Inversor com ventilador silencioso: 4 etapas (com fotos)

2024 Autor: John Day | [email protected]. Última modificação: 2024-01-30 11:39

Este é um projeto de atualização de inversor DC para AC.

Gosto de usar energia solar em minha casa para iluminação, alimentação de carregadores USB e muito mais. Eu regularmente dirijo ferramentas de 230 V com energia solar através de um inversor, também usando ferramentas ao redor do meu carro alimentando-as com a bateria do carro. Todos esses cenários requerem um inversor 12V-230V.

No entanto, uma desvantagem de usar inversores é o ruído constante feito pelo ventilador de resfriamento integrado.

Meu inversor é bastante pequeno, com potência de saída máxima de 300W. Eu corro cargas moderadas a partir dele (por exemplo, meu ferro de solda, ferramenta rotativa, focos de luz, etc.), e o inversor geralmente não precisa de um fluxo de ar constantemente forçado através de seu invólucro.

Então, vamos nos salvar daquele barulho terrível de uma ventoinha rachando furiosamente o ar com toda a sua potência, e controlar a ventoinha por um sensor de temperatura!

Etapa 1: Recursos

Sonhei com um circuito de controle de ventilador com 3 estados:

1. O inversor está frio e o ventilador está funcionando silenciosamente em baixa rotação (rotações por minuto). O indicador LED personalizado brilha em verde.
2. O inversor está esquentando. O ventilador é colocado em sua velocidade total e o LED fica amarelo.
3. O inversor aumenta sua temperatura ainda mais. Uma campainha criadora de ruído grita, indicando que o nível de calor prejudicaria o inversor, e o ventilador não pode compensar a quantidade de dissipação de calor.

Assim que o aumento da atividade do ventilador é capaz de resfriar o inversor, o circuito volta automaticamente para o estado 2 e, posteriormente, para o estado de acalmação 1.

Nenhuma intervenção manual é necessária. Sem interruptores, sem botões, sem manutenção.

Etapa 2: componentes necessários

Você precisa de pelo menos os seguintes componentes para fazer o smart drive do ventilador do inversor:

• um chip amplificador de operação (usei um amplificador operacional duplo LM258)
• um termistor (6,8 KΩ) com um resistor de valor fixo (4,7 KΩ)
• um resistor variável (500 KΩ)
• um transistor PNP para acionar o ventilador e um resistor de 1 KΩ para preservar o transistor
• opcionalmente, um diodo semicondutor (1N4148)

Com esses componentes, você pode construir um controlador de ventilador acionado por temperatura. No entanto, se você deseja adicionar indicadores LED, você precisa de mais:

• dois LEDs com dois resistores ou um LED bicolor com um resistor
• você também precisa de um transistor NPN para acionar o LED

Se você também deseja o recurso de aviso de superaquecimento, você precisará:

• uma campainha e mais um resistor variável (500 KΩ)
• opcionalmente outro transistor PNP
• opcionalmente, dois resistores de valor fixo (470 Ω para a campainha e 1 KΩ para o transistor)

O principal motivo de ter implementado este circuito é para silenciar o ventilador. O ventilador original era surpreendentemente barulhento, então eu o substituí por uma versão de baixa potência e muito mais silenciosa. Esta ventoinha consome apenas 0,78 Watt, então um pequeno transistor PNP pode lidar com ela sem superaquecer, enquanto também alimenta o LED. O transistor 2N4403 PNP é classificado para corrente máxima de 600 mA em seu coletor. O ventilador consome 60 mA durante o funcionamento (0,78 W / 14 V = 0, 06 A) e o LED consome 10 mA adicionais. Assim, o transistor pode lidar com eles com segurança sem um relé ou uma chave MOSFET.

A campainha pode operar diretamente sem um resistor, mas achei seu ruído muito alto e irritante, então apliquei um resistor de 470 Ω para tornar o som mais amigável. O segundo transistor PNP pode ser omitido, já que o amplificador operacional pode acionar diretamente a pequena campainha. O transistor existe para ligar / desligar a campainha de maneira mais uniforme, eliminando o som de desvanecimento.

Etapa 3: Design e esquemático

Coloquei o LED na parte superior da caixa do inversor. Desta forma, pode ser facilmente visto de qualquer ângulo de visão.

Dentro do inversor coloquei o circuito extra de forma que não bloqueie a passagem do fluxo de ar. Além disso, o termistor não deve estar no fluxo de ar, mas em um canto não tão bem ventilado. Desta forma mede principalmente a temperatura dos componentes internos e não a temperatura do fluxo de ar. A principal fonte de calor em um inversor não são os MOSTFETs (cuja temperatura é medida pelo meu termistor), mas o transformador. Se você quiser que o seu ventilador responda rapidamente às mudanças de carga no inversor, você deve colocar a cabeça do termistor no transformador.

Para simplificar, fixei o circuito à caixa com fita adesiva dupla-face.

O circuito é alimentado pelo conector do ventilador de resfriamento do inversor. Na verdade a única modificação que fiz nos componentes internos do inversor foi cortar os fios da ventoinha, e inserir meu circuito entre o conector da ventoinha e a própria ventoinha. (A outra modificação é um orifício feito na parte superior do invólucro para o LED.)

Os potenciômetros variáveis podem ser de qualquer tipo, no entanto, os trimmers helicoidais são preferíveis porque eles podem ser ajustados com precisão e muito menores do que os potenciômetros com botões. Ajustei inicialmente o trimmer helicoidal que liga o ventilador a 220 KΩ, medido no lado positivo. O outro aparador foi predefinido para 280 KΩ.

O diodo semicondutor está lá para evitar que a corrente indutiva flua para trás quando o motor elétrico do ventilador é desligado, mas o rotor ainda é girado por seu momento. No entanto, a aplicação do diodo aqui é opcional, pois com um motor de ventilador tão pequeno, a indução é tão pequena que não pode causar danos ao circuito.

LM258 é um chip de amplificador operacional duplo que consiste em dois amplificadores operacionais independentes. Podemos compartilhar a resistência de saída do termistor entre os dois pinos de entrada do amplificador operacional. Desta forma podemos ligar a ventoinha em uma temperatura mais baixa e o buzzer em uma temperatura mais alta usando apenas um termistor.

Eu usaria uma tensão estabilizada para acionar meu circuito e obter pontos de temperatura liga / desliga constantes que são independentes do nível de tensão da bateria em que o inversor está funcionando, mas também quero manter o design do circuito o mais simples possível, Desisti da ideia de usar um regulador de tensão e um switch opto-acoplador para acionar o ventilador com a tensão não regulada para RPM máximo.

Nota: O circuito apresentado neste esquema cobre todos os recursos mencionados. Se você deseja menos ou outros recursos do que o circuito deve ser modificado em conformidade. Por exemplo, deixar o LED de fora e não modificar nada mais causará um mau funcionamento. Observe também que os valores dos resistores e do termistor podem ser diferentes, no entanto, se você usar um ventilador com parâmetros diferentes do meu, você também deve modificar os valores do resistor. Finalmente, se sua ventoinha é maior e requer mais energia, então você precisará incluir um relé ou uma chave MOSFET no circuito - um pequeno transistor queimará com a corrente que sua ventoinha drenar. Sempre teste em um protótipo!

AVISO! Colocando em risco a vida!

Inversores com alta tensão dentro deles. Se você não estiver familiarizado com os princípios de segurança do manuseio de componentes de alta tensão, NÃO DEVE ABRIR UM INVERSOR!

Etapa 4: Definir os níveis de temperatura

Com os dois resistores variáveis (potenciômetros, ou trimmers helicoidais no meu caso) os níveis de temperatura onde o ventilador e a campainha são acionados podem ser personalizados. Este é um procedimento de tentativa e erro: você deve encontrar as configurações adequadas por vários ciclos de tentativas.

Primeiro deixe o termistor esfriar. Em seguida, defina o primeiro potenciômetro para o ponto em que muda o LED de verde para amarelo e o ventilador de baixo para alto RPM. Agora toque no termistor e deixe-o aquecer com a ponta dos dedos, enquanto você ajusta o potenciômetro até desligar o ventilador novamente. Desta forma, você define o nível de temperatura para cerca de 30 Celsius. Você provavelmente quer uma temperatura um pouco mais alta (talvez acima de 40 Celsius) para ligar a ventoinha, então ligue o aparador e teste o novo nível liga / desliga dando um pouco de calor ao termistor.

O segundo potenciômetro que controla a campainha pode ser configurado (para um nível de temperatura mais alto, é claro) com o mesmo método.

Eu uso meu inversor controlado por ventilador com grande satisfação - e em silêncio.;-)