Inverter พร้อมพัดลมไร้เสียง: 4 ขั้นตอน (พร้อมรูปภาพ)

2024 ผู้เขียน: John Day | [email protected]. แก้ไขล่าสุด: 2024-01-30 13:07

นี่คือโครงการอัพเกรดอินเวอร์เตอร์ DC เป็น AC

ฉันชอบใช้พลังงานแสงอาทิตย์ในบ้านเพื่อให้แสงสว่าง ป้อนที่ชาร์จ USB และอื่นๆ ฉันขับเครื่องมือ 230V เป็นประจำโดยใช้พลังงานแสงอาทิตย์ผ่านอินเวอร์เตอร์ และยังใช้เครื่องมือรอบๆ รถของฉันในการจ่ายไฟจากแบตเตอรี่ของรถด้วย สถานการณ์ทั้งหมดนี้ต้องใช้อินเวอร์เตอร์ 12V-230V

อย่างไรก็ตาม ข้อเสียประการหนึ่งของการใช้อินเวอร์เตอร์คือเสียงรบกวนที่เกิดจากพัดลมระบายความร้อนในตัว

อินเวอร์เตอร์ของฉันค่อนข้างเล็กและมีกำลังขับสูงสุด 300W ฉันใช้งานโหลดปานกลางจากมัน (เช่น หัวแร้ง เครื่องมือโรตารี่ ไฟสปอตไลท์ ฯลฯ) และอินเวอร์เตอร์มักจะไม่ต้องการกระแสอากาศที่ถูกบังคับอย่างต่อเนื่องผ่านปลอกของมัน

ดังนั้น เรามาช่วยเราให้รอดจากเสียงพัดลมที่เป่าอากาศอย่างโกรธจัดด้วยกำลังเต็มที่ และควบคุมพัดลมด้วยเซ็นเซอร์อุณหภูมิ!

ขั้นตอนที่ 1: คุณสมบัติ

ฉันฝันถึงวงจรควบคุมพัดลมที่มี 3 สถานะ:

1. อินเวอร์เตอร์เย็นและพัดลมทำงานเงียบที่ RPM ต่ำ (รอบต่อนาที) ไฟ LED แสดงสถานะแบบกำหนดเองจะสว่างเป็นสีเขียว
2. อินเวอร์เตอร์เริ่มอุ่นขึ้น พัดลมจะเปลี่ยนเป็นความเร็วเต็มที่ และไฟ LED เปลี่ยนเป็นสีเหลือง
3. อินเวอร์เตอร์จะเพิ่มอุณหภูมิให้สูงขึ้นไปอีก เสียงออดของตัวสร้างเสียงรบกวนดังขึ้น แสดงว่าระดับความร้อนอาจเป็นอันตรายต่ออินเวอร์เตอร์ และพัดลมไม่สามารถชดเชยปริมาณการกระจายความร้อนได้

ทันทีที่การทำงานของพัดลมที่เพิ่มขึ้นสามารถทำให้อินเวอร์เตอร์เย็นลงได้ วงจรจะกลับสู่สถานะ 2 โดยอัตโนมัติและต่อมาเป็นสถานะสงบ 1

ไม่จำเป็นต้องมีการแทรกแซงด้วยตนเอง ไม่มีสวิตช์ ไม่มีปุ่ม ไม่มีการบำรุงรักษา

ขั้นตอนที่ 2: ส่วนประกอบที่จำเป็น

คุณต้องมีส่วนประกอบต่อไปนี้เป็นอย่างน้อยเพื่อขับเคลื่อนพัดลมของอินเวอร์เตอร์อย่างชาญฉลาด:

• ชิปขยายการทำงาน (ฉันใช้ LM258 dual op-amp)
• เทอร์มิสเตอร์ (6.8 KΩ) พร้อมตัวต้านทานค่าคงที่ (4.7 KΩ)
• ตัวต้านทานปรับค่าได้ (500 KΩ)
• ทรานซิสเตอร์ PNP เพื่อขับเคลื่อนพัดลม และตัวต้านทาน 1 KΩ เพื่อรักษาทรานซิสเตอร์
• ทางเลือกเซมิคอนดักเตอร์ไดโอด (1N4148)

ด้วยส่วนประกอบเหล่านี้ คุณสามารถสร้างตัวควบคุมพัดลมแบบขับเคลื่อนด้วยอุณหภูมิได้ อย่างไรก็ตาม หากคุณต้องการเพิ่มไฟสัญญาณ LED คุณต้องมีสิ่งเพิ่มเติม:

• ไฟ LED สองดวงที่มีตัวต้านทานสองตัว หรือ LED สองสีหนึ่งดวงที่มีตัวต้านทานหนึ่งตัว
• คุณต้องใช้ทรานซิสเตอร์ NPN เพื่อขับเคลื่อน LED

หากคุณต้องการคุณสมบัติเตือนความร้อนสูงเกินไป คุณจะต้อง:

• ออดและตัวต้านทานปรับค่าได้อีกหนึ่งตัว (500 KΩ)
• เลือกทรานซิสเตอร์ PNP อื่น
• ตัวต้านทานค่าคงที่สองตัว (470 Ω สำหรับออดและ 1 KΩ สำหรับทรานซิสเตอร์)

เหตุผลหลักที่ฉันใช้วงจรนี้คือการปิดเสียงพัดลม พัดลมเดิมมีเสียงดังจนน่าตกใจ ดังนั้นฉันจึงแทนที่ด้วยพัดลมที่ใช้พลังงานต่ำและเงียบกว่ามาก พัดลมนี้กินไฟเพียง 0.78 วัตต์ ดังนั้นทรานซิสเตอร์ PNP ขนาดเล็กจึงสามารถจัดการกับมันได้โดยไม่เกิดความร้อนสูงเกินไป ในขณะที่ป้อน LED ด้วย ทรานซิสเตอร์ 2N4403 PNP ได้รับการจัดอันดับกระแสไฟสูงสุด 600 mA บนตัวสะสม พัดลมกินไฟ 60 mA ขณะทำงาน (0.78 W / 14 V = 0, 06 A) และ LED กินไฟเพิ่มอีก 10 mA ดังนั้นทรานซิสเตอร์จึงสามารถจัดการได้อย่างปลอดภัยโดยไม่ต้องใช้รีเลย์หรือสวิตช์ MOSFET

ออดสามารถทำงานได้โดยตรงโดยไม่ต้องใช้ตัวต้านทาน แต่ฉันพบว่าเสียงดังและน่ารำคาญเกินไป ดังนั้นฉันจึงใช้ตัวต้านทาน 470 Ω เพื่อให้เสียงเป็นมิตรมากขึ้น สามารถละเว้นทรานซิสเตอร์ PNP ตัวที่สองได้เนื่องจาก op-amp สามารถขับกริ่งขนาดเล็กได้โดยตรง ทรานซิสเตอร์อยู่ที่นั่นเพื่อเปิด/ปิดเสียงกริ่งได้อย่างราบรื่นยิ่งขึ้น ขจัดเสียงที่ซีดจาง

ขั้นตอนที่ 3: การออกแบบและแผนผัง

ฉันวาง LED ไว้ที่ด้านบนของตัวเรือนอินเวอร์เตอร์ วิธีนี้สามารถมองเห็นได้ง่ายจากทุกมุมมอง

ภายในอินเวอร์เตอร์ฉันวางวงจรพิเศษเพื่อไม่ให้ขวางเส้นทางการไหลของอากาศ นอกจากนี้ เทอร์มิสเตอร์ไม่ควรอยู่ในกระแสลม แต่อยู่ในมุมที่อากาศถ่ายเทไม่สะดวก วิธีนี้ใช้วัดอุณหภูมิของส่วนประกอบภายในเป็นหลัก ไม่ใช่อุณหภูมิของการไหลของอากาศ แหล่งความร้อนหลักในอินเวอร์เตอร์ไม่ใช่ MOSTFET (อุณหภูมิที่วัดอุณหภูมิโดยเทอร์มิสเตอร์ของฉัน) แต่เป็นหม้อแปลงไฟฟ้า หากคุณต้องการให้พัดลมตอบสนองอย่างรวดเร็วเพื่อโหลดการเปลี่ยนแปลงบนอินเวอร์เตอร์ คุณควรวางหัวของเทอร์มิสเตอร์ไว้ที่ตัวแปลง

เพื่อให้ง่าย ฉันยึดวงจรเข้ากับตัวเรือนด้วยเทปกาวสองหน้า

วงจรนี้ใช้พลังงานจากขั้วต่อพัดลมระบายความร้อนของอินเวอร์เตอร์ ที่จริงแล้ว การดัดแปลงเพียงอย่างเดียวที่ฉันทำกับส่วนประกอบภายในของอินเวอร์เตอร์คือการตัดสายไฟของพัดลม และเสียบวงจรของฉันระหว่างคอนเน็กเตอร์พัดลมและตัวพัดลมเอง (การดัดแปลงอื่น ๆ คือการเจาะรูที่ส่วนบนของปลอกสำหรับ LED)

โพเทนชิโอมิเตอร์แบบแปรผันสามารถเป็นประเภทใดก็ได้ อย่างไรก็ตาม ทริมเมอร์แบบเฮลิคอลนั้นดีกว่าเพราะสามารถปรับได้ละเอียดและมีขนาดเล็กกว่าโพเทนชิโอมิเตอร์แบบมีปุ่มมาก ตอนแรกฉันปรับทริมเมอร์แบบเกลียวซึ่งจะเปิดพัดลมไว้ที่ 220 KΩ โดยวัดจากด้านบวก ทริมเมอร์อื่นๆ ตั้งค่าไว้ล่วงหน้าที่ 280 KΩ

เซมิคอนดักเตอร์ไดโอดมีไว้เพื่อหลีกเลี่ยงกระแสอุปนัยไหลย้อนกลับเมื่อมอเตอร์ไฟฟ้าของพัดลมเพิ่งปิด แต่โรเตอร์ยังคงหมุนตามโมเมนตัม อย่างไรก็ตาม การใช้ไดโอดที่นี่เป็นทางเลือก เช่นเดียวกับมอเตอร์พัดลมขนาดเล็ก การเหนี่ยวนำมีขนาดเล็กมากจนไม่เป็นอันตรายต่อวงจร

LM258 เป็นชิปออปแอมป์คู่ที่ประกอบด้วยแอมพลิฟายเออร์การทำงานอิสระสองตัว เราสามารถแบ่งปันความต้านทานเอาต์พุตของเทอร์มิสเตอร์ระหว่างพินอินพุต op-amps สองตัว วิธีนี้ทำให้เราสามารถเปิดพัดลมที่อุณหภูมิต่ำกว่าและให้เสียงกริ่งที่อุณหภูมิสูงขึ้นโดยใช้เทอร์มิสเตอร์เพียงตัวเดียว

ฉันจะใช้แรงดันไฟฟ้าที่เสถียรเพื่อขับเคลื่อนวงจรของฉันและรับจุดเปิด/ปิดอุณหภูมิคงที่ซึ่งไม่ขึ้นกับระดับแรงดันไฟฟ้าของแบตเตอรี่ที่อินเวอร์เตอร์ทำงานอยู่ แต่ฉันต้องการให้การออกแบบวงจรนั้นเรียบง่ายที่สุดเท่าที่จะทำได้ ดังนั้น ฉันเลิกใช้ความคิดที่จะใช้ตัวควบคุมแรงดันไฟฟ้าและสวิตช์ opto-coupler เพื่อขับเคลื่อนพัดลมด้วยแรงดันไฟฟ้าที่ไม่ได้ควบคุมสำหรับ RPM สูงสุด

หมายเหตุ: วงจรที่นำเสนอในแผนผังนี้ครอบคลุมคุณลักษณะที่กล่าวมาทั้งหมด ถ้าจะให้น้อยหรือคุณสมบัติอื่นนอกเหนือจากวงจรก็ต้องปรับเปลี่ยนตามนั้น ตัวอย่างเช่น การปล่อย LED ออกและไม่ดัดแปลงสิ่งอื่นใดจะทำให้เสียการทำงาน โปรดทราบด้วยว่าค่าของตัวต้านทานและเทอร์มิสเตอร์อาจแตกต่างกัน อย่างไรก็ตาม หากคุณใช้พัดลมที่มีพารามิเตอร์ที่แตกต่างจากของฉัน คุณต้องปรับเปลี่ยนค่าตัวต้านทานด้วย สุดท้าย หากพัดลมของคุณมีขนาดใหญ่กว่าและต้องการพลังงานมากกว่า คุณจะต้องรวมรีเลย์หรือสวิตช์ MOSFET เข้ากับวงจร ทรานซิสเตอร์ขนาดเล็กจะไหม้โดยกระแสไฟที่พัดลมระบายออก ทดสอบกับต้นแบบเสมอ!

คำเตือน! อันตรายถึงชีวิต!

อินเวอร์เตอร์ที่มีไฟฟ้าแรงสูงอยู่ภายใน หากคุณไม่คุ้นเคยกับหลักความปลอดภัยในการจัดการส่วนประกอบไฟฟ้าแรงสูง คุณไม่ควรเปิดอินเวอร์เตอร์!

ขั้นตอนที่ 4: การตั้งค่าระดับอุณหภูมิ

ด้วยตัวต้านทานแบบปรับค่าได้สองตัว (โพเทนชิโอมิเตอร์หรือตัวกันจอนแบบขดลวดในกรณีของฉัน) ระดับอุณหภูมิที่พัดลมและออดเซอร์ทำงานนั้นสามารถปรับแต่งได้ นี่เป็นขั้นตอนการลองผิดลองถูก คุณต้องค้นหาการตั้งค่าที่เหมาะสมโดยลองหลายรอบ

ขั้นแรกให้เทอร์มิสเตอร์เย็นตัวลง จากนั้นตั้งค่าโพเทนชิออมิเตอร์ตัวแรกไปยังจุดที่จะเปลี่ยน LED จากสีเขียวเป็นสีเหลืองและพัดลมจาก RPM ต่ำไปสูง ตอนนี้ให้แตะเทอร์มิสเตอร์แล้วปล่อยให้ร้อนด้วยปลายนิ้วของคุณ ขณะที่คุณปรับโพเทนชิออมิเตอร์จนกว่าจะปิดพัดลมอีกครั้ง วิธีนี้จะให้คุณตั้งระดับอุณหภูมิไว้ที่ประมาณ 30 องศาเซลเซียส คุณอาจต้องการให้อุณหภูมิสูงขึ้นเล็กน้อย (อาจสูงกว่า 40 องศาเซลเซียส) เพื่อเปิดพัดลม ดังนั้นให้เปิดเครื่องกันขนและทดสอบระดับเปิด/ปิดใหม่โดยให้ความร้อนกับเทอร์มิสเตอร์

สามารถตั้งค่าโพเทนชิออมิเตอร์ตัวที่สองซึ่งควบคุมเสียงกริ่งได้ (สำหรับระดับอุณหภูมิที่สูงขึ้น) ด้วยวิธีเดียวกัน

ฉันใช้อินเวอร์เตอร์ที่ควบคุมด้วยพัดลมด้วยความพึงพอใจอย่างยิ่ง - และในความเงียบ;-)