можно и уменьшением сопро­тивления резистора R2.

О деталях

В качестве кулера применен дополнительный вентилятор для охлаждения корпуса компьютера, рассчитанный на по­стоянное напряжение 12 В и ток 0,1 А.

Таким же методом можно пользоваться для контроля ра­боты других электродвигателей постоянного тока с прило­женным напряжением 12-25 В. Например, это могут быть электродвигатели типа ДОТ-301, ДКМ-1 (0,12 А), 4ДКС-8, ДКС-16 (24 В) и др.

Включатель SB1 типа МТЗ-9-2 (сдвоенный микропереклю­чатель, оформленный в виде тумблера). Если прямое вклю­чение электродвигателя вручную не требуется, этот включа­тель из схемы исключают.

Конденсатор С1 типа МБМ, К10-17 или аналогичный. Неполярный конденсатор С2 типа К76-П2 или аналогичный.

Вместо транзисторов КТ3102Е можно применить КТ3102Б- КТ3102Д. Полевой транзистор типа КП501 с любым буквен­ным индексом или зарубежный аналог ZVN2120. Постоян­ные резисторы типа МЛТ.

Вместо капсюля НА1 со встроенным генератором ЗЧ при­меняют любой другой аналогичный капсюль, рассчитанный на напряжение 10-24 В.

Перспектива применения устройства и метода датчика вращения электродвигателя

Перспектива применения рекомендуемого датчика поистине широка. Важен контроль вращения электродвигателя в аква- риумистике, когда требуется контролировать нормальную работу насоса-помпы. Это актуально сегодня, ведь в рабочую зону помпы часто (без преувеличения) произвольно заполза­ют улитки, вследствие этого помпа не работает, аэрация воз­духа в аквариуме не осуществляется, что может привести к печальным последствиям и загубить жизнь в аквариуме.

Поэтому датчик вращения кулера и предложенный авто­ром метод представляются очень важными.

Оставить комментарий

микросхемы мощности Устройство импульсов питания пример приемника провода витков генератора выходе напряжение напряжения нагрузки радоэлектроника работы сигнал сигнала сигналов управления сопротивление усилитель усилителя усиления устройства схема теория транзистора транзисторов частоты