Onduleur avec ventilateur silencieux : 4 étapes (avec photos)

2024 Auteur: John Day | [email protected]. Dernière modifié: 2024-01-30 09:09

Il s'agit d'un projet de mise à niveau de l'onduleur DC vers AC.

J'aime utiliser l'énergie solaire dans ma maison pour l'éclairage, l'alimentation des chargeurs USB et plus encore. Je conduis régulièrement des outils 230V avec de l'énergie solaire via un onduleur, en utilisant également des outils autour de ma voiture qui les alimentent à partir de la batterie de la voiture. Tous ces scénarios nécessitent un onduleur 12V-230V.

Cependant, un inconvénient de l'utilisation des onduleurs est le bruit constant produit par le ventilateur de refroidissement intégré.

Mon onduleur est plutôt petit avec une puissance de sortie maximale de 300W. J'en exécute des charges modérées (par exemple mon fer à souder, mon outil rotatif, mes spots, etc.), et l'onduleur n'a généralement pas besoin d'un flux d'air forcé en permanence à travers son boîtier.

Alors évitons-nous de ce bruit terrible d'un ventilateur fendant l'air avec colère à pleine puissance, et contrôlons le ventilateur par un capteur de température !

Étape 1: Fonctionnalités

J'ai rêvé d'un circuit de commande de ventilateur à 3 états:

1. L'onduleur est froid et le ventilateur fonctionne silencieusement à bas régime (tours par minute). L'indicateur LED personnalisé s'allume en vert.
2. L'onduleur se réchauffe. Le ventilateur est mis à sa pleine vitesse et la LED devient jaune.
3. L'onduleur augmente encore sa température. Un avertisseur sonore retentit, indiquant que le niveau de chaleur nuirait à l'onduleur et que le ventilateur ne peut pas compenser la quantité de chaleur dissipée.

Dès que l'activité accrue du ventilateur est capable de refroidir l'onduleur, le circuit revient automatiquement à l'état 2 et plus tard à l'état calme 1.

Aucune intervention manuelle jamais requise. Pas d'interrupteurs, pas de boutons, pas d'entretien.

Étape 2: Composants requis

Vous avez besoin au moins des composants suivants pour piloter le ventilateur de l'onduleur de manière intelligente:

• une puce d'amplificateur de fonctionnement (j'ai utilisé un double ampli-op LM258)
• une thermistance (6,8 KΩ) avec une résistance à valeur fixe (4,7 KΩ)
• une résistance variable (500 KΩ)
• un transistor PNP pour piloter le ventilateur, et une résistance de 1 KΩ pour préserver le transistor
• éventuellement une diode semi-conductrice (1N4148)

Avec ces composants, vous pouvez construire un contrôleur de ventilateur piloté par la température. Cependant si vous souhaitez ajouter des indicateurs LED, il vous en faut plus:

• deux LED avec deux résistances, ou une LED bicolore avec une résistance
• vous avez également besoin d'un transistor NPN pour piloter la LED

Si vous souhaitez également la fonction d'avertissement de surchauffe, vous aurez besoin de:

• un buzzer et une résistance variable supplémentaire (500 KΩ)
• éventuellement un autre transistor PNP
• en option deux résistances à valeur fixe (470 Ω pour le buzzer et 1 KΩ pour le transistor)

La principale raison pour laquelle j'ai implémenté ce circuit est de couper le ventilateur. Le ventilateur d'origine était étonnamment bruyant, je l'ai donc remplacé par une version basse puissance et beaucoup plus silencieuse. Ce ventilateur ne consomme que 0,78 watt, donc un petit transistor PNP peut le gérer sans surchauffe, tout en alimentant la LED. Le transistor 2N4403 PNP est évalué à un courant maximum de 600 mA sur son collecteur. Le ventilateur consomme 60 mA en fonctionnement (0,78 W / 14 V = 0, 06 A), et la LED consomme 10 mA supplémentaires. Ainsi, le transistor peut les gérer en toute sécurité sans relais ni commutateur MOSFET.

Le buzzer peut fonctionner directement sans résistance, mais j'ai trouvé son bruit trop fort et gênant, j'ai donc appliqué une résistance de 470 Ω pour obtenir un son plus convivial. Le deuxième transistor PNP peut être omis car l'amplificateur opérationnel peut directement piloter le petit buzzer. Le transistor est là pour activer/désactiver le buzzer de manière plus fluide, éliminant ainsi un son qui s'estompe.

Étape 3: Conception et schéma

J'ai placé la LED sur le dessus du boîtier de l'onduleur. De cette façon, il peut facilement être vu sous n'importe quel angle de vue.

À l'intérieur de l'onduleur, j'ai placé le circuit supplémentaire de manière à ce qu'il ne bloque pas le passage du flux d'air. De plus, la thermistance ne doit pas être dans le flux d'air, mais dans un coin moins bien ventilé. De cette façon, il mesure principalement la température des composants internes et non la température du flux d'air. La principale source de chaleur dans un onduleur n'est pas les MOSTFET (dont la température est mesurée par ma thermistance) mais le transformateur. Si vous voulez que votre ventilateur réagisse rapidement aux changements de charge sur l'onduleur, vous devez asseoir la tête de la thermistance sur le transformateur.

Pour faire simple, j'ai fixé le circuit au boîtier avec du ruban adhésif double face.

Le circuit est alimenté par le connecteur du ventilateur de refroidissement de l'onduleur. En fait, la seule modification que j'ai apportée aux composants internes de l'onduleur est de couper les fils du ventilateur et d'insérer mon circuit entre le connecteur du ventilateur et le ventilateur lui-même. (L'autre modification est un trou percé dans le dessus du boîtier pour la LED.)

Les potentiomètres variables peuvent être de n'importe quel type, mais les trimmers hélicoïdaux sont préférables car ils peuvent être réglés avec précision et beaucoup plus petits que les potentiomètres à bouton. J'ai d'abord réglé le trimmer hélicoïdal qui allume le ventilateur à 220 KΩ, mesuré du côté positif. L'autre trimmer a été préréglé à 280 KΩ.

La diode à semi-conducteur est là pour éviter le retour du courant inductif lorsque le moteur électrique du ventilateur vient d'être éteint mais que le rotor est toujours mis en rotation par sa quantité de mouvement. Cependant, l'application de la diode ici est facultative, car avec un moteur de ventilateur aussi petit, l'induction est si petite qu'elle ne peut endommager le circuit.

LM258 est une puce à double amplificateur opérationnel composée de deux amplificateurs de fonctionnement indépendants. Nous pouvons partager la résistance de sortie de la thermistance entre les deux broches d'entrée des amplificateurs opérationnels. De cette façon, nous pouvons allumer le ventilateur à une température plus basse et le buzzer à une température plus élevée en utilisant une seule thermistance.

J'utiliserais une tension stabilisée pour piloter mon circuit et obtenir des points de température marche/arrêt constants indépendants du niveau de tension de la batterie sur laquelle l'onduleur fonctionne, mais je souhaite également garder la conception du circuit aussi simple que possible, donc J'ai abandonné l'idée d'utiliser un régulateur de tension et un interrupteur opto-coupleur pour entraîner le ventilateur avec la tension non régulée pour un régime maximum.

Remarque: Le circuit présenté sur ce schéma couvre toutes les caractéristiques pré-citées. Si vous voulez moins ou d'autres caractéristiques que le circuit doit être modifié en conséquence. Par exemple, omettre la LED et ne rien modifier d'autre entraînera un dysfonctionnement. Notez également que les valeurs des résistances et de la thermistance peuvent être différentes, cependant si vous utilisez un ventilateur avec des paramètres différents du mien vous devez également modifier les valeurs des résistances. Enfin, si votre ventilateur est plus gros et nécessite plus de puissance, vous devrez inclure un relais ou un commutateur MOSFET dans le circuit - un petit transistor grillera par le courant que votre ventilateur draine. Testez toujours sur un prototype !

ATTENTION! Mise en danger de la vie !

Onduleurs ayant une haute tension à l'intérieur. Si vous n'êtes pas familiarisé avec les principes de sécurité de la manipulation des composants haute tension, VOUS NE DEVEZ PAS OUVRIR UN ONDULEUR !

Étape 4: Réglage des niveaux de température

Avec les deux résistances variables (potentiomètres, ou trimmers hélicoïdaux dans mon cas) les niveaux de température où le ventilateur et le buzzer se mettent en marche peuvent être personnalisés. Il s'agit d'une procédure d'essais et d'erreurs: vous devez trouver les paramètres appropriés en plusieurs cycles d'essai.

Laissez d'abord refroidir la thermistance. Réglez ensuite le premier potentiomètre au point où il fait passer la LED du vert au jaune et le ventilateur du bas au haut RPM. Maintenant, touchez la thermistance et laissez-la chauffer du bout des doigts, pendant que vous réglez le potentiomètre jusqu'à ce qu'il éteigne à nouveau le ventilateur. De cette façon, vous réglez le niveau de température à environ 30 degrés Celsius. Vous voulez probablement une température légèrement plus élevée (peut-être supérieure à 40 degrés Celsius) pour allumer le ventilateur, alors tournez le trimmer et testez le nouveau niveau marche/arrêt en donnant un peu de chaleur à la thermistance.

Le deuxième potentiomètre qui contrôle le buzzer peut être réglé (pour un niveau de température plus élevé, bien sûr) avec la même méthode.

J'utilise mon onduleur à ventilateur avec une grande satisfaction - et en silence.;-)