Вентилатор с ниско ниво на шум и контролирана температура за бас усилвател
Наскоро беше необходимо да се направи принудително отстраняване на нагрят въздух от корпуса на усилвателя. Свободното пространство на задната стена направи възможно инсталирането на компютърни вентилатори с външни размери 70x70 и 80x80 mm, но беше неудобно, че е необходимо по някакъв начин да се намали шумът, който създават. Първоначално следвах прост път - опитах се да захранвам двигателя през резистор, но се оказа, че ако вентилаторът стартира стабилно, когато е включен, тогава той издава шум по време на работа. И ако го направиш така, че да не се чува, тогава започва всеки друг път. От повече от две дузини тествани само един отговаря на всички условия, но „един“ не е „лед“, може да се провали след шест месеца и тогава все още трябва да „измислите“ нещо. Исках също да експериментирам с кондензатори с голям капацитет, като ги запоявам успоредно на резистора, така че при включване на захранването през кондензаторите да тече допълнителен ток и да помага на двигателя да стартира, но тогава се появи мисълта, че би било хубаво да се направи и термозависим контрол на скоростта на вентилатора. Тези. докато въздухът в корпуса е студен, аспираторът работи на минимални обороти, а когато температурата се повиши, оборотите на двигателя се увеличават и съответно се ускорява обменът на въздух. Е, тъй като все още се появяват допълнителни подробности за управление, тогава защо не направите и принудителен режим за стартиране на двигателя и допълнителна автоматична поддръжка за минималната му скорост на въртене (за това можете да използвате вентилатор с три изхода).
Оформлението за отстраняване на грешки, сглобено чрез „въздушно монтиране“ на масата, започна да работи веднага и дори не трябваше да конфигурира нищо. Принципът на работа на схемата е да преобразува импулсите, идващи от вентилатора, в захранващото напрежение на вентилатора, но с обратна връзка, т.е. колкото по-висока е скоростта на въртене, толкова по-нисказахранващо напрежение. Оказва се, че ако условието за температурна зависимост не се вземе предвид, тогава вентилаторът винаги ще се върти с една и съща предварително зададена скорост, независимо от захранващото напрежение на цялата верига. Когато се използва във верига на термичен сензор, тази много „предварително зададена скорост“ се променя принудително. Тук зависимостта е пряка - колкото по-висока е температурата, толкова по-висока е скоростта.
Крайната верига е показана наФигура 1. Черният изход от вентилатора е "минус" на захранването, червеният е "плюс" на захранването, жълтият е сигналът. За да получава сигнали от него спрямо "масата", той се изтегля до положителното захранване от резистора R1. Импулсите от него (горна графика наФигура 2 ) преминават през резистор R2 и са ограничени по амплитуда от диоди VD1 ... VD4 на ниво от около 1,7 ... 1,8 V (долна графика наФигура 2 ). Ограничението е направено така, че това ниво да не се променя много при промяна на захранващото напрежение. Освен това импулсите преминават през диференциалната верига C1R3 (Фиг.3 ) и се коригират от диоди VD5VD6 и се филтрират от кондензатор C2. Диференцирането е необходимо, за да може детектираното ниво на напрежение да зависи от честотата на повторение на импулса. Натоварването за C2 е резисторът R4 и входното съпротивление на транзистора VT1. Когато потенциалът на C2 достигне нивото на отваряне на транзистора VT1, напрежението на неговия колектор и съответно на изхода на композитния емитер последовател VT2VT3 намалява до такова ниво, че промяната в честотата на повторение на импулса причинява намаляване на напрежението на C2 и заключване на VT1. Можем да кажем, че веригата се самобалансира и достига определен стабилен режим.
В колекторното натоварване на транзистора VT1 има термистор с минустемпературен коефициент на съпротивление, това позволява на веригата да получи топлинната зависимост на скоростта на вентилатора от температурата на околната среда.
Фигура 4 показва промяната в нивото на захранващото напрежение на вентилатора, когато веригата е включена и температурният сензор допълнително се нагрява и охлажда. На графиката моментът на включване настъпва приблизително на 2-та секунда. Тъй като кондензаторът C2 все още не е зареден, на изхода на последователя на емитер VT2VT3 се появява напрежение с високо ниво, равно на захранващото напрежение на веригата минус 1-2 волта (спад през резистори R5, R6 и кръстовища база-емитер на транзистори). Двигателят стартира на високи обороти. След около 1 секунда кондензаторът C2 се зарежда, транзисторът VT1 се отваря леко, напрежението на емитера VT3 намалява и след това се поддържа на същото ниво. На 9-тата секунда започвам принудително да загрявам датчика за температура (обдухване с горещ въздух от пистолет за горещ въздух от разстояние 8-10 см). Съпротивлението му намалява, напрежението на колектора VT1 започва да нараства. На изхода на повторителя, съответно, също. След това нарастването на напрежението спира - този термистор е спрял да променя съпротивлението си. Около 22-ата секунда духането на горещ въздух спира и изходното напрежение започва постепенно да намалява. На 34-тата секунда се изключва захранването на устройството, вентилаторът се върти още 2-3 секунди (докато се разреждат кондензаторите) и спира.
В работата бяха тествани различни трипроводни вентилатори (фиг.5 ). Всички те бяха нормално контролирани, но почти винаги беше необходимо да се регулира съпротивлението на резистора R4, за да се зададе първоначалната минимална скорост на двигателя. Ето защо, за паралелна работа на два или повече вентилатора, е препоръчително да изберете една и съща марка. Въпреки че е тестван и такъв вариант - единтрижилен вентилатор (от него са взети управляващи импулси) и два двупроводни - всичко също се регулира нормално.
За да се покаже аварийното състояние на спиране на двигателя, верига от светодиоди, резистор и ценеров диод може да бъде свързана паралелно с кондензатор C5, както е показано наФигура 6. След това, ако импулсите от вентилатора спрат, напрежението на C5 ще надвиши прага на отваряне на ценеровия диод и светодиодът ще започне да свети (разбира се, той ще трябва да бъде приведен към предния панел на усилвателя). Съпротивлението на резистора R се изчислява въз основа на захранващото напрежение на веригата, стабилизиращото напрежение на ценеровия диод и марката на светодиода. Например, при захранване от 15 V, използване на ценеров диод KS170A и светодиод AL307A, съпротивлението на резистора може да бъде около 680 ома. Тогава токът, протичащ през веригата, ще бъде не повече от 10 mA, което не надвишава максималния ток през ценеровия диод и е достатъчно светодиодът да свети уверено, а напрежението, при което току-що ще започне да свети, ще бъде около 8 V.
Сега за дизайна и приложените детайли. Не начертах и „изгладих” печатната платка за себе си, а бързо изрязах „квадрати” върху парче фолио от фибростъкло и запоих частите към тях отгоре, без пробиване (фиг.7 ). Размерите на дъската се оказаха 30х75 мм. Ако не посочите спирането на двигателя, тогава дължината може да бъде намалена с 5-10 mm (от дясната страна).
Всички използвани части са обикновени изходни. Входните и изходните конектори са мъжки, например PLS2 и PLS3. На платката са показани дупки на местата им за монтаж, но не можете да ги пробивате, а просто да запоите щифтовете към фолиото, като огънете долната част на проводниците под ъгъл от 90 градуса.
Резистори - MLT 0,25. Рейтингите R1 и R2 могат да бъдат намалени 2-3 пъти,и увеличете R3 или дори го премахнете напълно. Съпротивлението на резистора R4 също може да бъде намалено или увеличено или дори напълно премахнато. Като температурен сензор е използван термоелемент от дънна платка на компютър, стоящ под някои процесори (Фиг.8 ). Можете да използвате термистор от компютърно импулсно захранване (Фиг.9 ). Техните диапазони на съпротивление са приблизително еднакви.
Ако не е необходима термична настройка, конекторът за термистора може да се пропусне, подложките на платката да се затворят с капка спойка и съпротивлението на резистора R6 да се увеличи до 5-10 kOhm.
Всички диоди са силициеви KD521, KD522 или подходящи вносни - например 1N4148.
Кондензатори C1 и C4 - всеки филм или керамика. Капацитетът C1 влияе върху работата на детектора VD5VD6, следователно, когато се използва различна стойност, може да се наложи да промените съпротивлението на резистора R3 (и евентуално R4). Електролитните кондензатори C2, C3 и C5 са от всяка марка, но все пак е по-добре да изберете C2 с минимален ток на утечка, например от серията K-52 и K-53. Капацитетите C3 и C5 могат да бъдат намалени наполовина или увеличени десетократно - те просто филтрират по мощност, но от гледна точка на намаляване на смущенията в захранващите вериги е по-добре да се увеличат техните оценки. Ако C5 не е зададен, тогава в захранването на вентилатора се появяват големи краткотрайни импулси на напрежение, а след това сигналите, идващи през жълтия проводник на вентилатора, имат същия голям импулс на предния фронт, което в крайна сметка се отразява на нивото на изправеното напрежение на C2. Веригата, разбира се, ще работи дори без тези кондензатори, но ще „играе във въздуха“ с всички входящи и изходящи проводници.
Транзистор VT1 - KT3102 или друг подходящ, но със статичен коефициент на предаванеток повече от 200 ... 300. Ако това не е така, тогава можете да поставите KT315. Но тогава, най-вероятно, ще е необходимо да се увеличи капацитетът на кондензатора C2 до 100 ... 200 микрофарада. Транзисторите VT2 и VT3 (KT315 и KT817) образуват един композитен транзистор - те могат да бъдат заменени с подобни (например KT3102 и KT815) или с коефициент на предаване над 500 и с колекторен ток над 500 mA - например KT972. В зависимост от захранващото напрежение и консумацията на ток на използвания вентилатор, транзисторът може да изисква малък радиатор - медна или алуминиева пластина с размери около 2x3 cm.
За всеки случай разпръснах "печат" и за монтаж с помощта на SMD резистори и кондензатори (фиг.10 ). Размерите на платката се оказаха 40x40 мм и, разбира се, те могат да бъдат допълнително намалени чрез прилагане на всички детайли в SMD версията. Фигурата показва изглед на платката от страната на печата и частите, т.е. когато се използва "метода на лазерно гладене", шаблонът трябва да бъде "огледален".
Фигура 11 показва снимка на първата опционална платка, която вече е вградена в усилвателя. При проверките се оказа, че датчикът за температура не е задължително да се монтира в близост до радиаторите, а е достатъчно да запоите изводите към щифтовете на конектора на платката. При затворен капак на усилвателя вентилаторът (вижда се вляво) изкарва топъл въздух, вместо който влиза студен през отворите на предния панел (вдясно, не се вижда на снимката). Работата на вентилаторите не се чува и без предварителния им избор.
Дадените в текста графики на състоянието са направени с помощта на програмата SpectraPLUS и звукова карта с отворени входове с различни разделители на входа, така че деленията на скалите не отговарят на реалните стойности на измерените потенциали.
Приложени са файловете с оформлението на платката, направени в програмата Sprint-Layout 5.